蘇教版選修4 專題2 第一單元 化學(xué)反應(yīng)速率5 控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 學(xué)案.doc

高中化學(xué)控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素【考點(diǎn)精講】近幾年高考試題中除了考查化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算以及外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響外，通過實驗探究的形式考查本部分知識也成為高考熱點(diǎn)之一，主要側(cè)重于考查考生采集處理數(shù)據(jù)的能力。1. 常見考查形式（1）以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生找出每組數(shù)據(jù)的變化對反應(yīng)的影響。（2）給出影響化學(xué)反應(yīng)的幾種因素，讓學(xué)生設(shè)計實驗分析各因素對反應(yīng)的影響。2. 解題策略（1）確定變量解答這類題目時首先要認(rèn)真審題，理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些。（2）定多變一在探究時，應(yīng)該先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。（3）數(shù)據(jù)有效解答時注意選擇的數(shù)據(jù)（或設(shè)置的實驗）要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法做出正確判斷。【典例精析】例題1某實驗小組的同學(xué)欲研究kmno4和h2c2o4的反應(yīng)。反應(yīng)原理為2kmno4 + 5h2c2o4 + 3h2so4 = k2so4 + 2mnso4 + 10co2 + 8h2o該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗繪制了n（mn2+）隨時間變化的趨勢示意圖，如圖1所示。但查閱已有的實驗資料發(fā)現(xiàn)，該實驗過程中n（mn2+）隨時間變化的趨勢應(yīng)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè)，并進(jìn)行實驗探究。該小組同學(xué)提出的假設(shè)是。請你幫助該小組同學(xué)完成實驗方案，并填寫表中空白。實驗編號室溫下，試管中所加試劑及其用量/ ml再向試管中加入少量固體室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/ min0.6 mol/lh2c2o4溶液h2o0.2 mol/lkmno4溶液3 mol/l稀硫酸13.02.03.02.0/4.023.02.03.02.0_t若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是。思路導(dǎo)航：圖2和圖1相比，開始生成mn2+的反應(yīng)速率較低，但隨后突然加快，這說明生成物中的mnso4為該反應(yīng)的催化劑（或mn2+對該反應(yīng)有催化作用）。要驗證mn2+對該反應(yīng)有催化作用，可以向溶液中加入硫酸錳進(jìn)行驗證。如果假設(shè)正確，則與實驗1比較，溶液褪色所需時間短或所用時間少于4min。答案：生成物中的mnso4為該反應(yīng)的催化劑（或mn2+對該反應(yīng)有催化作用）mnso4與實驗1比較，溶液褪色所需時間短或所用時間少于4min例題2某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：（1）上述實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有；（2）硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是；（3）實驗室中現(xiàn)有na2so3、mgso4、ag2so4、k2so4這4種溶液，可與實驗中cuso4溶液起相似作用的是；（4）要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有（答兩種）；（5）為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。實驗混合溶液abcdef4mol/l h2so4/ml30v1v2v3v4v5飽和cuso4溶液/ml00.52.55v620h2o/mlv7v8v9v10100請完成此實驗設(shè)計，其中：v1=，v6=，v9=；反應(yīng)一段時間后，實驗a中的金屬呈色，實驗e中的金屬呈色；該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量cuso4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高。