“碘钟”实验中,3I-+=+的反应速率可以用遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验,得到的数据如下表:
回答下列问题:
(1)该实验的目的是_______________。
(2)显色时间t1为________。
(3)通过分析比较上述数据,得到的结论是__________。
研究反应物I-与)的浓度对反应速率的影响 29.3 化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
【解析】
(1)根据图表已知物理量判断;
(2)根据浓度与时间的关系计算;
(3)根据图表中物理量的关系得出结论。
【详解】
(1)图表中的物理量是反应物浓度与时间,通过分析知,反应物的浓度与时间成反比,浓度的变化量与时间的比值为速率,所以得出反应物浓度与反应速率的关系,故答案为:研究反应物I-与的浓度对反应速率的影响;
(2)由数据表容易发现:②④组所用时间相同,③组所用时间为它们的一半,①组所用时间为它们的2倍。进一步分析:②④两组中c(I-)与c()的乘积相等,③组中此乘积为②④组的2倍,①组乘积为其一半。因此可得结论:当c(I-)·c()相等时,显色时间相等,反应速率相等,显色时间与反应速率成反比,即t与c(I-)·c()成反比,=得t1=≈29.3s, 故答案为:29.3s;
(3)通过分析知,反应物的浓度乘积与时间成反比,浓度的变化量与时间的比值为速率,故答案为:反应速率与反应物起始浓度乘积成正比或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比。
影响化学反应速率的因素:
1.内因:参加反应的物质的结构及性质。
2.外因:主要是指浓度、温度、压强和催化剂,另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大;减小反应物浓度,化学反应速率减小。在一定温度下,同体、纯液体的浓度视为定值,如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中,C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小,即不冈其量的增减而影响反应速率,但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度:其他条件相同时,升高温度,可以加快反应速率,实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
经验公式为
(3)压强:对于气体反应,当温度不变时,增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系,压强改变时有以下几种情况:
(4)催化剂:催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应,使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素:增大同体的表面积(如将块状改为粉末状),可增大反应速率;光照一般也可增大某些反应的速率;形成原电池可以加快反应速率;此外,超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3.外因对化学反应速率影响的微观解释
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下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是( )
编号 | 金属(粉末状) | 物质的量(mol) | 酸的浓度及体积 | 反应温度(℃) |
A | Al | 0.1 | 2mol.L-1盐酸10mL | 60 |
B | Fe | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 50 |
C | Mg | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 60 |
D | Mg | 0.1 | 1mol.L-1硫酸10mL | 60 |
A.A B.B C.C D.D