高三化学化学条件的控制.ppt

2008年11月，超过100辆的雪 佛兰Equinox氢燃料电池车将 被交付给普通消费者进行日常 测试，并有计划将这一项目拓 展至中国和欧洲市场。 3月16日早晨7时15分，停靠在 兰州市城巴王府酒楼,给广告 气球充气的运输车上氢气瓶突 然发生爆炸，运输车被炸得支 离破碎，同时造成4人受伤。 化学反应条件的控制 2009、10、28 考试说明： 认识反应条件控制在化学实验研究中的意义 初步掌握控制反应条件的方法 案例1：铝在氧气中燃烧实验不易成功 原因分析 致密的氧化铝保护层性质 氧气浓度偏低或量不足用量 与氧气的接触面积太小操作 5cm2cm铝箔质量约125mg ; 229mL集气瓶氧气:n(O2)=22922400=0.0102mol； 该氧气最多能消耗的铝箔质量是： （0.0102274）3 = 0.36g = 360mg. 360mg 125mg ，反应能成功进行 改进： 250mL集气瓶充满氧气 除去氧化膜5cm2cm铝箔 铝箔剧烈燃烧 原因分析（折算为标准状况下进行该反应） 比较法来寻找反应的最佳条件 用量 状态 蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。由蛇纹石 制取碱式碳酸镁的实验步骤如下 （1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液除了Mg2+外，还含有的金属离子 是 _ （2）进行操作时，控制溶液pH78（有关氢氧化物沉淀的pH见 下表）Ca(OH)2不能过量，若Ca(OH)2过量可能会导致_溶解 、_沉淀。 氢氧化物Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2 开始沉淀pH1.53.39.4 (1)Fe3+ Al3+ (2)Al(OH)3、Mg(OH)2 配比用量控制 （用量、浓度、酸碱性等） 外部条件控制 （温度、状态、催化剂等） 反应条件控制 实验实验 序号 金属质质量 /g 金属 状态态 c(H2SO4) /molL1 V(H2SO4) /mL 溶液温度/金属消失 的时间时间 /s反应应前反应应后 10.10丝丝0.5502034500 20.10粉末0.550203550 30.10丝丝0.7502036250 40.10丝丝0.8502035200 50.10粉末0.850203625 60.10丝丝1.0502035125 70.10丝丝1.050355050 80.10丝丝1.1502034100 90.10丝丝1.150355440 (1)实验4和5表明， 对反应速率有影响， 反应速 率越快，能表明该规律的实验还有 (填实验序号) (2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有(填实 验序号): 。 (3)影响反应速率其他因素还有 ，实验序号是: ； (1)固体反应物的表面积（物质的聚集状态）； 表面积越大； 1和2。 (2)1、3、4、6、8；或2和5。 (3)反应温度； 6和7，8和9。 （涉及温度、聚集状态、浓度等问题） (4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约 15 )相近，推测其原因 (4)可能是硫酸过量，金属全反应，放出的热量相等， 所以使等体积溶液的温度升高值相近。 配比与用量？ 案例2 如何控制硫代硫酸钠与酸反应速率 通过两组实验的探究,了解浓度、温度对反应速率的 影响，掌握判断反应速率快慢的方法。 尝试用比较法来寻找反应的最佳条件，认识比较法的 价值。 初步认识实验条件控制、数据处理等方法在化学学习 和科学研究中的应用。 S2O32- + 2H+ = SO2 + S + H2O 反应原理： 设计思路：测量体积测量沉淀 评价分析： SO2溶解度 较大，对 实验测定 影响较大 现象明显 干扰较少 如何设计 一、方案设计 二、因素分析 用量、浓度、酸碱性等 控制用量配比 温度、状态、催化剂等 控制外部条件 1.采用“一大一小”的两浓度进行比较 A.10mL0.1mol/LNa2S2O3 + 10mL0.1mol/LH2SO4 B.5mL0.1mol/LNa2S2O3 + 5mLH2O + 10mL0.1mol/LH2SO4 C.10mL0.1mol/LNa2S2O3 + 5mLH2O + 5mL0.1mol/LH2SO4 控制配比:探究1反应物浓度对反应速率的影响 2.实验设计意图 A与B A与C A、B相同温度下Na2S2O3浓度对相关反应速 率的影响； A、C相同温度下H2SO4浓度对相关反应速率 的影响； B与C？ 3.实验结果分析 浓度直接影响化学反应速率，反应物浓度越大，化 学反应速率越快； 稀释H2SO4和稀释Na2S2O3的效果明显不同，该反应 速率更大程度上决定于Na2S2O3溶液的浓度，而且它的 浓度大小直接影响沉淀的颜色。 控制条件:探究2:温度对反应速率的影响 10mL0.1mol/LNa2S2O3 + 10mL0.1mol/LH2SO4 5mL0.1mol/LNa2S2O3 + 5mLH2O + 10mL0.1mol/LH2SO4 1.