2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题10 5 第五单元　物质性质的探究　化学反应条件的控制

2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题10 5 第五单元　物质性质的探究　化学反应条件的控制

第五单元　物质性质的探究　化学反应条件的控制 ‎[考点分布]‎ 知识内容 考试要求 ‎2016年 ‎2017年 ‎2018年 ‎2019年 ‎2020年 ‎4月 ‎10月 ‎4月 ‎11月 ‎4月 ‎11月 ‎4月 ‎1月 ‎(1)铝片(条)燃烧的方法 b ‎(2)铝表面氧化膜的作用 b ‎(3)观察液态有机物颜色、状态、气味的方法 a ‎(4)用乙醇和浓硫酸制取乙烯的原理、方法和操作 b ‎(5)乙醇、苯酚分子中羟基的化学活性比较 b ‎(6)盐酸、碳酸、苯酚酸性的比较 b ‎(7)用铁离子检验酚类物质 a T32(2)‎ ‎(8)硫代硫酸钠和强酸反应的原理及实验现象 b ‎(9)浓度、温度对硫代硫酸钠与酸反应速率的影响 c ‎(10)不同的催化剂对同一反应的催化效果 c ‎(11)变量控制在实验研究中的应用 c T30‎ T21‎ T16、T21‎ T21（2）‎ ‎(12)氯化钴溶液的变色原理 b ‎(13)浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响 b ‎(14)不同条件下(酸、碱性)乙酸乙酯水解的速率和程度 b ‎　物质性质的探究 ‎1．铝及其化合物的性质探究实验 ‎(1)铝及其化合物的化学性质：与酸、碱、非金属单质、某些金属氧化物、某些盐溶液发生化学反应。但也会发生一些生成配合物的反应，如[Al(OH)4]－、AlF等。‎ ‎(2)铝的性质实验探究 实验 操作 现象 解释 实验1‎ 去膜的铝＋0.5 mol/L CuSO4‎ 溶液 铝表面有气泡和红色固体，溶液颜色变浅 Al与Cu2＋水解产生的H＋反应；Al与Cu2＋发生反应 实验2‎ 未去膜的铝＋0.5 mol/L CuSO4‎ 溶液 无明显变化 表面有致密的氧化膜 实验3‎ 将实验2中铝冲洗后放在NaOH溶液中浸泡1～2 min，取出铝加入0.5 mol/L CuSO4溶液中 铝表面有气泡和红色固体，溶液颜色变浅 NaOH能与氧化膜(Al2O3)反应 实验4‎ 去膜铝＋浓硝酸，1 min后，取出铝加入0.5 mol/L CuSO4‎ 溶液中 在浓硝酸中无明显变化；放入CuSO4溶液也无明显变化 钝化，表面形成致密的氧化膜 ‎2.乙醇与苯酚性质实验 ‎(1)乙醇与苯酚羟基活性比较 实验 操作 现象 解释 实验1‎ ‎1 mL乙醇＋2 mL乙醚＋钠 都产生气泡，但苯酚中略快 酚羟基比醇羟基活泼，反应更快 实验2‎ ‎1.5 g苯酚＋2 mL乙醚＋钠 ‎(2)乙醇与苯酚的分离 取样，加入氢氧化钠溶液，蒸馏得到乙醇，剩余溶液，通入足量CO2，变浑浊后静置、分液，得到苯酚。‎ ‎3．解答探究型实验题的基本程序 ‎(1)提出问题 要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。‎ ‎(2)提出猜想 所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。‎ ‎(3)设计验证方案 提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。‎ ‎(4)观察实验现象，得出结论 根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。‎ 题组物质性质的探究 ‎1．(2019·浙江4月选考，T11)针对下列实验现象表述不正确的是(　　)‎ A．用同一针筒先后抽取80 mL氯气、20 mL水，振荡，气体完全溶解，溶液变为黄绿色 B．在表面皿中加入少量胆矾，再加入3 mL浓硫酸，搅拌，固体由蓝色变白色 C．向二氧化硫水溶液中滴加氯化钡溶液，再滴加双氧水，产生白色沉淀 D．将点燃后的镁条伸入充满二氧化碳的集气瓶中，镁条剧烈燃烧，有白色和黑色固体生成 解析：选A。常温下，1体积水大约能溶解2体积氯气，A中氯气不能完全溶解，溶液为浅黄绿色，A项错误。‎ ‎2．(2018·浙江11月选考，T24)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸，157 ℃升华，170 ℃以上分解可放出CO2和CO；可与酸性KMnO4溶液反应；其钠盐易溶于水，钙盐难溶于水。下列说法正确的是(　　)‎ A．草酸受热产生的气体，用足量的NaOH溶液充分吸收后，可收集得到纯净的CO B．草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变红色现象，则说明产生的气体中一定有CO C．草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中，若能产生白色浑浊现象，则说明产生的气体中一定有CO2‎ D．H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 解析：选D。A项，草酸受热产生的CO2气体被足量的NaOH溶液充分吸收，收集得到的CO中带有水蒸气，故A错误；B项，草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变红色的现象，不能说明产生的气体中一定有CO，黑色变红色也可能是由于H2C2O4的还原性，故B错误；C项，由于草酸(H2C2O4) 157 ℃升华，草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中，产生的白色浑浊可能是CaC2O4，故C错误；D项，H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，故D正确。