（浙江專用）2022年高中化學 專題4 化學反應條件的控制 課題1 硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素教學案 蘇教版選修6

（浙江專用）2022年高中化學 專題4 化學反應條件的控制 課題1 硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素教學案 蘇教版選修6浙江選考·加試要求1硫代硫酸鈉和強酸反應的原理及實驗現(xiàn)象。2濃度、溫度對硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響。1掌握硫代硫酸鈉和強酸反應的離子方程式和實驗過程中產生的現(xiàn)象。2學會用對比的實驗方法探究硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素；了解并認識溫度、濃度、pH等因素對化學反應的影響程度及某些規(guī)律。 3體驗觀察和分析實驗現(xiàn)象在化學實驗研究中的重要作用，能分析一個具體的影響化學反應的因素，并能設計簡單的實驗加以證實。實驗要素先知道1化學反應速率的概念(1)不同的化學反應進行的快慢不同：有些反應進行得非常快，如炸藥爆炸、在溶液中進行的離子反應等幾乎能在瞬間完成；有些反應卻進行得很慢，如塑料分解要經過幾百年，石油的形成則要經過百萬年甚至更長的時間。(2)化學反應的平均速率()是在定容條件下，用單位時間內某一反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。(3)化學反應過程中，反應物的濃度在不斷變化，每時每刻的反應速率是不同的，所以用瞬時速率表示反應速率更能說明反應進行的真實情況。(4)注意事項 化學反應速率通常是指平均速率，即在一段時間內的平均速率； 同一反應中，用不同物質表示的反應速率數(shù)值可以不同，因此，在表示反應速率時必須指明是何物質；同一反應中，用各物質表示的反應速率之比等于化學方程式中各物質的系數(shù)之比；計算時，不管是反應物還是生成物，其濃度變化值均取絕對值，即化學反應速率總是正值。2硫代硫酸鈉與酸的反應(1)Na2S2O3(aq)H2SO4(稀)=SO2(g)S(s)Na2SO4(aq)H2O(2)反應緩慢生成不溶于水的硫，使溶液出現(xiàn)乳白色渾濁，通過觀察溶液的濁度來估測反應速率。改變硫代硫酸鈉的濃度而保持硫酸的濃度不變，通過測定溶液達到同等濁度時所需的時間來比較反應物濃度對反應速率的影響。實驗過程詳剖析器材與原理相關器材 50 mL錐形瓶、燒杯、試管、溫度計、白紙、計時器。相關原理(1)向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸，生成不溶于水的硫，溶液變渾濁：S2O2H=SO2SH2O。Na2S2O3溶液與稀硫酸混合后出現(xiàn)渾濁的快慢，實際上反映了反應速率的大小。(2)通過實驗可以發(fā)現(xiàn)：同一溫度下，不同濃度的Na2S2O3溶液與H2SO4溶液反應，出現(xiàn)渾濁的快慢不同；反應溫度不同時，相同濃度的Na2S2O3溶液與H2SO4溶液反應，溶液出現(xiàn)渾濁的快慢也不同。因此，可以通過控制Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的濃度、反應的溫度來研究反應速率和這些因素的關系。實驗與拓展實驗流程1取兩個50 mL錐形瓶，編為1、2號。向1號錐形瓶中加入10 mL 0.1 mol·L1 Na2S2O3溶液，向2號錐形瓶中加入5 mL 0.1 mol·L1 Na2S2O3溶液和5 mL蒸餾水。另取兩支試管，各加入10 mL 0.1 mol·L1 H2SO4溶液，然后同時將該溶液分別倒入1、2號錐形瓶中，記錄反應所需的時間。2取一個50 mL錐形瓶，編為3號，向其中加入10 mL 0.1 mol·L1 Na2S2O3溶液，向另一支試管中加入10 mL 0.1 mol·L1 H2SO4溶液，同時放入盛有熱水的燒杯中，片刻后將錐形瓶和試管取出，將H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中，記錄溶液的溫度和反應所需的時間。對點集訓1通過控制或改變反應條件可以加快、減緩甚至阻止反應的進行，使化學反應有利于人類的生存和提高生活質量。