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第2課時　影響化學反應速率的因素
1．初步形成實驗探究化學反應規律的思路。
2．能用變量控制的方法探究影響化學反應速率的因素。
素材1　問題導入——探究濃度對化學反應速率的影響。
實驗步驟：① 配制相同體積不同濃度的硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶液。
② 在反應容器下墊有標記了黑色“X”的白紙。
③ 加入相同體積和濃度的稀鹽酸，并計時。
④ 一旦看不見黑色“X”標記，就立即停止計時。
⑤ 記錄、分析數據，繪制圖形。
⑥ 根據圖形分析，得出結論。
素材2　重難點突破——如何在探究實驗中控制變量？
1．確定自變量和因變量。厘清影響實驗探究結果的因素有哪些。如在“探究影響化學反應速率的因素”實驗中，自變量為濃度、溫度、接觸面積、催化劑等外界條件，因變量為化學反應速率。
2．確定因變量的觀測指標。在“探究影響化學反應速率的因素”實驗中，應確定通過觀察哪些現象來判斷化學反應的快慢。
3．定多變一。設計實驗操作，改變單一自變量。在此過程中，要明確通過實驗操作應控制哪個自變量改變、哪些自變量不變，看這個因素與探究問題存在怎樣的關系。這樣確定一種以后，再確定另一種。通過分析每一種因素與所探究問題之間的關系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關系。
問題一　影響化學反應速率的因素有哪些？
1．內因
參加反應的物質的性質是決定化學反應速率的主要因素。
2．外因
(1) 濃度：通常情況下，反應物濃度越大，反應速率越大；反應物濃度越小，反應速率越小。
(2) 溫度：通常情況下，溫度升高，化學反應速率增大；溫度降低，化學反應速率減小。
(3) 壓強：壓強改變的實質是氣態反應物濃度的改變。如果壓強改變，但氣態反應物的濃度未發生改變(如恒溫恒容時，向反應體系中充入惰性氣體)，則反應速率不變。改變固體和液體反應物的壓強，其濃度不變，所以壓強一般只影響參與反應的氣態物質的反應速率。
(4) 催化劑：使用適當的催化劑能增大化學反應速率。
(5) 固體表面積：固體反應物的顆粒越小，與其他反應物的接觸面積越大，化學反應速率越大。
問題二　如何通過控制變量研究影響化學反應速率的因素？
當某個反應的化學反應速率受多個因素影響，研究其中某個因素對化學反應速率的影響時，必須控制其他因素不變，僅改變一種因素，才能分析出該因素對化學反應速率的影響。
　下列措施是為了增大化學反應速率的是(　A　)
A．金屬冶煉時需將礦石粉碎 B．茶葉儲存時采用真空包裝
C．葡萄酒中添加SO2作抗氧化劑 D．疫苗運輸時需低溫冷藏
【解析】　將礦石粉碎，增大接觸面積，是為了增大化學反應速率。其他選項是為了減小化學反應速率。
【素養要求】　能從化學反應快慢的角度解釋生產、生活中的化學現象。
　鐵片與鹽酸反應制H2的速率較小，下列措施不能增大反應速率的是(　C　)
A．用鐵粉代替鐵片 B．增大鹽酸的濃度
C．用相同濃度的醋酸代替鹽酸 D．適當升高溶液的溫度
【解析】　用鐵粉代替鐵片，增大了反應物的接觸面積，化學反應速率增大。增大鹽酸的濃度，H＋濃度增大，化學反應速率增大。用相同濃度的醋酸代替鹽酸，由于醋酸為一元弱酸，只能部分電離，所以H＋濃度減小，化學反應速率減小。升高溶液的溫度，化學反應速率增大。
【素養要求】　知道可以通過改變外界條件調控化學反應的快慢。
　用下列方法制取氫氣，反應速率最大的是(　D　)
A．冬天，塊狀鋅與2mol·L－1硫酸反應