‎ ‎3.(2020·浙江1月选考,T28Ⅱ)某兴趣小组为探究H2S和Cl2O的性质，将两种气体同时通入水中，实验装置如图：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)三颈瓶中出现淡黄色沉淀，溶液呈强酸性，用一个化学方程式表示：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若通入水中的Cl2O已过量，设计实验方案检验：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：Ⅰ.(1)Ca、H和N　Ca2HN ‎(2)Ca2HN＋5HCl===2CaCl2＋H2↑＋NH4Cl ‎(3)4NH3＋6HCHO―→(或C6H12N4)＋6H2O Ⅱ.(1)2H2S＋Cl2O===2S↓＋2HCl＋H2O ‎(2)用玻璃棒蘸取清液，点到淀粉KI试纸上，如果变蓝(或变蓝后再褪色)，说明Cl2O过量 ‎4．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可看成是一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子而形成的。某校化学研究性学习小组运用类比学习的思想，通过实验探究Na2S2O3的化学性质。‎ 请填写以下空白：‎ ‎[提出问题]Na2S2O3是否与Na2SO4相似具备下列性质呢？‎ 猜想①：_________________________________________；‎ 猜想②：溶液呈中性，且不与酸反应；‎ 猜想③：无还原性，不能被氧化剂氧化。‎ ‎[实验探究]基于上述猜想②、③，设计实验方案。请填写下列表格。‎ 实验操作 实验现象或预期实验现象 现象解释(用离子方程式表示)‎ 猜想②‎ 溶液pH＝8‎ ‎—‎ 向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液 S2O＋2H＋‎ ‎===S↓＋‎ SO2↑＋H2O 猜想③‎ 向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液 氯水颜色变浅 ‎[实验结论]Na2S2O3溶液呈碱性，能与酸反应，具有还原性，与Na2SO4的化学性质不相似。‎ ‎[问题讨论](1)甲同学向探究“猜想③”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化。你认为该方案是否正确并说明理由：________________________________________________________________。‎ ‎(2)请重新设计一个实验方案，证明Na2S2O3能被氯水氧化。该实验方案是__________________________________________________________。‎ 解析：本题考查验证性化学实验方案的设计以及实验现象、结论的表述。基于实验目的，根据实验现象或结论很容易判断实验方案的设计目的及验证哪部分猜想。要求注意问题讨论中的细节，即(1)中由猜想③的实验过程中滴加“少量”的Na2S2O3‎ 溶液可以得出甲同学实验方案不合理，原因是过量氯水能提供Cl－，与Ag＋产生白色沉淀，干扰性质验证，可变换试剂，用钡盐检测氧化产物SO。‎ 答案：[提出问题]与BaCl2溶液反应有沉淀生成 ‎[实验探究]取一小片pH试纸放到洁净的表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，点到pH试纸的中央，将试纸呈现的颜色与标准比色卡对照　有淡黄色沉淀和无色刺激性气味气体产生　S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋‎ ‎[问题讨论](1)不正确。因氯水过量且其本身含有Cl－‎ ‎(2)取少量反应后的溶液，向其中滴入BaCl2溶液，若观察到有白色沉淀产生，则说明Na2S2O3能被氯水氧化 ‎　化学反应条件的控制 ‎1．硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素 ‎(1)硫代硫酸钠和强酸反应的原理及实验现象 向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸，发生如下反应：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，反应的离子方程式是S2O＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O。‎ 由于反应生成不溶于水的硫单质，使溶液出现浑浊现象。根据出现浑浊现象所需时间的长短，可以判断化学反应进行的快慢。反应进行得快，则先出现浑浊现象。‎ ‎(2)浓度、温度对硫代硫酸钠与酸反应速率的影响 ‎①探究浓度对反应速率的影响 取两个50 mL锥形瓶，编为1、2号。向1号锥形瓶中加入10 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，向2号锥形瓶中加入 5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液和5__mL蒸馏水。