化学反应条件的控制课件.ppt

1、化学反应条件的控制化学反应条件的控制2009、10、28考试说明：考试说明： 认识反应条件控制在化学实验研究中的意义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初步掌握控制反应条件的方法案例案例1：铝在氧气中燃烧实验不易成功铝在氧气中燃烧实验不易成功原因分析原因分析致密的氧化铝保护层致密的氧化铝保护层性质性质氧气浓度偏低或量不足氧气浓度偏低或量不足用量用量与氧气的接触面积太小与氧气的接触面积太小操作操作 5cm2cm铝箔质量约铝箔质量约125mg ; 229mL集气瓶氧气集气瓶氧气:n(O2)=22922400=0.0102mol； 该氧气最多能消耗的铝箔质量是：该氧气最

2、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，反应能成功进行改进：改进：250mL集气瓶充满氧气集气瓶充满氧气除去氧化膜除去氧化膜5cm2cm铝铝箔箔铝箔剧烈燃烧铝箔剧烈燃烧原因分析原因分析（折算为标准状况下进行该反应）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比较法来寻找反应的最佳条件 用量用量 状态状态蛇纹石矿可以看作由蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成。由蛇纹石组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下制取碱式碳酸镁的实验步骤如下（1 1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液除了）

3、蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液除了MgMg2+2+外，还含有的金属离子外，还含有的金属离子是是 _ （2 2）进行）进行操作时，控制溶液操作时，控制溶液pHpH7878（有关氢氧化物沉淀的（有关氢氧化物沉淀的pHpH见见下表）下表）Ca(OH)Ca(OH)2 2不能过量，若不能过量，若Ca(OH)Ca(OH)2 2过量可能会导致过量可能会导致_溶解、溶解、_沉淀。沉淀。 氢氧化物氢氧化物Fe(OH)Fe(OH)3 3Al(OH)Al(OH)3 3Mg(OH)Mg(OH)2 2开始沉淀开始沉淀pHpH1.51.53.33.39.49.4(1)Fe(1)Fe3+3+ Al Al3+3+ (2)Al(O

4、H) (2)Al(OH)3 3、Mg(OH)Mg(OH)2 2 配比用量控制配比用量控制 （用量、浓度、酸碱性等）（用量、浓度、酸碱性等）外部条件控制外部条件控制 （温度、状态、催化剂等）（温度、状态、催化剂等）反应条件控制反应条件控制实验实验序号序号金属质量金属质量/g金属金属状态状态c(H2SO4)/molL1V(H2SO4)/mL溶液温度溶液温度/金属消失金属消失的时间的时间/s反应前反应前反应后反应后10.10丝丝0.550203450020.10粉末粉末0.55020355030.10丝丝0.750203625040.10丝丝0.850203520050.10粉末粉末0.850203

5、62560.10丝丝1.050203512570.10丝丝1.05035505080.10丝丝1.150203410090.10丝丝1.150355440(1)实验实验4和和5表明，表明， 对反应速率有影响，对反应速率有影响， 反应速反应速率越快，能表明该规律的实验还有率越快，能表明该规律的实验还有 (填实验序号填实验序号)(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有(填实填实验序号验序号): 。(3)影响反应速率其他因素还有影响反应速率其他因素还有 ，实验序号是，实验序号是: ；(1)固体反应物的表面积（固体反应物的表面积（物质的聚集状态物质的聚

6、集状态）；）； 表面积越大；表面积越大； 1和和2。 (2)1、3、4、6、8；或；或2和和5。 (3)反应温度；反应温度； 6和和7，8和和9。 （涉及温度、聚集状态、浓度等问题）（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实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约约15 )相近，推测其原因相近，推测其原因(4)可能是硫酸可能是硫酸过量过量，金属全反应，放出的热量相等，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。所以使等体积溶液的温度升高值相近。 配比与用量？配比与用量？案例案例2 2 如何如何控制控制硫代硫酸钠与酸反应速率硫代硫酸

