第2章 微专题2 控制变量法探究影响化学反应速率的因素-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1人教版（教师用书）

解答有关控制变量法探究化学反应速率问题的思维流程如下： 1．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验②的反应物应为(　　) 实验编号 反应物 催化剂 ① 10 mL 2% H2O2溶液 无 ② 无 ③ 10 mL 5% H2O2溶液 MnO2固体 A．5 mL 2% H2O2溶液 B．10 mL 2% H2O2溶液 C．10 mL 5% H2O2溶液 D．5 mL 10% H2O2溶液 解析　C　本实验的目的是运用控制变量法，探究浓度、催化剂对反应速率的影响，表中已有数据中，①和③两组实验有两个反应条件不同，二者无法达到实验目的；实验②和③中，应是探究催化剂对反应速率的影响，所以实验②中双氧水浓度和体积必须与③相同，即反应物为10 mL 5% H2O2溶液；实验①和②中都没有使用催化剂，可以探究双氧水浓度对反应速率的影响，实验②的反应物为10 mL 5% H2O2溶液时符合条件，C正确。 2．某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”，实验如下： 实验序号 实验 温度 KMnO4溶液 H2C2O4溶液 H2O 溶液褪色时间 V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL t/s A 293 K 2 0.02 4 0.1 0 t1 B T1 2 0.02 3 0.1 V1 8 C 313 K 2 0.02 V2 0.1 1 t2 (1)通过实验A、B，可探究出________ 的改变对反应速率的影响，其中V1＝________，T1＝________，通过实验________可探究出温度变化对化学反应速率的影响。 (2)若t1<8，则由实验A、B可以得出的结论是__________________________；利用实验B中数据计算，从反应开始到结束，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为________________。 (3)该反应中有无色无味气体产生，且锰元素被还原为Mn2＋，写出相应反应的离子方程式：______________________________________。 (4)该小组的一位同学通过查阅资料发现：反应一段时间后该反应速率会加快，造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有某种特殊的作用，则该作用是_______________，相应的粒子最有可能是__________(填符号) 。 解析　(1)实验A、B中，高锰酸钾溶液的浓度是相同的，而H2C2O4溶液的浓度是不同的，故通过实验A、B可探究出浓度的改变对反应速率的影响，根据控制变量的原理，要控制两实验的温度相同、溶液的总体积相同，故其中V1＝1，T1＝293 K。同理，B、C两实验除温度不同外，其余条件相同，故通过实验B、C可探究出温度变化对化学反应速率的影响。(2)若t1<8，则实验A的反应速率较大，实验A中草酸的浓度大于实验B，则由实验A、B可以得出的结论是其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大；利用实验B中数据计算，混合后起始浓度c(KMnO4)＝，溶液褪色用时8 s，故用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为≈8.3×10－4 mol·L－1·s－1。(3)该反应中有无色无味气体产生，该气体为CO2，锰元素被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(4)反应中有Mn2＋的产生，且浓度一直在增大，因此是Mn2＋对该反应起催化作用，加快了反应速率。 答案　(1)浓度　1　293 K　BC (2) 其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大　 8.3×10－4 mol·L－1·s－1 (3)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O (4)催化作用　Mn2＋ 3．某探究小组通过测定H2O2分解过程中生成氧气的量来研究影响H2O2分解反应速率的因素，已知实验温度为315 K和273 K，每次实验使用3 mL 30% H2O2溶液。 (1)请完成以下实验设计表： 编号 实验目的 温度/K 催化剂(MnO2)的质量/g　 　 Ⅰ 为以下实验作参照 ________ ________ Ⅱ 探究________对该反应速率的影响 273 0 Ⅲ 探究催化剂对该反应速率的影响 315 3 (2)实验后整理数据，得出H2O2的浓度随时间变化的关系如下图所示。 ①曲线c表示实验________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)中H2