选修4第二章实验方案设计控制变量法专题训练.doc

实验方案设计的变量控制专题1、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：2NO2CO2CO2N2。（5）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。实验编号T/NO初始浓度/molL-1CO初始浓度/molL-1催化剂的比表面积 /m2g-12801.201035.8010382124350124请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。2、某探究小组用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：实验编号T/K大理石规格HNO3浓度/molL-1实验目的298粗颗粒2.00（）实验和探究HNO3浓度对该反应速率的影响；（）实验和探究温度对该反应速率的影响；（）实验和探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响；）3、碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50molL-1KI、0.2淀粉溶液、0.20molL-1K2S2O8、0.10molL-1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O82 + 2I = 2SO42 + I2(慢) I2 + 2S2O32 = 2I + S4O62(快)为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，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10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0V4.04.02.0表中V= mL，理由是 。4、H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。（1）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定_（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。实验序号 物理量V0.1molL-1Fe2(SO4)3/mL1a2a5、铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米的较厚的氧化铝膜。某研究性学习小组对铝表面氧化膜的保护作用展开了研究，他们查阅有关资料得知：尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质(空气、水等)隔绝，对铝制品起到保护作用，但铝制容器仍不能长期用来盛放和腌制咸菜。究其原因，该小组设计了一个实验以探究其中的原因。他们的实验过程如下：实验编号实验过程实验现象13 c8 $ E0 Z5 e 取一小片铝片于试管中，加入1.0 molL1的盐酸2 mL30秒时开始有少量气泡，然后产生气泡的速率加快，最后铝片消失2% E O6 B7 N3 Z3 P4 V 取一小片铝片于试管中，加入0.5 molL1的硫酸2 mL55秒时开始有少量气泡，然后产生气泡的速率加快，最后铝片消失37 O* L& ?. F# * J& f2 N; g取一小片铝片于试管中，加入氯化铜稀溶液3分钟左右表面产生少量气泡，且铝表面析出一些红色固体4取一小片铝片于试管中，加入硫酸铜稀溶液一直没有明显的变化你认为实验1、2中盐酸和硫酸的浓度分别为1.0 molL1、0.5 molL1的原因是_。6、某研究小组为了研究不同条件下金属铝粉在过量稀硫酸中的溶解性能，设计如下实验。已知：c(H2SO4)=4.5 molL1，反应均需要搅拌60min。编号温度/加入某盐H2SO4体积/mLH2O体积/mL铝粉加入量/g铝粉溶解量 /g20不加4002.00500.030780不加4002.00500.1184t1不加20V12.0050t25 mL0.01 molL1CuSO4溶液20V22.0050（1）实验和的目的是 。为了获得铝粉溶解量，还需要测量的数据是 。（2）实验和是为了研究硫酸的浓度对该反应的影响，则t1= ，V1= mL。（3）实验和是为了研究加入CuSO4溶液对该反应的影响，则t2= ，V2= mL。研究表明，在相同条件下加入少量CuSO4有利于Al的溶解。原因是 。7、（2010全国课标卷28节选）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： （5）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加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4mol/L H2SO4/mL30 V1 V2V3 V4V5饱和CuSO4溶液/mL 0 0.52.5 5 V620H2O/mLV7 V8V9V10 100 请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= ；8、硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。