活动纪录簿理化接触面积浓度与反应速率.docx
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活动纪录簿理化接触面积浓度与反应速率
实验4-1接触面积、浓度与反应速率
目的:
研究反应物的接触面积、浓度对反应快慢的影响。
器材:
下列为本实验所需的器材,请在备妥该物品后于前方空格打勾。
□粗粒状大理石3公克□细粒状大理石9公克□1M盐酸62mL
□蒸馏水18mL□50mL烧杯4个□25mL量筒1个
□10mL量筒1个□玻棒1支□称量纸1包
实验步骤与纪录【依学生实际活动情形填写】
一、接触面积与反应速率
1.准备3公克粗粒状大理石,置于称量纸上备用。
2.准备3公克细粒状大理石3份,置于称量纸上备用。
3.取二个50mL烧杯标示为甲、乙,各倒入1M盐酸20mL,并分别放入约3公克的粗粒状、细粒状大理石,观察并记录烧杯中气泡产生的快慢于表一。
■表一
烧杯
甲
乙
气泡产生的快慢
慢
快
二、浓度与反应速率
1.再取2个50mL烧杯标示丙、丁,丙烧杯倒入1M盐酸20mL;丁烧杯先倒入少许蒸馏水,再沿玻棒慢慢倒入1M盐酸2mL,稀释成0.1M盐酸20mL。
2.在丙、丁两烧杯中分别放入3公克细粒状大理石,观察并记录两烧杯中气泡产生的快慢于表二。
■表二
烧杯
丙
丁
气泡产生的快慢
快
快
问题与讨论
1.将大理石放入盐酸后,可以观察到什么现象?
答:
会有气泡的产生。
由于大理石的主要成分是碳酸钙(
),和盐酸反应会产生二氧化碳气体,而且产生的二氧化碳难溶于水,故以气泡方式逸散到空气中。
2.在实验一中,甲、乙两烧杯何者的反应较快?
大理石的颗粒大小与反应的快慢有何关系?
答:
乙烧杯气泡产生较快。
大理石颗粒愈小时,总表面积愈大,粒子间的碰撞机会增加,故反应速率愈快。
3.在实验二中,丙、丁两烧杯何者的反应较快?
盐酸浓度与反应的快慢有何关系?
答:
丙烧杯气泡产生较快。
盐酸浓度愈高时,解离出的氢离子也愈多,粒子间的碰撞机会增加,故反应速率愈快。
实验题组练习
1.小杰在甲、乙、丙三试管皆置入3M的盐酸15mL;丁试管中置入3M的盐酸1mL与14mL的水,混合均匀后,分别在4个试管中各加入2g颗粒大小不同的贝壳
(成分为CaCO3),如下图所示,试回答下列问题。
(C)
(1)小杰想藉由此实验探讨盐酸与贝壳的反应速率,应观察下列哪一项较为方便?
(A)HCl的消耗量(B)CaCO3的消耗量
(C)CO2的生成量(D)H2O的生成量
(D)
(2)请问在未加入贝壳前,丁试管中的盐酸浓度为多少M?
(A)3(B)2(C)1(D)0.2
(B)(3)小杰想了解浓度大小对反应速率的影响,可观察下列哪两支试管产生气泡的速率?
(A)甲和乙(B)甲和丁(C)乙和丙(D)乙和丁
(B)(4)甲、乙、丙、丁四支试管中气泡产生速率的快慢,其关系为下列何者?
(A)甲<乙<丙<丁(B)丁<甲<乙<丙
(C)丁<丙<乙<甲(D)甲=乙=丙=丁
(A)(5)综合上述实验结果,可得最佳结论为下列何者?
