控制变量在测定化学反应速率中的影响与应用.ppt
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1、控制变量在测定化学反应速率中的影响与应用现在学习的是第1页,共61页【考情播报考情播报】在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,若搞清某个因素的影在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,若搞清某个因素的影响,均需控制其他因素相同或不变,才能进行实验。因此,控制变量思想在这部分响,均需控制其他因素相同或不变,才能进行实验。因此,控制变量思想在这部分体现较为充分,在近几年高考题中也多有考查,且大多以探究型实验题的形式出现。体现较为充分,在近几年高考题中也多有考查,且大多以探究型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手段,尽管涉及因素较多,有其复杂性,但仍然重在考查考这类
2、题目以实验为研究手段,尽管涉及因素较多,有其复杂性,但仍然重在考查考生的基础知识、基本技能、分析能力和实验能力。常见的命题角度有:生的基础知识、基本技能、分析能力和实验能力。常见的命题角度有:(1)(1)探究浓度对化学反应速率的影响。探究浓度对化学反应速率的影响。现在学习的是第2页,共61页(2)(2)探究溶液酸碱性对化学反应速率的影响。探究溶液酸碱性对化学反应速率的影响。(3)(3)探究原电池反应对化学反应速率的影响。探究原电池反应对化学反应速率的影响。(4)(4)探究温度及催化剂对化学反应速率的影响。探究温度及催化剂对化学反应速率的影响。(5)(5)探究综合因素对化学反应速率的影响。探究综
3、合因素对化学反应速率的影响。现在学习的是第3页,共61页【答题必备答题必备】1.1.确定变量:确定变量:在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时,由于外界影响因素较多,在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时,由于外界影响因素较多,故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变,再进行实验,从故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变,再进行实验,从而理清影响实验探究结果的因素。而理清影响实验探究结果的因素。现在学习的是第4页,共61页2.2.定多变一:定多变一:在探究时,应该先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究在探究时,应该先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这
4、种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种因素的影响结果以后,再确定另一种因的问题存在怎样的关系;这样确定一种因素的影响结果以后,再确定另一种因素的影响结果,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素的影响结果,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。素与所探究问题之间的关系。现在学习的是第5页,共61页3.3.数据有效:数据有效:解答时注意选择数据解答时注意选择数据(或设置实验或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。断。4.4.影响化学反应速率的影响化学反应速率的“8”8”个重要因素
5、:个重要因素:(1)(1)浓度浓度(2)(2)温度温度(3)(3)压强压强(4)(4)催化剂催化剂(5)(5)固体的表面积固体的表面积(6)(6)原电池反应原电池反应(7)(7)酸碱度酸碱度(8)(8)光照强度光照强度现在学习的是第6页,共61页【典题示例典题示例】角度一角度一 探究浓度对化学反应速率的影响探究浓度对化学反应速率的影响(2014(2014广东高考节选广东高考节选)H)H2 2O O2 2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。泛。(1)(1)某小组拟在同浓度某小组拟在同浓度FeFe3+3+的催化的催化下,探究下,探究H H2 2O
6、 O2 2浓度浓度对对H H2 2O O2 2分解反应速率的影分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:响。限选试剂与仪器:30%H30%H2 2O O2 2、0.1 molL0.1 molL-1-1 Fe Fe2 2(SO(SO4 4)3 3、蒸馏水、锥形瓶、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器现在学习的是第7页,共61页设计实验方案:在不同设计实验方案:在不同H H2 2O O2 2浓度下,测定浓度下,测定(要求所测得的数据能要求所测得的数据能直接体直接体现反应速率大小现反应速率大小)。设计实验装
7、置,完成如下装置示意图。设计实验装置,完成如下装置示意图。现在学习的是第8页,共61页参照参照下表格式下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。物理量实验序号V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mL1a2a现在学习的是第9页,共61页【典题剖析典题剖析】抽丝剥茧溯本求源抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息Fe3+是反应的催化剂信息H2O2浓度是唯一变量信息直接体现反应速率大小,需时间相同测浓度或浓度相同测时间信息保证
8、混合液体积相同而H2O2浓度不同现在学习的是第10页,共61页【尝试解答尝试解答】(1)(1)由由2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O+OO+O2 2可知,通过测定收集相可知,通过测定收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积,能直接体同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积,能直接体现反应速率大小。现反应速率大小。测相同时间内收集氧气的体积用测相同时间内收集氧气的体积用 ,测相同时间内收集,测相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积气体所需时间用氧气的体积或收集相同体积气体所需时间用 。FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3现在学习的是第11页,共61页物理
9、量物理量实验序号实验序号1 12 2VHVH2 2O O2 2/mL/mLb bc cVHVH2 2OO/mL/mLc cb bVOVO2 2/mL/mLe ee e时间时间/s/sd df f现在学习的是第12页,共61页答案:答案:(1)(1)收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的收集相同体积的氧气所需时间或者相同时间内所收集氧气的体积体积物理量物理量实验序号实验序号1 12 2VHVH2 2O O2 2/mL/mLb bc cVHVH2 2OO/mL/mLc cb bVOVO2 2/mL/mLe ee e时间时间/s/sd df f现在学习的是第13页,共61页角度二角度二
