专题01 运用控制变量法的实验探究（重难点讲义）化学沪科版必修第二册

本讲义聚焦控制变量法在化学反应速率探究中的应用，系统梳理其核心内涵（自变量、因变量、无关变量判定）、完整探究流程（确定变量→设计对照→控制无关→记录因变量→分析结论），并结合浓度、温度等四大因素的实验案例构建知识支架。 该资料以科学探究为主线，通过“原理-案例-应用”设计培养科学思维与探究能力，如H₂O₂分解实验中温度对速率的影响分析，体现变量控制逻辑。课中辅助教师实验教学，课后通过变式题和巩固训练帮助学生查漏补缺，强化科学态度与责任。

专题01 运用控制变量法的实验探究 1.概念体系：理解控制变量法的核心内涵 —— 研究单一因素影响时，只改变自变量，控制其他无关变量不变，明确自变量、因变量、无关变量的判定标准。 2.方法应用：掌握 “确定变量→设计对照实验→控制无关变量→记录因变量→分析结论” 的完整探究流程，能结合浓度、温度、催化剂、固体表面积等因素，设计验证其对化学反应速率影响的实验方案。 3.规律建构：通过实验证据，归纳并掌握外界条件（浓度、温度等）影响化学反应速率的基本规律，能解释相关实验现象与生活实例。 一、控制变量法的探究原理 1.定义：影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究改变的条件对反应速率的影响并得出相关的规律或结论，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想。 2.三大原则： （1）单一变量原则：每次实验只改变一个因素，其他条件保持一致。 ①每次实验仅改变一个自变量，确保结果的归因明确。例如探究温度影响时，必须保持浓度、催化剂等完全一致。 ②反例警示：若同时增加盐酸浓度并升高温度，无法判断速率加快是由哪个因素导致。 （2）对照原则：设置对照组（如空白对照、条件对照），确保实验结果的可比性。 ①空白对照：如不加催化剂的 ( \text{H}_2\text{O}_2 ) 分解（用于验证催化剂的作用）。 ②条件对照：如不同浓度组之间的对比，需通过表格清晰记录变量组合（如下表）： 实验组 温度（℃） H2O2浓度（%） 催化剂 反应时间（min） O2体积（mL） 1 25 5 无 5 5 2 25 5 MnO2 5 45 （3）重复性原则：多次实验验证结果的可靠性，避免偶然误差。 选择直观的观测指标（如气体体积、颜色变化、沉淀生成速率），并通过多次实验（至少 3 次）取平均值，减少偶然误差。 二、 实验设计与变量识别 1.变量分类： （1）自变量（实验中主动改变的因素，如温度、浓度）； （2）因变量（随自变量变化而变化的结果，如反应速率、溶解度）； （3）无关变量（需控制的干扰因素，如实验装置、操作时间）。 2.实验探究的典型案例——四大影响因素与变量控制 （1）探究浓度对反应速率的影响 ①实验对象：溶液中的离子反应（如盐酸与大理石反应：CaCO3 + 2HCl=CaCl2+CO2↑+ H2O） ②控制变量： a.自变量：盐酸浓度（如 0.5mol/L、1.0mol/L、2.0mol/L） b.无关变量：大理石颗粒大小、温度、反应容器、收集气体的装置 ③观测指标：相同时间内收集到的CO2 体积（或产生气泡的速率） ④结论：其他条件相同时，反应物浓度越大，反应速率越快。 （2）探究温度对反应速率的影响 ①实验对象：过氧化氢分解反应（2H2O2 2H2O+O2↑） ②控制变量： a.自变量：反应温度（如 20℃、40℃、60℃，通过水浴控制） b.无关变量：H2O2浓度、MnO2用量、催化剂颗粒大小 ③观测指标：相同时间内生成 ( \text{O}_2 ) 的体积（或带火星木条复燃的时间） ④结论：其他条件相同时，温度每升高 10℃，反应速率通常增大 2~4 倍（阿伦尼乌斯规律）。 （3）探究催化剂对反应速率的影响 ①实验对象：过氧化氢分解反应（2H2O2 2H2O+O2↑） ②控制变量： a.自变量：催化剂种类（如 MnO2、FeCl3 溶液、猪肝研磨液） b.无关变量：H2O2浓度与体积、温度、反应容器 ③观测指标：反应至不再产生气泡的时间（或单位时间内气泡产生速率） ④结论：催化剂能显著改变化学反应速率（正催化剂加快速率，负催化剂减慢速率），但不影响反应的最终产率。 （4）探究固体表面积对反应速率的影响 ①实验对象：锌与稀硫酸反应（Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2↑） ②控制变量： a.自变量：锌的状态（块状、粉末状） b.无关变量：硫酸浓度、温度、锌的质量 ③观测指标：相同时间内收集到的H2体积 ④结论：其他条件相同时，固体反应物表面积越大（如粉末状），反应速率越快。 三、 数据处理与结论推导 1.数据记录：准确记录实验现象（如气泡产生速率、沉淀量）和数据（如温度、时间）。 2.图表分析：通过折线图、柱状图等呈现变量关系（如“温度-反应速率”曲线）。 3.结论表述：需包含“前提条件+变量关系”，例如：“在其他条件相同时，浓度越大，反应速率越快”。 四、实际应用与拓展 1.工业生产：通过控制反应条件（如合成氨中的高温高压、催化剂）优化生产效率。 2.生活应用：食品冷藏（降低温度减慢变质速率）、伤口消毒用3% 过氧化氢（控制浓度确保安全性与反应速率）。 3.科学研究：通过变量控制探究复杂反应的机理（如酶催化反应中 pH、温度的协同影响）。 五、探究中存在的问题及其纠正方案 1.变量控制不严格 ①问题：如探究浓度影响时，不同组别的反应温度因环境变化而不同。 ②解决：使用恒温水浴、同一批次药品、固定操作时间（如每隔 30 秒记录一次数据）。 2. 实验现象不明显 ①问题：低浓度反应速率过慢，导致观测困难。 ②解决：适当提高浓度（如将盐酸浓度从 0.1mol/L 调整为 0.5mol/L），或使用更灵敏的检测工具（如气压传感器测量气体压强变化）。 3. 结论表述不严谨 ①错误案例：“浓度越大，反应越快”（未限定“其他条件相同”）。 ②规范表述：“在温度为 25℃、大理石颗粒大小相同的条件下，盐酸浓度从 0.5mol/L 增至 2.0mol/L 时，相同时间内收集到的 ( \text{CO}_2 ) 体积增加 3 倍”。 六、考查方式及解题策略 1.常见考查形式 ①以表格的形式给出多组实验数据，让考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，让考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。 题型01 控制变量法在探究浓度对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（24-25高一下·山东菏泽·期末）色度传感器可用于测定溶液的透光率。现用色度传感器探究Na2S2O3与H2SO4反应（Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O）过程中浓度对反应速率的影响。室温下，将不同体积的Na2S2O3与H2SO4混合（见下表），测得透光率（T）随时间（t）的变化曲线如图。下列说法错误的是 实验序号 0.1 mol·L−1Na2S2O3(mL) 0.1 mol·L−1H2SO4(mL) 蒸馏水(mL) ① 0.50 1.50 1.00 ② 1.00 V1 0.50 ③ 1.50 1.50 0 ④ 1.50 1.00 V2 ⑤ 1.50 0.50 1.00 A．可以通过产生气泡快慢定性判断反应快慢 B．表中V1=1.5，V2=0.5 C．曲线L5表示实验③的变化曲线 D．Na2S2O3浓度和H2SO4浓度对反应速率的影响程度不同 【答案】A 【分析】由表格中数据可知，溶液的总体积为3.0mL，故V1=1.5，V2=0.5。 【解析】A．没有通过收集气体及测定一定时间内产生气体的多少，无法通过产生气泡快慢定性判断反应快慢，A错误；B．根据分析，V1=1.5，V2=0.5，B正确；C．溶液浓度越大，反应速率越快，透光率降低越快，故L5表示的实验反应速率最大，溶液浓度应最大，序号为③，C正确；D．L1到L5没有重叠的曲线，推测Na2S2O3浓度和硫酸浓度对反应速率的影响程度不同，因实验中有两者浓度数据互换的组合，说明反应速率的关系不是同倍数关系，D正确；故选A。 