2023版高考化学一轮总复习第七章化学反应速率和化学平衡专题讲座“变量控制”实验探究外界条件对反应速率的影响

PAGEPAGE2专题讲座“变量控制〞实验探究外界条件对反响速率的影响“变量控制〞实验探究化学反响速率的因素，前些年新课标卷中有所考查，近几年未出现过。该类题型以表格或图象的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反响速率的影响，或给出影响化学反响速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反响速率的影响。它能够很好的考查考生的实验设计与探究能力、比拟归纳能力、数据分析与处理能力、信息提炼能力、知识迁移与应用能力。预测新课标卷还会以新的形式出现。1．考查角度(1)探究浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对化学反响速率的影响。(2)探究综合因素对化学反响速率的影响。(3)外界条件对化学反响速率影响实验探究的迁移应用。2．解题策略(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。(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，否那么无法作出正确判断。【例】(2022·烟台模拟)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现参加少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请答复以下问题：(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__________________________________________________________________________。(3)为了进一步研究硫酸铜的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参加到6个盛有过量Zn粒的反响瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。解析：(1)由于Zn与反响生成的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响速率。(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响速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(3)因为要研究硫酸铜的量对反响速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，那么硫酸溶液的体积均取30mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20mL，可以求得各组实验中参加水的体积分别为V7＝20mL，V8＝19.5mL，V9＝17.5mL，V10＝15mL，实验E中参加的硫酸铜的体积V6＝10mL。答案：(1)CuSO4与Zn反响产生的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)301017.51．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反响的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，以下各组实验中最先出现浑浊的是()实验反响温度/℃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：结合选项知混合液的体积都为20mL，但选项D中反响温度最高、反响物Na2S2O3的浓度最大，其反响速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。答案：D2．在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。以下判断不正确的选项是()0.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a＝6.00B．同时改变反响温度和蔗糖的浓度，v可能不变C．b＜318.2D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同解析：分析328.2K的瞬时速率与浓度的关系成正比，那么0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，A项正确；从题给数据看，浓度越大、温度越高，反响速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时反响速率可能会不变，B项正确；浓度不变时，bK下反响速率低于318.2K下的反响速率，故b<318.2，C项正确；题给数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断所用时间的依据，D项错误。答案：D3．在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反响：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检验，根据反响溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反响的速率。某同学设计实验如下表所示：工程0.01(mol·L－1)KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL0.01(mol·L－1)Na2SO3溶液的体积/mLH2O的体积/mL实验温度/°C溶液出现蓝色所需的时间/s实验15V13525t1实验2554025t2实验355V20t3该实验的目的是___________________________________；表中V2＝____mL。解析：由实验中改变的反响条件有温度、水的体积(引起反响物浓度的变化)知，本实验探究的是反响速率与温度、浓度之间的关系，由实验2、实验3中反响条件知，二者温度不同，故其他条件应该相同，V2应该是40mL。答案：探究该反响的速率与温度、亚硫酸钠浓度的关系(或其他合理答案)404．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反响条件对化学反响速率的影响。：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与淀粉的混合溶液中参加一定量的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，S2Oeq\o\al(2－,3)与S2Oeq\o\al(2－,8)初始的物质的量需满足的关系为：n(S2Oeq\o\al(2－,3))∶n(S2Oeq\o\al(2－,8))________。(2)为探究反响物浓度对化学反响速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积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)某条件下，浓度c(S2Oeq\o\al(2－,8))～反响时间t的变化曲线如下图，假设保持其他条件不变，请在图中，分别画出降低反响温度和参加催化剂时c(S2Oeq\o\al(2－,8))～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。解析：(1)淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3耗尽。由题给离子反响可得关系式S2Oeq\o\al(2－,8)～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，n(S2Oeq\o\al(2－,3))∶n(S2Oeq\o\al(2－,8))＜2时，能观察到蓝色。(2)对照实验探究浓度对反响速率的影响须保证其他条件完全一致，故应加水2.0mL以保证溶液总体积相同。(3)温度降低反响速率变慢，参加催化剂，反响速率加快。答案：(1)S2Oeq\o\al(2－,3)(其他合理写法也可)＜2(2)2.0保证溶液总体积相同，仅改变S2Oeq\o\al(2－,8)的浓度而其他物质的浓度不变(其他合理答案也可)(3)如图5．设计实验，探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。限制试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。(1)实验目的：探究______对溶液中NH4Cl水解程度的影响。(2)设计实验方案，拟定实验表格，完整表达实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中V(溶液)表示所配制溶液的体积)。物理量实验序号V(溶液)/mL……11002100(3)按实验序号1所拟数据进行实验，假设读取的待测物理量的数值为Y，那么NH4Cl水解反响得平衡转化率为____________(只列出算式，忽略水自身电离的影响)。解析：通过所给试剂和仪器，可以探究温度(或浓度)对溶液中氯化铵水解程度的影响。如果是探究温度对溶液中氯化铵水解程度的影响时，可以测定不同温度下溶液的pH；如果是探究浓度对溶液中氯化铵水解程度的影响时，可以测定不同浓度下溶液的pH。因此实验表格可以为物理量实验序号V(溶液)/mL氯化铵质量/g温度/℃pH1100m1TY2100m2TZ所读取的数值Y为溶液的pH。氯化铵的物质的量为eq\f(m,53.5mol)，所以氯化铵的物质的量浓度为eq\f(m