实验数据和结果的分析

专题四：实验数据和结果的分析【例题】2007广东高考22.“碘钟”实验中，31-+ S9卩=+ 2SOF的反应速率可以用Is-与加入的淀粉溶液显蓝 色的时间t来度量，t越小，反应速率越人。某探究性学习小组在20C进行实验，得到的数 据如卜表：实验编号c（r）/mol L-0.0400.0800.0800.1600.120c （S：Os【分析】 命题意图分析该高考题以“碘钟”实验为背景，考查了学生对影响化学反应速率的外界因素，如浓度、 温度及其规律的认识和理解，学生对图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论 的能力，学生对实验数据的分析、整理、归纳等方面的思维能力。体现出考纲对学生根据实 強试廻娶賽.令折取处理寒強徽舞,.得世令理繕诳的要求。 审题要点该类题目的审题要点主要在于数据图表的解读以及如何将图标数据中的信息与实验目 的紧密联系。本题的实验目的是测定反应速率，给出的实验数据是反应物的浓度和反应时间, 则该实验应该主要探讨的是反应物浓度与反应速率的关系，只有明确了实验目的，才能找准 要分析的目标，有的放矢。 解题思路分析本题探讨的是反应物浓度对化学反应速率的影响，但是题目给出的反应物浓度有两种， 如何综合考虑两种反应物浓度对反应速率的影响呢？我们可以将其作为两个变量，分析当其 中一个变量（即一种反应物浓度）保持不变时，反应速率的变化，然后分析当两个变量同时 变化一定的倍数时，反应速率的变化，就可以看到其中的规律。j/mol L0.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0ti回答卜列问题：（1）该实验的目的是（2）显色时间匕=。（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40C卜进行编号对应浓度的实验，显色时间匕的范围为 （填字母）A、22.0s E、22.074.0s C、44.0s D、数据不足，无法判断（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是对比数据组和数据组，可以看到，c (SzOs-)不变，C(I-)增人到2倍时，反应时间 缩短了一半，即反应速率加快了一倍；对比数据组和数据组，可以看到，c(I-)不变，c(S2Os- )增人到2倍时，反应时间缩 短了一半，即反应速率也加快了一倍；由此可见两个变量其实都会影响反应速率的。对比数据组和数据组，可以看到，c(I-)和c (S2O8-)均增人到2倍时，反应时间为原 反应时间的1/4,即反应速率加快了 4倍；对比数据组和数据组，可以看到，c(F)増人到4倍和c (SzOs2 )减小到1/2时，反应 时间为原反应时间的1/2,即反应速率加快了 2倍：由此可见两个反应物的浓度和反应速率之间的数学关系是：反应物浓度每增加一倍，反 应时间就减少一倍，对于两个反应物来说均是如此，由此町得出结论“反应速率与反应物起 始浓度乘积成正比”，并由此可计算相关反应速率。实验和实验对比，实验的c (为实验的三倍，而c (S2Os2j保持不变，则由此 可计算该反应时间应为实验反应时间的1/3,即29.3s(思考：除了上述分组对比方法，你还能怎样对数据进行分组比较，得出同样的结论？) 第(3)小题则探讨的是温度对反应速率的影响，这一影响因素与表中的几组数据并无 直接关系，可直接通过所学规律“化学反应速率随温度升高加快”解决，判断相同条件卞， 温度较高时，反应速率更快，即40C时反应所需时间小于题目中20C时同等条件下的反应 时间。选A选项。解决该类试题应注意： 认真审题，明确实验目的，理解直接测屋与实验目的间的逻辑和数学关系。 理解变屋控制的思想在实验设计和数据分析中的运用。 文字表述和计算注意研究范闱的准确性及变量之间的逻辑关系。如本题(4)中，结 论只有准确表达出“乘积”二字才能准确概括题中几组数据的规律。【拓展】1. (2008广东卷20改)某探究小组用HNOs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1.00 molL- 2.00 molL，大理石有细颗粒 与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K,每次实验HNOs的用量为25.0mL、人理 石用量为lO.OOgo(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人理石规格HNO3浓度/ mol L1实验目的298粗颗粒2.00(I )实验和探究HNO3浓度对 该反应速率的影响；(1【)实验和探究温度对该反应速率的影响：（III） 实验和探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响。（2）实验中CO三质量随时间变化的关系见下图，请在图中，画出实验、和中CCh质量随时间变化关系的预期结呆示意图。1.401.201.000.800.600.400.200.0004080120160200240t /S2. （2008广州一模）pKa常用于表示物质的酸性强弱，pKa的数值越小，该物质的酸性越 强。已知卤素原子对饱和脂肪酸的酸性影响具有相似性。25C时一些卤代饱和脂肪酸的 pKa数值如下：卤代酸F3CCOOHChCCOOHF2CHCOOHFCHzCOOHCHsCHjHCOOHpKa0.230.651.242.662.85卤代酸CICH2COOHB1CH2COOHICHzCOOHCHfHCHMOOHClfHCHCHCOOHClpKa2.862.903.184.064.52可见，25C时卤素原子对卤代饱和脂肪酸的酸性影响有（写出2条即町）:根据上述数据和规律判断，CbCHCOOH的pKa的数值范閑为。答案：例题：（1）研究反应物I与S9产的浓度对反应速率的影响。