【变式】（24-25高一下·湖南·期末）一定条件下，反应的速率方程为（为速率常数），某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下： 组别 反应速率 ① 1 1 2 v ② 1 4 2 v ③ 2 1 2 ④ 2 1 4 ⑤ 4 8 4 根据表中的测定结果分析，下列结论错误的是 A．由①②可知反应速率与B物质的浓度无关 B． C． D．在反应体系中保持其他物质的浓度不变，仅增大C物质的浓度，会使反应速率增大 【答案】D 【解析】A．由①②可知，当B的浓度从1变为4时，反应速率不变，说明反应速率与B的浓度无关，则b=0，A正确；B．通过比较①③和③④的数据，结合选项A，计算得出a=4、b=0、r=−2，B正确；C．代入⑤的数据，速率方程为v=4v×(44×80×4-2)=64v，C正确；D．由于r=−2，增大C的浓度会使c−2(C)减小，导致反应速率降低，D错误；选D。 题型02 控制变量法在探究温度对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（25-26高一下·全国·月考）为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】探究温度对化学反应速率的影响，要求在催化剂相同、浓度相同、温度不同的条件下作对比实验。通过产生气泡的快慢来体现温度对化学反应速率的影响。 【解析】A．缺少对比实验，无法探究温度对化学反应速率的影响，A错误；B．未控制催化剂相同，B错误；C．未控制有无催化剂的一致，C错误；D．满足在催化剂相同、浓度相同、温度不同的条件下作对比实验，D正确；故选D。 【变式】（24-25高一下·安徽六安·期末）硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的还原剂，能被酸性KMnO4溶液氧化，反应原理如下： 某学习小组为探究影响该化学反应速率的因素，设计了如下表所示系列实验。 实验 序号 温度 /℃ V/mL 恰好紫色 褪去的 时间/s 稀硫酸 (1.5000 ) 蒸馏水 Na2S2O3溶 液(0.1250) KMnO4溶 液(0.2500 ) ① 25 5.00 0 25.00 10.00 t1 ② 25 5.00 10.00 15.00 V1 t2 ③ 40 V2 V3 15.00 V4 t3 下列说法正确的是 A．t1>t2>t3 B．实验中除能观察到紫色溶液褪去外还能观察到溶液变浑浊 C．实验②和③探究温度对反应速率的影响，则需V2=V3=10.00 D．若实验①中，t1=20s，则前20s内平均反应速率： 【答案】B 【分析】实验①和②中Na2S2O3浓度不同，探究浓度对化学反应速率的影响；实验②和③中温度不同，探究温度对化学反应速率的影响。 【解析】A．实验①中Na2S2O3浓度更高，反应速率更快，t1应小于t2；实验③温度更高，反应速率更快，t3应小于t2，A错误；B．反应中KMnO4完全反应后，过量的Na2S2O3与硫酸反应生成硫沉淀，导致溶液浑浊，因此能观察到溶液变浑浊，B正确；C．根据分析，除温度外实验②和③需保持其他条件一致，实验②中稀硫酸为5.00mL，蒸馏水为10.00mL，因此实验③中V2应为5.00mL，V3应为10.00mL，C错误；D．实验①中KMnO4的初始浓度为=0.0625mol/L，若t1=20s，则完全反应的平均速率为=0.003125mol/(L·s)，D错误；答案选B。 题型03 控制变量法在探究催化剂对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（25-26高一下·山东·月考）为比较和对分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是 A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B．若图甲所示实验中反应速率为①>②，不一定说明比对分解催化效果好 C．用图乙所示装置测定反应速率，只能测定反应产生的气体体积无法测定生成一定体积气体所用的时间 D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开注射器活塞，观察活塞是否回到原位 【答案】C 【解析】A．反应的剧烈程度与反应速率成正比，因此可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小，A项正确；B．对比实验需要控制变量。实验①和②中阴离子分别为和，阴离子不同，可能会影响实验结果，因此若图甲所示实验中反应速率为①>②，不一定说明比对分解催化效果好，B项正确；C．图乙装置既可以测量单位时间内产生气体的体积，也可以测量产生一定体积气体所需要的时间，从而比较反应速率，故C项错误；D．检查图乙装置的气密性：关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，装置内压强减小，若装置气密性良好，一段时间后松开注射器活塞，在外界大气压作用下，活塞会回到原位，D项正确。故选C。 【变式】（24-25高一下·北京朝阳·期末）用溶液和溶液探究催化剂和浓度对反应速率的影响。 实验编号 溶液的体积/mL 的体积 溶液/滴 ⅰ 2 2滴 0 ⅱ 2 0 2 ⅲ 1 1mL 2 下列分析不正确的是 A．通过观察产生气泡的快慢，比较反应速率的大小 B．对比ⅰ和ⅱ，可研究催化剂对分解速率的影响 C．对比ⅱ和ⅲ，可研究浓度对分解速率的影响 D．实验ⅲ加入试剂的顺序是溶液、溶液、水 【答案】D 【解析】A．通过观察气泡产生的快慢可直接反映反应速率，方法合理，A正确；B．实验ⅰ和ⅱ中，的总液体体积相同（2mL +2滴），浓度相同，变量仅为的存在与否，可研究催化剂的影响，B正确；C．实验ⅱ和ⅲ中，浓度不同（ⅲ被稀释），但的滴数相同且总液体体积相同，浓度一致，变量单一，可研究浓度的影响，C正确；D．实验ⅲ的正确顺序应为先加溶液，再加水稀释，最后加溶液，否则催化剂会提前引发反应，导致浓度变量失控，D错误；故选D。 题型04 控制变量法在探究固体表面积对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（24-25高一下·北京·期末）实验室用大理石和稀盐酸制取。下列条件下，该反应最快的是（不考虑盐酸的挥发） 选项 盐酸的物质的量浓度 温度 大理石形状 A 20℃ 粉末状 B 35℃ 块状 C 20℃ 块状 D 35℃ 粉末状 【答案】D 【解析】反应速率受浓度、温度、接触面积影响。盐酸浓度越高，H⁺浓度越高，化学反应速率越快；温度越高化学反应速率越快；粉末状大理石增大接触面积，化学反应速率加快。选项D同时满足三者，因此反应最快。故选D。 【变式】（24-25高一下·北京房山·期中）变量控制是科学研究的重要方法。碳酸钙与盐酸分别在下列条件下发生反应，化学反应速率最大的是 选项 5.0mol·L-1盐酸 碳酸钙 蒸馏水 A 50mL 5.0g碎块 0mL B 50mL 5.0g粉末 0mL C 25mL 5.0g碎块 25mL D 25mL 5.0g粉末 25mL 【答案】B 【解析】影响反应速率的因素有浓度、温度、催化剂，气体参与反应时压强、反应物的接触面积，A、B中盐酸浓度大于C和D，且B中碳酸钙为粉末状，与盐酸接触面积大，反应速率最快。答案选B。 题型05 控制变量法在探究综合因素对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（24-25高一下·北京西城·期末）某实验小组用一定浓度的H2O2溶液降解有机废水。有机物初始浓度相同时，探究有关因素对该降解反应速率的影响。下列说法不正确的是 实验序号 H2O2溶液的浓度mol/L 催化剂 温度/℃ ① 0.50 无 25 ② 1.0 无 25 ③ x 0.1gFeCl3固体 40 ④ 1.0 无 40 A．实验③中，x=1.0 B．对比实验①②的目的是探究H2O2溶液浓度对降解反应速率的影响 C．为探究温度对降解反应速率的影响，可以选择实验①④对比 D．