7、钠与酸反应速率通过两组实验的探究通过两组实验的探究, ,了解浓度、温度对反应速率的了解浓度、温度对反应速率的影响，掌握判断反应速率快慢的方法。影响，掌握判断反应速率快慢的方法。尝试用尝试用比较法比较法来寻找反应的最佳条件，认识比较法的来寻找反应的最佳条件，认识比较法的价值。价值。初步认识初步认识实验条件控制、数据处理实验条件控制、数据处理等方法在化学学习等方法在化学学习和科学研究中的应用。和科学研究中的应用。S S2 2O O3 32- 2- + 2H + 2H+ + = SO = SO2 2 + S + H + S + H2 2O O反应原理：反应原理：设计思路：设计思路：测量体积测量体积测

8、量沉淀测量沉淀评价分析：评价分析：SOSO2 2溶解度溶解度较大，对较大，对实验测定实验测定影响较大影响较大现象明显现象明显干扰较少干扰较少如何设计如何设计一、方案设计一、方案设计二、因素分析二、因素分析用量、浓度、酸碱性等用量、浓度、酸碱性等 控制用量配比控制用量配比温度、状态、催化剂等温度、状态、催化剂等 控制外部条件控制外部条件1.1.采用采用“一大一小一大一小”的两浓度进行比较的两浓度进行比较A.A.10mL0.1mol/LNa10mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 10mL0.1mol/LH+ 10mL0.1mol/LH2 2SOSO4 4B.B.5mL0.1

9、mol/LNa5mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 5mLH+ 5mLH2 2O O + 10mL0.1mol/LH + 10mL0.1mol/LH2 2SOSO4 4C.C.10mL0.1mol/LNa10mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 5mLH+ 5mLH2 2O O + 5mL0.1mol/LH + 5mL0.1mol/LH2 2SOSO4 4控制配比控制配比: :探究探究1 1反应物浓度对反应速率的影响反应物浓度对反应速率的影响2.实验设计意图实验设计意图A A与与B BA A与与C CA A、B B相同温度下相同温度下NaNa2 2

10、S S2 2O O3 3浓度对相关反应速浓度对相关反应速率的影响；率的影响；A A、C C相同温度下相同温度下H H2 2SOSO4 4浓度对相关反应速浓度对相关反应速率的影响；率的影响； B与C？3.实验结果分析实验结果分析 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；学反应速率越快； 稀释稀释H H2 2SOSO4 4和稀释和稀释NaNa2 2S S2 2O O3 3的效果明显不同，该反应的效果明显不同，该反应速率更大程度上决定于速率更大程度上决定于NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液的浓度，而且它的溶液的浓度，而且它的浓度

11、大小直接影响沉淀的颜色。浓度大小直接影响沉淀的颜色。控制条件控制条件: :探究探究2:2:温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响10mL0.1mol/LNa10mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 10mL0.1mol/LH+ 10mL0.1mol/LH2 2SOSO4 45mL0.1mol/LNa5mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 5mLH+ 5mLH2 2O O + 10mL0.1mol/LH + 10mL0.1mol/LH2 2SOSO4 4 1.采用采用“二大二大”与与“二小二小” 进行对比进行对比A.A.10mL0.1mol/LNa1

12、0mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 10mL0.1mol/LH+ 10mL0.1mol/LH2 2SOSO4 4B.B.5mL0.1mol/LNa5mL0.1mol/LNa2 2S S2 2O O3 3 + 5mLH+ 5mLH2 2O O + 10mL0.1mol/LH + 10mL0.1mol/LH2 2SOSO4 4水浴加热水浴加热2.实验设计意图实验设计意图(1)(1)研究温度对化学反应速率的影响研究温度对化学反应速率的影响; ;(2)(2)研究温度、浓度对化学反应速率的影响研究温度、浓度对化学反应速率的影响案例案例3实验意图？实验意图？ 催化剂催化剂(MnO

13、20.1g) 第第1组组第第2组组第第3组组前前15s产生氧气的量产生氧气的量（ml）7118前前30s产生氧气的量产生氧气的量（ml）92111前前45s产生氧气的量产生氧气的量（ml）123518前前60s产生氧气的量产生氧气的量（ml）154926第第1组：取组：取粉末状粉末状MnO2，滴入，滴入H2O2，仅，仅少量少量与与H2O2接触接触第第2组：取组：取粉末状粉末状MnO2，加入，加入H2O2后振荡，后振荡，充分充分接触接触第第3组：取组：取颗粒状颗粒状MnO2，充分充分接触。接触。实验结论：实验结论： 1 1、同一催化剂在、同一催化剂在不同颗粒不同颗粒状态下催化效率不同。状态下催化

