热点强化课12 变量控制法探究影响化学反应速率的因素-【创新教程】2026年高考化学总复习大一轮讲义（鲁科版2019）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　变量控制法探究影响化学反应速率的因素 学生用书　P２４２ 　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 [例]　(２０２１􀅰福建卷)NaNO２ 溶液和 NH４Cl溶液 可发生反应:NaNO２＋NH４Cl △ 􀪅􀪅N２↑＋NaCl＋ ２H２O.为探究反应速率与c(NaNO２)的关系,利 用下列装置(夹持仪器略去)进行实验. 实验步骤:往A中加入一定体积(V)的２．０mol􀅰L－１ NaNO２ 溶液、２．０mol􀅰L－１NH４Cl溶液和水,充分 搅拌.控制体系温度,通过分液漏斗往A中加入 １．０mol􀅰L－１醋酸.当导管口气泡均匀稳定冒出时, 开始用排水法收集气体.用秒表测量收集１．０mLN２ 所需的时间,重复多次取平均值(t). 回答下列问题: (１)仪器A的名称为　　　. (２)检查装置气密性的方法:关闭止水夹K,　　　 　　　　　　　　　　　　. (３)若需控制体系的温度为３６℃,采取的合理加热 方式为 　. (４)每组实验过程中,反应物浓度变化很小,忽略其 对反应速率测定的影响.实验数据如下表所示. 实验 编号 V/mL NaNO２ 溶液 NH４Cl 溶液 醋酸 水 t/s １ ４􀆰０ V１ ４􀆰０ ８􀆰０ ３３４ ２ V２ ４􀆰０ ４􀆰０ V３ １５０ ３ ８．０ ４．０ ４􀆰０ ４􀆰０ ８３ ４ １２􀆰０ ４􀆰０ ４􀆰０ ０􀆰０ ３８ ①V１＝　　　,V３＝　　　. ②该反应的速率方程为v＝k􀅰cm(NaNO２)􀅰 c(NH４Cl)􀅰c(H＋),k为反应速率常数.利用实验 数据计算得m＝　　　(填整数). ③醋酸的作用是　　　. (５)如果用同浓度的盐酸代替醋酸进行实验１, NaNO２ 与盐酸反应生成 HNO２,HNO２ 分解产生 等物质的量的两种气体,反应结束后,A中红棕色 气体逐渐变浅,装置中还能观察到的现象有 　. HNO２ 分解反应的化学方程式为 　. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰９９２􀅰 第六章　化学反应的方向、限度与速率 解析:(１)仪器A的名称为锥形瓶;(２)气体发生装 置要检查装置的气密性,检查装置气密性的方法是 关闭止水夹K,通过分液漏斗往A中加水,一段时 间后水难以滴入,则气密性良好;(３)若需控制体系 的温度为３６℃,采取水浴加热使温度均匀平稳; (４)① 为 探 究 反 应 速 率 与c(NaNO２)的 关 系, NH４Cl浓度不变,根据数据３和４可知溶液总体积 为２０mL,故V１ 为４mL;根据变量单一可知V２ 为 ６．０mL,V３ 为６．０mL;②浓度增大速率加快,根据 １和３组数据分析,３的c(NaNO２)是１的２倍,１ 和３所用的时间比３３４８３≈４ ,根据分析可知速率和浓 度的平方成正比,故 m＝２;③醋酸在反应前后没 变,是催化剂的作用,加快反应速率;(５)同浓度的 盐酸代替醋酸进行实验１,NaNO２ 与盐酸反应生成 HNO２,HNO２ 分解产生等物质的量的两种气体, 根 据 氧 化 还 原 反 应 可 知 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ２HNO２􀪅􀪅NO↑＋NO２↑＋H２O,反应结束后量 筒收 集 到 NO,A 中 红 棕 色 气 体 逐 渐 变 浅,因 为 NO２ 溶于水生成NO,颜色变浅,锥形瓶压强降低, 导管里上升一段水柱. 答案:(１)锥形瓶　(２)通过分液漏斗往A中加水, 一段时间后水难以滴入,则气密性良好　(３)水浴 加热　(４)①４．０　６．０　②２　③加快反应速率 (５)量筒中收集到无色气体,导管里上升一段水柱 ２HNO２􀪅􀪅NO↑＋NO２↑＋H２O １．(２０２５􀅰 常德市高三开学考)已 知:２KMnO４＋ ５H２C２O４ ＋３H２SO４ 􀪅􀪅２MnSO４ ＋ K２SO４ ＋ １０CO２↑＋８H２O.某化学小组欲探究该反应过程 中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行如下实 验(忽略溶液体积变化). 编号 ０􀆰０１mol􀅰L－１ 酸性 KMnO４ 溶 液体积/mL ０􀆰１mol􀅰L－１ H２C２O４ 溶 液 体积/mL 水的体 积/mL 反应温 度/℃ 反应时 间/min Ⅰ ２ ２ ０ ２０ ２􀆰１ Ⅱ ２ V１ １ ２０ ５􀆰５ Ⅲ ２ V２ ０ ５０ ０􀆰５ 下列说法错误的是 (　　) A．V１＝１,V２＝２ B．实验Ⅲ中用 KMnO４ 浓度变化表示的反应速率 v(KMnO４)＝０􀆰０２mol􀅰L－１􀅰min－１ C．实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对化学反应速率的 影响 D．若改用０􀆰１mol􀅰L－１酸性 KMnO４ 溶液,将不 能达到实验目的 解析:B　[探究外界条件对化学反应速率的影响需 保证唯一变量,则三组实验中溶液体积之和不变, 故V１＝１,V２＝２,A项正确;实验Ⅲ中用 KMnO４ 浓 度 变 化 表 示 的 反 应 速 率 v(KMnO４)＝ ０．０１mol􀅰L－１×２４ ０．５min ＝０􀆰０１mol 􀅰L－１􀅰min－１,B项错 误;实验Ⅰ、Ⅲ的唯一变量是温度,故实验目的是探究温 度对化学反应速率的影响,C项正确;该实验是根据酸 性高锰酸钾溶液褪色时间来判断反应快慢的,若改用 ０􀆰１mol􀅰L－１酸性KMnO４ 溶液,则高锰酸钾溶液 过量,无法观察到溶液褪色,将不能达到实验目的, D项正确.] ２．