温度过高时，降解反应速率减小，可能的原因是H2O2受热分解 【答案】C 【解析】A．实验③与实验④的温度相同，要探究催化剂的影响，所以H2O2浓度应相同(1.0 mol/L)，因此x=1.0，A正确；B．实验①②的H2O2浓度不同，其他条件相同，则实验目的是探究浓度对反应速率的影响，B正确；C．实验①(0.50 mol/L，25℃)与④(1.0 mol/L，40℃)的浓度和温度均不同，变量不唯一，无法单独判断温度的影响，C错误；D．温度过高可能导致H2O2分解，降低其有效浓度，从而减小降解速率，D正确；故答案为：C。 【变式】（24-25高一下·四川成都·期末）某小组利用溶液与稀反应探究反应条件对速率的影响，下列有关说法不正确的是 选项 反应温度 溶液 稀 ① 25 10 0.1 10 0.1 0 ② 25 5 0.1 10 0.1 x ③ 50 10 0.1 5 0.2 5 ④ 50 10 0.1 10 0.1 0 A．该反应的化学方程式为： B．可通过产生浑浊的时间或单位时间内产生气体的体积判断反应的快慢 C．①③两组实验可探究温度对反应速率的影响 D．若，①②两组实验可探究溶液浓度对反应速率的影响 【答案】B 【分析】探究反应条件对速率的影响需控制单一变量。 【解析】A．在酸性条件下分解生成，该反应的化学方程式正确，各元素原子守恒，符合反应事实，A正确；B．在水中溶解度较大，受温度和酸度影响显著，无法准确通过气体体积判断反应快慢，但产生浑浊的时间可以反映速率，因此“单位时间内产生气体体积判断反应的快慢”的说法不准确，B错误；C．①(25℃)和③(50℃)温度不同，其他条件(浓度、浓度)相同，可探究温度对反应速率的影响，C正确；D．若，①②两组温度（25℃）相同，浓度不同(①为，②为)，其他条件(浓度)相同，可探究浓度对反应速率的影响，D正确；故选B。 【巩固训练】 1．（24-25高一下·甘肃·期末）为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 的硫酸 温度 硫酸铜固体 I 2.0g 200.0mL 0 Ⅱ 2.0g 200.0mL 0 Ⅲ 2.0g 200.0mL 0.2g 下列叙述错误的是 A．实验I和Ⅱ探究温度对反应速率的影响 B．实验Ⅱ和Ⅲ探究原电池对反应速率的影响 C．反应速率：Ⅲ>Ⅱ>I D．产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>I 【答案】D 【解析】A．实验I和Ⅱ的温度不同，其他条件相同，探究温度对反应速率的影响，A正确；B．实验Ⅱ和Ⅲ的差异是Ⅲ中加入硫酸铜固体，可能形成原电池，探究原电池对反应速率的影响，B正确；C．Ⅲ因原电池效应和较高温度，反应速率最快；Ⅱ温度高于I，速率次之；I最慢，故Ⅲ>Ⅱ>I，C正确；D．反应速率越快，所需时间越短。Ⅲ速率最快，时间应最短，但D描述时间为Ⅲ>Ⅱ>I，与实际相反，D错误；故选D。 2．（24-25高一下·安徽·期末）化学反应的速率受到外界条件的影响，现将以下四种溶液分别加入到四个盛有20mL2mol/L盐酸的烧杯中，然后均加水稀释到100mL，此时，和盐酸缓慢地进行反应，已知：。其中最先出现浑浊的是 A．20℃20mL3mol/L的溶液 B．30℃30mL2mol/L的溶液 C．20℃30mL2mol/L的溶液 D．30℃10mL4mol/L的溶液 【答案】B 【分析】反应速率受浓度和温度共同影响，浓度增大则速率加快，温度升高则速率也加快，所有选项中，稀释后盐酸浓度均为，故差异来自浓度和温度。 【解析】A．稀释后，此时溶液温度为20℃；B．稀释后，此时溶液温度为30℃；C．稀释后，此时溶液温度为20℃；D．稀释后，此时溶液温度为30℃；综合对比可知，B的浓度和温度综合最优，反应最快，最先出现浑浊；故答案选B。 3．（24-25高一下·湖北荆门·期末）已知。为探究影响化学反应速率的因素，某化学小组基于该反应设计了如下表所示系列实验。下列说法错误的是 实验序号 反应温度/(℃) 硫代硫酸钠() 稀硫酸 V/mL V/mL V/mL 1 20 10.0 0.10 10.0 0.10 0 2 40 0.10 10.0 0.10 3 20 0.10 4.0 0.10 A．实验计时是从溶液混合开始，溶液出现乳白色浑浊时结束 B．该反应也可通过测的体积变化来表示化学反应速率的快慢 C．若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则， D．设计该实验的基本方法为变量控制法 【答案】B 【解析】A．反应生成S沉淀，浑浊出现标志反应进行到一定阶段，计时方法合理，A正确；B．SO₂易溶于水，体积测量受溶解影响显著，无法准确反映速率，B错误；C．实验3通过减少硫酸体积并加水保持总液体体积一致，确保硫代硫酸钠浓度不变，仅改变硫酸浓度，C正确；D．变量控制法是实验设计的核心方法，通过固定其他条件仅改变单一变量，D正确；故选B 4．（24-25高一下·黑龙江大庆·期末）利用和酸性溶液反应探究外界条件对反应速率的影响，设计方案如下： 序号 温度T／K 参加反应的物质 溶液颜色褪至无色时所需时间 溶液(含硫酸) 溶液 ① 293 4.0 0.02 6.0 0.1 0 6 ② 293 4.0 0.02 4.0 0.1 8 ③ 4.0 0.02 6.0 0.1 0 5 下列说法错误的是 A．实验①和②探究浓度对反应速率的影响，则 B．实验①和③探究温度对反应速率的影响，则 C．反应的离子方程式为 D．实验③的平均反应速率 【答案】D 【解析】A．实验①和②的温度、KMnO4浓度和体积相同，H2C2O4初始浓度相同但体积不同，通过加水（V₁=2.0mL）使总液体体积均为10.0mL，从而保证仅H2C2O4浓度不同，A正确；B．实验①和③的KMnO4、H2C2O4浓度和体积均相同，仅温度不同，实验③褪色时间更短，说明温度更高，故T1>293，B正确；C．酸性条件下，被还原为Mn2+，H2C2O4被氧化为CO2,，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为：，C正确；D．实验③中，KMnO4物质的量为0.02mol/L×0.004L=0.00008mol，根据反应比例，H2C2O4消耗量为0.00008mol×=0.0002mol，总溶液体积为10.0mL，浓度变化为=0.02mol/L，平均反应速率，D错误；故答案选D。 5．（24-25高一下·贵州黔南·期末）下列各组物质的反应，放出氢气速率最快的是 选项 金属(相同粉末状) 酸及其浓度 酸的体积 反应温度 A 的盐酸溶液 B 的盐酸溶液 C 的溶液 D 的溶液 【答案】B 【解析】A．Fe的金属活泼性低于Al，盐酸浓度相同，温度相同，反应速率较慢，A不符合题意；B．Al的金属活泼性高于Fe，盐酸浓度相同，温度相同，反应速率更快，B符合题意；C．Cu的金属活泼性低，无法置换稀硫酸中的H+，若是浓硫酸会成SO2，不产生氢气，C不符合题意；D．硝酸为强氧化性酸，与Mg反应生成氮氧化物，不产生氢气，D不符合题意；故选B。 6．（2025高一·上海·月考）下列说法不正确的是 A．氢离子浓度相同的稀盐酸和稀硫酸分别与相同质量的CaCO3固体反应，前者反应较快 B．等质量的锌粒与锌粉分别与0.1 mol·L-1盐酸反应，后者反应较快 C．常温下Mg片、Al片分别与0.1 mol·L-1盐酸反应，前者反应较快 D．0.1 mol·L-1稀盐酸和0.1 mol·L-1稀硝酸分别与相同形状、相同大小的大理石反应，因硝酸具有氧化性，其反应较快 【答案】D 【解析】A．稀硫酸与CaCO3固体反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在碳酸钙固体的表面上会阻止反应的继续进行，反应速率变慢，盐酸的反应速率较快，A正确；B．锌粉的表面积大于锌粒，锌粉反应速率较快，B正确；C．镁比铝的金属性强，与相同浓度的盐酸反应时，镁的反应速率较快，C正确；D．稀盐酸和稀硝酸的c(H+)相同，与相同的大理石反应时，反应速率也相同，与硝酸的氧化性无关，D错误；答案选D。 7．