10、 探究溶液酸碱性对化学反应速率的影响探究溶液酸碱性对化学反应速率的影响(2013(2013安徽高考安徽高考)某酸性工业废水中含有某酸性工业废水中含有K K2 2CrCr2 2O O7 7。光照下,草酸。光照下,草酸(H(H2 2C C2 2O O4 4)能将其中的能将其中的 转化为转化为CrCr3+3+。某课题组研究发现,少量铁。某课题组研究发现,少量铁明矾明矾AlAl2 2Fe(SOFe(SO4 4)4 424H24H2 2O O即可对该反应起催化作用。为进一步研即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:现在学习的是第1
11、4页,共61页(1)(1)在在25 25 下,控制下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的调节不同的初始初始pHpH和一定浓度草酸溶液用量和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实,做对比实验,完成以下实验设计表验设计表(表中不要留空格表中不要留空格)。实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL46010305601030560现在学习的是第15页,共61页测得实验测得实验和和溶液中的溶液中的 浓度随时间变化关系如图所示。浓度随时间变化关系如图所示。(2)(2)上述反上述反应应后草酸被氧化后草酸被氧化
12、为为_(_(填化学式填化学式)。(3)(3)实验实验和和的的结结果表明果表明_;实验实验中中0 0t t1 1时间时间段反段反应应速率速率v(Crv(Cr3+3+)molLmolL-1-1minmin-1-1(用代数式表示用代数式表示)。现在学习的是第16页,共61页(4)(4)该课题组对该课题组对铁明矾铁明矾AlAl2 2Fe(SOFe(SO4 4)4 424H24H2 2O O中起催化作用中起催化作用的成分提出如下的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:假设,请你完成假设二和假设三:假设一:假设一:FeFe2+2+起催化作用;起催化作用;假设二:假设二:_;假设三:假设三:_;现在学习
13、的是第17页,共61页(5)(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K K2 2SOSO4 4、FeSOFeSO4 4、K K2 2SOSO4 4AlAl2 2(SO(SO4 4)3 324H24H2 2O O、AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3等。溶液中等。溶液中 的浓度可用的浓度可用仪器测定仪器测定实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论现在学习的是第18页,共61页【典题剖析典题剖析】抽丝剥茧溯本求源抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁
14、移信息光照强度、废水样品浓度和催化剂条件相同信息初始pH和草酸浓度变化信息中 浓度比下降较快,速率大信息Fe2+或Al3+或 起催化作用现在学习的是第19页,共61页【尝试解答尝试解答】(1)(1)由由“调节不同的初始调节不同的初始pHpH和一定浓度草酸溶液用量,和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验做对比实验”可知实验可知实验是为了对比是为了对比pHpH的不同对速率的影响,实验的不同对速率的影响,实验是为了对比草酸浓度的不同对速率的影响,所以在实验是为了对比草酸浓度的不同对速率的影响,所以在实验中草酸中草酸溶液和蒸馏水的总体积为溶液和蒸馏水的总体积为40mL40mL即可即可(但不能与实验但不能与
15、实验的用量相同的用量相同)。(2)H(2)H2 2C C2 2O O4 4中中C C的化合价为的化合价为+3+3,被含,被含 的酸性溶液氧化后只能升高的酸性溶液氧化后只能升高为为+4+4价,故产物为价,故产物为COCO2 2。现在学习的是第20页,共61页(3)(3)图象中曲线的斜率越大,说明反应速率越快,所以由实验图象中曲线的斜率越大,说明反应速率越快,所以由实验条条件对照可知,件对照可知,pHpH越小该反应速率越快。越小该反应速率越快。氧化氧化H H2 2C C2 2O O4 4后,本身被后,本身被还原为还原为CrCr3+3+,由质量守恒定律得关系式:,由质量守恒定律得关系式:2Cr2Cr
16、3+3+,故,故v(Crv(Cr3+3+)=2v()=2v()=(4)(4)加入铁明矾后的混合液中含加入铁明矾后的混合液中含FeFe2+2+、AlAl3+3+、所以假设二、假设所以假设二、假设三分别为三分别为AlAl3+3+起催化作用、起催化作用、起催化作用。起催化作用。现在学习的是第21页,共61页(5)(5)用等物质的量的用等物质的量的K K2 2SOSO4 4AlAl2 2(SO(SO4 4)3 324H24H2 2OO代替实验代替实验中的铁明中的铁明矾,控制其他反应条件与实验矾,控制其他反应条件与实验相同,进行对比实验。在此条件下,相同,进行对比实验。在此条件下,溶液中只相差溶液中只相
17、差FeFe2+2+,若反应进行相同时间后,溶液中,若反应进行相同时间后,溶液中c()c()大于大于实验实验中的中的c()c(),则假设一成立;若两溶液中的,则假设一成立;若两溶液中的c()c()相相同,则假设一不成立。同,则假设一不成立。现在学习的是第22页,共61页答案:答案:(1)(1)(合理即可合理即可)(2)CO(2)CO2 2(3)(3)溶液的溶液的pHpH对该反应的速率有影响对该反应的速率有影响(4)Al(4)Al3+3+起催化作用起催化作用 起催化作用起催化作用实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL2020现在学习的是第23页,共61页(5)(5)(
18、本题为开放性题目,其他答案合理均可本题为开放性题目,其他答案合理均可)实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论用等物质的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替实验中的铁明矾,控制其他反应条件与实验相同,进行对比实验反应进行相同时间后,若溶液中c()大于实验中的c(),则假设一成立;若两溶液中的c()相同,则假设一不成立现在学习的是第24页,共61页角度三角度三 探究原电池反应对化学反应速率的影响探究原电池反应对化学反应速率的影响某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液硫酸铜溶液可加快可加快氢气的生成速率。请
19、回答下列问题:氢气的生成速率。请回答下列问题:(1)(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。(2)(2)实验室中现有实验室中现有NaNa2 2SOSO4 4、MgSOMgSO4 4、AgAg2 2SOSO4 4、K K2 2SOSO4 4四种溶液,可与上述实验四种溶液,可与上述实验中中CuSOCuSO4 4溶液起溶液起相似作用相似作用的是的是_。现在学习的是第25页,共61页(3)(3)为了进一步研究为了进一步研究硫酸铜的量硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加
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- 控制变量 测定 化学反应 速率 中的 影响 应用
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