14、效率不同。 2 2、同一催化剂在、同一催化剂在不同接触面积不同接触面积条件下催化效率不同。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同种催化剂不同状态下的催化效率比较例例2:用用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应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。所用速率的因素。所用HNO3浓度为浓度为1.00 molL-1、2.00 molL-1，大理，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次，每次实验实验HNO3的用量为的用量为25.0 mL、大理石用量为、大理石用量为10.00 g

15、。（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）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：验编号：实验编实验编号号T/K大理石规大理石规格格HNO3浓浓度度/molL-1实验目的实验目的298粗颗粒粗颗粒2.00（）实验和探究）实验和探究HNO3浓度对该反应速率的浓度对该反应速率的影响；影响；（）实验和）实验和探究温度对该反应速率的探究温度对该反应速率的影响；影响；（）实验和）实验和探究大理石规格（粗、细探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响；）对该反应速率的影响；298粗颗粒粗颗粒1.00308粗颗粒粗颗粒2.00298细颗粒细颗粒2.00 （2 2）实验

16、）实验中中COCO2 2质量随时间变化的关系见下图：质量随时间变化的关系见下图：画出实画出实验、和中验、和中COCO2 2质量随时间变化关系的预期结果示意质量随时间变化关系的预期结果示意图。图。实验实验(1)(1)：氯化钴溶液颜色的变化：氯化钴溶液颜色的变化：（1 1）观察稀释酸性）观察稀释酸性CoClCoCl2 2溶液时颜色的变化溶液时颜色的变化a. 反应原理：反应原理：CoCl42-+6H2O Co(H2O)62+4Cl- 蓝色蓝色 粉红色粉红色b. 具体操作：具体操作：3mL0.5mol3mL0.5molL L-1-1CoClCoCl2 2逐滴加入逐滴加入6mL6mL浓盐酸浓盐酸观察现象

17、观察现象记录用量记录用量3mL3mL蒸馏水蒸馏水0mL0mL蒸馏水蒸馏水案例案例3 3 反应条件对化学平衡反应条件对化学平衡( (反应趋势反应趋势) )的影响的影响c.c.现象与分析：现象与分析： 实实 验验 现现 象象 现现 象象 分分 析析 滴加浓盐酸滴加浓盐酸 蓝色加深蓝色加深 增大了氯离子浓度增大了氯离子浓度,平衡向左边移动平衡向左边移动 加入加入3mL蒸馏水蒸馏水 蓝色转化为粉红色蓝色转化为粉红色 平衡向右边方向移平衡向右边方向移动动 滴加浓盐酸滴加浓盐酸体积体积2.2mL3.2mL4.6mL溶液颜色溶液颜色紫红色紫红色紫色紫色蓝色蓝色CoCl42-+6H2O Co(H2O)62+4

18、Cl- 蓝色蓝色 粉红色粉红色稀释时：稀释时：很快变成粉红色（平衡向右移动）；很快变成粉红色（平衡向右移动）；加热时：加热时：又由粉红色变成蓝色（平衡向左移动）又由粉红色变成蓝色（平衡向左移动）H H0 0 mL min-1t min4567.5567.5在前在前4min内，镁条与盐酸内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，其的反应速率逐渐加快，其原因是：原因是：_在在4min之后，反应速率逐之后，反应速率逐渐减慢，其原因是：渐减慢，其原因是：_。 镁和盐酸反应是放热反应，随着反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；应体系温度升高，反应速率增大；4min4min后由于溶液中后由