（24-25高一下·河北衡水·期中）用溶液氧化废水中的还原性污染物，为研究降解效果设计如下对比实验探究温度、浓度、pH对降解速率和效果的影响，实验测得的浓度与时间关系如图所示。 实验编号 温度/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 下列说法错误的是 A．实验①中在0-15minM的降解速率约为 B．对比实验①④说明的浓度越小，降解的速率越慢 C．实验①③证明越高，越不利于的降解 D．对比实验①②说明温度升高，降解速率加快 【答案】A 【解析】A．由图中数据，可知15 min内，则，A错误；B．实验①和实验④的反应温度相同、pH相同，起始浓度不同，0～15min内，实验④中M浓度的变化量小于实验①中M的浓度变化量，说明M的浓度越小，降解的速率越慢，B正确；C．由图中曲线变化可看出实验①③，温度相同，M的起始浓度相同，由表中数据可知，其他条件相同，实验③的pH高， M的浓度大，说明pH越高，越不利于M的降解，C正确；D．根据表中信息可知，实验①②，M的起始浓度相同，pH相同，温度不同，温度越高，相同条件下M的浓度越小，降解速率越快，D正确；故答案为：A。 8．（24-25高一下·四川南充·期中）某实验小组用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液为反应物，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验记录如下表。下列说法正确的是 序号 温度 Na2S2O3溶液体积 H2SO4溶液体积 H2O体积 出现沉淀的时间 Ⅰ 20 5 5 10 t1 Ⅱ 20 5 10 a t2 Ⅲ 60 b 5 10 t3 已知：实验结果：。 A．当a=5，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究蒸馏水的用量对反应速率的影响 B．根据实验结果可知b>5 C．进行实验Ⅰ、Ⅱ时，依次向试管中加入Na2S2O3溶液、H2SO4溶液、H2O D．该反应的离子方程式为 【答案】D 【解析】A．当a=5时，实验Ⅰ和Ⅱ的总体积相同（均为20 mL），但H2SO4的浓度不同（Ⅱ中H2SO4体积增加，H2O减少），目的是探究H⁺浓度对反应速率的影响，而非蒸馏水用量，故A项错误；B．实验Ⅲ与实验Ⅰ对比时，温度是唯一变量，其他条件应保持一致，因此Na2S2O3溶液体积b应等于5 mL，故B项错误；C．正确操作顺序应为先加Na2S2O3溶液，再加H2O，最后加H2SO4溶液，以确保反应在混合后开始。选项C的顺序（先加H2SO4）会导致反应提前进行，影响计时，故C项错误；D．反应的离子方程式为，该方程式原子、电荷均守恒，符合反应实际，故D项正确；故答案选D。 9.（24-25高一下·福建宁德·期末）用酸性溶液氧化溶液，探究温度和浓度对化学反应速率的影响。下列说法错误的是 实验编号 反应温度/℃ 酸性溶液体积/mL 溶液体积/mL 水的体积/mL 1 30 2 2 0 2 20 2 2 0 3 20 2 1 a A．通过观察溶液颜色的变化，比较反应速率的快慢 B．实验1、2的目的是探究温度对化学反应速率的影响 C．实验测得温度过高时，反应速率减小，可能的原因是受热分解 D．用实验2、3探究溶液浓度对反应速率的影响，则 【答案】D 【解析】A．酸性呈紫红色，被还原为无色的，颜色变化可直观反映反应速率，A正确；B．实验1（30℃）与实验2（20℃）其他条件相同，仅温度不同，用于探究温度影响，B正确；C．受热分解为和，浓度降低导致反应速率下降，C正确；D．实验2中体积为2mL，水体积为0mL，实验3需保持总液体体积一致，故1mL + a mL水应等于2mL，解得a=1，而非a=2，D错误；故答案选D。 10．（24-25高一下·陕西榆林·期中）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。 实验序号 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 ⅲ 2.0 50.0 25 0.2 0 ⅳ 2.0 50.0 25 4.0 0 （1）本实验需要测定的数据可以是 ，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸浓度对锌与稀硫酸反应速率的影响，其中 ． （2）实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是 。 【答案】（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） 10 （2）探究硫酸铜的量对反应速率的影响 【解析】（1）要探究反应速率，可测定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ii探究硫酸浓度影响，需保证溶液总体积相同，i中硫酸溶液50.0mL，ii中40.0mL，则V1= 50.0mL - 40.0mL=10.0mL；（2）实验iii和iv中，硫酸浓度、温度、锌粉质量相同，只有硫酸铜固体质量不同，目的是探究硫酸铜的量对反应速率的影响。 【强化训练】 1．（25-26高一上·河北唐山·月考）为探究酸性条件下，影响KI被空气氧化速率的因素(已知反应)，设计下列方案。其中不可行的是 选项 实验Ⅰ 实验Ⅱ 温度 试剂加入顺序 温度 试剂加入顺序 A 20℃ 淀粉、稀硫酸、KI溶液 20℃ 淀粉、KI溶液、稀硫酸 B 25℃ KI溶液、稀硫酸、淀粉 35℃ 稀硫酸、KI溶液、淀粉 C 30℃ 淀粉、KI溶液、稀硫酸 40℃ 淀粉、KI溶液、稀硫酸 D 25℃ KI溶液、淀粉、稀硫酸 35℃ KI溶液、淀粉、稀硫酸 【答案】B 【解析】A．实验Ⅰ和Ⅱ温度相同，试剂顺序不同（稀硫酸和KI顺序调换），探究试剂顺序对反应的影响，符合单一变量原则，A正确；B．实验Ⅰ和Ⅱ温度不同且试剂顺序不同，存在两个变量，无法确定影响因素，实验设计不可行，B错误；C．实验Ⅰ和Ⅱ仅温度不同，试剂顺序相同，可探究温度的影响，C正确；D．实验Ⅰ和Ⅱ仅温度不同，试剂顺序相同，可探究温度的影响，D正确；故选B。 2．（24-25高一下·河北石家庄·期末）某研究小组以反应为例，探究外界条件对化学反应速率的影响。下列说法正确的是 实验序号 实验温度 酸性溶液 溶液 溶液颜色褪至无色所用时间／ ① 20 2 0.02 4 0.1 0 ② 20 2 0.02 2 0.1 2 8 ③ 45 2 0.02 2 0.1 A． B．， C．利用实验①③探究温度对化学反应速率的影响 D．反应②中 【答案】D 【解析】A．实验②和③只是温度不同，目的是探究温度对反应速率的影响，除温度外，其它条件应相同，则水的体积需要保持一致，因此x=2，而非0，A错误；B．分析表中数据可知，实验①和实验②只是浓度不同，则实验①和实验②是探究反应物浓度对化学反应速率的影响，且浓度越大，反应速率越大，可知t1＜8，实验②和③只是温度不同，目的是探究温度对反应速率的影响，温度越高，反应速率越快，则t2＜8，B错误；C．实验①③中温度和草酸的浓度均是变量，不能利用实验①③探究温度对化学反应速率的影响，应该用实验②和③，C错误；D．反应②中KMnO4的浓度变化为0.00667mol/L，时间8秒，计算得，D正确；故选D。 3．（24-25高一下·安徽阜阳·期末）某兴趣小组的同学为探究外界条件对反应速率的影响，在室温下进行了如下实验(实验原理为)。下列说法错误的是 实验编号 溶液 溶液 另加物质 现象 ① 2mL 4mL 1mL溶液 1mL溶液 褪色 ② 2mL 4mL 1mL溶液 1mL溶液 与①褪色时间几乎相同 ③ 2mL 4mL 2mL溶液 比①褪色时间缩短 ④ 2mL 4mL 1mL溶液 1mL溶液 比①褪色时间显著缩短 A．由实验①②可知：对该反应速率基本无影响 B．由实验①②③可知：溶液中的增大，有利于提升该反应速率 C．若将实验①放入热水浴中进行，褪色时间将缩短 D．分析四组实验可知，实验①中随时间变化趋势如图： 【答案】D 【解析】A．实验①②的变量为另加物质的阳离子：实验①②褪色时间相等，说明对该反应速率基本无影响，故A正确；B．