定量分析型實(shí)驗(yàn)中-實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)

[限時(shí)訓(xùn)練]：H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。某小組擬在同濃度Fe3+的催化下，探究H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、15%H2O2、0.1mol?L-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：在不同H2O2濃度下，測(cè)定________________（要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大?。?。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，完成下圖的裝置示意圖。收集相同體積氧氣所需時(shí)間或：相同時(shí)間內(nèi)收集氧氣的體積《選修4》P18X此裝置是否可行？思考：“一定時(shí)間內(nèi)收集氧氣的體積”是否正確？X④參照下表格式，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)V[0.1mol/LFe2(SO4)3]/mL……1a2aV[30%H2O2]/mL實(shí)驗(yàn)?zāi)康?？b

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸谕瑵舛菷e3+的催化下，探究H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。思考：該實(shí)驗(yàn)中涉及的變量和因變量是什么？變量：H2O2濃度因變量：H2O2分解速率收集CmLO2所需時(shí)間/SV[15%H2O2]/mL0

0b

bmL（H2O2）的濃度/%30%15%V（O2）/mLt/sCC不變量：反應(yīng)溫度、催化劑→直接測(cè)定的數(shù)據(jù)是什么？思考：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需控制的不變量有哪些？（收集相同體積氧氣所需時(shí)間）若H2O2只有一種濃度，上述擬定實(shí)驗(yàn)表格，應(yīng)作怎樣調(diào)整？物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)V[0.1mol/LFe2(SO4)3]/mL1a2a[練習(xí)]：H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。（1）某小組擬在同濃度Fe3+的催化下，探究H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、15%H2O2、0.1mol?L-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。V（30%H2O2）/mLV（H2O）/mLbcbc收集dmLO2所需時(shí)間/St1t2

思考：該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有選用MnO2作催化劑，可能原因是什么？MnO2作催化劑，反應(yīng)速率太快，成為影響反應(yīng)速率的主因，不同濃度的H2O2分解速率變化不大?？碱}賞析：《學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)》p211：廣東高考2014（實(shí)驗(yàn)題）與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的考點(diǎn)：③完善（補(bǔ)充）實(shí)驗(yàn)裝置，

②、④實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)表格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格的設(shè)計(jì)往往是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容，它與實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)是一脈相承的。這項(xiàng)設(shè)計(jì)的難度僅次于實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，那么如何突破這一難點(diǎn)呢？今天我們共同來(lái)探討這一問(wèn)題。定量分析型實(shí)驗(yàn)中-----

實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)[例1]用已知濃度的NaOH溶液測(cè)定鹽酸濃度，參照下表格式，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)

鹽酸體積/mL……①20②20[例1]用已知濃度的NaOH溶液滴定鹽酸濃度，參照下表格式，請(qǐng)完善實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。

分析原理，求算鹽酸濃度需要用到的物理量有哪些？C（HCl）=C（NaOH）×v（NaOH）÷v（HCl）需要用到的物理量有：C（NaOH）、v（NaOH）、v（HCl）結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作實(shí)際，確定實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要記錄的物理量有哪些？NaOH溶液滴定前讀數(shù)，滴定后讀數(shù)，實(shí)際消耗體積。（已知濃度，定值）（表格中已含此項(xiàng)）物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)

鹽酸體積/mLNaOH溶液滴定前讀數(shù)/mLNaOH溶液滴定后讀數(shù)/mL消耗NaOH溶液體積/mL①20a1b1b1-a1②20a2b2b2-a2NaOH溶液滴定前讀數(shù)，滴定后讀數(shù)，實(shí)際消耗體積。思考：實(shí)際操作過(guò)程中鹽酸的體積一定要相同嗎？若題目中沒(méi)有限定鹽酸體積，表格應(yīng)做何補(bǔ)充？NaOH溶液體積V/mL滴定前讀數(shù)滴定后讀數(shù)消耗體積物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)

鹽酸始讀數(shù)/mL鹽酸終讀數(shù)/mL鹽酸體積/mLNaOH溶液滴定前讀數(shù)/mLNaOH溶液滴定后讀數(shù)/mL消耗NaOH溶液體積/mL①a1b1b1-a1c1d1d1-c1②a2b2b2-a2c2d2d2-c2鹽酸在滴定管中的始讀數(shù)、終讀數(shù)、實(shí)際體積；NaOH溶液滴定前讀數(shù)，滴定后讀數(shù)，實(shí)際消耗體積。思考：實(shí)際操作過(guò)程中鹽酸的體積一定要相同嗎？若題目中沒(méi)有限定鹽酸體積，表格應(yīng)做何補(bǔ)充？需要記錄的物理量有：小結(jié)：實(shí)驗(yàn)記錄表格設(shè)計(jì)的方法第一步，畫出表格的模板。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)物理量1物理量2……待測(cè)物理量123

