-新教材高中化学第二章化学反应速率与化学平衡第一节第二课时影响化学反应速率的因素活化能学案新人教版选择性必修

PAGEPAGE19第二课时影响化学反应速率的因素活化能明课程标准扣核心素养1.了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。2．知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。1.变化观念与平衡思想：认识化学反应速率是可以调控的，能从多角度、动态地分析外界条件改变对化学反应速率的影响，运用化学原理解决简单的化学实际问题。2．证据推理与模型认知：能基于证据分析外部条件对化学反应速率的影响，建立认知模型，并能运用模型分析说明外界条件改变对化学反应速率的影响。3．科学探究与创新意识：能对影响化学反应速率的多个外界因素进行调控，设计实验探究影响化学反应速率的因素。eq\a\vs4\al(影响化学反应速率的因素)(一)定性研究影响化学反应速率的因素[实验用品]烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表、0.1mol·L－1Na2S2O3溶液、0.1mol·L－1H2SO4溶液、0.5mol·L－1H2SO4溶液、5%H2O2溶液、1mol·L－1FeCl3溶液、蒸馏水、热水。[实验方案设计]实验序号影响因素实验步骤实验现象Ⅰ浓度相同温度下，向两支试管中分别加入4mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，然后向试管①中加入2mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，记录出现黄色浑浊的时间；向试管②中加入2mL0.5mol·L－1H2SO4溶液，记录出现黄色浑浊的时间。实验装置如下图：试管②中出现黄色浑浊用的时间短；试管①中出现黄色浑浊用的时间长Ⅱ温度取两支试管各加入5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，另取两支试管各加入5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液；将四支试管分成两组(各有一支试管盛有Na2S2O3溶液和H2SO4溶液)，一组放入盛有冷水的烧杯①中，另一组放入盛有热水的烧杯②中，经过一段时间后，分别混合并搅拌，记录出现黄色浑浊的时间。实验装置如下图：烧杯②的试管中出现黄色浑浊用的时间短；烧杯①的试管中出现黄色浑浊用的时间长Ⅲ催化剂在两支试管中各加入2mL5%的H2O2溶液，再同时向H2O2溶液中分别加入1mol·L－1FeCl3溶液和蒸馏水各1mL，观察产生气泡的快慢。实验装置如下图：试管①中快速产生气泡；试管②中缓慢产生气泡[问题探讨]1．实验Ⅰ、Ⅱ的反应原理是什么？(用化学方程式表示)提示：Na2S2O3与H2SO4反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。2．由实验Ⅰ中实验现象得出的实验结论是什么？提示：出现黄色浑浊的时间越短，说明反应物的浓度越大，反应速率越大。3．由实验Ⅱ中实验现象得出的实验结论是什么？提示：出现黄色浑浊的时间越短，说明温度越高，反应速率越大。4．实验Ⅲ的反应原理是什么(用化学方程式表示)？FeCl3溶液在反应中的作用是什么？由实验Ⅲ的实验现象得出的实验结论是什么？提示：H2O2分解的化学方程式为2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑，FeCl3在反应中的作用是作催化剂；产生气泡的速率快证明使用催化剂能加快化学反应速率。(二)定量研究影响化学反应速率的因素通过实验测定并比较下列化学反应的速率①按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40mL1mol·L－1稀硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。②按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入40mL4mol·L－1稀硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。实验现象：锌与硫酸反应产生气泡；收集10mL气体，②所用时间比①所用时间短。[问题探讨]1．由上述实验能得出的实验结论是什么？提示：4mol·L－1硫酸与锌反应比1mol·L－1硫酸与锌反应快。2．实验时，除浓度外，为什么要控制其他条件都相同？你知道的其他条件都有哪些？提示：上述实验是一个对比实验，除浓度外，需要控制其他条件都相同，这样才能得出不同浓度时反应速率的数据。需要控制的其他条件有：控制的条件锌粒锌粒的形状、大小、质量等必须相同装置装置采用的分液漏斗、锥形瓶规格必须相同；两套装置的气密性均必须良好环境两套装置所处环境温度必须相同3.利用上述实验装置还能根据哪些变化来定量测定锌与硫酸的反应速率？提示：相同时间段内产生H2体积的多少。1．影响因素2．外界条件对化学反应速率的影响(1)浓度①固体或纯液体的浓度是恒定常数，则有：a．增加其用量时，化学反应速率不变。b．增大其表面积或将固体溶于溶剂中，化学反应速率增大。②气体或溶液：增大反应物浓度，反应速率增大。(2)温度①升高温度，吸热反应、放热反应的化学反应速率都增大，但吸热反应增大得多。②降低温度，吸热反应、放热反应的化学反应速率都减小，但吸热反应减小得多。③温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。(3)催化剂催化剂同等程度地改变正、逆反应的化学反应速率。在不加说明时，催化剂一般是指能使反应速率加快的正催化剂。