由实验①②③可知：实验③中氢离子浓度大于①②，实验③褪色时间短，说明增大，有利于提升该反应速率，故B正确；C．升高温度反应速率加快，若将实验①放入热水浴中进行，褪色时间将缩短，故C正确；D．实验④比①褪色时间显著缩短，说明Mn2+对反应具有催化作用，实验①中随反应进行，锰离子浓度增大，反应速率加快，随时间变化趋势如图为，故D错误；答案选D。 4．（24-25高一下·北京·期末）某密闭容器中投入1.0mol/L的物质A，进行化学反应。在三种不同条件下，反应物A的浓度随反应时间（min）的变化情况如下表所示，表中温度为摄氏度（℃）。下列说法中，不正确的是 实验序号 0 10 20 30 40 50 60 1 800 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800 1.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 820 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 A．由实验1可知，此反应为可逆反应 B．实验2比实验1反应速率快，可能是加了催化剂 C．实验3中，20min内，B的反应速率为 D．由实验可知，通过改变温度可改变反应限度 【答案】C 【分析】实验1和2对比，温度相同，达到平衡的时间不同，实验2用时间短，速率快，使用了催化剂，实验1和3温度不同，实验3温度高，反应速率快，平衡时A的浓度比实验1小，平衡正向移动，正反应为吸热反应。 【解析】A．由实验1可知，40min后，A的浓度不再变化且不为0，说明此反应为可逆反应，A正确；B．实验1和2对比，温度相同，达到平衡的时间不同，实验2用时间短，速率快，可能使用了催化剂，B正确；C．实验3中，20min内，v(B)==，C错误；D．由分析可知，该反应为吸热反应，通过改变温度可改变反应限度，D正确；答案选C。 5．（24-25高一下·湖南永州·期末）某分解反应：，其速率方程为，已知k为速率常数，只与催化剂、温度、固体接触面积有关。在某温度下，实验测得各物质浓度的变化与时间关系如下表所示： 0 20 40 60 80 100 0.100 0.040 0.020 0 0 0.020 0 0.020 下列说法不正确的是 A．20min内用表示反应的速率为0.001 B．n=0 C．增大反应物浓度，反应速率增大 D．当升高温度，反应60min时，c()大于0.03 【答案】C 【解析】A．根据化学反应速率的数学表达式，用X2表示的反应速率v(X2)==0.0010mol/(L·min)，故A说法正确；B．根据2X2Y(g)2X2(g)+Y2(g)，填表得： 0 20 40 60 80 100 0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 0 0 0.020 0.040 0.060 0 0.010 0.020 0.030 由表格可知，相同时间内，X2Y浓度变化值相等，说明温度一定时，反应速率与X2Y浓度无关，因此n=0，故B说法正确；C．n=0，v=k，即速率与反应物浓度无关，故C说法错误；D．升高温度，反应速率加快，反应60min时，c(Y2)大于0.03mol/L，故D说法正确；答案为C。 6．（24-25高一下·福建厦门·期末）某化学小组欲测定酸性条件下：溶液与溶液反应的化学反应速率，实验试剂为溶液和溶液，所得溶液中和随时间变化的曲线分别如图1和图2。下列说法正确的是 A．该反应在内的平均反应速率 B．将图2纵坐标替换为，曲线与原图不重合 C．由图2可知时间内逐渐增大 D．根据后下降，可推测该反应为吸热反应 【答案】C 【解析】A．根据图1，变化量为0.03mol/L，平均反应速率，A错误；B．根据氯原子守恒，，将图2纵坐标替换为，曲线与原图重合，B错误；C．时间内减小，但仍在生成氯离子，逐渐增大，C正确；D．后下降，可能是由于反应物浓度减小，反应速率减慢，不能判断反应是吸热反应，D错误；故选C。 7．（24-25高一下·山东临沂·期中）某兴趣小组为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，在室温下向的溶液(硫酸酸化)中分别加入不同浓度的草酸(，二元弱酸)溶液，实验结果如图所示，透光率越大，溶液颜色越浅。 已知：草酸与高锰酸钾反应的过程可能为：Mn(Ⅶ)(Ⅶ表示价态) 下列说法错误的是 A．该实验条件下，增大草酸的浓度，褪色时间变长 B．若时溶液褪色，用草酸表示的平均反应速率为 C．在反应中起催化作用 D．反应的离子方程式为 【答案】D 【分析】由题意可知，酸性高锰酸钾溶液褪色发生的反应为草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水，反应的离子方程式为：。 【解析】A．由图可知，透光率相同时，草酸溶液浓度越大，酸性高锰酸钾溶液褪色所需时间越长，说明增大草酸溶液浓度，褪色时间应变长，A正确；B．由题意可知，高锰酸钾的物质的量为：0.001 mol/L×0.002 L=2×10−6 mol，由方程式可知，时反应消耗草酸的物质的量为：2×10−6 mol×=5×10−6 mol，则用草酸表示的平均反应速率为：=，B正确；C．由题给信息可知，Mn(Ⅱ)是Mn(Ⅶ)多步转化为Mn(Ⅲ)的反应物，也是中间产物Mn(Ⅲ)(C2O4)转化为二氧化碳的生成物，所以Mn(Ⅱ)是反应的催化剂，在反应中起催化作用，C正确；D．由分析可知，酸性高锰酸钾溶液褪色发生的反应为草酸溶液与酸性高锰酸钾溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水，反应的离子方程式为：，D错误；故选D。 8．（2025·河北衡水·三模）某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，以反应。进行了如下实验。下列说法错误的是 实验编号 实验温度/℃ 试管中所加试剂及其用量/mL 0.6 mol/L溶液 3 mol/L稀硫酸 0.05 mol/L溶液 ① 25 3.0 2.0 3.0 ② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 ③ 30 2.0 2.0 3.0 A．该实验还需要测量的数据是溶液褪色所需的时间 B．探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验②③，且 C．实验①用时1.5min，用草酸表示化学反应速率为0.025 mol/（L•min） D．若反应一段时间后速率明显增大，可能是有催化作用 【答案】B 【分析】实验①②温度相同，探究物质的量浓度对反应速率的影响，则。实验②③中反应物的物质的量浓度相同，探究温度对反应速率的影响，。 【解析】A．草酸溶液和酸性高锰酸钾溶液反应生成硫酸锰、硫酸钾、二氧化碳和水，高锰酸钾溶液为紫红色，可以通过测量溶液褪色所需的时间来比较反应速率的大小，A正确；B．根据分析可知，B错误；C．反应为，由题表数据可知，高锰酸钾完全反应，则实验①的，C正确；D．若反应一段时间后速率明显增大，可能是因为生成物有催化作用，反应过程中生成了锰离子，故推测可能的催化剂是生成的，D正确；故选B。 9.（2021·辽宁·高考真题）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 D．条件②，降冰片烯起始浓度为时，半衰期为 【答案】B 【解析】A．由题干图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间更短，故反应速率越大，A正确；B．由题干图中曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯浓度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错误；C．由题干图中数据可知，条件①，反应速率为=，C正确；D．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时，半衰期为125min÷2=，D正确；故答案为：B。 10.