第6章 第2节 第3课时 变量控制 反应速率与限度的图像题(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 单选版）

第六章　化学反应与能量 第二节　化学反应的速率与限度 第3课时　变量控制　反应速率与限度的图像题 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 知识整合 新知探究 01 随堂演练 知识落实 02 课时作业 知能达标 03 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 01 知识整合 新知探究 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 答案　C 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 02 随堂演练 知识落实 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 03 课时作业 知能达标 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 谢谢观看 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 素养目标 1．学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素的方法。 2．建立解答化学反应速率和平衡状态的图像题的思路，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 知识点一　控制变量探究外界条件对反应速率的影响 科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。 为了研究外界条件对H2O2分解速率的影响，某同学利用实验室提供的仪器和试剂设计了如下4组实验。 试剂：4%H2O2溶液、12%H2O2溶液、1 mol·L－1 FeCl3溶液。 仪器：试管、带刻度的胶头滴管、酒精灯。 组别 实验温度/℃ H2O2溶液 1 mol·L－1 FeCl3溶液/mL 1 30 5 mL 4% 1 2 60 5 mL 4% 1 3 30 5 mL 12% 0 4 30 5 mL 4% 0 1．甲同学为了探究温度对化学反应速率的影响，应完成____________(填组别序号)实验。 提示　实验1、2只有温度不同，所以探究的是温度对反应速率的影响。 2．乙同学进行实验3与实验4，发现气体均缓慢产生，无法说明“浓度改变会影响化学反应速率”，你的改进方法是___________________。 提示　再同时分别向两支试管中滴加2～3滴1 mol·L－1 FeCl3溶液作为催化剂，加快反应速率，使现象更明显。 3．丙同学进行了实验1与实验4，你认为他想探究的是__________________________。该方案设计是否严谨？____________(填“是”或“否”)，说明理由：_________________________________。 提示　只有一支试管中加入了氯化铁溶液，与另一支试管形成对比实验，则实验目的是探究催化剂对化学反应速率的影响；但此方案设计不合理，因为加入的1 mL溶液会对试管中溶液进行稀释，使浓度发生改变。 控制变量探究影响化学反应速率的因素 控制变量探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应速率的影响。其探究流程为 1．在锌与某浓度的盐酸反应的实验中，得到如表结果： 实验序号 锌的质量/g 锌的形状 温度/℃ 锌完全溶解于酸的时间/s 1 2 薄片 15 200 2 2 粉末 15 t2 3 2 粉末 35 t3 下列说法中，正确的是(　　) ①t2＞t3 ②t2＜200 ③实验2和实验3比较，单位时间内消耗的锌的质量：m2＞m3 A．①　　　　　 B．①② C．② D．②③ 解析　①实验2、3中锌的质量和形状均相同，但反应温度不同，3中温度高，则3中反应速率快于2，锌完全溶解于酸的时间少于2，故①正确；②实验1、2中反应温度相同，锌的形状不同，粉末锌的表面积大于薄片锌，与酸反应速率快于薄片锌，则锌完全溶解于酸的时间少于薄片锌，故②正确；③实验2和3中锌的质量和形状均相同，但反应温度不同，则3中反应速率大于2，单位时间内消耗的锌的质量大于实验2，故③错误。 答案　B 2．(2024·广东东莞高一段考)为探究过氧化氢分解反应快慢的影响因素，某学习小组设计了下列实验： 下列说法错误的是(　　) A．综合实验①②和③，可得出5%的过氧化氢溶液最适合用于分解制氧气 B．对比实验①和③，可研究升温对过氧化氢分解反应快慢的影响 C．综合实验②和③，可得出过氧化氢分解制氧气的最佳反应条件 D．对比实验①和②，可研究催化剂对化学反应快慢的影响 解析　实验①②和③过氧化氢的浓度都是5%，没有对比实验，不能得出5%的过氧化氢溶液最适合用于分解制氧气，A错误；实验①和③的变量是温度，可研究升温对过氧化氢分解反应快慢的影响，B正确；与实验①比较，实验②加入二氧化锰作催化剂，实验③升高温度，综合实验②和③，可得出过氧化氢分解制氧气的最佳反应条件，C正确；实验①和②的变量是催化剂，可研究催化剂对化学反应快慢的影响，D正确。 答案　A 知识点二　解答化学反应速率图像题的思路 化学反应速率问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、时间等。解题时，重点是理解图像的意义和特点。 1．关注图像中的“点、线、面” (1)关注“面”——明确研究对象 理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。弄清楚是物质的量，还是物质的量浓度随时间的变化。 (2)关注“线” ①弄清曲线的走向，是增大还是减小，确定反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。 ②分清突变和渐变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义。 (3)关注“点” 解题时要特别关注特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。深刻理解这些特殊点的意义。 2．联系规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律等。 3．正确判断 根据题干和题目要求，结合图像信息，正确利用相关规律做出正确的判断。 1．向一密闭容器中放入1 mol X，进行可逆反应：2X(g)3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．t1时，只有正反应 B．t2～t3时，反应不再发生 C．t2时，容器内有1.5 mol Y D．t2～t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化 解析　t1时，v正＞v逆＞0，正、逆反应都在发生，A错误；t2～t3时，v正＝v逆＞0，反应并未停止，B错误；该反应为可逆反应，1 mol X不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内Y的物质的量小于1.5 mol，C错误；t2～t3时为化学平衡状态，X、Y的物质的量均不发生变化，D正确。 答案　D 2．