(A)固体颗粒愈小、盐酸浓度愈大,反应速率愈大
(B)固体颗粒愈大、盐酸浓度愈大,反应速率愈大
(C)固体颗粒愈小、盐酸浓度愈小,反应速率愈大
(D)固体总表面积愈大,盐酸浓度愈小,反应速率愈大
(2)丁的莫耳浓度=3×0.001÷0.015=0.2(M)。
实验4-2温度与反应速率
目的:
探讨温度对反应快慢的影响。
器材:
下列为本实验所需的器材,请在备妥该物品后于前方空格打勾。
□0.5M硫代硫酸钠水溶液20mL□0.5M盐酸40mL
□10mL量筒2个□50mL烧杯4个□500mL烧杯1个
□试管8支□温度计1支□酒精灯1个
□陶瓷纤维网1个□铁架(含固定夹)1座□马表1个
□白纸1张□麦克笔1支
实验步骤与纪录【依学生实际活动情形填写】
1.用麦克笔在白纸的中心处,画一个「+」。
2.取4支试管,各加入0.5M硫代硫酸钠溶液5mL,并作标示。
3.另取4支试管,各加入0.5M盐酸10mL,并作标示。
4.将步骤2.、3.的试管同时放入500mL的烧杯中,隔水加热,以温度计持续测量水温。
5.当水温达30℃时,取出硫代硫酸钠及盐酸试管各1支,同时倒入放在「+」上的50mL烧杯内,并立刻按马表计时。
观察并记录取出试管时的水温及生成物完全遮住「+」的时间于表一。
6.当水温加热到40、50、60℃时,重复步骤5.,并记录水温和反应时间。
实验必须在通风处进行,并由同一位同学观察完全遮住「+」记号的时间。
■表一
烧杯
甲
乙
丙
丁
温度(℃)
30
40
50
60
遮住「+」记号的时间(秒)
16
9
5
3
问题与讨论
1.将硫代硫酸钠溶液与盐酸混合后,可以观察到什么现象?
答:
可观察到黄色的沉淀物产生,这黄色的沉淀物是由硫代硫酸钠和盐酸反应产生的硫沉淀。
2.操作实验时,记录沉淀物恰好遮住「+」所需的时间,代表什么意义?
答:
当沉淀物恰好遮住白纸上的「+」记号时,代表硫代硫酸钠与盐酸反应产生相同量的硫,藉此可了解生成相同量的硫,所需时间的差异。
3.依据实验结果,温度与沉淀物恰好遮住「+」的时间,两者之间有什么关系?
?
答:
在生成相同的硫的情况下,温度愈高时,遮住「+」记号所需时间愈短,则表示反应速率愈快。
实验题组练习
1.小杰在画有「+」的白纸上置放一烧杯,将定量的硫代硫酸钠溶液及盐酸溶液同时倒入烧杯中,并开始计时,直到溶液颜色恰可遮住纸上的「+」时停止计时,下表是实验数据,试回答下列问题。
实验条件
甲
乙
丙
丁
戊
己
温度(℃)
Na2S2O3
浓度(M)
HCl浓度(M)
时间t(秒)
时间倒数(1/秒)
S生成量
1
30
0.40
0.30
40
0.025
M1
2
50
0.40
0.30
20
0.050
M2
3
70
0.40
0.30
10
0.100
M3
(C)
(1)三次实验在停止计时的瞬间,遮盖「+」字记号的硫生成物产量分别为M1、M2、M3,则三者间的大小关系为何?
(A)M1>M2>M3(B)M1<M2<M3
(C)M1=M2=M3(D)无法判断
(B)
(2)根据本实验结果可归纳出哪一个结论?
(A)温度愈高,产生二氧化硫愈多
(B)温度愈高,反应速率愈快
(C)温度高遮住「+」字记号所需时间愈长
(D)反应速率与温度成正比
第4章 习题
一、填充题(每格4分,共28分)
1.下列事项分别与影响反应速率中的何种因素最有关系?
(1)冬季食物比较不易腐烂:
温度 。
(2)木材劈成细木片易着火:
颗粒大小(或表面积) 。
(3)硫代硫酸钠溶液加浓盐酸比加稀盐酸变黄的时间短:
浓度 。
(4)氢与氧在常温不易化合成水,须加热才化合成水:
温度 。
2.能使化学反应速率变快,而自身不变之物质,称为 催化剂 ,在生物体中的这类物质,则称为酶或 酵素 ;工业上,这类物质则称为 触媒 。
二、选择题(每格4分,共72分)
4-1接触面积、浓度对反应速率的影响
(C)1.下列化学反应,反应速率最快的是何者?