(4)压强改变压强，对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因。①对于没有气体参与的化学反应，改变压强，对化学反应速率无影响。②对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况Ⅰ.恒温恒容时：a．充入气体反应物eq\o(→,\s\up7(引起))总压强增大eq\o(→,\s\up7(引起))浓度增大eq\o(→,\s\up7(引起))反应速率加快。b．充入“无关气体(如He、Ne、Ar、N2等不参与本反应也不干扰本反应的气体，下同)”eq\o(→,\s\up7(引起))总压强增大，但各反应物浓度不变，则反应速率不变。Ⅱ.恒温恒压时：a．同等程度地充入相应的气体反应物eq\o(→,\s\up7(引起))体积增大，但各反应物浓度不变，则反应速率不变。b．充入“无关气体”eq\o(→,\s\up7(引起))体积增大eq\o(→,\s\up7(引起))各反应物浓度减小eq\o(→,\s\up7(引起))反应速率减慢。[名师点拨](1)固体物质的反应速率与表面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率就越快，故块状固体可通过研磨来增大表面积，从而加快化学反应速率。(2)若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化(如Fe与稀H2SO4反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓H2SO4钝化)。(3)温度对反应速率的影响适用于任何反应，不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大。(4)催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应热的大小。1．探究Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O反应的速率影响因素，设计了以下实验，下列说法正确的是()锥形瓶0.1mol·L－1Na2S2O3溶液/mL蒸馏水0.2mol·L－1H2SO4溶液反应温度浑浊出现时间/s备注11001020℃10210x52016310010505第10秒时浑浊不再增多4106450℃8A.x＝6B．3号瓶用Na2S2O3表示的速率为0.01mol·L－1·s－1C．由2号瓶和3号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快D．由1号瓶和4号瓶实验结果可得温度越高反应速率越快解析：选D研究外界条件对反应速率的影响时，需要控制唯一变量，锥形瓶1、2、3要保证溶液总体积为20mL才能满足条件，所以由10＋x＋5＝20，可得x＝5，A错误；3号瓶中溶液总体积为20mL，所以Δc＝eq\f(0.1mol·L－1×10mL,20mL)＝0.05mol·L－1，第10秒开始浑浊不再增多，即10s时完全反应，所以速率为0.005mol·L－1·s－1，B错误；2号瓶和3号瓶硫酸浓度不同，温度也不同，3号瓶温度高，硫酸浓度也大，出现浑浊所需时间短，速率大的原因不仅是温度的影响，C错误；1号瓶与4号瓶，4号瓶硫酸浓度虽然小，但是温度高，出现浑浊所需时间短，所以可以得出温度越高反应速率越快，D正确。2．某兴趣小组为探究外界条件对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下：实验编号H2C2O4酸性KMnO4溶液温度/℃浓度/(mol·L－1)体积/mL浓度/(mol·L－1)体积/mL①0.102.00.013.025②0.202.00.013.025③0.202.00.013.050(1)实验时发生反应的化学方程式为________________________________________；为了顺利观察到酸性KMnO4溶液紫色褪去，起始时需要满足n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥(2)探究反应物浓度对反应速率影响的是实验________(填编号，下同)，探究反应温度对反应速率影响的是实验________。(3)测得实验①中溶液褪色的时间为30s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝____________________。(4)实验过程中发现：在开始反应的一段时间内，反应速率较小，溶液褪色不明显；但不久反应速率明显增大，溶液很快褪色。导致上述现象的原因可能是____________________。解析：(1)实验时发生的反应为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O；为了顺利观察到酸性KMnO4溶液紫色褪去，起始时必须满足高锰酸钾的物质的量小于草酸的物质的量，根据反应方程式可知，n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥5∶2；(2)探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件必须完全相同，满足条件的实验编号是①和②；探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，满足此条件的实验编号是②和③；(3)草酸的物质的量为：0.10mol·L－1×0.002L＝0.0002mol，高锰酸钾的物质的量为：0.010mol·L－1×0.003L＝0.00003mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.0002mol∶0.00003mol＝20∶3，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为：eq\f(0.010mol·L－1×0.003L,0.002L＋0.003L)＝0.006mol·L－1，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝eq\f(0.006mol·L－1,30s)＝2×10－4mol·L－1·s－1；(4)实验过程中发现：在开始反应的一段时间内，反应速率较小，溶液褪色不明显；但不久反应速率明显增大，溶液很快褪色。