化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)量【考點(diǎn)精講】定量測(cè)量鋅跟硫酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)原理：利用產(chǎn)生10 mL H2所需要的時(shí)間確定化學(xué)反應(yīng)速率。實(shí)驗(yàn)用品：錐形瓶、雙孔塞、分液漏斗、直角導(dǎo)氣管、50 mL注射器、鐵架臺(tái)、秒表、鋅粒、1 mol/L的硫酸、4 mol/L的硫酸。實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）取一套裝置，加入40 mL 1mol/L的硫酸，測(cè)量收集10 mL H2所用的時(shí)間。（2）取另一套裝置，加入40 mL 4mol/L的硫酸，測(cè)量收集10 mL H2所用的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅跟硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，收集10 mL氣體。所用的時(shí)間比所用的時(shí)間短。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：加入試劑反應(yīng)時(shí)間（min）反應(yīng)速率mol/（Lmin）1mol/L H2SO4長(zhǎng)小4mol/L H2SO4短大實(shí)驗(yàn)結(jié)論：4mol/L的硫酸與鋅粒反應(yīng)的速率比1mol/L的硫酸與鋅粒反應(yīng)的速率快。注意事項(xiàng)：1. 鋅粒的顆粒（即表面積）大小基本相同。2. 40mL的硫酸溶液要迅速加入。3. 裝置氣密性要好，且計(jì)時(shí)要迅速準(zhǔn)確。思考與交流：鋅跟硫酸反應(yīng)的離子方程式為Zn+2H=Zn2+H2，還可以采用什么方法測(cè)量該反應(yīng)的速率？可用的方法：可利用相同質(zhì)量的鋅完全溶解所用時(shí)間的不同、稀硫酸濃度的變化、單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積或產(chǎn)生相同體積氣體所需要的時(shí)間等方法來(lái)測(cè)量化學(xué)反應(yīng)速率?！镜淅觥坷}1影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多，某課外興趣小組用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行探究。他們利用Cu、Fe、Mg和不同濃度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。A：甲同學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下表：實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)象結(jié)論分別取等體積的2mol/L的硫酸于試管中反應(yīng)速率：鎂>鐵，銅不反應(yīng)金屬的性質(zhì)越活潑，反應(yīng)速率越快（1）甲同學(xué)表中實(shí)驗(yàn)步驟為。（2）甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?；要得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，還需控制的實(shí)驗(yàn)條件是。B：乙同學(xué)為了更精確的研究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，利用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（3）乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該測(cè)定的數(shù)據(jù)是。（4）乙同學(xué)完成該實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)藥品是。該實(shí)驗(yàn)中不選用某濃度的硫酸，理由是。思路導(dǎo)航：（1）要比較不同的金屬與硫酸反應(yīng)的快慢時(shí)，三種金屬的大小、形狀應(yīng)該是相同的，即答案應(yīng)該是分別投入大小、形狀相同的銅、鐵、鎂。（2）由于三種金屬是不同的，所以實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯拷饘俦旧淼男再|(zhì)與反應(yīng)速率的關(guān)系。比較不同的金屬與硫酸反應(yīng)的快慢時(shí)，除控制硫酸的濃度、固體的表面積相同以外，溶液的溫度也應(yīng)該是相同的。（3）要比較濃度不同的硫酸與同一種金屬反應(yīng)的反應(yīng)速率的快慢，可以通過(guò)測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積（或產(chǎn)生一定體積的氣體所需的時(shí)間）。（4）由于是比較不同濃度的硫酸與金屬反應(yīng)的快慢，所以選擇的金屬和試劑應(yīng)該是鎂（或鐵）和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4。由于常溫下，鎂與18.4mol/L H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生SO2，可使對(duì)比實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理不同，而18.4mol/L H2SO4可使鐵鈍化，所以不能選擇濃硫酸。