（24-25高一下·四川成都·期中）某实验小组利用酸性与反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。该小组实验方案如下实验测定溶液完全褪色时间。回答下列问题： 实验编号 溶液 酸性溶液 温度 溶液 褪色时间 浓度 体积 浓度 体积 ① 0.20 2.0 0.010 4.0 V 25 ② 0.20 4.0 0.010 4.0 0 25 ③ 0.20 4.0 0.010 4.0 0 （1）表中 ，若②③组为对比实验，则 (填“>”、“<”或“=”)。 （2）反应的离子方程式补充完整： 。 用H2C2O4计算实验①中的反应速率 (H2C2O4)= (忽略溶液混合引起的体积变化)。 （3） (填“>”、“<”或“=”)，其理由是 （4）有同学做实验时发现，硫酸酸化的与反应开始时，溶液褪色慢，但反应一段时间后溶液褪色明显加快。针对上述实验现象，该同学提出下列猜想： 猜想①：硫酸酸化的与反应是放热反应，导致溶液温度升高，反应速率加快。 猜想②： (请你补充) 要证实猜想②，除硫酸酸化的高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还需要选择的试剂是 。 【答案】（1）2.0 >或< （2） 或 （3）> ①②两组温度相同，①中溶液浓度小于② （4）对该化学反应起催化作用 MnSO4固体 【分析】酸性条件下，与发生氧化还原反应：，由表中数据可知3次实验KMnO4溶液的浓度相等，反应时溶液的总体积都是8mL，通过改变溶液的体积可以改变溶液的浓度，①②两组温度相同，则探究溶液的浓度对化学反应速率的影响；②和③浓度都相同，则探究温度对化学反应速率的影响。 【解析】（1）根据分析，反应时溶液的总体积都是8mL，故V=2.0mL；②③组为对比实验，两组浓度相同，则探究温度对化学反应速率的影响，则>或<。 （2）酸性与反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，离子方程式为；根据表格数据，KMnO4的浓度和体积分别为0.10和4.0mL，反应时溶液的总体积都是8mL，则(H2C2O4)=。 （3）根据分析，①②两组温度相同，①中溶液浓度小于②，则>。 （4）与反应生成硫酸锰，锰离子有催化作用，所以猜想还可能是Mn2+对该化学反应起催化作用；要证实猜想②，在做对比实验时还需要加入硫酸锰观察反应速率是否变化，因此除硫酸酸化的高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还需要选择的试剂是MnSO4固体。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 运用控制变量法的实验探究 1.概念体系：理解控制变量法的核心内涵 —— 研究单一因素影响时，只改变自变量，控制其他无关变量不变，明确自变量、因变量、无关变量的判定标准。 2.方法应用：掌握 “确定变量→设计对照实验→控制无关变量→记录因变量→分析结论” 的完整探究流程，能结合浓度、温度、催化剂、固体表面积等因素，设计验证其对化学反应速率影响的实验方案。 3.规律建构：通过实验证据，归纳并掌握外界条件（浓度、温度等）影响化学反应速率的基本规律，能解释相关实验现象与生活实例。 一、控制变量法的探究原理 1.定义：影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究改变的条件对反应速率的影响并得出相关的规律或结论，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想。 2.三大原则： （1）单一变量原则：每次实验只改变一个因素，其他条件保持一致。 ①每次实验仅改变一个自变量，确保结果的归因明确。例如探究温度影响时，必须保持浓度、催化剂等完全一致。 ②反例警示：若同时增加盐酸浓度并升高温度，无法判断速率加快是由哪个因素导致。 （2）对照原则：设置对照组（如空白对照、条件对照），确保实验结果的可比性。 ①空白对照：如不加催化剂的 ( \text{H}_2\text{O}_2 ) 分解（用于验证催化剂的作用）。 ②条件对照：如不同浓度组之间的对比，需通过表格清晰记录变量组合（如下表）： 实验组 温度（℃） H2O2浓度（%） 催化剂 反应时间（min） O2体积（mL） 1 25 5 无 5 5 2 25 5 MnO2 5 45 （3）重复性原则：多次实验验证结果的可靠性，避免偶然误差。 选择直观的观测指标（如气体体积、颜色变化、沉淀生成速率），并通过多次实验（至少 3 次）取平均值，减少偶然误差。 二、 实验设计与变量识别 1.变量分类： （1）自变量（实验中主动改变的因素，如温度、浓度）； （2）因变量（随自变量变化而变化的结果，如反应速率、溶解度）； （3）无关变量（需控制的干扰因素，如实验装置、操作时间）。 2.实验探究的典型案例——四大影响因素与变量控制 （1）探究浓度对反应速率的影响 ①实验对象：溶液中的离子反应（如盐酸与大理石反应：CaCO3 + 2HCl=CaCl2+CO2↑+ H2O） ②控制变量： a.自变量：盐酸浓度（如 0.5mol/L、1.0mol/L、2.0mol/L） b.无关变量：大理石颗粒大小、温度、反应容器、收集气体的装置 ③观测指标：相同时间内收集到的CO2 体积（或产生气泡的速率） ④结论：其他条件相同时，反应物浓度越大，反应速率越快。 （2）探究温度对反应速率的影响 ①实验对象：过氧化氢分解反应（2H2O2 2H2O+O2↑） ②控制变量： a.自变量：反应温度（如 20℃、40℃、60℃，通过水浴控制） b.无关变量：H2O2浓度、MnO2用量、催化剂颗粒大小 ③观测指标：相同时间内生成 ( \text{O}_2 ) 的体积（或带火星木条复燃的时间） ④结论：其他条件相同时，温度每升高 10℃，反应速率通常增大 2~4 倍（阿伦尼乌斯规律）。 （3）探究催化剂对反应速率的影响 ①实验对象：过氧化氢分解反应（2H2O2 2H2O+O2↑） ②控制变量： a.自变量：催化剂种类（如 MnO2、FeCl3 溶液、猪肝研磨液） b.无关变量：H2O2浓度与体积、温度、反应容器 ③观测指标：反应至不再产生气泡的时间（或单位时间内气泡产生速率） ④结论：催化剂能显著改变化学反应速率（正催化剂加快速率，负催化剂减慢速率），但不影响反应的最终产率。 （4）探究固体表面积对反应速率的影响 ①实验对象：锌与稀硫酸反应（Zn+H2SO4 =ZnSO4 +H2↑） ②控制变量： a.自变量：锌的状态（块状、粉末状） b.无关变量：硫酸浓度、温度、锌的质量 ③观测指标：相同时间内收集到的H2体积 ④结论：其他条件相同时，固体反应物表面积越大（如粉末状），反应速率越快。 三、 数据处理与结论推导 1.数据记录：准确记录实验现象（如气泡产生速率、沉淀量）和数据（如温度、时间）。 2.图表分析：通过折线图、柱状图等呈现变量关系（如“温度-反应速率”曲线）。 3.结论表述：需包含“前提条件+变量关系”，例如：“在其他条件相同时，浓度越大，反应速率越快”。 四、实际应用与拓展 1.工业生产：通过控制反应条件（如合成氨中的高温高压、催化剂）优化生产效率。 2.生活应用：食品冷藏（降低温度减慢变质速率）、伤口消毒用3% 过氧化氢（控制浓度确保安全性与反应速率）。 3.科学研究：通过变量控制探究复杂反应的机理（如酶催化反应中 pH、温度的协同影响）。 五、探究中存在的问题及其纠正方案 1.变量控制不严格 ①问题：如探究浓度影响时，不同组别的反应温度因环境变化而不同。 ②解决：使用恒温水浴、同一批次药品、固定操作时间（如每隔 30 秒记录一次数据）。 2. 实验现象不明显 ①问题：低浓度反应速率过慢，导致观测困难。 ②解决：适当提高浓度（如将盐酸浓度从 0.1mol/L 调整为 0.5mol/L），或使用更灵敏的检测工具（如气压传感器测量气体压强变化）。 3. 结论表述不严谨 ①错误案例：“浓度越大，反应越快”（未限定“其他条件相同”）。 ②规范表述：“在温度为 25℃、大理石颗粒大小相同的条件下，盐酸浓度从 0.5mol/L 增至 2.0mol/L 时，相同时间内收集到的 ( \text{CO}_2 ) 体积增加 3 倍”。 