‎ 另取两支试管，各加入10 mL 0.1 mol·L－1硫酸溶液，然后同时将硫酸溶液分别倒入1、2号锥形瓶中，记录反应所需的时间。‎ ‎②探究温度对反应速率的影响 取一个50 mL锥形瓶，编为3号，向其中加入10 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，向另一支试管中加入10 mL 0.1 mol·L－1H2SO4溶液，同时放入盛有热水的烧杯中，片刻后将锥形瓶和试管取出，将H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中，记录溶液的温度和反应所需的时间。‎ ‎2．催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响 ‎(1)不同的催化剂对同一反应的催化效果 过氧化氢(H2O2)，俗称双氧水，不稳定，易分解。溶液的酸碱性对H2O2的稳定性有较大的影响，如在碱性溶液中，H2O2分解较快。另外，H2O2见光、遇热、遇到大多数金属氧化物分解也会加速。在催化剂存在下，H2O2迅速分解，化学反应方程式为2H2O22H2O＋O2↑。‎ 通常选用MnO2作催化剂，MnO2的用量以及颗粒直径大小均会影响H2O2分解的速率。除MnO2外，还可用CuO、Fe2O3等作H2O2分解的催化剂。‎ ‎(2)变量控制的关键及在实验研究中的应用 ‎①明确探究问题。‎ ‎②寻找影响因素。‎ ‎③控制其他因素。‎ ‎④应用举例：探究温度对淀粉指示剂显色灵敏性的影响。‎ 比较项目 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 未放入水浴 深蓝色 深蓝色 深蓝色 放入水浴后 约10分钟 颜色变浅 ‎(35 ℃)‎ 约8分钟 颜色褪去 ‎(40 ℃)‎ 约5分钟 颜色褪去 ‎(45 ℃)‎ 用水冷却 约1分钟 恢复蓝色 约2分钟 恢复蓝色 约2.5分钟 恢复蓝色 结论：同浓度下，已显色的碘淀粉溶液，随着温度的升高，蓝色褪去得越快，冷却后，恢复蓝色所需的时间更长。‎ ‎3．反应条件对化学平衡的影响 ‎(1)氯化钴溶液的变色原理 在氯化钴溶液中，四氯合钴(Ⅱ)离子与六水合钴(Ⅱ)离子间存在如下平衡：‎ ‎[CoCl4]2－＋6H2O[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－‎ ‎　蓝色　　　　　　　　粉红色 ‎(2)浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响 ‎①将溶液稀释时，平衡向正反应方向移动，溶液的颜色由蓝色逐渐转变为粉红色；加入能取代[Co(H2O)6]2＋中的水分子的物质(如浓盐酸、氯化钙等)，会使上述平衡向逆反应方向移动，溶液逐渐转变为蓝色。‎ ‎②二氯化钴的水合物在加热时会逐步失水，并呈现不同的颜色。因为二氯化钴水合物存在下列平衡，温度改变，平衡将发生移动。‎ CoCl2·6H2OCoCl2·2H2OCoCl2·H2O CoCl2‎ ‎ 粉红色　　　　　　 紫色　　　 蓝紫色　　 　 蓝色 ‎(3)不同条件下(酸、碱性)乙酸乙酯水解的速率和程度 乙酸乙酯的水解是一个可逆反应，化学反应方程式为 CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋‎ CH3CH2OH。‎ 在纯水中，即使加热，乙酸乙酯的水解反应也很慢，而酸或碱对它都有催化作用。酸可加速其达到水解平衡，而碱除了起催化作用外，还能与水解产物中的酸起反应，使该反应的平衡向水解方向移动。所以，等量的酯在其他条件一致的情况下，用酸和用碱作催化剂，其水解的效果是不同的。‎ 题组一浓度、温度对化学反应速率的影响 ‎1．(2020·丽水高三检测)某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：‎ 实验序号 初始浓度c/(mol·L－1)‎ 溴的颜色消失 所需时间t/s CH3COCH3‎ HCl Br2‎ ‎①‎ ‎0.80‎ ‎0.20‎ ‎0.001 0‎ ‎290‎ ‎②‎ ‎1.60‎ ‎0.20‎ ‎0.001 0‎ ‎145‎ ‎③‎ ‎0.80‎ ‎0.40‎ ‎0.001 0‎ ‎145‎ ‎④‎ ‎0.80‎ ‎0.20‎ ‎0.002 0‎ ‎580‎ 分析实验数据所得出的结论不正确的是(　　)‎ A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大 B．实验②和③的v(Br2)相等 C．增大c(HCl)，v(Br2)增大 D．增大c(Br2)，v(Br2)增大 解析：选D。从表中数据看，①④中CH3COCH3、HCl的浓度是相同的，而④中Br2的浓度比①中的大，所得结果，时间变长，由v＝知，①④中v(Br2)相等，D项错。其他选项依次找出表中两组相同的数据，看一变量对另一变量的影响即可。‎ ‎2．已知硫代硫酸钠溶液与稀H2SO4反应可析出单质硫沉淀：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，某同学按下表进行实验，请你判断第________组先出现浑浊。‎ 组别 加3%‎ Na2S2O3/mL 加1∶5的 H2SO4/滴 温度/℃‎ 出现浑浊 的快慢 ‎1‎ ‎5‎ ‎25‎ 室温 ‎2‎ ‎5‎ ‎15‎ 室温＋10‎ ‎3‎ ‎5‎ ‎25‎ 室温＋20‎ 解析：反应物浓度越大，反应温度越高，反应速率越快。由第1组和第3组可以看出，两组的反应浓度相同，但第3组的温度高于第1组，故第3组先出现浑浊，再将第3组和第2组比较，第3组的温度、浓度均高于第2组，故最先出现浑浊的是第3组。