专题2 微专题3 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苏教版（河北专版）（教师用书）

控制变量法是指为了研究物理量与影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其他因素通过人为地控制，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，最后综合起来得出规律的方法。基本实施程序如下： (1)确定变量 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为分清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验，从而理清影响实验探究结果的因素。 (2)定多变一 在探究时，应先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种因素的影响结果以后，再确定另一种因素的影响结果，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 1．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。 编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃ 浓度/mol·L－1 体积/mL 浓度/mol·L－1 体积/mL ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4转移________mol电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥________。 (2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。 解析　(1)H2C2O4中碳的化合价是＋3价，CO2中碳的化合价为＋4价，故每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子，配平反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证KMnO4完全反应，c(H2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。(2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为实验②和③；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是①和②。 答案　(1)2　2.5　(2)②和③　①和② 2．(2022·佛山联考)化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的物理量，下面是某同学测定化学反应速率并探究其影响因素的实验。 Ⅰ.测定化学反应速率 该同学利用如图装置测定化学反应速率。 (1)写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________； 为保证实验准确性、可靠性，利用该装置进行实验前应先进行的步骤是________________；除如图所示的实验用品、仪器外，还需要的一件实验仪器是________。 (2)若在2 min时收集到224 mL(已折算成标准状况)气体，可计算出该2 min内H＋的反应速率，而该测定值比实际值偏小，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)试简述测定该反应的化学反应速率的其他方法：________________________________________________________________________(写一种)。 Ⅱ.为探讨化学反应速率的影响因素，某探究小组用HNO3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 mol·L－1、2.00 mol·L－1，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HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。 (4)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 大理石规格 HNO3浓度/mol·L－1 实验目的 ① 298 粗颗粒 2.00 (Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响； (Ⅱ)实验①和________探究温度对该反应速率的影响； (Ⅲ)实验①和________探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。 ② ____ 粗颗粒 ______