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（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（苏教版）江苏专版

本讲义聚焦控制变量法在化学反应速率影响因素探究中的应用，先阐述确定变量、定多变一的基本实施程序，再通过H₂C₂O₄与酸性KMnO₄反应、HNO₃与大理石反应等实验案例，搭建从理论方法到实验操作的学习支架，帮助学生理解浓度、温度等外界因素对反应速率的影响规律。 该资料以理论结合实验为特色，通过设计对比实验（如①②探究浓度、②③探究温度）培养科学思维，借助多种速率测定方法（收集气体、测质量变化）提升科学探究与实践能力。课中辅助教师引导学生掌握变量控制方法，课后助力学生通过案例分析巩固知识，查漏补缺，强化解决实际问题的能力。

[对应学生用书P55] 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．(2024·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 ____ ③ ____ ____ 2.00 ④ 298 ____ ____ 解析　(1)Na2S2O3与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫、硫单质、水，反应的离子方程式是S2O＋2H＋===H2O＋S↓＋SO2↑；从实验装置可知，本实验是通过测量在一定时间段内所收集到的气体的体积来测定反应速率，所以要保证装置不漏气，实验前应先进行的步骤是检查装置的气密性，需要测反应时间，还需要的一件实验仪器是秒表。(2)SO2易溶于水，导致所测得的SO2的体积偏小，则据此计算出的Δn(H＋)和Δc(H＋)以及v(H＋)会变小。(3)根据反应S2O＋2H＋===H2O＋S↓＋SO2↑可知，可以通过测定一段时间内生成的单质硫的质量或实时测定溶液中氢离子浓度的改变量，从而求出反应速率。(4)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响，则实验①②的温度、大理石规格相同，只有硝酸浓度不同，所以实验②的温度是298 K，硝酸的浓度是1.00 mol·L-1；实验①和③探究温度对该反应速率的影响，只有温度不同，其他条件必须相同，所以实验③的温度是308 K、大理石为粗颗粒；实验①和④探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响，只有大理石规格不同，其他条件完全相同，所以实验④的大理石规格是细颗粒、硝酸浓度是2.00 mol·L-1。 答案　(1)S2O＋2H＋===H2O＋S↓＋SO2↑ 检查装置的气密性　秒表 (2)SO2会部分溶于水，导致所测得的SO2体积偏小 (3)测定一段时间内生成硫单质的质量或测定一定时间内溶液中H＋浓度的变化等 (4)298　1.00　308　粗颗粒　细颗粒　2.00　③　④ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$