‎ 答案：3‎ ‎3．(2020·杭州校级模拟)“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃下进行实验，得到的数据如下表：‎ 实验编号 ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ c(I－)/(mol·L－1)‎ ‎0.040‎ ‎0.080‎ ‎0.080‎ ‎0.160‎ ‎0.120‎ c(S2O)/(mol·L－1)‎ ‎0.040‎ ‎0.040‎ ‎0.080‎ ‎0.020‎ ‎0.040‎ t/s ‎88.0‎ ‎44.0‎ ‎22.0‎ ‎44.0‎ t1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)该实验的目的是____________________________________。‎ ‎(2)显色时间t1＝________。‎ ‎(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40 ℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为________(填字母)。‎ A．<22.0 s　　　　　　　　 B．22.0～44.0 s C．>44.0 s D．数据不足，无法判断 ‎(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是_______________________________。‎ 解析：(1)由表格的栏目设置(浓度、时间的变化)可以推测实验的目的是研究浓度对反应速率的影响。‎ ‎(2)由表中数据进行分析可知，实验⑤的反应速率应是实验①的3倍，所以t1＝＝29.3 s。‎ ‎(3)温度对反应速率影响的一般规律是温度升高，反应速率增大，所以在40 ℃下实验③的显色时间小于22.0 s。‎ ‎(4)由5组数据的关系可以得出显色时间与反应物起始浓度乘积成反比，即反应速率与反应物起始浓度乘积成正比。‎ 答案：(1)研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响　(2)29.3 s　(3)A　(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)‎ 题组二催化剂对化学反应速率的影响 ‎4．比较MnO2和CuO对H2O2分解反应的催化能力大小的实验中若催化剂的质量均控制在0.1 g，6%的H2O2溶液均取5 mL，可选择的实验装置是(　　)‎ 解析：选D。A、B中长颈漏斗插入过短，容易造成气体逸出；C中的量筒体积太小；故D项正确。‎ ‎5．(2020·台州高二检测)汽车尾气在光照下分解时，即开始光化学烟雾的循环，它的形成过程可用下列化学方程式表示：NO2===NO＋O，2NO＋O2===2NO2，O2＋O===O3。下列有关叙述不正确的是(　　)‎ A．在此过程中，NO2是催化剂 B．在此过程中，NO是中间产物 C．此过程的总反应方程式为2O3===3O2‎ D．光化学烟雾能引起人的外呼吸功能严重障碍 解析：选C。NO2在反应前后质量和化学性质均没发生变化，只是加快了O2变成O3的反应速率，因此NO2是O2变成O3的催化剂。将三个方程式相加得到的总反应方程式为3O2===2O3。‎ ‎6．某化学兴趣小组研究双氧水的分解时，设计了以下三组实验，每一小组取若干支试管分别加入相同体积5%的双氧水，在实验室观察气泡产生的情况。‎ ‎(1)双氧水发生分解的化学方程式为______________________________________。‎ ‎(2)根据下表中实验操作及实验现象填写实验结论：‎ 组别 操作 现象 实验结论 第一组 ‎①向试管中加0.2 g MnO2粉末并置于盛有5 ℃水的烧杯中 少量气泡 ‎②向试管中加0.2 g MnO2粉末并置于盛有50 ℃水的烧杯中 大量气泡 第二组 ‎①向试管中加0.2 g MnO2粉末 大量气泡 ‎②向试管中的液体加蒸馏水稀释10倍后加0.2 g MnO2粉末 少量气泡 第三组 ‎①向试管中加0.2 g MnO2粉末 大量气泡 ‎②向试管中加5滴FeCl3溶液 大量气泡 答案：(1)2H2O22H2O＋O2↑‎ ‎(2)‎ 组别 实验结论 第一组 其他条件相同时，温度越高反应速率越快 第二组 其他条件相同时，反应物浓度越大反应速率越快 第三组 除MnO2对H2O2分解有催化作用外，FeCl3对H2O2分解也有催化作用 题组三反应条件对化学平衡的影响 ‎7．从植物花中提取一种有机物，可用简化式HIn表示，在水溶液中因存在下列电离平衡：HIn(溶液红色)H＋(溶液)＋In－(溶液黄色)，故可用作酸碱指示剂。在该水溶液中加入下列物质，能使该指示剂显黄色的是(　　)‎ A．盐酸　　　　　　　　　 B．碳酸钠溶液 C．氯化钠溶液 D．过氧化钠 解析：选B。使指示剂显黄色说明平衡向右移动，即必须使 c(In－)增大。应加入能与H＋反应的物质，B符合题意。而D中过氧化钠具有强氧化性，能使有机色质褪色。‎ ‎8．在反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl达到平衡后，向反应液中加入少量的下列固体物质，溶液颜色几乎不变的是(　　)‎ A．KCl B．KOH C．Fe2(SO4)3 D．KSCN 解析：选A。反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl的实质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入KOH、Fe2(SO4)3、KSCN都会使平衡发生移动导致溶液颜色发生变化。