高二化学同步课件：4.1 硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素(苏教版选修6)

课题1硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素学习目标1.掌握硫代硫酸钠和强酸反应的离子方程式和实验过程中产生的现象。2.学会用对比的实验方法探究硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素；了解并认识温度、浓度、pH等因素对化学反应的影响程度及某些规律。3.体验观察和分析实验现象在化学实验研究中的重要作用，能分析影响一个具体的化学反应的因素，并能设计简单的实验加以证实。课前自主学案自主学习一、实验原理1．化学反应速率(1)化学反应速率的概念化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。(2)化学反应速率的表示方法化学反应速率通常是用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示，其数学表达式可表示为v＝____。式中Δc表示某物质的浓度变化，常用单位为_________。Δt表示时间变化，常用单位为s、min。v表示某一物质的反应速率，常用单位是_____________、mol·L－1·min－1等。ΔcΔtmol·L－1mol·L－1·s－1一般来说化学反应在反应过程中都不是等速进行的，当其他条件不变时，随着反应的进行，反应物浓度不断减小，对应反应物的反应速率每一瞬间都在_____，因此某一段时间内的反应速率实际上是这一段时间内的_____反应速率。_________________是影响化学反应速率的决定性因素，因此不同的化学反应，具有不同的反应速率，但由于受其他因素的影响，同一个化学反应在不同的外界条件下可能会有不同的化学反应速率。影响化学反应速率的外界条件有____、_____、_______等。减小平均反应物本身的性质浓度温度催化剂2．硫代硫酸钠(Na2S2O3)与酸的反应向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸，发生如下反应：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，反应的离子方程式是___________________________________。由于反应生成不溶于水的S，使溶液出现_____现象。根据出现浑浊现象所需时间的长短，可以判断化学反应进行的快慢。反应进行得___，则先出现浑浊现象。S2O2－3＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O浑浊快为了比较溶液中出现浑浊的快慢，可以先在一张白纸上用黑色笔在合适的位置画上粗细、深浅一致的“十”字，衬在反应容器(锥形瓶)的底部。实验以Na2S2O3和H2SO4两溶液相混合时开始计时，到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“十”字完全遮盖时结束。通过比较反应所需的时间，可以判断反应速率的大小。思考感悟在一定温度下，某浓度的Na2S2O3溶液与一定量的稀硫酸反应，其反应速率自始至终都保持不变吗？为什么？【提示】不是，该反应速率时刻在变化。因为当其他条件不变时，随着反应的进行，反应物的浓度不断减小，对应反应物的反应速率在每一时刻也都在减小。二、实验步骤1．探究浓度对反应速率的影响取两个50mL锥形瓶，编为1、2号。向1号锥形瓶中加入10mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向2号锥形瓶中加入5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和_____蒸馏水。另取两支试管，各加入10mL0.1mol·L－1硫酸溶液，然后同时将硫酸溶液分别倒入1、2号锥形瓶中，记录反应所需的时间。5mL2．探究温度对反应速率的影响取一个50mL锥形瓶，编为3号，向其中加入10mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向另一支试管中加入10mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，同时放入盛有_____的烧杯中，片刻后将锥形瓶和试管取出，将H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中，记录溶液的温度和反应所需的时间。热水自主体验1．(2011年宁波高二检测)检查钢质设备完好性的方法之一是在被怀疑有裂纹处涂上10%的盐酸，过一段时间，如观察到有粗线裂纹，表明该部分原先确有裂纹，产生粗线裂纹的原因是()A．裂纹处尘埃多，起催化作用B．裂纹里面含水分C．裂纹处铁的表面积大，反应快D．原裂纹处的Fe2O3与盐酸反应，生成可溶的FeCl3解析：选D。有粗线裂纹出现，表明该处的反应比其他地方快，即该处应有不同于Fe的性质的物质存在，该物质只能是Fe2O3或Fe(OH)3等碱性物质，故应选D。2．在下列过程中，需要加快化学反应速率的是()A．钢铁腐蚀B．食物腐烂C．工业炼钢D．塑料老化解析：选C。改变化学反应速率在实践中有很重要的意义，在实际生产和生活中，有的需要加快某些生产过程，如加快炼钢过程，加速合成树脂等，有的需要减慢某些反应速率，如钢铁生锈、塑料和橡胶的老化等。3．下列不同条件下的化学反应A＋B===C＋D，反应速率由大到小的顺序正确的一组是()①常温下20mL含A和B各0.001mol的溶液；②常温下100mL含A和B各0.01mol的溶液；③常温下0.05mol·L－1A和B溶液各10mL，加到20mL蒸馏水中；④常温下80mL含A0.01mol的溶液和20mL含B0.005mol的溶液。(注：不考虑液体混合时的体积变化)A．①②③④B．④③②①C．②④①③D．②①④③解析：选C。根据题意可知，其他条件相同，只有A、B的浓度不同。根据浓度对反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快。将题目给出的A、B不同的量转化为物质的量浓度进行比较。①中A、B物质的量浓度均为0.05mol·L－1；②中A、B物质的量浓度均为0.1mol·L－1；③中A、B物质的量浓度均为0.0125mol·L－1；④中A物质的量浓度为0.1mol·L－1，B物质的量浓度为0.05mol·L－1；即浓度大小顺序为②④①③。