导致上述现象的原因除了温度的影响外，反应中生成的Mn2＋作催化剂，加快了反应速率，也会出现上述现象。答案：(1)5H2C2O4＋2KMnO4＋3H2SO4=10CO2↑＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O(3)2×10－4mol·L－1·s－1(4)该反应中生成的Mn2＋是催化剂eq\a\vs4\al(活化能)一、有效碰撞理论与活化能[情境素材]1．基元反应发生的先决条件是反应物粒子必须发生碰撞。以气体反应为例，任何气体分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1mol·L－1时，在每立方厘米、每秒内，反应物分子的碰撞可达到1028次，如果反应物分子间任何一次碰撞都能发生反应的话，反应只需10－5秒就可以完成，但为什么有些气体间的反应却比较慢，不是瞬间完成的呢？以下是HI气体分解反应中分子碰撞示意图：图1A中分子能量较低，B中碰撞取向不合适，C为有效碰撞。2．HI分解的能量变化如下图所示：图2[情境探究]1．图1A中分子的能量较低，HI分子之间的碰撞为什么不能发生化学反应？什么是活化分子？提示：图1A中分子具有的能量较低，这种分子不是活化分子，它们之间的碰撞为无效碰撞，不能使HI发生反应。发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。2．图1B中HI的分子为活化分子，它们之间碰撞后能否使HI发生分解反应？其原因是什么？提示：不能；因为活化分子碰撞时还要有合适的取向，而图1B中的碰撞取向不合适；这种碰撞也是无效碰撞，不能使HI发生反应。3．图1C中HI分子间的碰撞使HI发生反应，其原因是什么？什么叫有效碰撞？提示：活化分子碰撞时有合适的取向，这样碰撞能使HI分子内的共价键断裂形成自由基(I·)，然后自由基结合生成分子，从而发生化学反应。能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。4．图2中E1、E2表示的含义是什么？什么叫活化能？提示：E1表示反应的活化能；E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量(或表示逆反应的活化能)；活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差叫做反应的活化能。5．HI的分解反应是放热反应还是吸热反应？反应的ΔH是多少？(用E1、E2表示)提示：HI的分解反应是吸热反应，ΔH＝E1－E2。1．基元反应与反应历程基元反应：一个化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。反应历程：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。自由基：像上述反应历程中的I·一样，带有单电子的原子或原子团叫自由基，如O·自由基。2．有效碰撞理论与活化能如图所示：图中E1指反应的活化能，E1－E2是反应热。3．化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。如图所示：二、运用有效碰撞理论解释外界因素对反应速率的影响[情境素材]工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1；在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ·mol－1。加入铁触媒催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126～167kJ·mol－1，第二阶段的反应活化能为13kJ·mol－1。反应图示如下：[情境探究]1．用碰撞理论解释，一定温度下密闭容器中进行合成氨的反应，增大N2和H2的浓度，为什么能加快化学反应速率？提示：增大N2和H2的浓度，即增大单位体积内活化分子的数目、有效碰撞次数增加，反应速率加快。2．用碰撞理论解释，密闭容器中进行合成氨的反应，为什么升高温度会使化学反应速率增大？提示：升高温度，反应物分子的能量增加，会使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，有效碰撞次数增加，反应速率加快。3．用碰撞理论解释，一定温度下，在容积可变的容器中进行合成氨的反应，缩小容积，增大压强，为什么能加快化学反应速率？提示：一定温度下，缩小容积，增大压强，会使反应物的浓度增大，即增大了单位体积内活化分子数目，有效碰撞次数增加，反应速率加快。4．从有效碰撞微观角度解释合成氨工业中，铁触媒为什么能提高反应速率？提示：从能量变化图上看，使用铁触媒能降低反应的活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，提高了活化分子的百分数，有效碰撞次数增多，反应速率加快。外界因素影响化学反应速率的原因影响外因单位体积内有效碰撞几率化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增加增加不变增加加快增大压强增加增加不变增加加快升高温度不变增加增大增加加快催化剂不变增加增大增加加快[名师点拨](1)活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应，活化分子需要在合适的取向上碰撞才能发生化学反应。