影响化学反应速率、化学平衡因素的实验探究

一、化学反应中的热量变化

⒈ 实验原理：

化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化。若反应中有热量放出，则为放热反应；反之，若反应中有吸收热量的，则为吸热反应。

⒉ 实验操作：i

⑴ 在一支试管中加少量盐酸，再加少量的NaOH溶液，用手触摸试管外壁，用温度计测量温度，记下温度变化。

⑵ 向一支试管中放入几个锌粒，加入5mL2mol/L盐酸，用手触摸试管外壁，有什么感觉？

⑶ 在一个小烧杯中加入一定量的Ba(OH)2晶体，再在烧杯中加入一定量的NH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌，使充分反应，用手触摸烧杯外壁，有什么感觉？

⒊ 实验现象及结论：

⑴ 试管外壁发热，温度升高，说明反应过程中有热量放出。

NaOH+HCl＝NaCl+H2O(放热)

⑵ 反应产生大量气泡，同时试管外壁发热，温度升高，说明反应过程中有热量放出。Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑(放热)

⑶ 烧杯外壁发冷，温度降低，说明该反应吸收了大量的热。

Ba(OH)2+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+2H2O(吸热)

⒋ 问题：

⑴ 常见的放热反应有哪些？常见的吸热反应有哪些？

⑵ 大家都感受到了吸热反应和放热反应，在生活生产中有哪些应用？

⑶ 化学反应为什么会有能量的变化呢？如何从宏观和微观两个不同的角度加以解释。

二、温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响

⒈ 实验原理：

浓度、温度、压强和催化剂等条件对化学反应速率的影响。

⒉ 实验操作：

⑴ 分别向两支装有表面积大致相同的镁条、铁片的试管中同时加入同体积0.5mol/L盐酸，观察发生的现象。

⑵ 分别向两支装有表面积相同的铁片的试管中同时加入同体积0.5mol/L和3mol/L的盐酸，观察发生的现象。

⑶ 分别将表面积相同铁片同时加入盛有不同温度的盐酸的试管中，观察发生的现象。

⑷ 向两支盛有等体积等浓度的双氧水的一支试管中加入二氧化锰粉末，观察发生的现象。

⑸ 分别向两支装有等质量的块状碳酸钙、碳酸钙粉末的试管中同时滴加同体积同浓度的盐酸，观察发生的现象。

⒊ 实验现象及结论：

⑴ 镁条上产生气泡且很快，镁条消失快。铁片上产生气泡但较慢，铁片未消失。

Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑

Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑

Mg比Fe活泼，与酸的反应剧烈且快。

说明在其他条件相同时，金属的活泼性越强，与酸的反应越快。化学反应速率由反应物本身的性质决定(内因)。

⑵ 加0.5mol/L的盐酸的试管内产生的气泡慢，加3mol/L的盐酸的试管内产生的气泡快。

说明在其他条件相同时，反应物的浓度越大，化学反应越快。

⑶ 温度高的产生的气泡快，温度低的产生的气泡慢。

说明在其他条件相同时，反应物的温度越高，化学反应越快。

⑷ 加二氧化锰的双氧水的试管内产生的气泡快，不加二氧化锰的双氧水的试管内产生的气泡慢。

在双氧水分解反应中，二氧化锰、氯化铁等均可作催化剂，

2H2O2＝（二氧化锰）2H2O+O2↑

说明在其他条件相同时，使用催化剂，化学反应速率加快。

⑸ 盛碳酸钙粉末的试管内产生气泡快，盛块状碳酸钙的试管内产生气泡慢。

CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑

说明在其他条件相同时，固体反应物的表面积越大，化学反应越快。

通常情况下，增大反应物浓度、升高温度、增大反应物的接触面积以及使用催化剂可以提高化学反应速率。

⒋ 问题：

⑴ 一定量的盐酸跟过量的铁粉反应，为了减缓反应速率且不影响生成H2的总量，可向盐酸中加入适量的( )

A．NaOH(s)

B．H2O

C．Na2CO3(s)

D．CH3COONa(s)

E．NaCl溶液

一定量的盐酸跟过量的铁粉反应，为了加快反应速率且不影响生成H2的总量，可采取的措施是( )