某兴趣小组用0.20 molL1 H2SO4、0.10 molL1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。完成下面的实验设计表：实验编号T/KV水/mLV(Na2S2O3) /mLV(H2SO4) /mL实验目的2981055实验和探究温度对该反应速率的影响。实验和探究 对化学反应速率的影响。实验和探究 对化学反应速率的影响。3081055298Vx1052981055表中Vx = mL，理由是 。9.石灰石(主要成分为CaCO3)是重要的工业原料。(3)为了研究在室温条件下CaCO3与盐酸的反应速率与c(H)浓度关系，设计实验方案:在不同盐酸浓度下，测定生成相同体积CO2所需要的时间。 实验仪器任选，所需药品：2molL-1HCI溶液(密度约为1 g/mL)，蒸馏水。拟定以下表格，请补充填写实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据不能用数值表示时可用字母表示)。物理量实验序号V(CaCO3)/gV(2molL-1HCI)/mLV(H2O)/mL1p2002p10、往2 L密闭容器中充入NO2，在三种不同条件下发生反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)，实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。下列说法正确的是()浓度(molL1)时间(min)实验序号/温度()01020304050实验1/8001.000.800.650.550.500.50实验2/8001.000.700.500.500.500.50实验3/8501.000.500.400.150.150.15A实验2比实验1的反应容器内压强小B实验2比实验1使用了效率更高的催化剂C实验1比实验3的平衡常数大D由实验2和实验3可判断该反应是放热反应11为了探究温度、不活泼金属杂质对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下实验方案：编号m(Zn)/g0.1 molL1V(H2SO4)/mL温度/ m(CuSO4)/g1.010.02501.010.0t01.010.0400.21.010.0402下列推断合理的是()A根据该实验方案得出反应速率大小可能是B选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，必须控制t25C根据该方案，可以探究浓度、温度、固体接触面积对反应速率的影响D待测物理量是收集等体积气体所需要的时间，时间越长，反应速率越大12实验室利用反应：Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O，以溶液变浑浊时间的长短来研究影响化学反应速率的因素，下列各组实验中化学反应速率最大的是()组号反应温度()参加反应的物质Na2S2O3H2SO4体积(mL)浓度(molL1)体积(mL)浓度(molL1)A105.00.1010.00.10B105.00.105.00.10C305.00.105.00.10D305.00.205.00.1013.在容积固定的容器中发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H34、8159，说明在反应初期，闭合K时比断开K时的反应速率_(填“快”或“慢”)，主要原因是_。由水滴数10278，说明在反应后期，断开K时的反应速率快于闭合K时的反应速率，主要原因是_。从能量转换形式不同的角度，分析水滴数8681、117112的主要原因是_。19.用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来探究影响化学反应速率的因素：.实验前先用酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸反应原理：MnOH2C2O4Mn2CO2H2O(1)配平上述离子方程式。(2)滴定时KMnO4溶液应盛装于_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。.探究影响化学反应速率的因素实验编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度浓度/molL1体积/mL浓度/molL1体积/mL0.102.00.0104.0250.202.00.0104.0250.202.00.0104.050(1)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_(填编号，下同)。(2)探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是_。.测得某次实验(恒温)时溶液中Mn2物质的量与时间关系如图所示，请解释“n(Mn2)在反应起始时变化不大，一段时间后快速增大”的原因：_。参考答案1、（5）II：280、1.20103、5.80103 ：1.20103、5.801032、（1） 实验编号T/K大理石规格HNO3浓度/molL-1实验目的298粗颗粒2.00实验和实验和298粗颗粒1.00308粗颗粒2.00298细颗粒2.003、 (2)2.0 保持溶液总体积相同，仅改变S2O82的浓度而其它物质浓度不变。