下列各圖所示的措施中，能加快化學反應速率的是()解析：選C扇子扇煤爐火的目的是增加反應物氧氣的濃度，加快煤燃燒的速率。2下列說法正確的是()A增加水的濃度或溫度可以加快鎂跟水的反應速率B在高溫密閉容器中發(fā)生反應CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)，增加CaCO3濃度可以使反應速率加快C增大H2SO4的濃度，可以加快鋅與H2SO4反應制取氫氣的速率D在反應S2O2H=SSO2H2O中，增大S2O或H的濃度可以加快硫析出的速率解析：選DA項，水是純液體，濃度可視為定值，而升高水的溫度則可以加快Mg與H2O的反應速率；B項，CaCO3是固體，增加其量，不能加快反應速率；C項，增加了H2SO4的濃度，若是濃H2SO4則不能得到H2。3下列四支試管中，在不同條件下反應：Fe2HCl=FeCl2H2，判斷產生H2的反應速率最快的是()試管鹽酸濃度溫度鐵的狀態(tài)0.5 mol·L120 塊狀0.5 mol·L120 粉末狀1 mol·L135 塊狀2 mol·L135 粉末狀A.BC D解析：選D溫度越高，濃度越大，接觸面積大，則反應速度越大，D項符合題意。4硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是()實驗反應溫度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(mol·L1)V/mLc/(mol·L1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：選D由已知得反應的實質是S2O2H=SSO2H2O，反應速率取決于反應溫度及c(S2O)、c(H)，比較四個實驗，A、C反應物濃度相同，但溫度C組高，反應速率CA；B、D反應物濃度相同，但溫度D高，反應速率DB，C、D比較溫度相同，反應物濃度DC，因此D實驗反應速率最大，最先出現(xiàn)渾濁。5影響化學反應速率的因素很多，某?；瘜W小組用實驗的方法進行探究。實驗一：他們只利用Cu、Fe、Mg和不同濃度的硫酸(0.5 mol·L1、2 mol·L1、18.4 mol·L1)設計實驗方案來研究影響反應速率的因素。甲同學的實驗報告如下表：實驗步驟現(xiàn)象結論分別取等體積的2 mol·L1的硫酸于試管中_反應速率Mg>Fe，Cu不反應金屬的性質越活潑，反應速率越快(1)甲同學表中實驗步驟為_。(2)甲同學的實驗目的是_；要得出正確的實驗結論，還需控制的實驗條件是_。乙同學為了更精確地研究濃度對反應速率的影響，利用如圖所示裝置進行定量實驗。(3)乙同學在實驗中應該測定的數(shù)據(jù)是_，(4)乙同學完成該實驗應選用的實驗藥品是_，該實驗中不選用某濃度的硫酸，理由是_。實驗二：已知 2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO48H2O10CO2，在高錳酸鉀酸性溶液和草酸溶液反應時，發(fā)現(xiàn)開始一段時間，反應速率較慢，溶液褪色不明顯；但不久突然褪色，反應速率明顯加快。(5)針對上述實驗現(xiàn)象，丙同學認為KMnO4與H2C2O4反應放熱，導致溶液溫度升高，反應速率加快。從影響化學反應速率的因素看，你猜想還可能是_的影響。(6)若用實驗證明你的猜想，除高錳酸鉀酸性溶液、草酸溶液外，還需要選擇的試劑最合理的是_(填字母)。A硫酸鉀 B硫酸錳C二氯化錳 D水解析：(1)要想通過實驗比較法得出正確的結論，必須排除其他因素的變動和干擾，即需要控制好與實驗有關的各項反應條件。所以中加入的Mg、Fe、Cu應該大小、形狀都相同。(2)由實驗報告的內容可知甲同學實驗的目的是研究反應物本身的性質與反應速率的關系，所以還需要控制的實驗條件是溫度相同。(3)可以通過單位時間里產生氣體的多少或產生相同體積的氣體所需時間的長短來比較化學反應速率的快慢。(4)常溫下Fe、Al遇濃H2SO4鈍化且Mg和濃H2SO4反應無氫氣生成，所以不能選用18.4 mol·L1的濃H2SO4。(5)影響化學反應速率的因素有濃度、溫度、壓強、催化劑等，結合本題的內容分析推測，還可能是催化劑的影響。(6)因為該反應中無Cl出現(xiàn)，所以MnSO4為最佳答案。