盡管實(shí)驗(yàn)各式各樣，但是它們的記錄表格幾乎都可以套用上面的模板，因此應(yīng)熟悉此模板。第二步，依照實(shí)驗(yàn)原理依次確定具體的物理量1、物理量2、物理量3……直至最終的測(cè)量結(jié)果，這樣表格的列數(shù)就得以確定。第三步，由實(shí)驗(yàn)的次數(shù)確定表格的行數(shù)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題：

（1）在表格的標(biāo)題欄中要注明物理量的名稱（符號(hào)）和單位，物理量的名稱（符號(hào)）和單位之間應(yīng)該用斜線隔開(kāi)。數(shù)據(jù)欄中只需記錄測(cè)量的數(shù)值，無(wú)需重復(fù)書(shū)寫單位。

（2）有時(shí)候確定的物理量在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不便于直接記錄，需要通過(guò)簡(jiǎn)單的處理，則還要設(shè)計(jì)相應(yīng)的項(xiàng)目。如：滴定實(shí)驗(yàn)中消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積，不便于在實(shí)驗(yàn)中直接記錄，則應(yīng)分成始讀數(shù)、終讀數(shù)和實(shí)際消耗體積三列。第二課時(shí)[例2]

某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素。實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇0.01mol·L－1、0.001mol·L－1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K。每次實(shí)驗(yàn)KMnO4酸性溶液的用量均為4mL、H2C2O4溶液（0.1mol·L－1）的用量均為2mL。1、請(qǐng)指出該實(shí)驗(yàn)?zāi)康模骸?/p>

2、請(qǐng)擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。

探究反應(yīng)物濃度、催化劑用量、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。思考：該實(shí)驗(yàn)中涉及的變量和因變量是什么？該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需控制的不變量有哪些？變量：KMnO4濃度、催化劑質(zhì)量、溫度

因變量：反應(yīng)速率

不變量：無(wú)（溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間）→具體測(cè)定的數(shù)據(jù)是什么？物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度/K催化劑的質(zhì)量/gKMnO4酸性溶液的濃度/mol·L-1溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/S①2980.50.01②2980.50.001③3230.50.01④29800.01[例2]

某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素。實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇0.01mol·L－1、0.001mol·L－1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K。每次實(shí)驗(yàn)KMnO4酸性溶液的用量均為4mL、H2C2O4溶液（0.1mol·L－1）的用量均為2mL。請(qǐng)擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。

思考：若實(shí)驗(yàn)中所用KMnO4溶液的濃度和用量均不變，該實(shí)驗(yàn)?zāi)芨挠?.01mol·L－1的H2C2O4溶液?jiǎn)?？為什么？不能。?dāng)改用此濃度的H2C2O4溶液，所用濃度為0.01mol·L－1KMnO4溶液將不能完全反應(yīng)，無(wú)法測(cè)定褪色時(shí)間。1、結(jié)合上表數(shù)據(jù)請(qǐng)列出實(shí)驗(yàn)①υ（KMnO4）的計(jì)算式，不必化簡(jiǎn)。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/K催化劑的用量/gKMnO4酸性溶液的濃度/mol·L-1溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/S①2980.50.01t1②2980.50.001t2③3230.50.01t3④29800.01t4不能。應(yīng)取用相同濃度相同體積的KMnO4酸性溶液，與足量的不同濃度相同體積的H2C2O4溶液做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。υ（KMnO4）=（0.01×4÷6÷t1

）mol·L-1S-12、上表所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)①、②數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小嗎？若要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小，實(shí)驗(yàn)應(yīng)作何改變？[例3]

測(cè)定NaHCO3固體與鹽酸（密度為1g/mL）反應(yīng)的反應(yīng)熱（忽略反應(yīng)前后質(zhì)量的變化），請(qǐng)擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)