六、考查方式及解题策略 1.常见考查形式 ①以表格的形式给出多组实验数据，让考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，让考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。 题型01 控制变量法在探究浓度对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（24-25高一下·山东菏泽·期末）色度传感器可用于测定溶液的透光率。现用色度传感器探究Na2S2O3与H2SO4反应（Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O）过程中浓度对反应速率的影响。室温下，将不同体积的Na2S2O3与H2SO4混合（见下表），测得透光率（T）随时间（t）的变化曲线如图。下列说法错误的是 实验序号 0.1 mol·L−1Na2S2O3(mL) 0.1 mol·L−1H2SO4(mL) 蒸馏水(mL) ① 0.50 1.50 1.00 ② 1.00 V1 0.50 ③ 1.50 1.50 0 ④ 1.50 1.00 V2 ⑤ 1.50 0.50 1.00 A．可以通过产生气泡快慢定性判断反应快慢 B．表中V1=1.5，V2=0.5 C．曲线L5表示实验③的变化曲线 D．Na2S2O3浓度和H2SO4浓度对反应速率的影响程度不同 【变式】（24-25高一下·湖南·期末）一定条件下，反应的速率方程为（为速率常数），某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下： 组别 反应速率 ① 1 1 2 v ② 1 4 2 v ③ 2 1 2 ④ 2 1 4 ⑤ 4 8 4 根据表中的测定结果分析，下列结论错误的是 A．由①②可知反应速率与B物质的浓度无关 B． C． D．在反应体系中保持其他物质的浓度不变，仅增大C物质的浓度，会使反应速率增大 题型02 控制变量法在探究温度对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（25-26高一下·全国·月考）为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是 A． B． C． D． 【变式】（24-25高一下·安徽六安·期末）硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的还原剂，能被酸性KMnO4溶液氧化，反应原理如下： 某学习小组为探究影响该化学反应速率的因素，设计了如下表所示系列实验。 实验 序号 温度 /℃ V/mL 恰好紫色 褪去的 时间/s 稀硫酸 (1.5000 ) 蒸馏水 Na2S2O3溶液(0.1250) KMnO4溶 液(0.2500 ) ① 25 5.00 0 25.00 10.00 t1 ② 25 5.00 10.00 15.00 V1 t2 ③ 40 V2 V3 15.00 V4 t3 下列说法正确的是 A．t1>t2>t3 B．实验中除能观察到紫色溶液褪去外还能观察到溶液变浑浊 C．实验②和③探究温度对反应速率的影响，则需V2=V3=10.00 D．若实验①中，t1=20s，则前20s内平均反应速率： 题型03 控制变量法在探究催化剂对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（25-26高一下·山东·月考）为比较和对分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是 A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B．若图甲所示实验中反应速率为①>②，不一定说明比对分解催化效果好 C．用图乙所示装置测定反应速率，只能测定反应产生的气体体积无法测定生成一定体积气体所用的时间 D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开注射器活塞，观察活塞是否回到原位 【变式】（24-25高一下·北京朝阳·期末）用溶液和溶液探究催化剂和浓度对反应速率的影响。 实验编号 溶液的体积/mL 的体积 溶液/滴 ⅰ 2 2滴 0 ⅱ 2 0 2 ⅲ 1 1mL 2 下列分析不正确的是 A．通过观察产生气泡的快慢，比较反应速率的大小 B．对比ⅰ和ⅱ，可研究催化剂对分解速率的影响 C．对比ⅱ和ⅲ，可研究浓度对分解速率的影响 D．实验ⅲ加入试剂的顺序是溶液、溶液、水 题型04 控制变量法在探究固体表面积对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（24-25高一下·北京·期末）实验室用大理石和稀盐酸制取。下列条件下，该反应最快的是（不考虑盐酸的挥发） 选项 盐酸的物质的量浓度 温度 大理石形状 A 20℃ 粉末状 B 35℃ 块状 C 20℃ 块状 D 35℃ 粉末状 【变式】（24-25高一下·北京房山·期中）变量控制是科学研究的重要方法。碳酸钙与盐酸分别在下列条件下发生反应，化学反应速率最大的是 选项 5.0mol·L-1盐酸 碳酸钙 蒸馏水 A 50mL 5.0g碎块 0mL B 50mL 5.0g粉末 0mL C 25mL 5.0g碎块 25mL D 25mL 5.0g粉末 25mL 题型05 控制变量法在探究综合因素对化学反应速率的影响中的应用 【典例】（24-25高一下·北京西城·期末）某实验小组用一定浓度的H2O2溶液降解有机废水。有机物初始浓度相同时，探究有关因素对该降解反应速率的影响。下列说法不正确的是 实验序号 H2O2溶液的浓度mol/L 催化剂 温度/℃ ① 0.50 无 25 ② 1.0 无 25 ③ x 0.1gFeCl3固体 40 ④ 1.0 无 40 A．实验③中，x=1.0 B．对比实验①②的目的是探究H2O2溶液浓度对降解反应速率的影响 C．为探究温度对降解反应速率的影响，可以选择实验①④对比 D．温度过高时，降解反应速率减小，可能的原因是H2O2受热分解 【变式】（24-25高一下·四川成都·期末）某小组利用溶液与稀反应探究反应条件对速率的影响，下列有关说法不正确的是 选项 反应温度 溶液 稀 ① 25 10 0.1 10 0.1 0 ② 25 5 0.1 10 0.1 x ③ 50 10 0.1 5 0.2 5 ④ 50 10 0.1 10 0.1 0 A．该反应的化学方程式为： B．可通过产生浑浊的时间或单位时间内产生气体的体积判断反应的快慢 C．①③两组实验可探究温度对反应速率的影响 D．若，①②两组实验可探究溶液浓度对反应速率的影响 【巩固训练】 1．（24-25高一下·甘肃·期末）为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 的硫酸 温度 硫酸铜固体 I 2.0g 200.0mL 0 Ⅱ 2.0g 200.0mL 0 Ⅲ 2.0g 200.0mL 0.2g 下列叙述错误的是 A．实验I和Ⅱ探究温度对反应速率的影响 B．实验Ⅱ和Ⅲ探究原电池对反应速率的影响 C．反应速率：Ⅲ>Ⅱ>I D．产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>I 2．（24-25高一下·安徽·期末）化学反应的速率受到外界条件的影响，现将以下四种溶液分别加入到四个盛有20mL2mol/L盐酸的烧杯中，然后均加水稀释到100mL，此时，和盐酸缓慢地进行反应，已知：。其中最先出现浑浊的是 A．20℃20mL3mol/L的溶液 B．30℃30mL2mol/L的溶液 C．20℃30mL2mol/L的溶液 D．30℃10mL4mol/L的溶液 3．（24-25高一下·湖北荆门·期末）已知。为探究影响化学反应速率的因素，某化学小组基于该反应设计了如下表所示系列实验。下列说法错误的是 实验序号 反应温度/(℃) 硫代硫酸钠() 稀硫酸 V/mL V/mL V/mL 1 20 10.0 0.10 10.0 0.10 0 2 40 0.10 10.0 0.10 3 20 0.10 4.0 0.10 A．