‎ ‎9．(2020·宁波选考模拟)以化学平衡移动原理为依据，解释以下事实。‎ ‎(1)在氨水中加入氢氧化钠溶液，有氨逸出：_______________________________。‎ ‎(2)合成氨工业中将氨液化，可以提高氨的产量：_____________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用热水溶解碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)，可提高去污能力：________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：根据化学平衡移动原理，讨论外界条件对化学平衡的影响，确定平衡移动的方向，这是解题的依据。‎ 答案：(1)氨水中存在两个平衡，溶解平衡和电离平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，当加入NaOH溶液，平衡体系中OH－的浓度增大，使上述平衡向逆反应方向移动，故氨逸出 ‎(2)合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。氨在混合气体中有一定含量，若将氨液化，使氨不断脱离平衡体系，致使合成氨的反应向正反应方向移动，故可提高氨的产量 ‎(3)碳酸钠晶体溶于水去油污，原因是碳酸钠水解呈碱性：CO＋H2OHCO＋OH－，HCO＋H2OH2CO3＋OH－。盐的水解反应是中和反应的逆反应，是吸热反应，‎ 升高温度使水解平衡向正反应方向移动，水解程度增大，碱性增强，从而提高去污能力 ‎　变量控制与规律探究 ‎1．控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。‎ ‎2．常涉及的题型 ‎(1)外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。‎ 题组变量控制与规律探究 ‎1．(2020·浙江五校高三上第一次联考)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是(　　)‎ 组别 对应曲线 c(HCl)‎ ‎/(mol·L－1)‎ 反应温 度/℃‎ 铁的 状态 ‎1‎ a ‎30‎ 粉末状 ‎2‎ b ‎30‎ 粉末状 ‎3‎ c ‎2.5‎ 块状 ‎4‎ d ‎2.5‎ ‎30‎ 块状 A．第4组实验的反应速率最慢 B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1‎ C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1‎ D．第3组实验的反应温度低于30 ℃‎ 解析：选D。由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C 正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。‎ ‎2．已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐。‎ Ⅰ.甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。‎ 方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。‎ 方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。‎ 请你对两方案作出评价。‎ 方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由是________________________。‎ 方案二：________(填“合理”或“不合理”)，理由是________________________。‎ Ⅱ.乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0 mol·L－1Na2SO3溶液的实际浓度。‎ ‎(1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？________(填字母)。‎ a．浓硝酸　　　　b．65%硫酸　　　　c．浓盐酸 ‎(2)实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为________________。‎ ‎(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是_____________________________。‎ 解析：Ⅰ.加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na2SO3溶液可能没有变质，也可能部分变质。亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成白色沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。Ⅱ.(1)制备二氧化硫气体选用硫酸。(2)C装置增重3.2 g，产生的n(SO2)＝0.05 mol，所以n(Na2SO3)＝0.05 mol，c(Na2SO3)＝0.05 mol/0.06 L≈0.83 mol·L－1。