2023版高考化學一輪總復習第七章化學反應速率和化學平衡專題講座“變量控制”實驗探究外界條件對反應速率的影響

PAGEPAGE2專題講座“變量控制〞實驗探究外界條件對反響速率的影響“變量控制〞實驗探究化學反響速率的因素，前些年新課標卷中有所考查，近幾年未出現(xiàn)過。該類題型以表格或圖象的形式給出多組實驗數(shù)據(jù)，讓學生找出每組數(shù)據(jù)的變化對化學反響速率的影響，或給出影響化學反響速率的幾種因素，讓學生設計實驗分析各因素對化學反響速率的影響。它能夠很好的考查考生的實驗設計與探究能力、比擬歸納能力、數(shù)據(jù)分析與處理能力、信息提煉能力、知識遷移與應用能力。預測新課標卷還會以新的形式出現(xiàn)。1．考查角度(1)探究濃度、溫度、壓強、催化劑等外界條件對化學反響速率的影響。(2)探究綜合因素對化學反響速率的影響。(3)外界條件對化學反響速率影響實驗探究的遷移應用。2．解題策略(1)確定變量：解答這類題目時首先要認真審題，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系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關系。(3)數(shù)據(jù)有效：解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設置實驗)要有效，且變量統(tǒng)一，否那么無法作出正確判斷?！纠?2022·煙臺模擬)某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)參加少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請答復以下問題：(1)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_____________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四種溶液，可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是__________________________________________________________________________。(3)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別參加到6個盛有過量Zn粒的反響瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需的時間。實驗混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100請完成此實驗設計，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。解析：(1)由于Zn與反響生成的Cu及硫酸溶液組成了Cu－Zn原電池，大大加快了生成氫氣的反響速率。(2)只要是比鋅的金屬性差的金屬都可以與鋅組成原電池，都可以加快生成氫氣的反響速率，故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4符合題意。(3)因為要研究硫酸銅的量對反響速率的影響，故應保持硫酸的濃度在各組實驗中相同，那么硫酸溶液的體積均取30mL，根據(jù)F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20mL，可以求得各組實驗中參加水的體積分別為V7＝20mL，V8＝19.5mL，V9＝17.5mL，V10＝15mL，實驗E中參加的硫酸銅的體積V6＝10mL。答案：(1)CuSO4與Zn反響產(chǎn)生的Cu與Zn形成Cu－Zn原電池，加快了氫氣生成的速率(2)Ag2SO4溶液(3)301017.51．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反響的化學方程式為Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，以下各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是()實驗反響溫度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：結(jié)合選項知混合液的體積都為20mL，但選項D中反響溫度最高、反響物Na2S2O3的濃度最大，其反響速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。答案：D2．在不同濃度(c)、溫度(T)條件下，蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。以下判斷不正確的選項是()0.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a＝6.00B．同時改變反響溫度和蔗糖的濃度，v可能不變C．b＜318.2D．不同溫度時，蔗糖濃度減少一半所需的時間相同解析：分析328.2K的瞬時速率與濃度的關系成正比，那么0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，A項正確；從題給數(shù)據(jù)看，濃度越大、溫度越高，反響速率越快，當增大濃度同時降低溫度時，瞬時反響速率可能會不變，B項正確；濃度不變時，bK下反響速率低于318.2K下的反響速率，故b<318.2，C項正確；題給數(shù)據(jù)是瞬時速率而不是平均速率，故不能作為判斷所用時間的依據(jù)，D項錯誤。