第6章 热点强化课11 变量控制法探究影响化学反应速率的因素-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮教师用书word(鲁科单选版)
变量控制法探究影响化学反应速率的因素
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,故为搞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,因此,常用变量控制思想解决该类问题。体现了科学探究与证据推理的化学学科核心素养。
1.常见考查形式
(1)以表格的形式给出多组实验数据,让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。
(2)给出影响化学反应速率的几种因素,让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。
2.解题策略
(1)确定变量
解答这类题目时首先要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。
(2)定多变一
在探究时,应该先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,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。
(3)数据有效
解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。
3.实例分析
探究温度、催化剂对反应:2H2O2===2H2O+O2↑的影响,可以确定催化剂(是否加入MnO2)和温度(加热、常温)作为可变量,其他的则控制为不变量。
探究对象的反应 | 2H2O2===2H2O+O2↑ | |
控制的可变量 | 催化剂 | 温度 |
控制的不变量 | 浓度、温度等 | 浓度、催化剂等 |
实验 方案 | 取相同量的5%H2O2溶液于两支规格相同的试管中,向其中一支试管中加入少量MnO2,另一支不加,在常温下观察 | 取相同量的5% H2O2溶液于两支规格相同的试管中,给其中一支试管加热,另一支试管不加热,观察 |
[典题应用]
[例] 某课外兴趣小组对H2O2的分解速率做了如下实验探究。
(1)下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据:
用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的时间
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①该小组在设计方案时,考虑了浓度、a:__________、b:____________等因素对过氧化氢分解速率的影响。
②从上述影响H2O2分解速率的因素a和b中任选一个,说明该因素对该反应速率的影响:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)将质量相同但颗粒大小不同的MnO2分别加入5 mL 5%的双氧水中,并用带火星的木条测试。测定结果如下:
催化剂(MnO2) | 操作情况 | 观察结果 | 反应完成所需的时间 |
粉末状 | 混合 不振荡 | 剧烈反应,带火星的木条复燃 | 3.5分钟 |
块状 | 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 | 30分钟 |
①写出H2O2发生反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②实验结果说明催化剂作用的大小与____________________有关。
解析:(1)①从本题提供的表格中的数据和条件进行分析可以得到在该小组设计方案时,考虑到了浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。②分析(Ⅰ)、(Ⅱ)组实验可以得到在其他条件不变时,升高反应温度,H2O2分解速率加快;分析(Ⅱ)、(Ⅲ)组实验可以得到在其他条件不变时使用合适的催化剂,H2O2分解速率加快。
(2)②在实验中可以看到在其他条件不变时,MnO2的颗粒大小不同使带火星的木条看到的现象不同,反应完成需要的时间也不同。
答案:(1)①温度 催化剂 ②其他条件不变,升高反应温度,H2O2分解速率加快(或其他条件不变,使用合适的催化剂,H2O2分解速率加快等合理答案)
(2)①2H2O22H2O+O2↑ ②催化剂的颗粒大小(或催化剂的表面积)
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