答案：（1）分別投入大小、形狀相同的銅、鐵、鎂（2）研究金屬本身的性質(zhì)與反應(yīng)速率的關(guān)系溫度相同（3）一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積（或產(chǎn)生一定體積的氣體所需的時(shí)間）（4）鎂（或鐵）和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4常溫下，鎂與18.4mol/L H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生SO2，18.4mol/L H2SO4可使鐵鈍化，使對(duì)比實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理不同。例題2 碘在科研與生活中有重要的應(yīng)用。某興趣小組用0.50molL1KI、0.2淀粉溶液、0.20molL1K2S2O8、0.10molL1 Na2S2O3等試劑，探究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。已知S2O82+2I=2SO42+I2（慢）、I2 +2S2O32=2I+S4O62（快）（1）向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，當(dāng)溶液中（寫(xiě)離子符號(hào)）耗盡后，溶液顏色將由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，為確保能觀察到藍(lán)色，S2O32與S2O82初始的物質(zhì)的量需滿(mǎn)足的關(guān)系為n（S2O32）n（S2O82）。（2）為探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下表：實(shí)驗(yàn)序號(hào)體積/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0VX4.04.02.0表中VX=mL，理由是。思路導(dǎo)航：（1）溶液顏色將由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色，說(shuō)明溶液中有單質(zhì)碘生成。所以根據(jù)反應(yīng)S2O82+2I=2SO42+I2（慢）和I2 +2S2O32=2I+S4O62（快）可知，此時(shí)S2O32已經(jīng)消耗完畢。根據(jù)方程式可知，恰好完全反應(yīng)時(shí)n（S2O32）n（S2O82）21，所以要能觀察到藍(lán)色，則n（S2O32）要不足，即n（S2O32）n（S2O82）21。（2）要探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，則溶液的體積必須相同。根據(jù)可知，溶液的體積都是20mL，唯一不同的是S2O82的物質(zhì)的量，所以VX=2.0mL。答案：（1）S2O32、2：1（2）2.0、保持溶液總體積不變，僅改變S2O82的濃度而其他物質(zhì)的濃度不變【總結(jié)提升】1. 測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的基本思路測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)鍵是測(cè)定某一時(shí)間間隔內(nèi)反應(yīng)體系中某物質(zhì)濃度的變化。由于物質(zhì)的某些物理性質(zhì)（如壓強(qiáng)、體積、吸光度、電導(dǎo)率等）與其物質(zhì)的量或濃度之間存在函數(shù)關(guān)系，因此人們常用物理方法準(zhǔn)確而快速地測(cè)定反應(yīng)物或生成物濃度的變化來(lái)確定化學(xué)反應(yīng)速率。2. 可能用到的基本性質(zhì)（1）直接可觀察的性質(zhì)，如釋放氣體的體積。（2）在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或產(chǎn)物本身有比較明顯的顏色時(shí)，常常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來(lái)跟蹤反應(yīng)的過(guò)程和測(cè)量反應(yīng)速率。（3）可以依靠科學(xué)儀器來(lái)測(cè)量某些性質(zhì)，如顏色的深淺、光的吸收和發(fā)射、導(dǎo)電能力等。例題某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)原理2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄實(shí)驗(yàn)編號(hào)室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間 / min0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O0.2mol/L KMnO4溶液3 mol/L稀硫酸13.02.03.02.04.023.03.02.02.05.233.04.01.02.06.4請(qǐng)回答：（1）根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是。（2）利用實(shí)驗(yàn)1中數(shù)據(jù)計(jì)算，該反應(yīng)的反應(yīng)速率為：（KMnO4）=。思路導(dǎo)航：（1）根據(jù)反應(yīng)中改變的條件及褪色時(shí)間長(zhǎng)短，可以得出的結(jié)論是其他條件相同時(shí)，增大KMnO4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大。（2）高錳酸鉀溶液的濃度變化量是0.2mol/L3/100.06mol/L，所以其反應(yīng)速率是0.06mol/L4min1.5102mol/（Lmin）。答案：（1）其他條件相同時(shí)，增大KMnO4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大。（2）1.5102mol/（Lmin）