答案：(1)分別投入大小、形狀相同的Cu、Fe、Mg(2)研究金屬(或反應物)本身的性質與反應速率的關系溫度相同(3)測定一定時間內產生氣體的體積(或產生一定體積的氣體所需時間)(4)Mg(或Fe)、0.5 mol·L1硫酸和2 mol·L1硫酸常溫下Mg和18.4 mol·L1濃硫酸反應生成SO2；Fe在18.4 mol·L1濃硫酸中發(fā)生鈍化(5)MnSO4(或Mn2)的催化作用(6)B拓展實驗“藍瓶子”實驗1實驗原理(1)“藍瓶子”實驗中的亞甲基藍(methylthionine chloride)是一種氧化還原指示劑，分子式為C16H18ClN3S·3H2O，相對分子質量為373.90。亞甲基藍是一種暗綠色并略帶金屬光澤的粉末狀有機物，作為一種生物活體染色劑，在驗證植物幼根對礦質離子的交換吸附作用中起指示作用。亞甲基藍還是一種氧化還原指示劑，在溶液中通過一步雙電子轉移歷程改變自身結構而使溶液呈現(xiàn)“藍色無色”的顏色變化。(2)指示劑的顏色變化具有一定的變色范圍，如酸堿指示劑的變色范圍就是一定的pH范圍，而氧化還原指示劑的變色范圍與其相應的標準電位有關。不同的氧化還原指示劑有各自不同的標準電位，即不同氧化還原指示劑被氧化和被還原的難易程度有差異。當然，不同氧化還原指示劑的氧化態(tài)和還原態(tài)的顏色也是有一定區(qū)別的。亞甲基藍被氧化后呈藍色，被還原后生成無色的亞甲白，它的可逆變化可用下式表示： (3)固體亞甲基藍溶于水時，因水中含溶解氧，故亞甲基藍為氧化態(tài)，呈藍色?！八{瓶子”實驗中的氧化劑是氧氣，還原劑是葡萄糖，加堿的目的是為了提高葡萄糖的還原能力。故該實驗中NaOH溶液的濃度、葡萄糖的加入量、溶液的溫度等因素是決定“藍瓶子”實驗反應速率快或慢的主要原因。2相關問題有趣的化學實驗能激發(fā)學生學習化學的興趣，提高學習積極性，同時也活躍課堂氣氛。在中學化學教材中，可以挖掘許多有趣的實驗，例如：.火球游泳水火不相容，這是人們公認的常識，從來沒有看見過火球能在水面上游來游去。然而，某化學興趣小組的同學，做了一個“火球游泳”小魔術。他在一個100毫升的燒杯里面裝上自來水，然后用鑷子將一塊豆粒大的金屬鉀，輕輕地放在燒杯里，這時，燒杯里的水面上立刻生成一個火球，這個火球在水面上滾來滾去，同時發(fā)生嗤嗤的響聲，場景十分壯觀。.“藍瓶子”實驗在250 mL平底燒瓶中依次加入2 g氫氧化鈉、100 mL蒸餾水、2 g葡萄糖(粉末)，振蕩使其溶解。滴入46滴0.2%的亞甲基藍溶液，塞上瓶塞(如圖)，振蕩燒瓶，溶液呈藍色。靜置，約3分鐘后藍色消失，變?yōu)闊o色。再次振蕩，無色溶液又呈藍色?？煞磸投啻?。已知：亞甲基藍容易被還原。根據(jù)上述實驗，回答下列問題：(1)實驗室中金屬鉀應保存在_，原因是_；化學興趣小組的同學取出一小粒金屬鉀的操作是_。(2)寫出中金屬鉀發(fā)生反應的離子方程式：_。(3)為探究“藍瓶子”實驗是什么原因引起的，某同學做了以下實驗：A從燒瓶中取出溶液注滿一支試管，塞上橡皮塞。試管中的溶液由藍色變?yōu)闊o色，再振蕩試管溶液不能變藍。B在原燒瓶中經A處鼓入空氣，溶液又慢慢變藍了。靜置片刻后，藍色又消失。再次鼓入空氣，又慢慢變藍。C為了進一步弄清是何種成分引起的，他又繼續(xù)探索。從A處改通純凈的N2、CO2，都不能使燒瓶中的無色溶液變藍。把制得的氧氣從A處通入，發(fā)現(xiàn)上述無色溶液慢慢變?yōu)樗{色。到此為止，“藍瓶子”實驗原理有了科學結論，請你總結“藍瓶子”實驗的變色原理：_。答案：(1)煤油或石蠟里金屬鉀很活潑，容易跟空氣中的氧氣、水蒸氣等物質反應用鑷子從試劑瓶中取出一塊金屬鉀，放在濾紙上把煤油吸干，用小刀切去一小粒金屬鉀，剩余的放回試劑瓶中(2)2K2H2O=2K2OHH2(3)首先亞甲基藍被葡萄糖還原，還原后的無色物質又被空氣中氧氣氧化，又成為亞甲基藍，呈現(xiàn)藍色課后檢測與提能1演示鐵在純氧中燃燒實驗時，將鐵絲繞成螺旋狀，其主要目的是()A提高鐵絲利用率B提高反應溫度C增大反應的接觸面 D使瓶底氧氣充分利用解析：選C做鐵在純氧中燃燒實驗時，將鐵絲繞成螺旋狀，主要目的是增大反應的接觸面，加快反應速率。2反應A(g)3B(g)2C(g)2D(g)，在不同情況下測得反應速率如下，其中反應速率最快的是()Av(D)0.4 mol·L1·s1Bv(C)0.5 mol·L1·s1Cv(B)0.6 mol·L1·s1Dv(A)0.15 mol·L1·s1解析：選B在單位相同時，用反應速率除以其相應物質的化學計量數(shù)，數(shù)值大者反應速率大。