(3)该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。‎ 答案：Ⅰ.不合理　亚硫酸钠部分变质时滴加稀盐酸也会产生气泡　不合理　亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀 Ⅱ.(1)b　(2)0.83 mol·L－1　(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案)‎ ‎(1)变量探究实验题的解题策略 解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。思路总结：‎ ‎ (2)规律探究实验题的解题策略 物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材。‎ 解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：‎ ‎①同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。‎ ‎②物质的酸(碱)性强弱的判断。‎ ‎③钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。 ‎ 课后达标检测 一、选择题 ‎1．影响化学反应速率的主要因素是(　　)‎ A．压强　　　　　　　　　 B．温度 C．催化剂 D．反应物的性质 答案：D ‎2．(2020·浙江选考十校联盟)下列实验或生活中为了控制反应速率的做法不正确的是(　　)‎ A．用氯酸钾制取氧气时可加入少量的高锰酸钾以加快反应速率 B．用饱和食盐水代替蒸馏水制取乙炔 C．为降低HNO3与Cu反应制备NO2的速率可以采用稀硝酸代替浓硝酸 D．为了延长食品的保质期在食品包装袋中加入硅胶、硫酸亚铁 解析：选C。稀硝酸和铜反应生成的是NO而不是NO2。‎ ‎3．二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是(　　)‎ A．温度130 ℃、压强3.03×105 Pa B．温度25 ℃、压强1.01×105 Pa C．温度130 ℃、压强5.05×104 Pa D．温度0 ℃、压强5.05×104 Pa 解析：选C。在测定NO2的相对分子质量时，要尽可能使平衡向左移动，因此较为适宜的条件是高温低压。‎ ‎4．(2020·丽水高三检测)已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)‎ A．升高温度，逆反应速率增大，正反应速率减小 B．温度和压强的改变均对正反应速率的影响大 C．增大压强能使化学反应速率加快 D．向体系中通入惰性气体，正、逆反应速率均不变 解析：选C。升温时，正、逆反应速率均增大，A错；正反应为放热反应，升高温度正、逆反应速率都加快，但对逆反应速率的影响更大，降低温度情况正好相反；正反应是气体体积减小的反应，增大压强，正、逆反应速率都增大，但正反应速率增大得更多，减小压强情况正好相反，B错；由于该体系容器容积是否可变未知，D错。‎ ‎5．(2020·嘉兴一中选考模拟)在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－373.2 kJ·mol－1，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是(　　)‎ A．加催化剂同时升高温度 B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入N2 D．降低温度同时增大压强 解析：选B。提高反应速率的一般方法有①升高温度，②增大反应物浓度，③对有气体参加的反应增大压强，④加入催化剂。要提高NO的转化率，即让平衡向正反应方向移动，可采用的方法有①降低温度，②增大压强，③增大CO的浓度等。‎ ‎6．下列实验不能达到目的的是(　　)‎ 选项 目的 实验 A 制取较高浓度的次氯酸溶液 将Cl2 通入碳酸钠溶液中 B 加快氧气的生成速率 在过氧化氢溶液中加入少量MnO2‎ C 除去乙酸乙酯中的少量乙酸 加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液 D 制备少量二氧化硫气体 向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸 解析：选A。Cl2与水反应生成HCl和HClO，且该反应为可逆反应，Na2CO3水解使溶液呈碱性，水解产生的OH－能同时消耗HCl和HClO，A项错误；向过氧化氢溶液中加入少量MnO2能加快H2O2的分解，从而加快氧气的生成速率，B项正确；饱和碳酸钠溶液可除去乙酸乙酯中的少量乙酸，而且能降低乙酸乙酯的溶解度，便于分液，C项正确；向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸，符合用强酸制弱酸的原理，可制备少量二氧化硫气体，D项正确。‎ ‎7．已知下列各组反应的反应物及温度，则反应开始时，放出H2的速率最快的是(　　)‎ 编号 金属(大小、形 状相同的粉末)‎ 及其物质的量 酸的浓度 及体积 反应温度 A Mg 0.1 mol ‎3 mol·L－1‎ 的硝酸10 mL ‎60 ℃‎ B Mg 0.1 mol ‎3 mol·L－1‎ 的盐酸10 mL ‎30 ℃‎ C Fe 0.1 mol ‎3 mol·L－1‎ 的盐酸10 mL ‎60 ℃‎ D Mg 0.1 mol ‎3 mol·L－1‎ 的盐酸10 mL ‎60 ℃‎ 解析：选D。反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素。