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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第1页，此课件共61页哦【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。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)探究浓度对化学反应速率的影响。第2页，此课件共61页哦(2)探究溶液酸碱性对化学反应速率的影响。(3)探究原电池反应对化学反应速率的影响。(4)探究温度及催化剂对化学
2、反应速率的影响。(5)探究综合因素对化学反应速率的影响。第3页，此课件共61页哦【答题必备】1.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，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。第4页，此课件共61页哦2.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，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。第5页，此课件共61页哦3.数据有效：解答时注意选择数据(或设置实验
3、)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。4.影响化学反应速率的“8”个重要因素：(1)浓度(2)温度(3)压强(4)催化剂(5)固体的表面积(6)原电池反应(7)酸碱度(8)光照强度第6页，此课件共61页哦【典题示例】角度一 探究浓度对化学反应速率的影响(2014广东高考节选)H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2、0.1 molL-1 Fe2(SO4)3、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、注射器第7页，此课件共61页哦设计
4、实验方案：在不同H2O2浓度下，测定(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。设计实验装置，完成如下装置示意图。第8页，此课件共61页哦参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(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)。物理量实验序号V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mL1a2a第9页，此课件共61页哦【典题剖析】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混合液体积相同而H2O2浓度不同第10页，此课件共61页哦【尝试解答】(1)由2H2O
5、2=2H2O+O2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或收集相同体积气体所需时间用 。Fe2(SO4)3第11页，此课件共61页哦物理量实验序号12VH2O2/mLbcVH2O/mLcbVO2/mLee时间/sdf第12页，此课件共61页哦答案：(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体积物理量实验序号12VH2O2/mLbcVH2O/mLcbVO2/mLee时间/sdf第13页，此课件共61页哦角度二 探究溶液酸碱性对化学反应速率的影响(2013安徽高考)某
6、酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的 转化为Cr3+。某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O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：227Cr O第14页，此课件共61页哦(1)在25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(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第15页，此课件共61页哦测得实验和溶液中的 浓度随时间变化关系如图所示。(
7、2)上述反应后草酸被氧化为_(填化学式)。(3)实验和的结果表明_；实验中0t1时间段反应速率v(Cr3+)molL-1min-1(用代数式表示)。227Cr O第16页，此课件共61页哦(4)该课题组对铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：Fe2+起催化作用；假设二：_；假设三：_；第17页，此课件共61页哦(5)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K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中 的浓度可用仪器测定227Cr O实验方
8、案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论第18页，此课件共61页哦【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息光照强度、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227Cr O24SO第19页，此课件共61页哦【尝试解答】(1)由“调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验”可知实验是为了对比pH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，所以在实验中草酸溶液和蒸馏水的总体积为40 mL即可(但不能与实验的用量相同)。(2)H2C2O4中C的化合价为+3，被含 的酸性溶液氧化
9、后只能升高为+4价，故产物为CO2。227Cr O第20页，此课件共61页哦(3)图象中曲线的斜率越大，说明反应速率越快，所以由实验条件对照可知，pH越小该反应速率越快。氧化H2C2O4后，本身被还原为Cr3+，由质量守恒定律得关系式：2Cr3+，故v(Cr3+)=2v()=(4)加入铁明矾后的混合液中含Fe2+、Al3+、所以假设二、假设三分别为Al3+起催化作用、起催化作用。227Cr O227Cr O227Cr O0112(cc)t。24SO，24SO第21页，此课件共61页哦(5)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
10、对比实验。在此条件下，溶液中只相差Fe2+，若反应进行相同时间后，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。227Cr O227Cr O227Cr O第22页，此课件共61页哦答案：(1)(合理即可)(2)CO2(3)溶液的pH对该反应的速率有影响(4)Al3+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/mL20200112 cct24SO第23页，此课件共61页哦(5)(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
11、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227Cr O227Cr O227Cr O第24页，此课件共61页哦角度三 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，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_。第25页，此课件共61页哦(3)为了进一步研究硫酸铜的
12、量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入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体。记录获得相同体积的气体所需时间。第26页，此课件共61页哦请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。实验混合溶液ABCDEF4 molL-1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100第27页，此课件共61页哦【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息硫酸铜溶液与锌反应置换出铜，锌、铜和电解质溶液形成原电池信息也能形成原电池，加快反应速率信息只改变硫酸铜的量，即只改变硫酸铜溶