A項，v(D)0.2 mol·L1·s1；B項，v(C)0.25 mol·L1·s1；C項，v(B)0.2 mol·L1·s1；D項，v(A)0.15 mol·L1·s1，故有v(C)v(D)v(B)v(A)。3下列判斷正確的是()A0.1 mol·L1鹽酸和0.1 mol·L1醋酸分別與2 mol·L1 NaOH反應的速率相同B0.1 mol·L1 鹽酸和0.1 mol·L1 HNO3分別與大小相同的大理石反應的速率相同CMg和Fe與0.1 mol·L1鹽酸反應速率相同D大理石與大理石粉分別與0.1 mol·L1鹽酸反應的速率相同解析：選BA中0.1 mol·L1鹽酸與0.1 mol·L1醋酸c(H)不同，反應速率不同；金屬活動性MgFe，與同濃度鹽酸反應時，反應速率MgFe；D中大理石粉增大了與鹽酸的接觸面積，所以增大了反應速率。4下列說法錯誤的是()A已知在T時，反應2A(g)B(g) 3C(g)H0的正反應速率表示為v，若降低溫度，逆反應速率減小B在恒容容器中發(fā)生反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)，若往容器中充入He，正逆反應的速率均不變C當一定量的鋅粉和4 mol·L1的過量鹽酸反應時，為了減慢反應速率，又不影響產生H2的總量，可向容器中加入一些水或硝酸鈉溶液D對任何一個化學反應，溫度發(fā)生變化，化學反應速率一定發(fā)生變化解析：選CA項，溫度降低，正、逆反應速率均減小，正確；B項，在恒容容器中充入不反應的氣體，反應物和生成物的濃度均不發(fā)生變化，正、逆反應速率均不變，正確；C項，加入一些水，c(H)減小，n(H)不變，則鹽酸與Zn的反應速率減慢，不影響產生H2的總量，加入NaNO3溶液，發(fā)生反應3Zn2NO8H=3Zn22NO4H2O，則有NO存在時不能生成H2，同時也由于消耗了H，則生成H2的總量也會減小，錯誤。5.在一定溫度下，A、B能在溶液中發(fā)生反應AB=CD。a將0.2 mol·L1 A溶液和0.2 mol·L1 B溶液各20 mL混合b將0.5 mol·L1 A溶液和0.5 mol·L1 B溶液各50 mL混合c將1 mol·L1 A溶液和1 mol·L1 B溶液各10 mL混合，同時倒入30 mL蒸餾水d將1 mol·L1 A溶液20 mL和1.2 mol·L1 B溶液60 mL混合反應開始時，反應速率由大到小的順序是()Adbca BbdacCdcba Dbcda解析：選A首先把每種情況下混合溶液中A、B的起始濃度計算出來，然后根據(jù)其濃度大小來比較化學反應速率的大小?；旌虾蟾魑镔|的起始濃度(mol·L1)為：abcdA0.100.250.200.25B0.100.250.200.9混合后濃度最大的是d，其次是b，最小的是a，所以反應開始時，反應速率由大到小的順序為dbca。6某探究小組利用丙酮的溴代反應(CH3COCH3Br2CH3COCH2BrHBr)來研究反應物濃度與反應速率的關系，反應速率v(Br2)通過測定溴的顏色消失所需的時間來確定。在一定溫度下，獲得如下實驗數(shù)據(jù)：實驗序號初始濃度c/(mol·L1)溴顏色消失所需時間t/sCH3COCH3HClBr20.800.200.001 02901.600.200.001 01450.800.400.001 01450.800.200.002 0580分析實驗數(shù)據(jù)所得出的結論不正確的是()A增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大B實驗和的v(Br2)相等C增大c(HCl)，v(Br2)增大D增大c(Br2)，v(Br2)增大解析：選DA項，由實驗和對比可知增大c(CH3COCH3)，反應時間變少，v(Br2)增大。B項，實驗和反應時間相同，起始Br2濃度相同，則v(Br2)相等。C項，比較實驗和可知，增大c(HCl)時，反應時間縮短，v(Br2)增大。D項，比較實驗和可知，增大c(Br2)時，v(Br2)并未增大，故選D。7在KIO3、KHSO3的酸性混合溶液中加入少量KI和淀粉，不停地攪拌，有下列反應發(fā)生：IO5I6H=3I23H2OI2HSOH2O=2ISO3H。當反應進行到15 min時，溶液突然變?yōu)樗{色，隨之又很快消失。這一反應被稱作時鐘反應，有人用它來解釋生物鐘現(xiàn)象。