浙江省杭州市2010届高三化学教研活动资料：《化学条件的控制》课件

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5cm×2cm铝箔质量约125mg;229mL集气瓶氧气:n(O2)=229÷22400=0.0102mol；该氧气最多能消耗的铝箔质量是：（0.0102×27×4）÷3=0.36g=360mg.360mg125mg，反应能成功进行改进：250mL集气瓶充满氧气除去氧化膜5cm×2cm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Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7~8（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）反应条件控制实验序号金属质量/g金属状态c(H2SO4)/mol·L－1V(H2SO4)/mL溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.150203410090.10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①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。②尝试用比较法来寻找反应的最佳条件，认识比较法的价值。③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/LH2SO4B.5mL0.1mol/LNa2S2O3+5mLH2O+10mL0.1mol/LH2SO4C.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BA与CA、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/LH2SO45mL0.1mol/LNa2S2O3+5mLH2O+10mL0.1mol/LH2SO41.采用“二大”与“二小”进行对比A.10mL0.1mol/LNa2S2O3+10mL0.1mol/LH2SO4B.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1.00mol·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的用量为25.0mL、大理石用量为10.00g。（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/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；②③④298粗颗粒1.00308粗颗粒2.00298细颗粒2.00③④（2）实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。②③④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：[CoCl4]2-+6H2O[Co(H2O)6]2++4Cl-蓝色粉红色b.具体操作：3mL0.5mol·L-1CoCl2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[CoCl4]2-+6H2O[Co(H2O)6]2++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）△H＜0υ／mL·min-1t／min4567.5567.5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铜丝镁条甲乙丙铜丝镁条甲乙丙例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号实验目的T/KpHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+①为以下实验作参考29836.00.30②探究温度对降解反应速率的影响③298106.00.3031336.00.30探究溶液pH对降解反应速率的影响（3）实验①、②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③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：2NO＋2CO2CO2＋N2。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：催化剂时间(s)012345c(NO)(mol/L)1.00×10－34.50×10－42.50×10－41.50×10－41.00×10－41.00×10－4c(CO)(mol/L)3.60×10－33.05×10－32.85×10－32.75×10－32.70×10－32.70×10－3（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H0（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。实验编号T(℃)NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)催化剂的比表面积(m2/g)Ⅰ2801.20×10－35.80×10－382Ⅱ124Ⅲ350124①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。②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。c(NO)t2801.20×10－35.80×10－31.20×10－35.80×10－3c(NO)tⅠⅡⅢ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：①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Ⅰ：Cl-对反应具有促进作用，SO42-对反应没有影响原因Ⅱ：______________________________________；原因Ⅲ：Cl-对反应具有促进作用，SO42-对反应具有阻碍作用；原因Ⅳ：Cl-、SO42-均对反应具有促进作用，但Cl-影响更大；原因Ⅴ：______________________________________。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ⅢCl-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_______________