(A)食物腐败 (B)铁钉生锈 (C)火药爆炸 (D)钟乳石生成
(D)2.在大木块与碎木片质量相等的情况下,下列何者反应速率最快?
(A)大木块在空气中燃烧 (B)碎木片在空气中燃烧 (C)大木块在纯氧中燃烧 (D)碎木片在纯氧中燃烧
(C)3.消防队员在灭火时,将水喷成细雾状,最主要是为了下列何种原因?
(A)降低水的温度 (B)水遇到火可以产生二氧化碳 (C)增加水与周遭环境的接触面积 (D)降低从水管中喷射而出的水柱压力
(D)4.取三份质量均为1g且相同大小的镁带,分别浸入甲、乙、丙三杯溶液中,如右图所示,三杯溶液最初产生之气泡量的大小关系为下列何者?
(A)乙>甲>丙 (B)甲>丙>乙 (C)甲=乙=丙 (D)乙>丙=甲
2.碎木片和纯氧的接触面积与碰撞机会最大,反应速率最快。
4-2温度对反应速率的影响
(B)5.下图为阿谦进行实验的步骤图,假设过程中,硫粉燃烧产生的气体没有散失,则步骤四完成后,分别取其中一瓶溶液与其中一份大理石反应,反应初期何种组合其冒泡的速率最快?
(A)甲瓶溶液和丙 (B)甲瓶溶液和丁 (C)乙瓶溶液和丙 (D)乙瓶溶液和丁。
(A)6.牛奶在冰箱可以保存较久,但在室温下却容易腐败,主要是受什么因素影响?
(A)温度 (B)物质本性 (C)催化剂 (D)颗粒大小
(A)7.右图为君君购买、食用与保存蛋糕的过程。
下列关于影响反应速率快慢的因素,何者与君君保存蛋糕的方式最接近?
(A)化学反应时,将反应物隔水加热比没加热的反应快 (B)加热金属铜与金属镁,后者的反应会比前者激烈 (C)以双氧水制氧时,有加二氧化锰比没加二氧化锰反应快 (D)大理石与盐酸反应时,用1M盐酸反应比用0.1M盐酸快
4-3催化剂对反应速率的影响
(C)8.关于反应速率的叙述,下列何者错误?
(A)反应物颗粒愈细,反应愈快 (B)温度愈高,有效碰撞频率愈大,故加快反应 (C)浓度愈大,反应速率愈慢 (D)催化剂参加反应,但最后质量未减少
(C)9.欲以相同量的双氧水制备氧气,若加入不同量的二氧化锰,则生成氧的量会有什么不同?
(A)加入二氧化锰的量愈多,生成的氧也就愈多 (B)加入二氧化锰的量愈少,生成的氧就愈多 (C)加入二氧化锰的量,和生成氧的量无关 (D)一定要加二氧化锰,否则不会反应
7.温度为影响反应速率的一项因素,(A)温度、(B)活性、(C)催化剂、(D)浓度;故选(A)。
8.(C)浓度愈大,反应速率愈快。
9.二氧化锰为催化剂,只会改变反应速率,不会影响生成氧的量。
4-4可逆反应与平衡
(C)10.所谓化学平衡是指以下何者?
(A)反应物与生成物的浓度相等 (B)正逆反应速率完全停止,不再变化 (C)正逆反应速率相等 (D)反应物与生成物质量相等
(B)11.氮气与氢气在高温、高压下制氨的化学反应为一可逆反应,其反应式如下所示,当反应达平衡后,下列哪一项方法无法改变原平衡状态?
(A)增加氮气与氢气的浓度 (B)增加催化剂的量 (C)增高温度 (D)降低温度
(C)12.室温下,有一密封的透明瓶子,装了半满的水,放置一段时间后,水位没有明显变化。
关于瓶内系统的叙述,下列何者正确?