采用“二大”与“二小” 进行对比 A.10mL0.1mol/LNa2S2O3 + 10mL0.1mol/LH2SO4 B.5mL0.1mol/LNa2S2O3 + 5mLH2O + 10mL0.1mol/LH2SO4 水浴加热 2.实验设计意图 (1)研究温度对化学反应速率的影响; (2)研究温度、浓度对化学反应速率的影响 案例3实验意图？ 催化剂(MnO20.1g) 第1组第2组第3组 前15s产生氧气的量 （ml） 7118 前30s产生氧气的量 （ml） 92111 前45s产生氧气的量 （ml） 123518 前60s产生氧气的量 （ml） 154926 第1组：取粉末状MnO2，滴入H2O2，仅少量与H2O2接触 第2组：取粉末状MnO2，加入H2O2后振荡，充分接触 第3组：取颗粒状MnO2，充分接触。 实验结论： 1、同一催化剂在不同颗粒状态下催化效率不同。 2、同一催化剂在不同接触面积条件下催化效率不同。 同种催化剂不同状态下的催化效率比较 例2: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的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。 （1）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： 实验编实验编 号 T/K 大理石规规 格 HNO3浓浓 度/molL-1 实验实验 目的 298粗颗颗粒2.00（）实验实验 和探究 HNO3浓浓度对该对该 反应应速率 的影响； （）实验实验 和 探究温度对该对该 反应应速率的 影响； （）实验实验 和 探究大理石规规格（粗、细细 ）对该对该 反应应速率的影响； 298粗颗颗粒1.00 308粗颗颗粒2.00 298细颗细颗 粒2.00 （2）实验中CO2质量随时间变化的关系见下图：画出实 验、和中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意 图。 实验(1)：氯化钴溶液颜色的变化： （1）观察稀释酸性CoCl2溶液时颜色的变化 a. 反应原理： CoCl42-+6H2O Co(H2O)62+4Cl- 蓝色 粉红色 b. 具体操作： 3mL0.5molL-1 CoCl2 逐滴加入 6mL浓盐酸 观察现象 记录用量 3mL蒸馏水 0mL蒸馏水 案例3 反应条件对化学平衡(反应趋势)的影响 c.现象与分析： 实 验 现 象 现 象 分 析 滴加浓盐酸 蓝色加深 增大了氯离子浓度 ,平衡向左边移动 加入3mL蒸馏水 蓝色转化为粉红色 平衡向右边方向移 动 滴加浓盐酸 体积 2.2mL3.2mL4.6mL 溶液颜色紫红色紫色蓝色 CoCl42-+6H2O Co(H2O)62+4Cl- 蓝色 粉红色 稀释时：很快变成粉红色（平衡向右移动）； 加热时：又由粉红色变成蓝色（平衡向左移动） H0 mL min -1 t min 4 5 6 7.5 5 6 7.5 在前4min内，镁条与盐酸 的反应速率逐渐加快，其 原因是：_ 在4min之后，反应速率逐 渐减慢，其原因是： _。 镁和盐酸反应是放热反应，随着反 应体系温度升高，反应速率增大； 4min后由于溶液中H+浓度降低，所 以导致反应速率减小 温度 浓度 例3:影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实 验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。 例4:通常是在调节好pH和Fe2+浓 度的废水中加入H2O2，所产生 的羟基自由基能氧化降解污染 物。现运用该方法降解有机污 染物p-CP，探究有关因素对该 降解反应速率的影响。 实验设计控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在 298K或313K（其余实验条件见下表）,设计如下对比试验 编编 号 实验实验 目的T/KpH c/10-3molL-1 H2O2Fe2+ 为为以下实验实验 作参考29836.00.30 探究温度对对降解反应应速率的影响 298106.00.30 313 3 6.0 0.30 探究溶液pH对降解反应速率的影响 （3）实验、表明温度升高，降解反应速率增大。 但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从所用试剂 H2O2的角度分析原因： ； （4）实验得出的结论是： pH等于10时， ； 过氧化氢在温度过高时迅速分解 反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止） （5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样 品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一 种迅速停止反应的方法： 将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为 10 （或将所取样品骤冷等其他合理答案均可） 配比用量控制 （用量、浓度、酸碱性等） 外部条件控制 （温度、状态、催化剂等） 反应条件控制 超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。 