高中人教版 (2019)第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率與限度學(xué)案

這是一份高中人教版 (2019)第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率與限度學(xué)案，共4頁。
微專題4　控制變量法探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素科學(xué)研究中，對(duì)于多因素(多變量)的問題，常常采用只改變其中的某一個(gè)因素，控制其他因素不變的研究方法，使多因素的問題變成幾個(gè)單因素的問題，分別加以研究，最后再將幾個(gè)單因素問題的研究結(jié)果加以綜合。這種變量控制的方法是科學(xué)探究中常用的方法。例如，探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí)，控制濃度和其他影響因素相同；而比較不同濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí)，則控制溫度和其他影響因素相同；最后綜合得出影響化學(xué)反應(yīng)速率的多種因素。1．常見考查形式(1)以表格的形式給出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓同學(xué)們找出每組數(shù)據(jù)的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(2)給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素，讓同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并分析各因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2．解題策略(1)確定變量：解答這類題目時(shí)首先要認(rèn)真審題，找出影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素。(2)定多變一：在探究時(shí)，應(yīng)先控制其他的因素不變，只改變一種因素，探究這種因素與所探究問題的關(guān)系，然后按此方法依次分析其他因素與所探究問題的關(guān)系。(3)數(shù)據(jù)有效：解答時(shí)注意選擇的數(shù)據(jù)(或設(shè)置的實(shí)驗(yàn))要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。【典例】　下表是稀硫酸與某金屬反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)序號(hào)金屬質(zhì)量/g金屬狀態(tài)c(H2SO4) /(mol·L－1)V(H2SO4)/mL溶液溫度/℃金屬消失的時(shí)間/s反應(yīng)前反應(yīng)后10.10絲0.550203450020.10粉末0.55020355030.10絲0.750203625040.10絲0.850203520050.10粉末0.85020362560.10絲1.050203512570.10絲1.05035505080.10絲1.150203410090.10絲1.150304440分析上述數(shù)據(jù)，回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)4、5表明___________對(duì)反應(yīng)速率有影響，__________，反應(yīng)速率越大，能表明同一規(guī)律的實(shí)驗(yàn)還有________。(2)僅表明反應(yīng)物濃度會(huì)對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的實(shí)驗(yàn)有_____________。(3)本實(shí)驗(yàn)中影響反應(yīng)速率的其他因素還有_________________，其實(shí)驗(yàn)序號(hào)是______________。(4)實(shí)驗(yàn)中的所有反應(yīng)，反應(yīng)前后溶液的溫度變化值(約15 ℃)相近，推測(cè)其原因：_____________________________________________。[解析]　(1)比較實(shí)驗(yàn)4和5：金屬質(zhì)量相等，硫酸濃度相同，反應(yīng)前溶液溫度相同，粉末狀金屬比絲狀金屬反應(yīng)快，這說明固體反應(yīng)物的表面積對(duì)反應(yīng)速率有影響，固體與液體的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快。類似實(shí)驗(yàn)還有1和2。(2)其他條件相同，濃度不同的實(shí)驗(yàn)有實(shí)驗(yàn)1、3、4、6、8和實(shí)驗(yàn)2、5。(3)要表明反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速率有影響，應(yīng)控制其他條件相同，僅溫度不同，如實(shí)驗(yàn)6、7和實(shí)驗(yàn)8、9。(4)由表中數(shù)據(jù)可知，金屬質(zhì)量相等，即一定質(zhì)量的金屬與足量的稀硫酸反應(yīng)放出的熱量相同。[答案]　(1)固體反應(yīng)物的表面積　表面積越大　1、2　(2)1、3、4、6、8和2、5　(3)反應(yīng)溫度　6、7和8、9　(4)稀硫酸過量，等量的金屬完全反應(yīng)，放出的熱量相等某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_____________________________________________________________________________________________。(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有_____________________________________________________________________________________________________________(答兩種)。(4)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列的實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。實(shí)驗(yàn)混合溶液ABCDEF4 mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1＝______，V6＝________，V9＝________。②該同學(xué)最后得出的結(jié)論為當(dāng)加入少量CuSO4溶液時(shí)，生成氫氣的速率會(huì)大大提高，但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)因Cu2＋的氧化性比H＋的強(qiáng)，所以加入CuSO4后，Zn先與CuSO4反應(yīng)，反應(yīng)后再與酸反應(yīng)，反應(yīng)的有關(guān)方程式為Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)由于CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn在稀硫酸溶液中形成Cu—Zn原電池，因此加快了氫氣產(chǎn)生的速率。(3)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等。(4)①為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，則硫酸的濃度應(yīng)該是相同的，因此最終溶液的體積必需相等，A組中硫酸為30 mL，那其他組硫酸也為30 mL，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知總體積是50 mL，則V1＝30，V6＝50－10－30＝10，V9＝50－30－2.5＝17.5。②當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積，且H2SO4溶液的濃度變得較小，因此反應(yīng)速率會(huì)減小。[答案]　(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(2)CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn在稀硫酸溶液中形成Cu—Zn原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率(3)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等(4)①30　10　17.5②當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積，且H2SO4溶液的濃度變得較小