但當(dāng)加入的cuso4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因。思路導(dǎo)航：（1）方程式為zn+cuso4=znso4+cu zn+h2so4=znso4+h2。（2）加入少量硫酸銅溶液后，鋅可置換出銅，從而構(gòu)成銅鋅原電池，加快反應(yīng)速率。（3）k、na和mg均比鋅活潑，屬于活潑性很強(qiáng)的金屬，所以只有ag2so4可以。（4）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有溫度、濃度和固體的表面積等。（5）ab屬于對照實驗，所以v1=30ml。根據(jù)所加的飽和cuso4溶液的體積變化趨勢來分析，后者的體積總是前面的2倍，所以v6=10ml。要保證實驗中硫酸的濃度相等，根據(jù)實驗f中水的體積和飽和cuso4溶液的體積分析v9=20ml2.5ml17.5ml。實驗a中沒有原電池反應(yīng)，是鋅直接和硫酸的反應(yīng)，所以金屬會變暗。而實驗e中生成銅單質(zhì)，構(gòu)成了原電池反應(yīng)，所以呈暗紅色。當(dāng)加入的cuso4溶液超過一定量時，會析出大量的金屬銅覆蓋在鋅表面，阻止鋅和硫酸的反應(yīng)。答案：（1）zn+cuso4=znso4+cu zn+h2so4=znso4+h2（2）cuso4與zn反應(yīng)產(chǎn)生的銅與zn形成微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速度（3）ag2so4（4）升高反應(yīng)溫度，適當(dāng)增加硫酸的濃度，增加鋅粒的表面積（答兩個）（5）30 10 17.5灰黑，暗紅當(dāng)加入一定量的cuso4后，生成的單質(zhì)銅會沉積在zn的表面阻礙zn與溶液的接觸例題3某實驗小組以h2o2分解為例，研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實驗。實驗編號反應(yīng)物催化劑10 ml 2% h2o2溶液無10 ml 5% h2o2溶液無10 ml 5% h2o2溶液1 ml 0.1 moll1 fecl3溶液10 ml 5% h2o2溶液少量hcl溶液1 ml 0.1 moll1 fecl3溶液10 ml 5% h2o2溶液少量naoh溶液1 ml 0.1 moll1 fecl3溶液（1）催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率的原因是_。（2）常溫下5% h2o2溶液的ph約為6，h2o2的電離方程式為_。（3）實驗和的目的是_。實驗時由于沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結(jié)論。資料顯示，通常條件下h2o2穩(wěn)定，不易分解。為了達(dá)到實驗?zāi)康?，你對原實驗方案的改進(jìn)是_。（4）實驗、中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關(guān)系如下圖。分析上圖能夠得出的實驗結(jié)論是_。思路導(dǎo)航：（1）加入催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，使更多的分子成為活化分子，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率。（2）常溫下，h2o2的ph約為6，則h2o2為弱酸，其電離方程式為h2o2hho。（3）實驗、中均沒有使用催化劑，只是增大了h2o2的濃度，故實驗、的目的是探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。因?qū)嶒炦^程中現(xiàn)象不明顯，可采用升溫或使用同種催化劑的方法加快反應(yīng)速率來達(dá)到實驗?zāi)康?。?）實驗、中h2o2的濃度相同，并加入相同量的同種催化劑，而改變的條件是中酸性增強(qiáng)，中堿性增強(qiáng)。通過相同時間內(nèi)產(chǎn)生o2的快慢（）可得出如下結(jié)論：溶液的堿性增強(qiáng)，能加快h2o2的分解，而溶液的酸性增強(qiáng)，能減慢h2o2的分解。答案：（1）降低了活化能（2）h2o2hho（3）探究濃度對反應(yīng)速率的影響向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放入同一熱水浴中）（4）堿性環(huán)境能加快h2o2分解的速率，酸性環(huán)境能減慢h2o2分解的速率【總結(jié)提升】例題（福建高考）在酸性溶液中，碘酸鉀（kio3）和亞硫酸鈉可發(fā)生如下反應(yīng)：2io5so2h=i25soh2o，生成的碘可以用淀粉溶液檢驗，根據(jù)反應(yīng)溶液出現(xiàn)藍(lán)色所需的時間來衡量該反應(yīng)的速率。某同學(xué)設(shè)計實驗如下表所示：實驗序號0.01 moll1 kio3酸性溶液（含淀粉）的體積/ml0.01moll1 na2so3溶液的體積/mlh2o的體積/ml實驗溫度/溶液出現(xiàn)藍(lán)色時所需時間/s實驗15v135