课堂互动讲练硫代硫酸钠与酸的反应向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸，生成不溶于水的硫，溶液变浑浊：S2O2－3＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O。Na2S2O3溶液与稀硫酸混合后出现浑浊的快慢，实际上反映了反应速率的大小。通过实验可以发现：同一温度下，不同浓度的Na2S2O3溶液与H2SO4溶液反应，出现浑浊的快慢不同；反应温度不同时，相同浓度的Na2S2O3溶液与H2SO4溶液反应，溶液出现浑浊的快慢也不同。因此，可以通过控制Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的浓度、反应的温度来研究反应速率和这些因素的关系。(2011年龙岩高二检测)为验证浓度对化学反应速率的影响，使用Na2S2O3和盐酸反应，通过观察产生浑浊的快慢来判断其反应速率的大小，反应原理为Na2S2O3＋2HCl===2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2O。一同学在下午的活动课中，配制0.2mol/L的盐酸置于大烧杯中，并取了3mL0.1mol/LNa2S2O3溶液与3mL该盐酸反应，产生明显的浑浊约需时间ts。由于时间另有安排，停止了实验。第二天又用了3mL0.2mol/LNa2S2O3溶液与3mL原盐酸反应，产生明显浑浊也需时间ts左右。于是他得出结论：浓度对该反应速率的影响不大。例1(1)请你评价该同学的这次实验________。A．所得结论是可靠的B．所得结论是不可靠的C．其结论基本正确，但是有疑点D．可能正确，也可能不正确(2)一般说来，对比实验应控制相同的实验条件，具有良好的再现性。①请你评价该同学的实验控制条件：________________________________________________________________________。②请你评价他的实验现象的对比方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若他的对比方法不好，请你给出合理的对比方法(若他的对比方法可行，此问可不答)。【解析】当验证某一条件对化学反应速率的影响时，应在其他条件不变的情况下进行。该同学的实验中存在许多问题：①将配制好的0.2mol/L的盐酸在大烧杯中放置了较长的时间，其浓度会发生变化。②两次对比实验分别在两天进行，这样，外界条件可能不同(如温度)。③实验时，对实验现象的观察，没有明确的对比标准，“明显浑浊”缺乏标准，无法保证两天的实验标准基本一致，故该同学得出的结论是不可靠的。由于上述原因，显然该同学的控制条件是不好的。【答案】(1)B(2)①该同学的实验控制条件是不好的②其实验现象的对比方法中，“明显浑浊”缺乏统一标准，不能进行严密对比(3)在对两次实验进行对比时，可在进行实验的两支试管的侧面或两个烧杯的底部贴上同一大小标准的“十”字，并分别记下“十”字看不见时所需的时间。变式训练1结合以下表中信息，回答有关问题。组号反应温度(℃)参加反应的物质Na2S2O3H2SO4H2OV/mLc/mol·L－1V/mLc/mol·L－1V/mLA1050.150.15B1050.150.110C3050.150.110D3050.250.210(1)实验比较法是人们研究各类问题常用的方法，但在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件。上述表中可以比较的组合有________________________________________________________________________。(2)上述反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)上述反应速率最快的是________，最慢的是______。(4)判断上述反应速率快慢的实验现象可以是________________________________________________________________________。解析：实验比较法在比较某一因素对实验产生的影响时，必须是在其它条件不变的情况下进行，不难看出A和B、B和C、C和D符合。答案：(1)A和B、B和C、C和D(2)S2O2－3＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O(3)DB(4)出现黄色沉淀的快慢如何设计“反应速率的影响因素”实验1．“反应速率的影响因素”实验设计的思路(1)分析可能影响化学反应快慢的因素，明确实验目的；(2)从所给试剂分析能发生哪些化学反应；(3)分析所给物质的浓度、状态等的不同，分别设计对比实验。2．“反应速率的影响因素”实验设计的方案举例1铜片分别与同浓度的盐酸在常温和加热条件下反应的实验2镁条、铁片分别与同浓度的盐酸反应的实验反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素3铁片分别与不同浓度的盐酸反应的实验4块状碳酸钙分别与不同浓度的盐酸反应的实验探讨反应物的浓度对反应速率的影响(5)铁片分别与同浓度的盐酸在常温和加热条件下的实验―→探讨反应温度对反应速率的影响(6)3%过氧化氢溶液在加入氯化铁溶液或二氧化锰条件下的分解实验―→探讨催化剂对反应速率的影响(7)块状碳酸钙、碳酸钙粉末分别与同浓度的盐酸反应的实验―→探讨固体反应物的表面积对反应速率的影响下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：例2实验序号金属质量/g金属状态c(H2SO4)/mol·L－1V(H2SO4)/mL溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.150203410090.10丝1.150204440分析上述数据，回答下列问题：(1)实验4和5表明，______________对反应速率有影响，______________，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________(填实验序号)。(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有______________(填实验