科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成 CO2和N2，其反应为：2NO2CO 2CO2N2。 为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用 气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表： 时间时间 (s)012345 c(NO)(mo l/L) 1.0010 3 4.5010 4 2.5010 4 1.5010 4 1.0010 4 1.0010 4 c(CO)(mo l/L) 3.6010 3 3.0510 3 2.8510 3 2.7510 3 2.7010 3 2.7010 3 （1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的 H 0（填写“”、“”、“”） 研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化 学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率 的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面 实验设计表中。 实验实验 编编号 T() NO初始浓浓 度(mol/L) CO初始浓浓 度(mol/L) 催化剂剂的比表 面积积(m2/g) 2801.201035.8010382 124 350124 请在上表空格中填入剩余 的实验条件数据。 请在给出的坐标图中，画 出上表中的三个实验条件下 混合气体中NO浓度随时间变 化的趋势曲线图，并标明各 条曲线的实验编号。 280 1.20103 5.80103 1.20103 5.80103 例4:某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与 H+浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的 速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快。他决定对其原因 进行探究。填写下列空白： 该同学认为：由于预先控制了反应其他条件，那么，两 次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能： 原因：Cl-对反应具有促进作用，SO42-对反应没有影响 原因：_； 原因：Cl-对反应具有促进作用，SO42-对反应具有阻碍 作用； 原因：Cl-、SO42-均对反应具有促进作用，但Cl-影响更 大； 原因：_。 Cl-对反应没有影响，而SO42-对反应具有阻碍作用 Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用，但Cl-影响更小 （或SO42-影响更大） (1)取两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分 打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c(H+)相同的稀 硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中; 反应速率加快 反应速率减慢 Cl-对反应具有促进作用，SO42-对反应具有阻碍作用 (2)在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体 ，观察 反应速率是否变化； (3)在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体，观 察反应速率是否变化。 实验现象:在硫酸试管中_， 实验现象:在盐酸试管中 ， 则说明原因是正确的。 药品:NaCl或KCl固体;Na2SO4或K2SO4固体;硫酸;盐酸 用FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板后的混合溶液中，若 Cu2、Fe3和Fe2的浓度均为0.10 molL1，参照下表 给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3和Fe2的 实验步骤： ： 氢氧化物开始沉淀时 的pH 氢氧化物沉淀完全时的 pH Fe3+ Fe2+ Cu2+ 1.9 7.0 4.7 3.2 9.0 6.7 提供的药品：Cl2、浓H2SO4、NaOH溶液、CuO、Cu 通入足量氯气将Fe2氧化成Fe3+； 加入CuO调节溶液的pH至3.24.7； 过滤除去Fe(OH)3 CuO 水 CuO 稀硫酸 CuO 例6:氧化铜是一种黑色固体，可溶 于稀硫酸。某同学想知道是稀硫酸 的哪种粒子（H2O，H+，SO42-）能使 氧化铜溶解。请你和他一起通过如 图、和三个实验完成这次探 究活动。 (1)某同学提出的假设是 ； (2)通过实验可以证明 ； (3)要证明另外两种粒子能否