化学反应速率还受到反应物浓度、温度、催化剂等外部因素的影响。温度越高，反应物的浓度越大，化学反应速率越快，故D正确。‎ ‎8．下列实验操作对应的现象不符合事实的是(　　)‎ A.用铂丝蘸取NaCl溶液置于酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色 B.将少量银氨溶液加入盛有淀粉和硫酸的试管中，加热，产生光亮的银镜 C.饱和食盐水通电一段时间后，湿润的KI淀粉试纸遇b处气体变蓝色 D.将胆矾晶体悬挂于盛有浓H2SO4的密闭试管中，蓝色晶体逐渐变为白色 答案：B ‎9．(2020·稽阳联谊学校高三联考)工业上制备纯硅反应的热化学方程式为SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1(Q>0)。某温度、压强下，将一定量的反应物通入密闭容器进行以上的反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是(　　)‎ A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率 B．若反应开始时SiCl4为1 mol，则达到平衡时，吸收热量为Q kJ C．反应至4 min时，若HCl的浓度为0.12 mol·L－1，则H2的反应速率为0.03 mol·L－1·min－1‎ D．当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl 通入100 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液恰好反应 解析：选D。该反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡左移，减小了SiCl4的转化率，A错；该反应为可逆反应，不能实现完全转化，吸收的热量一定小于Q kJ，B错；反应至 4 min 时，HCl的浓度为0.12 mol·L－1，表示的反应速率为v(HCl)＝0.03 mol·L－1·min－1，换算为v(H2)＝0.015 mol·L－1·min－1，C错；当吸热0.025Q kJ时，说明反应的SiCl4为0.025 mol，生成HCl 0.1 mol，其与100 mL 1 mol·L－1的NaOH溶液恰好反应，D正确。‎ ‎10．“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，观察下面四个“封管实验”(夹持装置未画出)，判断下列说法正确的是(　　)‎ A．加热时，①上部汇集了固体NH4Cl，说明NH4Cl的热稳定性比较好 B．加热时，②、③溶液均变红，冷却后又都变为无色 C．④中，浸泡在热水中的容器内气体颜色变深，浸泡在冰水中的容器内气体颜色变浅 D．四个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应 解析：选C。加热时，①上部汇集了固体NH4Cl，是由于下部NH4Cl分解产生的氨气与氯化氢气体在上部遇冷后重新化合生成，不能说明NH4Cl的热稳定性好，故A选项错误；加热时，氨从溶液中挥发使②溶液从红色变为无色，冷却后氨又溶解在酚酞溶液中使其变红色，而③溶液加热从无色变红色，冷却后又变为无色，故B选项错误；可逆反应是在一定条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，如氯化铵分解与氨气和氯化氢化合的反应不能称为可逆反应，因为反应的条件不同，故D选项错误。‎ ‎11．现有反应S2Cl2(l),(橙黄色))＋Cl2(g)2SCl2(l),(鲜红色))　ΔH＝－50.16 kJ·mol－1，在密闭容器中达到平衡，下列说法错误的是(　　)‎ A．温度不变，增大容器的体积，S2Cl2的转化率降低 B．温度不变，缩小容器的体积，液体的颜色加深 C．压强不变，升高温度，液体的颜色变浅 D．体积不变，降低温度，氯气的转化率降低 解析：选D。A选项，温度不变，增大容器的体积，即减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，S2Cl2的转化率降低，正确；B选项，温度不变，缩小容器的体积，即增大压强，平衡右移，鲜红色的SCl2浓度增大，液体的颜色加深，正确；C选项，压强不变，升高温度，平衡左移，液体的颜色变浅，正确；D选项，体积不变，降低温度，平衡右移，氯气的转化率应该增大，错误。‎ 二、非选择题 ‎12．某研究小组拟用定量的方法测量Al和Fe分别与酸反应的快慢，设计了如图1所示的装置。‎ ‎(1)检查图1所示装置气密性的方法是__________________________。‎ ‎(2)若要比较产生气体的快慢，可以测量的数据是__________________________。‎ ‎(3)实验测得铝丝产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如图2所示，则t1～t2时间内反应速率逐渐加快的主要原因是__________________________________。‎ 解析：(1)装置气密性的检查有两种方法：微热法和液差法。该装置应用微热法检查气密性。(2)化学反应速率的快慢可通过一定时间内收集气体的多少或收集一定体积的气体所需时间的长短来判断。(3)该反应是受温度和浓度两个因素的影响，t1～t2段温度的升高是主要的影响因素，t2～t3段浓度减小是主要的影响因素。‎ 答案：(1)用手捂住锥形瓶，观察乙中长导管内液面是否上升 ‎(2)测量相同时间内产生气体的体积(或产生相同体积的气体所需时间)‎ ‎(3)反应放热，溶液温度升高使反应速率加快 ‎13．