(2)改变活化分子百分数的外界因素只有温度和催化剂，改变浓度和压强只改变分子总数。(3)使用催化剂能同等程度地降低正、逆反应的活化能，使正、逆反应的反应速率同等程度地加快。1．下列说法正确的是()A．一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率B．增大压强，肯定会加快化学反应速率C．升高温度，无论吸热还是放热反应，v正、v逆均增大D．催化剂不影响反应的活化能，但能增大单位体积内活化分子百分数，加快反应速率解析：选C一定条件下，增大固体反应物的量不会加快化学反应速率，A错误；若反应体系中无气体参与，增大压强，化学反应速率不变，B错误；升高温度，v正、v逆均增大，与反应吸热还是放热无关，C正确；催化剂能降低反应的活化能，能增大单位体积内活化分子百分数，加快反应速率，D错误。2．反应A→C分两步进行：①A→B②B→C。反应过程的能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列说法错误的是()A．三种物质中B最不稳定B．A→B反应的活化能为E1C．B→C反应的ΔH＝E4－E3D．整个反应的ΔH＝E1－E2＋E3－E4解析：选C由反应过程的能量曲线图可知，A、B、C三种物质中，物质B的能量最高，能量越高，越不稳定，则三种物质中B最不稳定，A项正确；反应物A的分子变成活化分子需吸收的能量为E1，所以A→B反应的活化能为E1，B项正确；物质B的能量比物质C的能量高，故B→C为放热反应，ΔH＝E3－E4，C项错误；整个反应的ΔH＝ΔHA→B＋ΔHB→C＝E1－E2＋E3－E4，D项正确。eq\a\vs4\al(探究与创新能力)控制变量思想在探究实验中有重要应用，下列实验对影响化学反应速率的因素进行探究。Ⅰ.催化剂对速率的影响探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果：在两支试管中各加入2mL5%的H2O2溶液，再向其中分别滴入1mL浓度均为0.1mol·L－1的FeCl3溶液和CuSO4溶液。(1)H2O2分解的化学方程式是________________________________________________________________________。提示：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下发生的化学反应方程式为2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑。(2)有同学建议将CuSO4改为CuCl2溶液，理由是____________________________；还有同学认为即使改用了CuCl2溶液，仍不严谨，建议补做对比实验：向2mL5%的H2O2溶液中滴入的试剂及其用量是________________________________。提示：比较不同催化剂的催化效果，应该排除其他因素的干扰，氯化铁和硫酸铜中阴阳离子均不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用，将硫酸铜改为氯化铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰；补做对比实验向2mL5%的H2O2溶液中滴入1mL0.3mol·L－1或者0.2mol·L－1NaCl或KCl溶液。Ⅱ.浓度对速率的影响实验方案：混合试剂1和试剂2，记录溶液褪色所需的时间。实验1实验2试剂12mL0.1mol·L－1的草酸溶液2mL0.2mol·L－1的草酸溶液试剂24mL0.01mol·L－1的酸性高锰酸钾溶液4mL0.01mol·L－1的酸性高锰酸钾溶液(3)配平下列化学方程式：KMnO4＋____H2C2O4＋____=____K2SO4＋____MnSO4＋____CO2↑＋____H2提示：氧化还原反应中，化合价升高的总数等于化合价降低的总数，所以KMnO4→MnSO4锰元素化合价由＋7→＋5价，1个KMnO4分子得5个电子，H2C2O4→CO2碳元素化合价＋3→＋2价，1个H2C2O4失去2个电子，所以得失电子最小公倍数为10，所以KMnO4前系数为2，H2C2O4前系数为5，其他元素根据原子守恒配平化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑(4)实验1中tmin时溶液褪色，用草酸表示的反应速率v(H2C2O4)＝________mol·L－1·min－1。联系实验1、2，提示：由2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O可知0．01×4×10－30.1×2×10－3草酸过量，消耗草酸的物质的量为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5×0.01×4×10－3,2)))mol，浓度变化为eq\f(\f(5×0.01×4×10－3,2)mol,（2＋4）×10－3L)＝eq\f(1,60)mol·L－1，所以v(H2C2O4)＝eq\f(\f(1,60)mol·L－1,tmin)＝eq\f(1,60t)mol·L－1·min－1，联系1、2实验可知，其他条件相同时，H2C2O4溶液浓度越大，酸性KMnO4溶液褪色越快，反应速率也越快。(5)n(CO2)随时间的变化如下图1所示，其变化的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：生成的Mn2＋具有催化作用，由图可知，开始阶段CO2的生成速率随Mn2＋浓度增大而加快，一段时间后，反应物浓度减小且浓度影响为主，CO2的生成速率变慢。