高中 化学 选择性必修1 第二章 化学反应速率与化学平衡《专题突破二 控制变量法探究外界条件对反应速率的影响》教学设计

一、“控制变量法”解题思维模板二、教材实验分析探究变量定量探究内容温度温度不同H2O2的浓度相同浓度浓度不同温度和FeCl3溶液的浓度、体积相同催化剂催化剂不同温度和H2O2浓度、体积相同注意问题①确定变量。②控制变量：要探究的因素(如催化剂)不同，其余的因素(浓度、温度、压强、固体物质的表面积等)要完全相同。③探究不同催化剂对反应速率的影响，加入催化剂的体积要相同，可保证加入催化剂后过氧化氢的浓度相同；对比实验中加入相同体积的水也是为了保证过氧化氢的浓度相同。④若探究温度对反应速率的影响，则必须在混合前将溶液加热(或降温)到所需要的温度。针对练1.某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减少的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00mol·L－1、2.00mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298K、308K，每次实验HNO3用量为25.00mL、大理石用量为10.00g。请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填入对应的实验编号。实验编号T(K)大理石规格HNO3浓度(mol·L－1)实验目的①298粗颗粒2.00(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；(Ⅱ)实验①和____探究温度对该反应速率的影响；(Ⅲ)实验①和____探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响②③④答案：②298粗颗粒1.00③308粗颗粒2.00④298细颗粒2.00(Ⅱ)③(Ⅲ)④解析：实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO3浓度不同，故实验②HNO3浓度应为1.00mol·L－1。实验①和③探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其他条件要保持一样。实验①和④探究大理石规格(粗、细)对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。针对练2.某同学设计了如下实验方案探究化学反应速率的影响因素，下列有关说法错误的是()实验编号温度/℃硫酸Na2S2O3溶液①252mL0.01mol/L1mL0.01mol/L②252mL0.01mol/L1mL0.02mol/L③502mL0.01mol/L1mL0.02mol/LA.实验中可通过记录溶液出现浑浊所需时间来判断反应速率的大小B.实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响C.实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响D.实验③反应速率最快答案：C解析：该实验的反应原理是Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，反应中生成硫单质，硫单质不溶于水，故实验中可通过记录溶液出现浑浊所需时间来判断反应速率的快慢，A项正确；实验①②中温度、c(H2SO4)均相同，c(Na2S2O3)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B项正确；实验①③中c(H2SO4)相同，c(Na2S2O3)不同、温度不同，故不能探究温度对化学反应速率的影响，C项错误；实验③中反应物c(Na2S2O3)大，温度高，所以反应速率最快，D项正确。针对练3.草酸(H2C2O4)是一种易溶于水的二元有机弱酸，常用作还原剂、沉淀剂等，可与酸性KMnO4溶液发生反应，以下为探究外界条件对反应速率的影响。请回答下列问题：实验编号0.01mol·L－1H2C2O4溶液/mL0.01mol·L－1KMnO4溶液/mL3.0mol·L－1稀H2SO4/mL水/mL温度/℃溶液颜色褪至无色所需时间/min112.02.03.03.020t126.02.03.0V120t23V22.03.09.030t3(1)硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸溶液反应的离子方程式为___________________。(2)完成此实验设计，其中：V1＝____________，V2＝____________。(3)对比实验1、2可探究______________对反应速率的影响。答案：(1)2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑(2)9.06.0(3)浓度解析：(1)KMnO4溶液与H2C2O4发生氧化还原反应，MnOeq\o\al(－,4)变为Mn2＋，而H2C2O4被氧化变为CO2，离子方程式为2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O；(2)该实验1、2、3做对比探究H2C2O4的浓度和温度对反应速率的影响，保证溶液的体积一致，控制单一变量。实验1中溶液总体积为(12.0＋2.0＋3.0＋3.0)mL＝20.0mL，则V1＝(20.0－3.0－