B．冬天，粉末狀鋅與2mol·L－1硫酸反應
C．夏天，塊狀鋅與2mol·L－1硫酸反應
D．夏天，粉末狀鋅與2mol·L－1硫酸反應
【解析】　影響化學反應速率的因素有溫度、反應物的接觸面積等。夏天的溫度比冬天高，粉末狀鋅與硫酸的接觸面積比塊狀鋅大。
【素養要求】　能從化學反應快慢的角度解釋生活、生產中簡單的化學現象。
　已知某化學實驗的結果如下表：
實驗序號 反應物 在相同溫度下測得的反應 速率v/(mol·L－1·min－1)
大小相同的金屬片 酸溶液
1 鎂條 1.0mol·L－1硫酸 v1
2 鋅片 1.0mol·L－1硫酸 v2
3 鋅片 0.1mol·L－1硫酸 v3
下列結論正確的是(　D　)
A．v2＞v3＞v1 B．v3＞v2＞v1
C．v1＞v3＞v2 D．v1＞v2＞v3
【解析】　實驗1、2中酸溶液的濃度相同，金屬種類不同，鎂比鋅活潑，所以v1＞v2。實驗2、3中金屬種類相同，酸溶液的濃度不同，實驗2中酸溶液的濃度比實驗3中的大，所以v2＞v3。
【素養要求】　能運用控制變量法探究化學反應速率的影響因素。
*選做強化題　草酸與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發生反應：2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O。用4mL 0.001mol·L－1KMnO4溶液與2mL 0.01mol·L－1 H2C2O4溶液，研究不同條件對化學反應速率的影響，改變的條件如下：
組別 10%硫酸的體積/mL 溫度/℃ 其他物質
Ⅰ 2 20 —
Ⅱ 2 20 10滴飽和X溶液
Ⅲ 2 30 —
Ⅳ 1 20 1mL蒸餾水
(1) 如果研究濃度對化學反應速率的影響，應使用實驗__Ⅰ__和__Ⅳ__(用Ⅰ～Ⅳ表示，下同)，實驗Ⅳ中加入1mL蒸餾水的目的是__確保所有實驗中c(KMnO4)、_c(H2C2O4)不變且溶液的總體積不變__。
(2) 如果研究溫度對化學反應速率的影響，應使用實驗__Ⅰ__和__Ⅲ__。
(3) 研究發現，在反應開始一段時間內，反應速率較小，溶液褪色不明顯；但不久溶液突然褪色，反應速率明顯增大。在排除溫度的影響后，你猜想還可能是__Mn2+對該反應起催化作用__。為了驗證這種猜想，某同學在實驗Ⅱ中加入X溶液進行驗證，則X可能是__B__(填序號)。
A．硫酸鉀　　　　　　B．硫酸錳　　　　　　C．水
【解析】　(1) Ⅱ中加入了10滴飽和X溶液，研究的是物質X對反應的影響。Ⅲ中的溫度是30℃，研究的是溫度對反應的影響。所以Ⅰ、Ⅳ兩組研究的是濃度對反應的影響。實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中加入了2mL 10%的硫酸，而實驗Ⅳ中只加入了1mL 10%的硫酸，這時溶液的總體積與其他組不相等，這就會導致實驗Ⅳ中c(KMnO4)、c(H2C2O4)與其他組也不相等，所以實驗Ⅳ中加入1mL蒸餾水是為了確保所有實驗中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不變且溶液總體積不變。　(2) Ⅰ、Ⅲ兩組均加入了2mL 10%的硫酸，但它們的溫度不同，所以Ⅰ、Ⅲ兩組研究的是溫度對化學反應速率的影響。　(3) 反應剛開始速率較小，后來速率明顯增大，在排除溫度的影響后，可能的原因是反應生成的物質起催化作用。
【素養要求】　提高利用變量控制思想設計并實施實驗的能力。

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