(A)氢气与氧气反应生成水的速率大于水分解生成氢气与氧气的速率 (B)水的蒸发速率小于水蒸气的凝结速率,所以瓶中仍见得到水 (C)水的蒸发速率等于水蒸气的凝结速率,两者持续进行且速率相等 (D)水的蒸发速率与水蒸气的凝结速率达到平衡后,蒸发与凝结均停止
(C)13.在25℃下,某固定体积之密闭系统中的化学反应已达成平衡,其反应式如下所示:
2NO2(g)
N2O4+热量
红棕色 无色
则下列叙述何者正确?
(A)当系统温度下降时,气体颜色变深 (B)当系统温度上升时,反应向右进行 (C)当系统温度上升时,N2O4分子数减少 (D)当系统温度上升时,气体总分子数减少
(B)14.贝壳(CaCO3)与稀盐酸置于密闭的锥形瓶中,反应初期会产生二氧化碳(CO2)的气泡;静置一段时间后,看到锥形瓶内不再产生气泡;此时拔开橡皮塞,又可看见气泡从溶液中冒出。
有关橡皮塞拔开前的现象,下列解释何者正确?
(A)锥形瓶中化学反应已停止 (B)锥形瓶内反应均已达平衡 (C)贝壳中的CaCO3已完全用尽 (D)锥形瓶内的CO2全部溶解在溶液中
11.催化剂无法改变平衡状态。
12.密闭空间中,无明显变化,代表呈现反应平衡,意即正反应速率等于逆反应速率,且皆未停止。
14.未打开瓶盖,反应已达平衡,打开瓶盖后,反应会再次平衡。
请在阅读下列叙述后,回答15.~16.题
公元2015年6月27日,新北市八仙乐园内举办喷洒染色玉米粉的彩色派对,舞台灯光四射,效果十足,活动尾声不慎引发粉尘爆炸,由最接近舞台的西侧区块开始突然起火造成多人伤亡。
事故发生后,主办单位宣称使用的玉米粉,于制程添加了1%至5%的水分,使得玉米粉颗粒变大并显色,可降低爆炸的机率。
(C)15.此次粉尘爆炸,主要是那些因素加快反应的进行?
(A)温度、浓度 (B)表面积、催化剂 (C)浓度、温度、表面积 (D)温度、表面积、催化剂
(C)16.为何主办单位宣称玉米粉颗粒变大,可降低粉尘爆炸的危险?
(A)浓度变小 (B)温度变小 (C)表面积变小 (D)添加催化剂
请在阅读下列叙述后,回答17.~18.题
自然界中许多矿石含有CaCO3的成分。
建豪设计一项实验要检验甲、乙、丙三种矿石中是否含有CaCO3,他将此三种矿石秤取相同质量后,分别置入如图的实验装置中。
先加入少许的水,使水面高于矿石,固定蓟头漏斗并使漏斗管末低于液面下,再将1M的盐酸缓缓加入蓟头漏斗内,所产生的气体导入澄清石灰水中,以检测该气体,实验结果如表所示。
检验步骤
矿石
甲
乙
丙
一、与盐酸反应是否产生气体
否
是
是
二、澄清石灰水是否变混浊
否
是
否
(B)17.此依据上表推论甲、乙、丙三种矿石中,何者可能含有CaCO3?
(A)仅甲 (B)仅乙 (C)仅丙 (D)甲、乙、丙
(C)18.若将盐酸更换为同样浓度的醋酸,分别再进行步骤一的检验,乙、丙则可观察到下列何种现象?
(A)没有气体产生 (B)产生更多的气体 (C)产生气体的速率减慢 (D)产生气体的速率加快
17.CaCO3与盐酸反应会产生二氧化碳气体,使得澄清石灰水混浊。
故选(B)。
18.氢离子浓度变小,碰撞机率降低,反应速率减慢。
故选(C)。