姜紹南　耿志琴　黃金蘭

1“濃度、溫度影響反應(yīng)速率"的幾個實驗舉例

目前正在教學中使用的江蘇教育出版社出版的《高中化學必修2》講述濃度、溫度、催化劑對化學反應(yīng)速率的影響時，所用的實驗均為過氧化氫溶液的分解實驗。在探究溫度對化學反應(yīng)速率的影響實驗中，在室溫和比室溫高幾十度的溫度下，反應(yīng)環(huán)境的溫度對不使用催化劑的H₂O₂溶液的分解影響不明顯，而且當加熱H₂O₂溶液時，逸出的氣泡中有水蒸氣的干擾，無法通過觀察氣泡的產(chǎn)生速率來判斷H₂O₂溶液的分解速率。在探究濃度對化學反應(yīng)速率的影響實驗中，濃度不同的H₂O₂溶液中使用了FeCl₂溶液作為催化劑，這樣同時引入了濃度和催化劑兩個影響因素，增加了學生理解的難度。1991年人民教育出版社《高中化學第三冊》講述濃度、溫度影響化學反應(yīng)速率時，所用的實驗為：不同條件下，Na₂S₂O₂溶液與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生硫而使溶液變渾濁的時間不同。如今，一種著名的“碘時鐘實驗”正在被越來越多的教師應(yīng)用到這一節(jié)內(nèi)容的教學中來。

2“碘時鐘實驗”原理

本文討論的“碘時鐘實驗”，采用的是過量的碘酸與亞硫酸反應(yīng)，在反應(yīng)后期能產(chǎn)生碘單質(zhì)，碘與淀粉液反應(yīng)瞬間變藍，給學生一種震撼的視覺沖擊。

實驗反應(yīng)原理如下：

反應(yīng)開始時，前兩個慢反應(yīng)產(chǎn)生的I₂迅速地被第三個反應(yīng)（快反應(yīng)）消耗掉，一開始進行的是總反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

直到H₂SO₃全部反應(yīng)完，第三個反應(yīng)無法進行，這時的總反應(yīng)如下：

這個總反應(yīng)是由慢反應(yīng)控制的，所以用淀粉液檢測I₂可以看到單純改變濃度或溫度對實驗的影響。

3兩種常見的配制及操作方法

兩種配液方法所用試劑均為市場上可購買的碘酸鉀、無水亞硫酸鈉、可溶性淀粉以及濃硫酸等試劑。

3.1第一種方法

配成碘酸鉀溶液、亞硫酸鈉溶液、淀粉酸性液。

碘酸鉀溶液的配制：稱取0.9g碘酸鉀溶于200mL蒸餾水，再稀釋至2500mL。亞硫酸鈉溶液的配制：稱取0.45g無水亞硫酸鈉，配成2500mL溶液。淀粉酸性液的配制：稱取5g可溶性淀粉，制成少量粉漿，再加入300mL沸水，攪勻后冷卻至室溫。將12.5mL濃硫酸配成100mL的稀硫酸，冷卻至室溫。冷卻后，將稀硫酸與淀粉液混合，將溶液稀釋為500mL。

驗證濃度對反應(yīng)速率的影響：取2只1000mL燒杯，1只燒杯中加入200mL碘酸鉀溶液，另1只燒杯加入100mL碘酸鉀溶液和100mL蒸餾水。再向2只燒杯中各加入50mL淀粉酸性液，攪勻后，同時加入200mL亞硫酸鈉溶液并攪拌，立刻用電子秒表計下溶液變藍的時間。

驗證溫度對反應(yīng)速率的影響：可采用2個水槽水浴3種溶液，其中1個水槽盛有冰水混合物，另1個水槽盛有30℃左右的溫水，視實驗時的室內(nèi)溫度可以減少一組水浴實驗。加料同上述兩組的某一組相同即可，計下溶液變藍的時間。

這個實驗的缺點是：從配液開始到實驗結(jié)束，藥液保存時間在10h以上。因為亞硫酸鈉會被氧化，特別是淀粉在酸的作用下會水解，中間產(chǎn)物為各種糊精及麥芽糖，最終生成葡萄糖，致淀粉失效，影響實驗結(jié)果。

3.2第二種方法

配成稀的碘酸、稀的亞硫酸、淀粉液。

稀碘酸可用稀碘酸鉀溶液與稀硫酸混合而成，稀亞硫酸可用稀亞硫酸鈉溶液與稀硫酸混合而成。反應(yīng)在錐形瓶中進行，按照表1中物質(zhì)排列的先后次序依次添加到錐形瓶中，倒入亞硫酸時開始計時，并不停地搖動錐形瓶。實驗報告數(shù)據(jù)見表1。

采用某一組加料，溫度30℃時，變藍時間為46s，溫度0℃（冰水中）時，變藍時間為87s。