4、（1）收集到相同体积O2所需的时间（或：相同时间内所收集O2的体积） 方案1：收集到相同体积O2所需的时间物理量实验序号V0.1mol/LFe2(SO4)3/mLV(30%H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)/mL t/min1abcd2acbd注意：“1”与“2”对比实验中溶液总体积不变 氧气体积相同方案2：相同时间内所收集O2的体积物理量实验序号V0.1mol/LFe2(SO4)3/mLV(30%H2O2)/mLV(H2O)/mLt/minV(O2)/mL1abcd2acbd注意：“1”与“2”对比实验中溶液总体积不变时间相同5、保持两溶液中氢离子浓度相同，探究氯离子和硫酸根离子对反应的影响。6、（1）其它条件不变，温度对稀硫酸溶解铝粉量的影响。 反应60min后剩余铝粉的质量 （2）20 ；20（3）20 ；15 少量的Cu与Al构成原电池，使反应速率加快 7、(5)V1=30 V6=10 V9=17.58(1)实验编号实验目的实验和探究温度对该反应速率的影响。实验和探究 浓度 对该反应速率的影响。实验和探究 催化剂 对该反应速率的影响。 表中Vx = 5 mL，（2分）理由是保持溶液总体积相同，仅改变S2O32的浓度而其它物质浓度不变。9、（3）（共6分，合理即给分）物理量实验序号m(CaCO3) gV（2molL-1HCl）mLV(H2O)mLV（CO2）/ mL（1分）t/s（1分）1p200qt12p10（1分）10（1分）qt2说明：（1）2molL-1HCl溶液与蒸馏水的体积之和为20 mL即可，如：x取值范围0x20时，用x和(20-x)也可。（2）q 、t用其他字母表示也可以。10.解析：实验1和实验2相比，化学平衡状态一致，但实验2反应速率快，先达到平衡状态，故实验2比实验1使用了效率更高的催化剂，B项正确，A项错误；由表中数据看出，实验3的温度比实验1和实验2的高，反应进行的程度也大，故该反应为吸热反应，实验3的化学平衡常数大，C、D项错误。答案：B11C实验和是为了探究温度对反应速率的影响，此时t40；实验和是为了探究不活泼金属杂质对反应速率的影响；实验和是为了探究不活泼金属的量对反应速率的影响。由分析可知，A、B、D三项均错误。14D直接根据表格计算出24 min内v(CO)0.15 molL1min1，再换算出v(H2)0.3 molL1min1，A正确；达到平衡时CO的转化率为100%62.5%，B正确；由表中数据可知，02 min内c(CO)0.2 molL1，则c(H2)0.4 molL1，故x1.2 molL1,24 min内各物质的物质的量浓度改变量大于02 min内的改变量，由此可见化学反应速率增大，故改变的条件是加入了催化剂，C正确；24 min 内，c(CO)0.3 molL1，c(H2)也正好为0.6 molL1，故2 min 时没有增加H2的浓度，D错误。7D、中HCl的初始浓度相同，而中CH3COCH3的初始浓度大，且计算所得的v(Br2)大，A正确；、两组数据中Br2的初始浓度相同，溴颜色消失即c(Br2)为0时所用的时间相同，故v(Br2)相等，B正确；、两组数据中CH3COCH3的初始浓度相同，而中HCl的初始浓度大，且中溴颜色消失所用的时间少，故实验的v(Br2)大，C正确；、两组数据中CH3COCH3、HCl的初始浓度均相同，而中v(Br2)0.001 0 molL1290 s3.45106 molL1s1，中v(Br2)0.002 0 molL1580 s3.45106 molL1s1，可见v(Br2)是相等的，D错误。15.答案B解析应读懂题干，当溶液变蓝时亚硫酸氢钠恰好完全反应，然后根据选项逐一进行分析。A由图像可知，40 之前温度越高溶液变蓝所需要的时间越短，40 之后温度越高溶液变蓝所需要的时间越长，其变化趋势相反；B项b、c两点的温度不同，所以反应速率不相等；C项当溶液变蓝时发生反应IO5I6H=3I23H2O，此时反应3HSOIO=3SOI3H恰好结束，即溶液变蓝时NaHSO3恰好完全反应，v(NaHSO3)5.0105 molL1s1；D项温度高于40 时，淀粉易糊化，故淀粉不宜在高于40 的条件下作指示剂。16.8(1)1.0每隔1 min记录一次生成H2的体积醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显；盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快，一段时间后反应速率明显减小解析(1)要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响，则必须保持其他影响反应速率的因素一致，故醋酸和盐酸的浓度应相同，也应为1.0 molL1。据图可知，是要通过测量在相同的时间段内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率，故在反应开始后，应每隔1 min记录一次生成H2的体积。通过图像分析可知，单位时间内醋酸与镁条反应生成氢气的体积变化很小，即醋酸与镁条的反应速率变化不大；而盐酸与镁条的反应一开始很快，一段时间后，单位时间内生成的氢气的体积明显变小，即反应速率明显减小。17.解析：(1)根据电子守恒列式可得：n(MnO)(72)n(H2C2O4)2(43)，则n(MnO)n(H2C2O4)25。(2)