(2020·浙江四地联考)以下是著名的碘钟实验。已知在酸性溶液中，碘酸钾和亚硫酸氢钠会发生如下一些反应：‎ ‎①IO＋3HSO===3SO＋3H＋＋I－(慢)‎ ‎②IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O(慢)‎ ‎③I2＋HSO＋H2O===2I－＋SO＋3H＋(快)‎ 为了探究该实验原理，现分别配制下面溶液。‎ 溶液A：0.9 g碘酸钾溶于少量温水中，再稀释到500 mL 溶液B：0.45 g亚硫酸氢钠配成溶液，稀释到500 mL 溶液C：取5 g可溶性淀粉，放在小烧杯中，加入25 mL冷水，搅拌成悬浊液。另取200 ‎ mL水加热至沸腾，趁沸腾时倒入淀粉悬浊液并迅速搅拌，使淀粉糊化、溶解。到溶液冷却后边搅拌边慢慢加入12.5 mL浓硫酸，最后也稀释到500 mL 溶液D：200 mL水＋50 mL A溶液＋50 mL C溶液 溶液E：225 mL水＋25 mL A溶液＋50 mL C溶液 试回答下列问题：‎ ‎(1)根据实验原理，化学反应速率由哪步反应决定：________(填“①”“②”或“③”)。‎ ‎(2)当哪种离子耗尽时才能见到溶液变蓝色：________(填“I－”“HSO”“H＋”或“IO”)。‎ ‎(3)在盛放D溶液和E溶液的两只烧杯里同时加入50 mL B 溶液。D、E两烧杯中哪种溶液先变蓝色：________(填“D”或“E”)。‎ ‎(4)为研究温度对反应速率的影响，准备三份E溶液(各300 mL，配法同上)，用三只量筒分别量取50 mL B溶液，同时把三份B溶液分别加入下述不同温度的三份E溶液中：a.第一份放在石棉网上加热到50 ℃左右，b.第二份维持在室温，c.第三份浸在冰水里冷却到近冰点。先变蓝色的是________(填“a”“b”或“c”)。‎ 解析：(1)化学反应速率通常由反应慢的一步决定，所以答案为①②。(2)要使溶液变蓝色，在溶液中必须存在I2，而要使溶液中存在I2，溶液中必须不存在具有强还原性的离子，从而确定答案为HSO。(3)烧杯中的溶液先变蓝色，说明反应速率快。对溶液来说，反应物浓度越高，反应速率越快，故D烧杯中溶液先变蓝色。(4)同上原理，温度越高，反应速率越快，溶液变蓝的速率越快。‎ 答案：(1)①②　(2)HSO　(3)D　(4)a ‎14．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案：‎ 编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃‎ 浓度/ (mol·L－1)‎ 体积/ mL 浓度/ (mol·L－1)‎ 体积/ mL ‎①‎ ‎0.10‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎②‎ ‎0.20‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎③‎ ‎0.20‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎50‎ ‎(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4转移________mol电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥__________。‎ ‎(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是______(填编号，下同)，探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。‎ ‎(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，‎ 这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝________mol·L－1·min－1。‎ ‎(4)已知50 ℃时c(MnO)～t的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25 ℃时c(MnO)～t的变化曲线示意图。‎ 解析：(1)H2C2O4中碳的化合价是＋3 价，CO2中碳的化合价为＋4价，故每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子，配平反应方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证KMnO4完全反应，n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥2.5。‎ ‎(2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为实验②和③；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是①和②。‎ ‎(3)v(KMnO4)＝(0.010 mol·L－1×)÷()＝0.010 mol·L－1·min－1。‎ ‎(4)温度降低，化学反应速率减小，故KMnO4褪色时间延长，故作图时要同时体现25 ℃ MnO的浓度降低比50 ℃时MnO的浓度降低缓慢和完全反应所需时间比50 ℃时所需时间长。‎ 答案：(1)2　2.5‎ ‎(2)②和③　①和②‎ ‎(3)0.010(或1.0×10－2)‎ ‎(4)‎