(2024·山东淄博高一段考)T ℃，在2 L密闭容器中投入一定量A、B，发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g)，已知当3 mol A完全反应时放出Q kJ的热量。12 s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．前12 s内，A的平均反应速率为 0.025 mol·L－1·s－1 B．化学计量数之比b∶c＝1∶4 C．2 s内，A的转化率为37.5% D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ 解析　由题图可知，前12 s内A浓度变化为0.6 mol/L，则平均反应速率v(A)＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.6 mol/L,12 s)＝0.05 mol/(L·s)，A错误；12 s内，A浓度变化为0.6 mol/L，B浓度变化为0.2 mol/L，C浓度变化为eq \f(0.8 mol,2 L)＝0.4 mol/L，三者浓度变化比值为3∶1∶2，说明b＝1，c＝2，则b∶c＝1∶2，B错误； 2 s内，A的转化率为eq \f(0.8 mol/L－0.5 mol/L,0.8 mol/L)＝37.5%，C正确；前12 s内，A物质的量变化为0.6 mol/L×2 L＝1.2 mol，则12 s内A和B反应放出的热量为eq \f(1.2 mol,3 mol)×Q kJ＝0.4Q kJ，D错误。 1．(2024·天津高一段考)下列四支试管中，分别盛有等量的锌、酸溶液，其中生成H2的反应速率最快的是(　　) 试管 酸及浓度 温度 锌的状态 ① 1 mol/L H2SO4溶液 20 ℃ 粉末状 ② 3 mol/L HNO3溶液 40 ℃ 粉末状 ③ 2 mol/L H2SO4溶液 40 ℃ 粉末状 ④ 2 mol/L HCl溶液 40 ℃ 大块状 A．①　　 B．② C．③ D．④ 解析　HNO3具有强氧化性，②中3 mol/L HNO3溶液与Zn反应不生成H2；①③④比较，③试管中所用酸溶液中c(H＋)最大、温度最高且锌是粉末状，其他条件相同时，增大反应物的接触面积反应速率加快，则③中生成H2的反应速率最快；答案选C。 答案　C 2．反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)经a min后SO3的浓度变化情况如图所示，在O～a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 mol·L－1·min－1，则a等于(　　) A．0.1 B．2.5 C．5 D．10 解析　由题图可知，O～a min内Δc(SO3)＝0.4 mol·L－1，则有v(SO3)＝eq \f(0.4,a) mol·L－1·min－1。根据反应速率与化学计量数的关系可得，v(O2)＝eq \f(1,2)v(SO3)＝eq \f(0.2,a) mol·L－1·min－1，则有eq \f(0.2,a) mol·L－1·min－1＝0.04 mol·L－1·min－1，解得a＝5，C项正确。 答案　C 3．(2024·江西高一期中)某小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验方案如表。下列说法错误的是(　　) 实验编号 5.0 mol·L－1盐酸 大理石 水 收集标准状况下 0.56 L CO2所需时间 ① 100 mL 5.0 g碎块 0 mL 5.0 min ② 50.0 mL 5.0 g碎块 50.0 mL 8.0 min ③ 100 mL 5.0 g粉末 a mL 2.0 min A．实验①和②探究盐酸浓度对反应速率的影响 B．实验①和③探究固体表面积对反应速率的影响，则a＝0 C．实验③中用盐酸浓度变化表示的速率v(HCl)＝0.5 mol·L－1·min－1 D．该实验反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O 解析　实验①和②盐酸浓度不同，其他条件相同，研究的是盐酸浓度对反应速率的影响，A正确；实验①和③研究反应物的固体表面积对速率的影响，必须使盐酸浓度相同，加入100 mL盐酸则不需要再加入水，a＝0，B正确；根据反应方程式：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，n(HCl)＝2n(CO2)＝2×eq \f(0.56 L,22.4 L·mol－1)＝0.05 mol，故v(HCl)＝eq \f(0.05 mol,0.1 L×2 min)＝0.25 mol·L－1·min－1，C错误，D正确；故选C。 答案　C 4．(2024·安徽合肥高一期中)Ⅰ.在一定温度下，4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图： (1)比较t2时刻，正逆反应速率大小：v正____________(填“>”“＝”或“<”)v逆。 (2)若t2＝2 min，计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率是____________。 (3)t3时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为____________。 Ⅱ.某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示： 序号 纯锌粉/g 2.0 mol·L－1硫酸溶液/mL 温度/℃ 硫酸铜固体/g 加入蒸馏水/mL Ⅰ 2.0 50.0 25 0 0 Ⅱ 2.0 40.0 25 0 10.0 Ⅲ 2.0 50.0 25 0.2 0 Ⅳ 2.0 50.0 35 0 0 (4)①本实验待测数据可以是____________，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究____________对锌与稀硫酸反应速率的影响﹔实验Ⅰ和实验Ⅳ可以探究____________对锌与稀硫酸反应速率的影响。 ②实验发现Ⅲ比实验Ⅰ反应速率快，原因是____________。 解析　(1)根据图示，t2时刻M增多、N减少，所以正向进行，正逆反应速率大小：v正＞v逆； (2)若t2＝2 min，反应开始至t2时M的物质的量增加2 mol，用M的浓度变化表示的平均反应速率eq \f(2 mol,4 L×2 min)＝0.25 mol·L－1·min－1； (3)t3时刻化学反应达到平衡，反应物N的物质的量由8 mol变为2 mol，N的转化率为eq \f(8－2 mol,8 mol)×100%＝75%； (4)探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，实验待测数据可以是反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间)；实验Ⅰ和实验Ⅱ的硫酸浓度不同，可以探究硫酸浓度对锌与稀硫酸反应速率的影响；实验Ⅲ加入硫酸铜固体，Zn置换出铜，锌、铜、硫酸形成原电池，加快反应速率。 答案　(1)>　(2)0.25 mol·L－1·min－1 (3)75%　(4) ①反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间)　硫酸浓度　温度　②锌和硫酸铜反应生成铜，锌、铜、硫酸形成原电池，加快反应速率 $$