2025届高三化学二轮复习 微专题•大素养17 变量控制探究影响化学反应速率的因素 讲义

微专题·大素养 变量控制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，故为搞清楚某个因素的影响需控制其他因素相同或不变，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。 1．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、浓度、催化剂对化学反应速率的影响 探究 温度 浓度 催化剂 变量 温度不同 浓度不同 催化剂不同 举例 备注 两试管中H2O2的浓度和体积均相同 ①两试管中溶液的温度相同 ②FeCl3溶液的体积相同 加入催化剂的体积相同可保证加入催化剂后过氧化氢的浓度相同；对比实验中加入相同体积的水也是为了保证过氧化氢的浓度相同 微点拨　 注意事项 ①要选择合适的化学反应，所选择的反应不能太灵敏，也不能太迟钝。 ②反应物的浓度要适当，不能太大，而探索浓度变量时，浓度间的差别也不能太大。 ③要有规律地设计不同的反应体系的温度，也要注意物质的相应性质 ，不能选择会引起反应体系发生变化的温度。 ④对变量要进行适当的组合，组合的一般原则是“变一定多”，即保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应的影响。 【专题精练】 1．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法一定不正确的是(　　) 组别 对应曲线 c(HCl)/mol·L－1 反应温度/℃ 铁的状态 1 a 30 粉末状 2 b 30 粉末状 3 c 2.5 块状 4 d 2.5 30 块状 A.第4组实验的反应速率最慢 B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1 C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1 D.第3组实验的反应温度低于30 ℃ 2．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如下图所示，判断下列说法正确的是(　　) A.pH越小，氧化率越大 B.温度越高，氧化率越小 C.Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D.实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率 3．(双选)为了探究影响Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O的反应速率的因素，设计如下实验，下列说法正确的是(　　) 锥形瓶 0.1 mol·L－1 Na2S2O3 溶液/mL 蒸馏水 /mL 0.2 mol·L－1 H2SO4 溶液/mL 反应 温度 出现浑浊 的时间/s 备注 1 10 0 10 20 ℃ 10 － 2 10 5 5 20 ℃ 16 － 3 10 0 10 50 ℃ 5 第10 s开始， 浑浊不再增多 4 10 6 4 50 ℃ 8 － A.该反应也可通过测定SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢 B.3号锥形瓶用Na2S2O3表示的反应速率为0.005 mol·L－1·s－1 C.由2号锥形瓶和3号锥形瓶实验结果可得，温度越高反应速率越快 D.由1号锥形瓶和4号锥形瓶实验结果可得，温度越高反应速率越快 4．(1)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示： 序号 纯锌粉/g 2.0 mol·L－1 硫酸溶液/mL 温度/℃ 硫酸铜 固体/g 加入蒸 馏水/mL Ⅰ 2.0 50.0 25 0 0 Ⅱ 2.0 40.0 25 0 10.0 Ⅲ 2.0 50.0 25 0.2 0 Ⅳ 2.0 50.0 25 4.0 0 ①本实验待测数据可以是________________________________，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究________对锌与稀硫酸反应速率的影响。 ②实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是________________________________________________，写出有关反应的离子方程式：__________________________________________________。 (2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 实验 序号 体积V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝________，理由是______________________________________。 微专题·大素养 专题精练 1．解析：由图像可知，1、2、3、4四组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。 答案：D 2．解析：由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大；C项，Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等。 答案：D 3．解析：气体体积受温度的影响较大，因此不能通过测定SO2体积的变化来表示化学反应速率的快慢，A错误；3号锥形瓶第10 s开始浑浊不再增多，说明已反应完全，v(Na2S2O3)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，B正确；2号锥形瓶和3号锥形瓶对比，3号锥形瓶中硫酸的浓度比2号锥形瓶的大，反应温度：2号锥形瓶<3号锥形瓶，3号锥形瓶中Na2S2O3与H2SO4的反应速率比2号锥形瓶中的反应速率快，不能确定是哪个因素影响化学反应速率，C错误；1号锥形瓶和4号锥形瓶对比，1号锥形瓶中硫酸的浓度大于4号锥形瓶，反应温度：1号锥形瓶<4号锥形瓶，但4号锥形瓶中Na2S2O3与H2SO4的反应速率大于1号锥形瓶，因此说明温度越高，反应速率越快，D正确。 答案：BD 4．解析： (1)实验Ⅰ和实验Ⅱ中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜，Cu2＋的氧化性强于H＋，首先发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜附着在锌表面，在稀硫酸溶液中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。①本实验待测数据可以是“反应结束所需要的时间”或“相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间”，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。②实验Ⅲ和实验Ⅳ加入的硫酸铜的质量不同，可以探究加入硫酸铜的质量与反应速率的关系。 (2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx＝2.0。 答案： (1)①反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间)　硫酸浓度 ②探究硫酸铜的质量对反应速率的影响 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (2)2.0　保证反应物K2S2O8浓度的改变，而其他物质的浓度不变 学科网（北京）股份有限公司 $$