第2章 微专题五 控制变量探究影响化学反应速率的因素（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

微专题(五)　控制变量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，常用控制变量思想解决该类问题。 (1)探究流程 (2)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发生变化的体系温度。 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。 [探究示例] 实验提供的用品有：块状碳酸钙、碳酸钙粉末、0.5 mol/L盐酸、3.0 mol/L盐酸、5%H2O2溶液、MnO2粉末；试管若干、试管夹、药匙、胶头滴管、镊子、量筒、酒精灯、火柴、导管、水槽。 如何在这些条件下运用控制变量法来研究化学反应速率的影响因素呢？ (1)确定探究对象 ①CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑； ②2H2O2===2H2O＋O2↑。 (2)确定可控制变量和不变量 以反应①为探究对象时，根据提供的条件，可以分别确定浓度(0.5 mol/L盐酸、3.0 mol/L盐酸)、温度(加热、常温)和接触面积(块状碳酸钙、碳酸钙粉末)等为可变量；其他的则控制为不变量。 以反应②为探究对象，则可以分别确定催化剂(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。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3)设计实验方案 (i)控制变量法对影响反应①的因素探究方案设计 探究对象 的反应 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 控制的 可变量 颗粒大小 浓度 温度 控制的 不变量 浓度、温度等 颗粒大小、温度等 颗粒大小、浓度等 实验方案 ①CaCO3(块状)＋HCl(0.5 mol/L)与CaCO3(粉末)＋HCl(0.5 mol/L)； ②CaCO3(块状)＋HCl(3 mol/L)与CaCO3(粉末)＋HCl(3 mol/L)两种方案均在常温下进行 ①CaCO3(块状)＋HCl(0.5 mol/L)与CaCO3(块状)＋HCl(3 mol/L)； ②CaCO3(粉末)＋HCl(0.5 mol/L)与CaCO3(粉末)＋HCl(3 mol/L)两种方案均在常温下进行 ①加热条件下CaCO3(块状)＋HCl(0.5 mol/L) 与常温下CaCO3(块状)＋HCl(0.5 mol/L)； ②加热条件下CaCO3(粉末)＋HCl(0.5 mol/L) 与常温下CaCO3(粉末)＋HCl(0.5 mol/L)； ③加热条件下CaCO3(块状)＋HCl(3 mol/L)与常温下CaCO3(块状)＋HCl(3 mol/L)； ④加热条件下CaCO3(粉末)＋HCl(3 mol/L)与常温下CaCO3(粉末)＋HCl(3 mol/L) 　　(ⅱ)控制变量法对影响反应②的因素探究方案设计 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于两支规格一样的试管中，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于两支规格一样的试管中，给其中一支试管加热，另一支不加热，观察 　　根据两个对象的反应都有气体生成的特征，利用导管将生成的气体导入水槽中，通过观察单位时间内产生气泡的剧烈程度，并以此判断该控制变量对化学反应速率是否产生影响以及具体的影响效果。 (4)形成实验结论 影响化学反应速率的因素及其效果 影响因素 影响效果(其他因素保持不变) 温度 反应温度越高，化学反应速率越快 浓度 反应物浓度越大，化学反应速率越快 催化剂 反应中加入合适催化剂，化学反应速率越快 接触面积 反应物接触面积越大，化学反应速率越快 1．实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是(　　) 已知反应原理：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 实验 编号 温度 /℃ 酸性KMnO4 溶液 H2C2O4 溶液 ① 25 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.1 mol/L ② 25 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.2 mol/L ③ 50 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.1 mol/L A.实验中要记录溶液褪色所需时间 B．对比实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响 C．对比实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响 D．起始向①中加入MnSO4固体，不影响其反应速率 解析：选D　该实验原理是2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，KMnO4被还原为MnSO4，溶液由紫红色变为无色，故实验中要记录溶液褪色时间，判断反应速率的快慢，A正确；实验①②中温度，c(KMnO4)均相同，c(H2C2O4)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B正确；实验①③中c(KMnO4)、c(H2C2O4)均相同，温度不同，故实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，C正确；该反应中Mn2+起催化作用，①中加入MnSO4固体，会加快反应速率，D错误。 2．碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用0.20 mol/L KI、0.40%淀粉溶液、0.20 mol/L K2S2O8、0.01 mol/L Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。 已知：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢) I2＋2S2O===2I－＋S4O(快) (1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的Na2S2O3耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为：n(S2O)∶n(S2O)________。 (2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液，可能存在的不足是________________________________________________________________________。 (3)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 试剂体积V/mL K2S2O8 溶液 KI 溶液 水 Na2S2O3 溶液 淀粉 溶液 显色时 间t/s ① 10.0 10.0 0 4.0 1.0 26.8 ② 5.0 10.0 5.0 4.0 1.0 54.0 ③ 2.5 10.0 V1 4.0 1.0 108.2 ④ 10.0 5.0 5.0 4.0 1.0 53.8 ⑤ 5.0 7.5 7.5 4.0 V2 t1 表中V1＝________mL，理由是____________________；V2＝________mL，理由是________________________。显色时间t1大约是________。 (4)根据表中数据可以得出的结论是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由已知可得，向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，先发生反应S2O＋ 2I－===2SO＋I2(慢)，后发生反应I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)，当溶液中的Na2S2O3耗尽后，碘才能与淀粉作用使溶液颜色由无色变为蓝色，根据方程式S2O＋2I－===2SO＋I2可知，生成1 mol I2需1 mol S2O，根据I2＋2S2O===2I－＋S4O可知，I2与S2O的物质的量的关系为1∶2，即1 mol I2需2 mol S2O，恰好反应时，n(S2O)∶n(S2O)＝1∶2，为确保能观察到蓝色，碘需有剩余，则S2O应少量，所以n(S2O)∶n (S2O)>1∶2。 (2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液，可能存在的不足是显色时间太短，不易测量。 (3)该实验是探究反应物浓度对化学反应速率的影响，实验①与实验②对照，溶液体积均是25.0 mL，为确保溶液体积不变，所以V1＝7.5 mL，理由是保证每次实验溶液总体积相等。V2＝1 mL，理由是保证淀粉溶液的用量相同。对比几组实验数据，显色时间t1大约是72.0 s。 (4)根据表中数据可以得出的结论是，反应速率与反应物浓度成正比关系，即反应物浓度越大，反应速率越快。 答案：(1)>0.5　(2)显色时间太短，不易测量　(3)7.5　保证每次实验溶液总体积相等　1　保证淀粉溶液的用量相同 72.0 s(54.0 s～72.0 s) (4)反应速率与反应物浓度成正比例关系(或反应物浓度越大，反应速率越快) 学科网（北京）股份有限公司 $$