NaHCO3質(zhì)量/g鹽酸體積/mL鹽酸起始溫度/℃反應(yīng)終止溫度/℃溫度差/℃①m1V1T1T2T2-T1②m2V2T3T4T4-T3Q=c×m×△T如何判斷反應(yīng)終止溫度？→反應(yīng)過(guò)程的最高溫度（比熱容，定值）混合物質(zhì)量反應(yīng)前后混合物溫度差結(jié)合上述原理，分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程直接記錄物理量有哪些？第三課時(shí)【針對(duì)練習(xí)1】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定稀H2SO4與鋅粒反應(yīng)產(chǎn)生10mLH2所需的時(shí)間，探究反應(yīng)物濃度和溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。試劑和用品：1.00mol·L－1H2SO4、2.00mol·L－1H2SO4，3.00mol·L－1H2SO4大小相同的鋅粒若干、70℃熱水?。ㄋ郏?、秒表。每次實(shí)驗(yàn)H2SO4的用量為40.0mL、鋅粒用量為2.0g。實(shí)驗(yàn)裝置如圖，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄表格。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度(℃)H2SO4濃度(mol/L)收集10mL氫氣所需時(shí)間（S）1室溫1.00t12

室溫

3.00t2

370

3.00t3思考：該實(shí)驗(yàn)中涉及的變量和因變量是什么？該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需控制的不變量有哪些？變量：濃度、溫度

因變量：反應(yīng)速率不變量：無(wú)→實(shí)驗(yàn)?zāi)康奈锢砹繉?shí)驗(yàn)編號(hào)T/℃V（H2SO4溶液）/mLV（H2O）/mL收集10mL氫氣所需時(shí)間（S）1室溫400t12

室溫3010t2

370

400t3

思考：若所提供的硫酸溶液只有一種濃度3.00mol·L－1，上述實(shí)驗(yàn)表格應(yīng)作何改變，完善上述表格。物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/℃C（H2SO4）/mol/L收集10mL氫氣所需時(shí)間（S）1室溫1.00t12

室溫

3.00t2

370

3.00t3物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)

Fe2+溶液體積/mL①a②a[針對(duì)練習(xí)2]用0.1mol/L酸性KMnO4溶液滴定Fe2+濃度，參照下表格式，請(qǐng)擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。

物理量實(shí)驗(yàn)編號(hào)

Fe2+溶液體積/mL0.1mol/L酸性KMnO4溶液體積/mL滴定前讀數(shù)滴定后讀數(shù)消耗體積①ab1c1c1-b1②ab2c2c2-b2[針對(duì)練習(xí)3]設(shè)計(jì)測(cè)定NaOH溶液與鹽酸（兩溶液密度均為1g/mL）反應(yīng)的反應(yīng)熱，請(qǐng)擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。答案見(jiàn)《選修4》P5[自我檢測(cè)]：某同學(xué)擬用如下圖裝置探究固體表面積和反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。限選試劑與用品：0.1mol·L－1HCl、顆粒狀CaCO3、粉末狀CaCO3、蒸餾水、量筒、秒表①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：在固體表面積或反應(yīng)物濃度不同的條件下，測(cè)定_______________________________________________________________（要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大?。?。②擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。（表格列數(shù)自定；列出所用試劑的用量、待測(cè)物理量和擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可用字母a、b、c等表示）電子天平生成等質(zhì)量CO2所需的時(shí)間（或：相同時(shí)間內(nèi)生成的CO2的質(zhì)量）

物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)V（0.1mol·L－1HCl）/mL……實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)1和2探究固體表面積對(duì)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)1和3探究反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)1……實(shí)驗(yàn)2……實(shí)驗(yàn)3……[鞏固練習(xí)]：某同學(xué)擬用如下圖裝置探究固體表面積和反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。限選試劑與用品：0.1mol·L－1HCl、顆粒狀CaCO3、粉末狀CaCO3、蒸餾水、量筒、秒表②擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案。（表格列數(shù)自定；列出所用試劑的用量、待測(cè)物理量和擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可用字母a、b、c等表示）物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)0.1mol?L-1HCl體積/mL蒸餾水體積/mL顆粒狀CaCO3質(zhì)量/g粉末狀CaCO3質(zhì)量/gCO2質(zhì)量/g反應(yīng)時(shí)間/s實(shí)驗(yàn)1a0b0d實(shí)驗(yàn)2a00bd實(shí)驗(yàn)3ca-cb0d[鞏固練習(xí)]：某同學(xué)擬用如下圖裝置探究固體表面積和反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。限選試劑與用品：0.1mol·L－1HCl、顆粒狀CaCO3、粉末狀CaCO3、蒸餾水