下列有關說法不正確的是()A在整個反應過程中，起催化作用的物質是KIB上述兩個反應中，反應速率較快的是C時鐘反應的快慢由反應決定D“溶液突然變?yōu)樗{色，隨之又很快消失”這一現(xiàn)象與的反應速率有關解析：選C由反應可以得出KI是KIO3與KHSO3反應的催化劑，反應中生成的I2能使淀粉溶液變藍色，由題給信息反應進行到15分鐘時，溶液變藍，說明反應很慢，它決定了時鐘反應的快慢。8在鋅與鹽酸反應的實驗中，一個學生得到下面的結果：鋅的質量/g鋅的形狀溫度/溶于鹽酸需要的時間/sA2薄片5400B2薄片15200C2薄片25100D2薄片3550E2薄片4525F2粉末155(1)上表結果表明，溫度每升高10 ，反應速率為原來的_倍。(2)20 時，2 g鋅箔溶于鹽酸中需花的時間為_(取1.4，取1.7)。(3)對比結果B與F，得出的結論是_。解析：(1)由表可知，溫度每升高10 ，化學反應速率為原來的2倍。(2)20 時的化學反應速率為15 時的2(2015)/10倍，故溶解于鹽酸需要的時間為200 s/143 s。(3)當固體為粉末時，固體的表面積增大，反應速率增大，溶解于酸需要的時間縮短。答案：(1)2(2)143 s(3)固體的表面積越大，反應速率越大9“碘鐘”實驗中，3IS2O=I2SO的反應速率可以用I與加入的淀粉溶液顯藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大。某探究性學習小組在20 下進行實驗，得到的數(shù)據(jù)如下表：實驗編號c(I)/mol·L10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O)/mol·L10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列問題：(1)該實驗的目的是_。(2)顯色時間t1_。(3)溫度對該反應的反應速率的影響符合一般規(guī)律，若在40 下進行編號對應濃度的實驗，顯色時間t2的范圍為_(填字母)。A22.0 s B22.044.0 sC44.0 s D數(shù)據(jù)不足，無法判斷(4)通過分析比較上表數(shù)據(jù)，得到的結論是_。解析：(1)由表格的欄目設置(濃度、時間的變化)可以推測實驗的目的是研究濃度對反應速率的影響。(2)由表中數(shù)據(jù)進行分析可知，實驗的反應速率應是實驗的3倍，所以t129.3 s。(3)溫度對反應速率影響的一般規(guī)律是：溫度升高，反應速率增大，所以組數(shù)據(jù)的顯色時間小于22.0 s。(4)由5組數(shù)據(jù)的關系可以得出顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比(即反應速率與反應物起始濃度乘積成正比)。答案： (1)研究反應物I與S2O的濃度對反應速率的影響(2)29.3 s(3)A(4)顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比(或反應速率與反應物起始濃度乘積成正比)10(2016·余杭聯(lián)考)某研究性學習小組為了研究影響化學反應速率的因素，設計如下方案：實驗編號0.01 mol·L1酸性KMnO4溶液0.1 mol·L1H2C2O4溶液水1 mol·L1MnSO4溶液反應溫度/反應時間2 mL2 mL0020125_1 mL020320_050302 mL2 mL02滴2010反應方程式：2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O(1)實驗計時方法是從溶液混合開始計時，至_時計時結束。(2)實驗和研究濃度對反應速率的影響，實驗和研究溫度對反應速率的影響。請在上表空格中填入合理的實驗數(shù)據(jù)。(3)從實驗數(shù)據(jù)分析，實驗和研究_對反應的影響。解析：(1)實驗計時方法是從溶液混合開始計時，到紫紅色剛好褪去計時結束。(2)根據(jù)實驗目的，選擇合理數(shù)據(jù)：高錳酸鉀濃度不變，都是2 mL；實驗和研究濃度對反應速率的影響，草酸體積為1 mL；實驗和研究溫度對反應速率的影響，濃度全部相同。(3)從實驗數(shù)據(jù)分析，MnSO4溶液在反應中為催化劑。答案：(1)紫紅色剛好褪去(2)2 mL1 mL2 mL2 mL0(3)催化劑