19、于溶液中H H+ +浓度降低，所浓度降低，所以导致反应速率减小以导致反应速率减小 温度温度浓度浓度例例3:影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实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验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。所示装置研究反应速率的有关问题。 例例4:通常是在调节好通常是在调节好pHpH和和FeFe2+2+浓浓度的废水中加入度的废水中加入H H2 2O O2 2，所产生，所产生的羟基自由基能氧化降解污染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物。现运用该方法降解有机污染物染物p-CPp-CP，探究有关因素对该，探究有关因素对该降解反

20、应速率的影响。降解反应速率的影响。 实验设计实验设计 控制控制p-CPp-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在的初始浓度相同，恒定实验温度在298K298K或或313K313K（其余实验条件见下表）（其余实验条件见下表）, ,设计如下对比试验设计如下对比试验编编号号实验目的实验目的T/KpHc/10-3molL-1H2O2Fe2+为以下实验作参考为以下实验作参考29836.00.30探究温度对降解反应速率的影响探究温度对降解反应速率的影响298106.00.30313 3 6.0 0.30探究溶液探究溶液pHpH对降解反应速率的影响对降解反应速率的影响（3 3）实验）实验、表明温度升高，降解反应

21、速率增大。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，请从所用试剂但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从所用试剂H H2 2O O2 2的角度分析原因：的角度分析原因： ；（4 4）实验）实验得出的结论是：得出的结论是：pHpH等于等于1010时，时， ；过氧化氢在温度过高时迅速分解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）反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止） （5 5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样）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，给出一品中的反应立即停止下来。根

22、据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：种迅速停止反应的方法： 将所取样品迅速加入到一定量的将所取样品迅速加入到一定量的NaOHNaOH溶液中，使溶液中，使pHpH约为约为10 10 （或将所取样品骤冷等其他合理答案均可）（或将所取样品骤冷等其他合理答案均可）配比用量控制配比用量控制 （用量、浓度、酸碱性等）（用量、浓度、酸碱性等）外部条件控制外部条件控制 （温度、状态、催化剂等）（温度、状态、催化剂等）反应条件控制反应条件控制超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NONO会破坏臭氧层。会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的科学家正在研究利用催化技

23、术将尾气中的NONO和和COCO转变成转变成COCO2 2和和N N2 2，其反应为：，其反应为：2NO2NO2CO 2CO2CO 2CO2 2N N2 2。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下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用气体传感器测得不同时间的NONO和和COCO浓度如表：浓度如表：催化剂时间时间(s)012345c(NO)(mol/L)1.001034.501042.501041.501041.001041.00104c(CO)(mol/L)3.601033.051032.851032.751032.701032.70103（1

24、1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的 H H 0 0（填写（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。实验设计表中。 实验实验编号编号T()NO初始浓初始浓度度(mol/L)CO初始浓初始浓度度(mol/L)催

25、化剂的比表催化剂的比表面积面积(m2/g)2801.201035.8010382124350124请在上表空格中填入剩余请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。的实验条件数据。请在给出的坐标图中，画请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下出上表中的三个实验条件下混合气体中混合气体中NO浓度随时间变浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号。条曲线的实验编号。c(N O )t 280 1.20103 5.801031.20103 5.80103 c(N O )t例例4:某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片

26、与H 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：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：次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：原因原因：ClCl- -对反应具有促进作用，对反应具有促进作用，SOSO4 42-2-对反应没有影响对反应没有影响原因原因：_；原因原因：ClCl

27、- -对反应具有促进作用，对反应具有促进作用，SOSO4 42-2-对反应具有阻碍对反应具有阻碍 作用；作用；原因原因：ClCl- -、SOSO4 42-2-均对反应具有促进作用，但均对反应具有促进作用，但ClCl- -影响更影响更 大；大；原因原因：_。Cl-对反应没有影响，而对反应没有影响，而SO42-对反应具有阻碍作用对反应具有阻碍作用 ClCl- -、SOSO4 42-2-均对反应具有阻碍作用，但均对反应具有阻碍作用，但ClCl- -影响更小影响更小（或（或SOSO4 42-2-影响更大）影响更大） (1)(1)取两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分取两片等质量、外形和组成相同

