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。

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。 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。

mol ·L－1 mol·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

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50 mL锥形瓶，编为1、2号。向1号锥形瓶中加入10 mL 0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液，向2号锥形瓶中加入5 mL 0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液和_____蒸馏水。 另取两支试管，各加入10 mL 0.1 mol·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。 5 mL

2．探究温度对反应速率的影响 取一个50 mL锥形瓶，编为3号，向其中加入10 mL 0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液，向另一支试管中加入10 mL 0.1 mol·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．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20 mL含A和B各0.001 mol的溶液；②常温下100 mL含A和B各0.01 mol的溶液；③常温下0.05 mol·L－1A和B溶液各10 mL，加到20 mL蒸馏水中；④常温下80 mL含A 0.01 mol的溶液和20 mL含B 0.005 mol的溶液。(注：不考虑液体混合时的体积变化) A．①②③④ B．④③②① C．②④①③ D．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0.05 mol·L－1；②中A、B物质的量浓度均为0.1 mol·L－1；③中A、B物质的量浓度均为0.0125 mol·L－1；④中A物质的量浓度为0.1 mol·L－1，B物质的量浓度为0.05 mol·L－1；即浓度大小顺序为②>④>①>③。

课堂互动讲练 要点一 硫代硫酸钠与酸的反应

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。

例1 (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0.2 mol/L的盐酸置于大烧杯中，并取了3 mL 0.1 mol/L Na2S2O3溶液与3 mL该盐酸反应，产生明显的浑浊约需时间t s。由于时间另有安排，停止了实验。第二天又用了3 mL 0.2 mol/L Na2S2O3溶液与3 mL原盐酸反应，产生明显浑浊也需时间t s左右。于是他得出结论：浓度对该反应速率的影响不大。

(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0.2 mol/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 Na2S2O3 H2SO4 H2O V/mL c/mol·L－1 A 10 5 0.1 B C 30 D 0.2

(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。

要点二 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。

(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－1 V(H2SO4) /mL 溶液温度/℃ 金属消失的时间/s 反应前 反应后 1 0.10 丝 0.5 50 20 34 500 2 粉末 35 3 0.7 36 250 4 0.8 200 5 25 6 1.0 125 7 8 1.1 100 9 44 40

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______________(填实验序号)。 (3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________。 (4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，推测其原因：________________________________________________________________________。

【解析】　比较表中实验1和2、实验4和5，其他条件都一样，只是金属状态由丝变成了粉末，金属消失的时间就少了很多，反应速率变快很多，也就是说明金属固体的表面积越大，反应速率就越快。同理，比较表中各项数据进行分析不难得出正确答案。 【答案】　(1)固体反应物的表面积　表面积越大　1和2 (2)3和4 (3)反应前溶液温度　6和7 (4)一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同

【规律方法】　设计实验研究影响化学反应速率的因素的核心思路是：只改变一种条件，控制其他条件不变，观察实验结果，从而得出该条件对结果的影响。这种思路反映的是变量控制的思想。本题考查了通过处理实验数据研究化学反应速率的影响因素。

变式训练2　某探究小组同学用金属铝分别与稀盐酸和稀硫酸反应的方法研究金属与不同酸反应的差异及影响反应速率的因素。 实验药品：2.0 mol/L盐酸、4.0 mol/L盐酸、2.0 mol/L硫酸、4.0 mol/L硫酸，相同大小的铝片和铝粉(金属表面氧化膜都已除去)；每次实验各种酸的用量均为50.0 mL，金属用量均为9.0 g。

甲同学用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应，实验及其现象如下： 反应进程(min) 1 2 5 15 20 4.0 mol/L盐酸 少量气泡 较多气泡 大量气泡 反应剧烈 铝片耗尽 2.0 mol/L硫酸 无明显现象 极少量气泡 4.0 mol/L硫酸 有比较连续的气泡

请回答： (1)写出铝与盐酸反应的离子方程式______________。 (2)反应1 min～15 min内，铝与盐酸的反应速率逐渐加快，其原因是________________________________________________________________________。 (3)根据以上探究“铝与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因”，你能对问题原因作出哪些假设或猜想(列出一种即可)_________________ ___________________________。

(4)乙同学设计了如下影响反应速率因素的实验。请你根据实验目的帮助该同学完成以下实验设计表。 实验编号 温度 金属铝形态 盐酸浓度/mol·L－1 ① 25 ℃ 铝片 4.0 ② ③ ④

实验编号 温度 金属铝形态 盐酸浓度/mol·L－1 ① 25 ℃ 铝片 4.0 ② 2.0 ③ 50 ℃ ④ 铝粉 说明：实验③的温度只要与实验①不同且有较大差距即可。

探究整合应用

亚甲基蓝在碱性条件下与葡萄糖作用生成亚甲基白。亚甲基蓝的结构简式如下： 例

著名的蓝瓶子实验操作步骤如下 ： ①如图示在250 mL锥形瓶中，依次加入2 g NaOH，100 mL H2O,3 g C6H12O6(葡萄糖)，搅拌溶解后，再加入3～5滴0.2 %的亚甲基蓝溶液，振荡混合液呈蓝色。 ②关闭活塞a、b，塞紧橡皮塞，将溶液静置，溶液变为无色。 ③再打开瓶塞，振荡，溶液又变为蓝色。

④关闭活塞a、b，再塞紧橡皮塞，将溶液静置，溶液又变为无色。 以上③、④可重复多次。 试回答： (1)某学生将起初配得的蓝色溶液分装在A、B两支试管中(如上图，A试管充满溶液，B中有少量溶液)，塞上橡皮塞静置片刻，两溶液均显无色。若再同时振荡A、B试管，能显蓝色的是________(填“A”或“B”)。

(2)若塞紧锥形瓶塞并打开活塞a、b，通入足量氢气后，再关闭活塞a、b并振荡，溶液能否由无色变为蓝色________；若塞紧锥形瓶塞并打开活塞a、b，通入足量氧气，溶液能否由无色变为蓝色________。(填“能”或“不能”) (3)该实验中，影响溶液颜色互变快慢的主要因素有________________________________________。 (4)从上述变化的总结果看，葡萄糖的作用是________，亚甲基蓝的作用是________。 (5)上述实验中葡萄糖也可用鲜橙汁代替，因为其中含丰富维生素C，可推测维生素C具有________性。

(6)该实验中③、④操作能否无限次重复进行______(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　由反应原理可知，影响“蓝瓶子”实验的因素有：溶液碱性的强弱，葡萄糖的加入量，溶液的温度等。对照分析不难得出答案。

【答案】　(1)B (2)不能　能 (3)振荡的剧烈程度(或溶解氧气的浓度) (4)还原剂　催化剂(或催化剂兼作指示剂)　 (5)还原 (6)不能　一段时间后葡萄糖全部转化为其他物质(注：一段时间后葡萄糖在NaOH作用下发生异构化、分解及聚合，当溶液呈棕色时反应不再进行下去)