答案：D3．在酸性溶液中，碘酸鉀(KIO3)和亞硫酸鈉可發(fā)生如下反響：2IOeq\o\al(－,3)＋5SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=I2＋5SOeq\o\al(2－,4)＋H2O，生成的碘可以用淀粉溶液檢驗，根據(jù)反響溶液出現(xiàn)藍色所需的時間來衡量該反響的速率。某同學設計實驗如下表所示：工程0.01(mol·L－1)KIO3酸性溶液(含淀粉)的體積/mL0.01(mol·L－1)Na2SO3溶液的體積/mLH2O的體積/mL實驗溫度/°C溶液出現(xiàn)藍色所需的時間/s實驗15V13525t1實驗2554025t2實驗355V20t3該實驗的目的是___________________________________；表中V2＝____mL。解析：由實驗中改變的反響條件有溫度、水的體積(引起反響物濃度的變化)知，本實驗探究的是反響速率與溫度、濃度之間的關系，由實驗2、實驗3中反響條件知，二者溫度不同，故其他條件應該相同，V2應該是40mL。答案：探究該反響的速率與溫度、亞硫酸鈉濃度的關系(或其他合理答案)404．碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等試劑，探究反響條件對化學反響速率的影響。：S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－=2SOeq\o\al(2－,4)＋I2(慢)I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)(快)(1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中參加一定量的K2S2O8溶液，當溶液中的________耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色。為確保能觀察到藍色，S2Oeq\o\al(2－,3)與S2Oeq\o\al(2－,8)初始的物質(zhì)的量需滿足的關系為：n(S2Oeq\o\al(2－,3))∶n(S2Oeq\o\al(2－,8))________。(2)為探究反響物濃度對化學反響速率的影響，設計的實驗方案如下表：實驗序號體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0表中Vx＝________mL，理由是__________________________________________________________________________________。(3)某條件下，濃度c(S2Oeq\o\al(2－,8))～反響時間t的變化曲線如下圖，假設保持其他條件不變，請在圖中，分別畫出降低反響溫度和參加催化劑時c(S2Oeq\o\al(2－,8))～t的變化曲線示意圖(進行相應的標注)。解析：(1)淀粉溶液遇I2顯藍色，溶液由無色變?yōu)樗{色時，溶液中有I2，說明Na2S2O3耗盡。由題給離子反響可得關系式S2Oeq\o\al(2－,8)～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，n(S2Oeq\o\al(2－,3))∶n(S2Oeq\o\al(2－,8))＜2時，能觀察到藍色。(2)對照實驗探究濃度對反響速率的影響須保證其他條件完全一致，故應加水2.0mL以保證溶液總體積相同。(3)溫度降低反響速率變慢，參加催化劑，反響速率加快。答案：(1)S2Oeq\o\al(2－,3)(其他合理寫法也可)＜2(2)2.0保證溶液總體積相同，僅改變S2Oeq\o\al(2－,8)的濃度而其他物質(zhì)的濃度不變(其他合理答案也可)(3)如圖5．設計實驗，探究某一種因素對溶液中NH4Cl水解程度的影響。限制試劑與儀器：固體NH4Cl、蒸餾水、100mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計、溫度計、恒溫水浴槽(可控制溫度)。(1)實驗目的：探究______對溶液中NH4Cl水解程度的影響。(2)設計實驗方案，擬定實驗表格，完整表達實驗方案(列出能直接讀取數(shù)據(jù)的相關物理量及需擬定的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用字母表示；表中V(溶液)表示所配制溶液的體積)。物理量實驗序號V(溶液)/mL……11002100(3)按實驗序號1所擬數(shù)據(jù)進行實驗，假設讀取的待測物理量的數(shù)值為Y，那么NH4Cl水解反響得平衡轉(zhuǎn)化率為____________(只列出算式，忽略水自身電離的影響)。解析：通過所給試劑和儀器，可以探究溫度(或濃度)對溶液中氯化銨水解程度的影響。如果是探究溫度對溶液中氯化銨水解程度的影響時，可以測定不同溫度下溶液的pH；如果是探究濃度對溶液中氯化銨水解程度的影響時，可以測定不同濃度下溶液的pH。因此實驗表格可以為物理量實驗序號V(溶液)/mL氯化銨質(zhì)量/g溫度/℃pH1100m1TY2100m2TZ所讀取的數(shù)值Y為溶液的pH。氯化銨的物質(zhì)的量為eq\f(m,53.5mol)，所以氯化銨的物質(zhì)的量濃度為eq\f(m