28、、表面经过砂纸充分 打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c(Hc(H+ +) )相同的稀相同的稀 硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中; ;反应速率加快反应速率加快 反应速率减慢反应速率减慢 Cl Cl- -对反应具有促进作用，对反应具有促进作用，SOSO4 42-2-对反应具有阻碍作用对反应具有阻碍作用(2)(2)在盛有硫酸的试管中加入少量在盛有硫酸的试管中加入少量NaClNaCl或或KClKCl固体固体 ，观察，观察 反应速率是否变化；反应速率是否变化；(3)(3)在盛有盐酸的试管中加入少量在盛有盐酸的试管中加入少量N

29、aNa2 2SOSO4 4或或K K2 2SOSO4 4固体，观固体，观 察反应速率是否变化。察反应速率是否变化。实验现象实验现象: :在硫酸试管中在硫酸试管中_，实验现象实验现象: :在盐酸试管中在盐酸试管中 ， 则说明原因则说明原因是正确的。是正确的。 药品药品:NaCl:NaCl或或KClKCl固体固体;Na;Na2 2SOSO4 4或或K K2 2SOSO4 4固体固体; ;硫酸硫酸; ;盐酸盐酸 用用FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板后的混合溶液中，若溶液腐蚀印刷电路铜板后的混合溶液中，若Cu2、Fe3和和Fe2的浓度均为的浓度均为0.10 molL1，参照下表，参照下表给出的数据和药品

30、，简述除去给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中溶液中Fe3和和Fe2的的实验步骤：实验步骤： ： 氢氧化物开始沉淀时氢氧化物开始沉淀时的的pHpH氢氧化物沉淀完全时的氢氧化物沉淀完全时的pHpHFeFe3+3+FeFe2+2+CuCu2+2+1.91.97.07.0 4.74.73.23.29.09.06.76.7提供的药品：提供的药品：ClCl2 2、浓、浓H H2 2SOSO4 4、NaOHNaOH溶液、溶液、CuOCuO、CuCu通入足量氯气将通入足量氯气将Fe2氧化成氧化成Fe3+；加入加入CuO调节溶液的调节溶液的pH至至3.24.7；过滤过滤除去除去Fe(OH)3 CuO水水

31、CuO稀硫酸稀硫酸CuO 例例6:氧化铜是一种黑色固体，可溶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于稀硫酸。某同学想知道是稀硫酸的哪种粒子（的哪种粒子（H H2 2O O，H H+ +，SOSO4 42-2-）能）能使氧化铜溶解。请你和他一起通过使氧化铜溶解。请你和他一起通过如图如图、和和三个实验完成这次三个实验完成这次探究活动。探究活动。(1)(1)某同学提出的假设是某同学提出的假设是 ；(2)(2)通过实验通过实验可以证明可以证明 ；(3)(3)要证明另外两种粒子能否溶解氧化铜，还需要进行实要证明另外两种粒子能否溶解氧化铜，还需要进行实验验和和，在，在中加入稀硫酸后氧化铜

32、溶解，则进一步所中加入稀硫酸后氧化铜溶解，则进一步所做的确认为：在做的确认为：在中先加入中先加入 ，再加，再加入入 。 (4)(4)探究结果为探究结果为 。你认为除实验你认为除实验和和所用的试剂外，还能溶解氧化铜的一所用的试剂外，还能溶解氧化铜的一种常见物质是种常见物质是 。精品课件精品课件！精品课件精品课件！（1 1）H H2 2O O、H H+ +、SOSO4 42-2-中的某一种粒子能够使中的某一种粒子能够使CuOCuO溶解溶解（2 2）水不能使氧化铜溶解，而是另外的）水不能使氧化铜溶解，而是另外的H H+ +、SOSO4 42-2-两种粒两种粒子中的一种粒子使子中的一种粒子使CuOCuO溶解溶解（3 3）NaNa2 2SOSO4 4（或（或K K2 2SOSO4 4等），稀硫酸等），稀硫酸（4 4）氧化铜固体溶于稀）氧化铜固体溶于稀H H2 2SOSO4 4是稀硫酸是稀硫酸H H+ +在起作用，而在起作用，而H H2 2O O，SOSO4 42-2-两种粒子都不能使两种粒子都不能使CuOCuO溶解。溶解。 硝酸或盐酸等硝酸或盐酸等