(6)研究发现KMnO4溶液的酸化程度对反应的速率也有较大影响，用不同浓度的硫酸进行酸化，其余条件均相同时，测得反应溶液的透光率(溶液颜色越浅，透光率越高)随时间变化如图2所示，由此得出的结论是_______________________________________________________________________________________________________________________。提示：由图可知，在其他条件相同时，硫酸的浓度越大，高锰酸钾褪色越快，其反应速率越快。在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。1．某同学为了研究外界条件对化学反应速率的影响设计了如下一系列的实验，在实验过程中收集产生的气体，并记录获得相同体积的气体所需的时间。实验①②③④浓度50mL4mol·L－1硫酸50mL2mol·L－1硫酸50mL4mol·L－1硫酸50mL4mol·L－1硫酸温度20℃20℃20℃40℃固体形状6.5g块状Zn6.5g块状Zn6.5g粉末状Zn6.5g块状Zn(1)①②④中化学反应速率由快到慢的顺序为________(填序号，下同)。(2)探究浓度对化学反应速率影响的是________；探究温度对化学反应速率影响的是________；①③探究________对化学反应速率影响。解析：(1)①④中其他条件相同，影响化学反应速率的主要因素是温度，温度高的反应速率快，所以反应速率：④>①；①②中其他条件相同，影响反应速率的主要因素是浓度，浓度大的速率快，因此反应速率：①>②，则①②④中化学反应速率由快到慢的顺序为④①②。(2)①②组中其他条件相同，硫酸溶液的浓度不同，因此探究浓度对化学反应速率影响的是①②；①④组中其他条件相同，温度不同，因此探究温度对化学反应速率影响的是①④；①③组中其他条件相同，锌的表面积不同，因此探究的是固体的表面积(或反应物的接触面积)对化学反应速率的影响。答案：(1)④①②(2)①②①④固体的表面积(或反应物的接触面积)2．碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用0.20mol·L－1KI溶液、0.4%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8溶液、0.010mol·L－1Na2S2O3溶液等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))＋2I－=2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋I2(慢)I2＋2S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=2I－＋S4Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(6))(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的Na2S2O3耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))与S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))初始的物质的量需满足的关系为n(S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8)))∶n(S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))________。(2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液，可能存在的不足是________________________________________________________________________。(3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号试剂体积V/mL显色时间t/sK2S2O8溶液KI溶液水Na2S2O3溶液淀粉溶液①101004126.8②51054154.0③2.510V141108.2④10554153.8⑤57.57.54V2t1表中V1＝________mL，理由是____________；V2＝________mL，理由是________。显色时间t1大约是________。(4)根据表中数据可以得出的结论是________________________________________________________________________。解析：(1)由已知可得，向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，先发生反应S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))＋2I－=2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋I2(慢)，后发生反应I2＋2S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=2I－＋S4Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(6))(快)，当溶液中的Na2S2O3耗尽后，碘才能与淀粉作用使溶液颜色由无色变为蓝色，根据方程式S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))＋2I－=2