【知识点详解】
本文主要涉及的是化学反应速率控制的原理及其在高中化学复习中的应用,具体是针对2021年高考化学一轮复习的课时提升作业。内容涉及到多个实验,旨在探讨影响化学反应速率的因素,如温度、浓度、催化剂的存在等。
1. 温度对反应速率的影响:在实验1和实验2中,通过对比不同温度下KMnO4与H2C2O4反应的速率,可以看出温度升高会加快反应速率。实验2的温度比实验1高,因此KMnO4溶液褪色所需时间较短(a<12.7min)。
2. 催化剂对反应速率的影响:实验3和实验4对比了催化剂用量对反应速率的影响。实验4未使用催化剂,因此反应速率较慢(b>6.7min),这说明催化剂可以显著提高反应速率。
3. 浓度对反应速率的影响:对比实验1和实验3,尽管温度相同,但实验3中H2C2O4的初始浓度降低,导致用KMnO4表示的反应速率降低(v(实验3)<v(实验1))。
4. 表达反应速率的方式:可以通过反应物或生成物浓度的变化来表示反应速率。例如,在实验1中,计算出H2C2O4的反应速率约为6.6×10^-3 mol·L^-1·min^-1。
5. 实验设计与数据分析:在探究废水处理中Na2FeO4对还原性污染物M降解效果的实验中,观察到温度、pH和浓度对降解速率的影响。温度升高、pH增加以及催化剂的存在都可以改变降解速率。
6. 对比实验的重要性:通过对比实验①②,验证了温度升高能加速M的降解;对比实验①③,表明pH升高可能降低M的降解速率;对比实验①④,展示了M的初始浓度降低,其降解速率也减慢。
7. 反应速率的测量方法:在探究Na2S2O3与H2SO4反应速率的实验中,通过观察浑浊出现的时间来评估反应速率,但不推荐通过测量气体体积变化来确定速率,因为气体体积受温度和压力影响较大,不够准确。
8. 实验设计的控制变量:在设计实验时,需要控制其他变量保持一致,以便准确分析单一变量的影响,例如在2号瓶和3号瓶的对比中,虽然3号瓶的温度更高,但同时硫酸浓度也更高,因此无法单独归因于温度的影响。
9. 反应速率的计算:对于Na2S2O3+H2SO4的反应,可以通过计算单位时间内反应物浓度的减少来确定速率。例如,3号瓶的速率是0.005 mol·L^-1·s^-1。
【巩固训练】对于硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的实验,通常最先出现浑浊的组别是那些具有较高温度和较高反应物浓度的组合,因为这些条件会加快反应速率,使得产物S快速沉淀出来形成浑浊。
总结,本部分内容主要讲解了化学反应速率控制的关键因素,包括温度、浓度、催化剂的作用,以及如何通过实验设计和数据分析来探究这些因素对反应速率的影响。在实际操作中,理解和掌握这些知识点对于预测和调控化学反应至关重要。