内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
微专题(2) 控制变量法探究影响化学反应速率的因素
第二章 化学反应速率与化学平衡
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第二章 化学反应速率与化学平衡
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解答有关控制变量法探究化学反应速率问题的思维流程如下:
1.某化学兴趣小组以镁与盐酸的反应为研究对象,设计了四组实验探究反应物浓度、反应温度和催化剂三个因素对化学反应速率的影响,数据如表。下列说法错误的是( )
实验
编号
Mg的
质量/g
HCl溶液(过量)浓度/(mol·L-1)
温度
/℃
催化剂
产生等体积
H2所需时间/s
①
1.0
1.0
20
无
120
②
1.0
c1
30
无
80
③
1.0
1.0
30
有
70
④
1.0
2.0
20
无
90
A.c1=1.0
B.实验①和④可探究反应物浓度对化学反应速率的影响
C.对比实验①,实验②升高反应温度,活化分子总数增大,化学反应速率加快
D.实验①和③可探究催化剂对化学反应速率的影响
解析 D 由控制变量法可知,c1=1.0,A正确;由控制变量法可知,实验①和④探究反应物浓度对化学反应速率的影响,B正确;升高温度,活化分子百分数增大,活化分子总数增大,化学反应速率加快,C正确;实验②③探究催化剂对反应速率的影响,D错误。
2.某小组设计如下实验探究温度、浓度对反应速率的影响。回答下列问题:
实验
0.1 mol/L
Na2S2O3溶液
0.1 mol/L
H2SO4溶液
蒸馏水
水浴
温度
变浑浊
时间
Ⅰ
10.0 mL
10.0 mL
0
35 ℃
a s
Ⅱ
10.0 mL
5.0 mL
V1
35 ℃
b s
Ⅲ
10.0 mL
V2
0
45 ℃
c s
Ⅳ
10.0 mL
8.0 mL
2.0 mL
40 ℃
d s
(1)该反应的离子方程式为____________________________。
(2)V1=__________mL,V2=__________mL。
(3)设计实验Ⅰ、Ⅱ的目的是______________________________。
(4)若实验测得a>c,则通过实验Ⅰ、Ⅲ得出的结论是_______________________________________________________。
(5)通过实验Ⅰ、Ⅳ可能得出的结论是__________(填字母),理由是_______________________________________________________。
A.a一定大于d B.a一定小于d
C.a一定等于d D.无法判断a和d大小
解析 根据题目分析,硫酸与硫代硫酸钠反应生成硫单质和二氧化硫,根据题目所给图表分析,实验Ⅰ和Ⅱ为改变硫酸浓度,探究浓度对反应速率的影响,实验Ⅰ和Ⅲ为改变反应温度,探究温度对反应速率的影响,据此分析各小题。
(1)硫酸与硫代硫酸钠反应生成二氧化硫和硫单质,该反应的离子方程式为S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O;
(2)根据分析,实验Ⅰ和Ⅱ为改变硫酸浓度,探究浓度对反应速率的影响,实验Ⅱ只加入5.0 mL硫酸,要保持体系总体积相同,则V1=5.0 mL;实验Ⅰ和Ⅲ为改变反应温度,探究温度对反应速率的影响,则要保持硫酸的浓度相同,则V2=10.0 mL;
(3)根据分析,实验Ⅰ和Ⅱ的对照可以探究浓度对反应速率的影响;
(4)若a>c,则说明实验Ⅲ先变浑浊,即温度升高,反应速率加快;
(5)实验Ⅰ和Ⅳ改变了硫酸浓度和反应温度,无法判断两个实验变浑浊的时间,浓度和温度升高都会加快反应速率。
答案 (1)S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O
(2)5.0 10.0
(3)探究浓度对反应速率的影响
(4)温度升高,反应速率加快
(5)D 温度和浓度升高都会加快反应速率,无法具体比较
3.某探究小组通过测定H2O2分解过程中生成氧气的量来研究影响H2O2分解反应速率的因素,已知实验温度为315 K和273 K,每次实验使用3 mL 30% H2O2溶液。
(1)请完成以下实验设计表:
编号
实验目的
温度/K
催化剂(MnO2)的质量/g
Ⅰ
为以下实验作参照
________
________
Ⅱ
探究________对该反应速率的影响
273
0
Ⅲ
探究催化剂对该反应速率的影响
315
3
(2)实验后整理数据,得出H2O2的浓度随时间变化的关系如下图所示。
①曲线c表示实验________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中H2O2的浓度变化。
②由该实验得出的结论是: ________________________________ ________________________________________________________。
③根据题中信息,写出一种保存H2O2溶液的方法:____________ ________________________________________________。
解析 (1)分析Ⅱ、Ⅲ可知,二者的温度和催化剂的质量不同,由控制变量法可知Ⅰ、Ⅱ为探究温度对H2O2分解速率的影响,Ⅰ、Ⅲ为探究催化剂对H2O2分解速率的影响,故Ⅰ中的温度为315 K,催化剂质量为0。
(2)根据影响化学反应速率的因素可知,升高温度和加入MnO2作催化剂都可以加快H2O2的分解速率,催化剂的影响大于温度的影响,故曲线c为Ⅱ中H2O2的浓度变化,曲线a为Ⅰ中H2O2的浓度变化,曲线b为Ⅲ中H2O2的浓度变化。
答案 (1)315 0 温度
(2)①Ⅱ ②升高温度和加入催化剂均能加快H2O2的分解速率
③在273 K下密闭保存
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