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋I2可知，生成1molI2需1molS2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))，根据I2＋2S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=2I－＋S4Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(6))可知，I2与S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的物质的量的关系为1∶2，即1molI2需2molS2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，恰好反应时n(S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8)))∶n(S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝1∶2，为确保能观察到蓝色，碘需有剩余，则S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))应少量，所以n(S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8)))∶n(S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))>1∶2。(2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液，可能存在的不足是显色时间太短，不易测量。(3)该实验探究反应物浓度对化学反应速率的影响，实验①与实验②对照，溶液体积均是25mL，为确保溶液体积不变，所以V1＝7.5mL，理由是保证每次实验溶液总体积相等。V2＝1mL，理由是保证淀粉溶液的用量相同。对比几组实验数据，显色时间t1大约是72.0s。(4)根据表中数据可以得出的结论是：反应速率与反应物浓度成正比关系，即反应物浓度越大，反应速率越快。答案：(1)>1∶2(2)显色时间太短，不易测量(3)7.5保证每次实验溶液总体积相等1保证淀粉溶液的用量相同72.0s(54.0～72.0s)(4)反应速率与反应物浓度成正比关系(或反应物浓度越大，反应速率越快)[分级训练·课课过关]______________________________________________________1．影响化学反应速率的因素有多方面，如浓度、压强、温度、催化剂等。下列有关说法不正确的是()A．增大体系压强不一定能加快反应速率B．增大浓度能增加反应体系中活化分子的百分数C．催化剂能改变反应的活化能D．升高温度能增加反应物分子之间的有效碰撞次数解析：选B恒温恒容下，通入不反应的气体，增大压强，反应气体物质的浓度不变，气体的反应速率不变，因此增大体系压强不一定能加快反应速率，故A正确；浓度增大，活化分子百分数不变，增大单位体积内分子总数，增大了单位体积内活化分子的数目，有效碰撞增大，反应速率加快，故B错误；催化剂改变反应历程，从而改变反应的活化能，故C正确；升高温度，增大活化分子百分数，增大单位体积内的活化分子数目，有效碰撞增大，反应速率加快，故D正确。2．常温下，分别将四块形状相同，质量为9g的铁块同时投入下列四种溶液中，产生气体速率最快的是()A．200mL2mol·L－1HClB．500mL2mol·L－1H2SO4C．100mL3mol·L－1HClD．500mL18.4mol·L－1H2SO4解析：选B200mL2mol·L－1HCl中c(H＋)＝2mol·L－1；500mL2mol·L－1H2SO4中c(H＋)＝2mol·L－1×2＝4mol·L－1；100mL3mol·L－1HCl中c(H＋)＝3mol·L－1；500mL18.4mol·L－1H2SO4为浓硫酸，主要以电解质分子存在，溶液中c(H＋)很小。上述溶液中c(H＋)最大值是4mol·L－1，故合理选项是B。3．下列说法不正确的是()A．增大压强，活化分子百分数不变，化学反应速率增大B．升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大C．加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大D．使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大解析：选C增大压强，单位体积内活化分子的数目增加，活化分子的百分数不变，反应速率增大，故A正确；升高温度，给分子提供能量，活化分子的百分数增大，反应速率增大，故B正确；加入反应物，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子的数目增加，但活化分子的百分数不变，故C错误；催化剂可以降低反应的活化能，增大活化分子百分数，故D正确。4．下列生产或实验事实引出的结论不正确的是()选项事实结论A其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出沉淀所需时间缩短当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快B工业制硫酸的过程中，在SO3的吸收阶段，喷洒浓硫酸吸收SO3增大气液接触面积，使SO3的吸收速率增大C在容积不变的密闭容器中发生反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，向其中通入氩气反应速率减慢DA、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率解析：选C只有温度不同，温度高