13、液的浓度，其他条件不变信息分析表中数据，混合溶液的总体积为50 mL第28页，此课件共61页哦【尝试解答】(1)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸溶液组成了Cu-Zn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(2)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。第29页，此课件共61页哦(3)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为V720，V819.5，V917.5，V1015
14、，实验E中加入的硫酸铜的体积V610。第30页，此课件共61页哦答案：(1)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu-Zn原电池，加快了氢气生成的速率(2)Ag2SO4溶液(3)301017.5第31页，此课件共61页哦角度四 探究温度及催化剂对化学反应速率的影响(2015安阳模拟)利用催化剂可使NO和CO发生反应：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H第42页，此课件共61页哦【尝试解答】加入催化剂可降低反应的活化能，反应速率增大；因过氧化氢显示出弱酸性，因此为部分电离；实验和过氧化氢的浓度不同，实验目的是探究浓度对反应速率的影响，但可能因过氧化氢性质稳定，反应速率太慢，
15、现象不明显，可以给不同浓度的过氧化氢提供相同的温度或催化剂，进行探究浓度对反应速率的影响。分析实验、表中的反应物和催化剂结合图象知道，酸碱性环境影响反应速率，对平衡移动没有影响。第43页，此课件共61页哦答案：(1)降低了反应的活化能(2)探究浓度对反应速率的影响向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率，但酸碱性环境对平衡移动无影响第44页，此课件共61页哦【类题通法】解答该类题目注意以下3点：(1)确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一：在探究
16、时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，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。第45页，此课件共61页哦(3)数据有效：解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。第46页，此课件共61页哦【类题备选】1.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是()第47页，此课件共61页哦组别曲线c(HCl)/molL-1温度/铁的状态1a30粉末状2
17、b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状第48页，此课件共61页哦A.第4组实验的反应速率最慢B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 molL-1C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 molL-1D.第3组实验的反应温度低于30第49页，此课件共61页哦【解析】选D。由图象可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用的时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用的时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应大于2.5 molL-1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组中的块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等
18、于2.5 molL-1，C正确；由3、4组实验的条件对比可知第3组实验的反应温度应高于30，D错误。第50页，此课件共61页哦2.某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 molL-1、2.00 molL-1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3用量为25.00 mL、大理石用量为10.00 g。第51页，此课件共61页哦请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号。实验编号T(K)大理石规格HNO3浓度(molL-1)实验目的298粗颗粒2.00()实验和探究HNO3浓
19、度对该反应速率的影响；()实验和_探究温度对该反应速率的影响；()实验和_探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响第52页，此课件共61页哦【解析】实验和探究HNO3浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO3浓度不同，故实验HNO3浓度应为1.00 molL-1。实验和探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其他条件要保持一样。实验和探究大理石规格(粗、细)对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。第53页，此课件共61页哦答案：实验编号T(K)大理石规格HNO3浓度(molL-1)实验目的298粗颗粒2.00()实验和探究HNO3浓度对该反应速率的
20、影响；()实验和探究温度对该反应速率的影响；()实验和探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响298粗颗粒1.00308粗颗粒2.00298细颗粒2.00第54页，此课件共61页哦3.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：+H2C2O4+H+Mn2+CO2+H2O(未配平)，用4 mL 0.001 molL-1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 molL-1 H2C2O4溶液研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示：4MnO第55页，此课件共61页哦组别10%硫酸体积/mL温度/其他物质22022010滴饱和MnSO4溶液2301201 mL蒸馏水第56页，此课件共61页
21、哦(1)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验_和_(用表示，下同)；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验_和_。(2)对比实验和，可以研究_对化学反应速率的影响，实验中加入1 mL蒸馏水的目的是_。第57页，此课件共61页哦【解析】(1)研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全相同。(2)对比和，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅有c(H+)不同，故可研究c(H+)对反应速率的影响。加1 mL水的目的是确保c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和总体积不变。答案：(1)(2)c(H+)(或硫酸溶液的浓度)确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和总
22、体积不变第58页，此课件共61页哦4.碘在科研与生活中有重要应用，某兴趣小组用0.50 molL-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL-1 K2S2O8、0.10 molL-1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：+2I-=+I2(慢)I2+=2I-+(快)228S O242SO2232S O246S O第59页，此课件共61页哦(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，与 初始的物质的量需满足的关系为：n()n()_。223S O228S O223S O228S O第60页，此课件共61页哦(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表：表中Vx_mL，理由是_。实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0第61页，此课件共61页哦