A．适当升温

B．加入少量的CuSO4(s)

C．加入少量的浓H2SO4

D．加入一定量镁粉

E．NaNO3(s)

⑵ 请利用所学知识回答问题：

① 消防队员救火时，开门都很小心，因为门一打开就有可能发生爆炸。请解释其中的原因。

② 从化学反应的角度分析，使用电冰箱的主要目的是什么？

③ 为什么高压锅做饭快？

④ 为什么加酶洗衣粉去污快？

⑤ 为什么烧柴煮饭时要将木柴劈小？

⑶ 为什么氯水、浓HNO3、AgNO3溶液、KMnO4溶液、AgBr(s)等要存放在棕色瓶中，并放在冷暗处？为什么强光照射H2与Cl2混合气体、甲烷与Cl2混合气体易发生爆炸等？

⑷ 取一定质量的用砂纸打磨好的镁带与足量的浓盐酸混合，为什么反应速度会先增大，后减小，最后停止？

三、浓度、温度对化学平衡的影响

⒈ 实验原理：

浓度、温度、压强等条件对化学平衡的影响。

⒉ 实验操作：

⑴ 向盛有5mL0.01mol/LFeCl3溶液的试管中加入5mL0.03mol/LKSCN溶液，溶液呈红色。将此溶液均分置三支试管中，向第一支试管中加入少量1mol/LFeCl3溶液，充分振荡，观察溶液颜色变化；向第二支试管中滴加少量1mol/LKSCN溶液，观察溶液颜色变化；向第三支试管中滴加少量NaOH溶液，观察观察现象。

⑵ 把NO2和N2O4的混合气体盛在两个联通的烧瓶里，用夹子夹住橡皮管。把一个烧瓶放在热水里，把另一个放在冰水（或冷水）里，观察现象。
⒊ 实验现象及结论：

⑴ 第一支试管中溶液颜色加深；第二支试管中溶液颜色加深；第三支试管中有红褐色沉淀，且溶液颜色变浅。由于在这个反应体系中存在下列平衡：

Fe3++3SCN－＝Fe(SCN)3

滴加浓的FeCl3溶液、滴加浓的KSCN溶液均是增加反应物浓度，使平衡右移，颜色加深。滴加NaOH溶液与Fe3+反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，减少反应物浓度，使平衡左移，颜色变浅。

说明在其他条件不变时，反应物浓度减小或生成物浓度增大，平衡向消耗生成物的方向移动，即平衡左移；反应物浓度增大或生成物浓度减小，平衡向消耗反应物的方向移动，即平衡右移。

⑵ 在热水的烧杯中气体颜色加深；在冷水的烧杯中气体颜色变浅。由于烧瓶中的气体存在下列平衡：

2NO2(g)＝N2O4(g)，

△H=-56.9kJ/mol

该可逆反应正反应是放热的，逆反应是吸热的。NO2(g)为红棕色，N2O4(g)为无色，所以混合气体的颜色深浅由NO2的浓度决定。升温气体颜色加深，表明NO2的浓度增大，即平衡向吸热方向移动；降温气体颜色变浅，表明NO2的浓度减小，即平衡向放热方向移动。

说明在其他条件不变时，温度升高，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。

⒋ 问题：

⑴ 在增大反应物浓度或减小反应物浓度的过程中正、逆反应速率如何变化？

⑵ 在升温或降温过程中正、逆反应速率如何变化？这些反应速率的变化又是如何影响化学平衡移动的？

⑶ 化学反应速率与化学平衡间存在着什么样的关系？

⑷ 某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？

⑸ 在用氯酸钾分解制氧气时加入二氧化锰后能否提高氧气的量？

⑹ 已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡

Cr2O72－+H2O2＝CrO42－+2H

(橙色)..................... (黄色)

分析加入NaOH溶液(6mol/L)或稀H2SO4溶液有何现象？

⑺ 在恒容的容器中，2NO2(g)＝N2O4(g)平衡后，向容器中再通入反应物NO2，或向容器中再通入生成物N2O4，两种情况下，平衡如何移动？两种情况下，重新达到平衡后，NO2的百分含量如何变化？