（2）29.3s（3）Ao（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枳成反比）。 拓展1: （1）实验编号T/K人理石规格HNO3 浓度 / mol V1实验目的(II)(III)298粗颗粒1.00308粗颗粒2.00298细颗粒2.00(2)t /s拓展2：一卤代乙酸的酸性按F、Cl、Br. I的顺序依次减弱。 含有相同卤素原子的卤代乙酸的酸性随卤素原子个数的增多而增强。 卤素原子离竣基越远，一卤代饱和脂肪酸的酸性越弱。（任写两个，每空2分）【练习】1. 已知反应：BrO3 +5Br+6H-= 3Br2 + 3H2O,某探究学习小组利用该反应对化学反应速率与反应物浓度的关系进行探究，在20C进行实验，得到的数据如卜表:实验编号 c(H*)/mol-L 10.00800.00800.00400.00800.0040c(BiO3 )/mol-L 10.00100.00100.00100.00200.0020c(Br )/mol-L 10.100.200.200.100.40v/mol-L 灯一12.4x10 一 84.8xl081.2X10-84.8x10 sV：回答下列问题：（1） 反应速率 v? =mol-L（2）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40C下进行编号对应浓度的实验，反应速率v （填字母）A 48xlOSmolLSsrD数据不足，无法判断（3）通过分析比较上表数据，得到的结论是（用数学表达式表示）o2. 同学们为了探究镁条与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率（观察镁条消失的时 间）的影响，他们准备了以下化学用品：020moL 与 0.40moLL 的 HC1 溶液、02mol/L 与 OOmoVL 的 CH3COOH 溶液、4 条镁 条（形状、人小、质量相同）、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298K和308K。（1）该实验缺少的仪器是（2）酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以卜面实验设计表:实验 编号温度（K）盐酸浓度 （molL1）醋酸浓度（mol-L*1）实验目的2980.20/a. 实验和是探究温度对镁与盐 酸反应速率的影响；b. 实验和是探究对镁与盐 酸反应速率的影响；C.实验和是探究相同温度下， 相同浓度的盐酸、醋酸与镁反应速 率的区别。0.202980.40（3）预测：相同温度、相同浓度时，刚开始时两者产气的速率盐酸醋酸（填：=、）,镁条最先消失的是:如果镁条足量时，选pH相同、等体积的盐酸和醋酸，产气最多的是二（4）若（2）中实验镁条消失的时间是20s,则镁 条剩余质量与时间关系图如右图。假设：该反 应温度每升高10C,反应速率是原来的2倍； 温度相同时，醋酸是相同浓度盐酸平均速度的 1/2,请你在此图中人致画出“实验”（用实线）、“实验中醋酸实验”（用虚线）的镁条质量与时河关系曲线。3 下列给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。催化剂n （催化剂）/?（甲苯）硝化产物中各种异构体质量分数（）总产率（）对硝基甲苯邻硝基甲苯间硝基甲苯浓 H2SO41.035.660.24.298.01.236.559.54.099.8NaHSO40.1544.655.10.398.90.2546.352.80.999.90.3247.951.80.399.90.3645.254.20.699.9（1）NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为（2）由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是（3）与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO.催化甲苯硝化的优点有4. 己知拨基化合物与饱和NaHSOs溶液可以发生以下反应: CH3CHO + NaHSO3 CHsCH-SOsbra IOH心（1）按基化合物和饱和NaHSOs的反应速率如F：琰基化合物ch3choCH3COCH3C2H5COCH3CH3CH2CH2COCH3产率（1小时内）88.756.236.423.4琰基化合物(CH,) 2CHCOCH3(CH3) 3CCOCH3C2H5COC2H5C6H5COCH3产率（1小时内）12.35.621可见，取代基对按基化合物和NaHSO,反应的影响有（写出3条即可）（2）利用以上可逆反应可以分离醛和酮的混合物，请写出能使醛与NaHSOs生成的沉淀 重新溶解的试剂的化学式 （写出2种,属于不同类别的物质）。5. 工业上利用硫酸渣（含Fe-Fe5-的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红（FeQj， 滤渣溶解后需要将氧化，根据卜图有关数据，你认为氧化的合适条件是looBOTBOD 盐酸醋酸(4) 见右图3.(1) 0.32(2) 甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯(3) 在硝化产物中对硝基甲苯比例提高催化剂用屋少且能循环使用4.(1)醛比酮容易发生该反应；苯基酮极难发生该反应； 琰基所连的碳上氢越少，取代基越多，反应越难。(2) HC1、NaOH (或Na2CO3)5.溶液温度控制在80 C, pH控制在1.5,氧化时间为4小时左右6.(1)天然水滑石在温度低于280C是稳定的(2) 0.4molH2O O.lmolCO：(3) 6MgOA193