(２０２５􀅰淄博市高三检测)某温度下,降冰片烯在钛 杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及 时间关系如图.已知反应物消耗一半所需的时间 称为半衰期,下列说法错误的是 (　　) A．其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率 越大 B．其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率 越大 C．条件①,反应速率为０􀆰０１２mol􀅰L－１􀅰min－１ D．条件②,降冰片烯起始浓度为３􀆰０mol􀅰L－１时, 半衰期为６２􀆰５min 解析:B　[由题图中曲线①②可知,其他条件相同时, 催化剂浓度越大,反应所需要的时间越短,故反应速率 越大,A项正确;由题图中曲线①③可知,其他条件相 同时,降冰片烯的浓度①是③的两倍,所用时间①也是 ③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯 浓度无关,B项错误;条件①,反应速率为v＝ΔcΔt＝ ３．０mol􀅰L－１－０mol􀅰L－１ ２５０min ＝０􀆰０１２ mol 􀅰L－１ 􀅰 min－１,C项正确;反应物消耗一半所需的时间称为半 衰期,由题干图中数据可知,条件②,降冰片烯起始浓 度为３􀆰０mol􀅰L－１ 时,半 衰 期 为１２５min÷２＝ ６２􀆰５min,D项正确.] ３．(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) ２．０mol􀅰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 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰００３􀅰 高考总复习　化学(LK) 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＝　　　　mL,理由是 　. 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２０．０mL),从而可知 Vx＝２．０mL. 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 物质浓度不变 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 　变量控制法解决问题的基本思路 明确: 探究问题 Ⅰ、Ⅱ硫酸的浓度对反应速率的影响 Ⅲ、Ⅳ硫酸铜的质量对反应速率的影响[ ⇩ 寻找影响因素如:锌的质量、状态;硫酸的浓度、温 度;硫酸铜的质量 ⇩ 控制: 其他因素 Ⅰ、Ⅱ锌的质量和状态;温度;硫酸铜 的质量 Ⅲ、Ⅳ锌的质量和状态;硫酸的浓度; 温度 é ë ê ê ê ê ⇩ 改变: 研究因素 测定反应在不同条件下相同时间内产生 氢气的体积[ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 　　　　　　　　　　　　　　　　　　化学速率常数及其应用 学生用书　P２４３ 　　利用题给的陌生原理和规律进行解题是近几年高 考的一大热点,主要考查考生的迁移运用能力,但得分率 极低;今以化学速率常数为例进行讲解拓展,旨在让考生 学会灵活变通,做到举一反三,稳取高分. １．速率常数的含义 速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为 １mol􀅰L－１时的反应速率.在相同的浓度条件下, 可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率. ２．速率方程 一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其化学 计量数为指数的幂的乘积成正比. 对于反应:aA(g)＋bB(g)􀜩􀜨􀜑 cC(g)＋dD(g) 则v＝kca(A)􀅰cb(B)(其中k为速率常数) 如:①SO２Cl２􀜩􀜨􀜑 SO２＋Cl２　v＝k１c(SO２Cl２) ②２NO２􀜩􀜨􀜑 O２＋２NO　v＝k２c２(NO２) ③２H２＋２NO􀜩􀜨􀜑 N２＋２H２O v＝kc２(H２)􀅰c２(NO) ３．速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是 温度的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不 同的值,但浓度不影响速率常数. ４．实例分析 探究速率常数的应用,对于反应２SiHCl３(g)􀪅􀪅 SiH２Cl２(g)＋SiCl４(g)来说,v正＝k正 x２(SiHCl３), v逆＝k逆x(SiH２Cl２)􀅰x(SiCl４),某温度下化学反应 如果达到平衡状态,则:v正＝v逆,就可以找到k正 与 k逆 的相互关系,进行一些常量的计算. [例]　(双选)(２０２４􀅰山东卷)逆水气变换反应: CO２(g)＋H２(g)􀜩􀜨􀜑 CO(g)＋H２O(g)　ΔH＞０.一定 压力下,按CO２、H２ 物质的量之比n(CO２)∶n(H２) ＝１∶１投料,T１、T２ 温度时反应物摩尔分数随时 间变化关系如图所示.已知该反应的速率方程为 v＝kc０．５(H２)􀅰c(CO２),T１、T２ 温度时反应速率常 数k分别为k１,k２.下列说法错误的是 (　　) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰１０３􀅰 第六章　化学反应的方向、限度与速率