实验计时是从溶液混合开始，溶液出现乳白色浑浊时结束 B．该反应也可通过测的体积变化来表示化学反应速率的快慢 C．若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则， D．设计该实验的基本方法为变量控制法 4．（24-25高一下·黑龙江大庆·期末）利用和酸性溶液反应探究外界条件对反应速率的影响，设计方案如下： 序号 温度T／K 参加反应的物质 溶液颜色褪至无色时所需时间 溶液(含硫酸) 溶液 ① 293 4.0 0.02 6.0 0.1 0 6 ② 293 4.0 0.02 4.0 0.1 8 ③ 4.0 0.02 6.0 0.1 0 5 下列说法错误的是 A．实验①和②探究浓度对反应速率的影响，则 B．实验①和③探究温度对反应速率的影响，则 C．反应的离子方程式为 D．实验③的平均反应速率 5．（24-25高一下·贵州黔南·期末）下列各组物质的反应，放出氢气速率最快的是 选项 金属(相同粉末状) 酸及其浓度 酸的体积 反应温度 A 的盐酸溶液 B 的盐酸溶液 C 的溶液 D 的溶液 6．（2025高一·上海·月考）下列说法不正确的是 A．氢离子浓度相同的稀盐酸和稀硫酸分别与相同质量的CaCO3固体反应，前者反应较快 B．等质量的锌粒与锌粉分别与0.1 mol·L-1盐酸反应，后者反应较快 C．常温下Mg片、Al片分别与0.1 mol·L-1盐酸反应，前者反应较快 D．0.1 mol·L-1稀盐酸和0.1 mol·L-1稀硝酸分别与相同形状、相同大小的大理石反应，因硝酸具有氧化性，其反应较快 7．（24-25高一下·河北衡水·期中）用溶液氧化废水中的还原性污染物，为研究降解效果设计如下对比实验探究温度、浓度、pH对降解速率和效果的影响，实验测得的浓度与时间关系如图所示。 实验编号 温度/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 下列说法错误的是 A．实验①中在0-15minM的降解速率约为 B．对比实验①④说明的浓度越小，降解的速率越慢 C．实验①③证明越高，越不利于的降解 D．对比实验①②说明温度升高，降解速率加快 8．（24-25高一下·四川南充·期中）某实验小组用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液为反应物，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验记录如下表。下列说法正确的是 序号 温度 Na2S2O3溶液体积 H2SO4溶液体积 H2O体积 出现沉淀的时间 Ⅰ 20 5 5 10 t1 Ⅱ 20 5 10 a t2 Ⅲ 60 b 5 10 t3 已知：实验结果：。 A．当a=5，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究蒸馏水的用量对反应速率的影响 B．根据实验结果可知b>5 C．进行实验Ⅰ、Ⅱ时，依次向试管中加入Na2S2O3溶液、H2SO4溶液、H2O D．该反应的离子方程式为 9.（24-25高一下·福建宁德·期末）用酸性溶液氧化溶液，探究温度和浓度对化学反应速率的影响。下列说法错误的是 实验编号 反应温度/℃ 酸性溶液体积/mL 溶液体积/mL 水的体积/mL 1 30 2 2 0 2 20 2 2 0 3 20 2 1 a A．通过观察溶液颜色的变化，比较反应速率的快慢 B．实验1、2的目的是探究温度对化学反应速率的影响 C．实验测得温度过高时，反应速率减小，可能的原因是受热分解 D．用实验2、3探究溶液浓度对反应速率的影响，则 10．（24-25高一下·陕西榆林·期中）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。 实验序号 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 ⅲ 2.0 50.0 25 0.2 0 ⅳ 2.0 50.0 25 4.0 0 （1）本实验需要测定的数据可以是 ，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸浓度对锌与稀硫酸反应速率的影响，其中 ． （2）实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是 。 【强化训练】 1．（25-26高一上·河北唐山·月考）为探究酸性条件下，影响KI被空气氧化速率的因素(已知反应)，设计下列方案。其中不可行的是 选项 实验Ⅰ 实验Ⅱ 温度 试剂加入顺序 温度 试剂加入顺序 A 20℃ 淀粉、稀硫酸、KI溶液 20℃ 淀粉、KI溶液、稀硫酸 B 25℃ KI溶液、稀硫酸、淀粉 35℃ 稀硫酸、KI溶液、淀粉 C 30℃ 淀粉、KI溶液、稀硫酸 40℃ 淀粉、KI溶液、稀硫酸 D 25℃ KI溶液、淀粉、稀硫酸 35℃ KI溶液、淀粉、稀硫酸 2．（24-25高一下·河北石家庄·期末）某研究小组以反应为例，探究外界条件对化学反应速率的影响。下列说法正确的是 实验序号 实验温度 酸性溶液 溶液 溶液颜色褪至无色所用时间／ ① 20 2 0.02 4 0.1 0 ② 20 2 0.02 2 0.1 2 8 ③ 45 2 0.02 2 0.1 A． B．， C．利用实验①③探究温度对化学反应速率的影响 D．反应②中 3．（24-25高一下·安徽阜阳·期末）某兴趣小组的同学为探究外界条件对反应速率的影响，在室温下进行了如下实验(实验原理为)。下列说法错误的是 实验编号 溶液 溶液 另加物质 现象 ① 2mL 4mL 1mL溶液 1mL溶液 褪色 ② 2mL 4mL 1mL溶液 1mL溶液 与①褪色时间几乎相同 ③ 2mL 4mL 2mL溶液 比①褪色时间缩短 ④ 2mL 4mL 1mL溶液 1mL溶液 比①褪色时间显著缩短 A．由实验①②可知：对该反应速率基本无影响 B．由实验①②③可知：溶液中的增大，有利于提升该反应速率 C．若将实验①放入热水浴中进行，褪色时间将缩短 D．分析四组实验可知，实验①中随时间变化趋势如图： 4．（24-25高一下·北京·期末）某密闭容器中投入1.0mol/L的物质A，进行化学反应。在三种不同条件下，反应物A的浓度随反应时间（min）的变化情况如下表所示，表中温度为摄氏度（℃）。下列说法中，不正确的是 实验序号 0 10 20 30 40 50 60 1 800 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800 1.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 820 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 A．由实验1可知，此反应为可逆反应 B．实验2比实验1反应速率快，可能是加了催化剂 C．实验3中，20min内，B的反应速率为 D．由实验可知，通过改变温度可改变反应限度 5．（24-25高一下·湖南永州·期末）某分解反应：，其速率方程为，已知k为速率常数，只与催化剂、温度、固体接触面积有关。在某温度下，实验测得各物质浓度的变化与时间关系如下表所示： 0 20 40 60 80 100 0.100 0.040 0.020 0 0 0.020 0 0.020 下列说法不正确的是 A．20min内用表示反应的速率为0.001 B．n=0 C．增大反应物浓度，反应速率增大 D．当升高温度，反应60min时，c()大于0.03 6．（24-25高一下·福建厦门·期末）某化学小组欲测定酸性条件下：溶液与溶液反应的化学反应速率，实验试剂为溶液和溶液，所得溶液中和随时间变化的曲线分别如图1和图2。下列说法正确的是 A．该反应在内的平均反应速率 B．将图2纵坐标替换为，曲线与原图不重合 C．由图2可知时间内逐渐增大 D．根据后下降，可推测该反应为吸热反应 7．（24-25高一下·山东临沂·期中）某兴趣小组为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，在室温下向的溶液(硫酸酸化)中分别加入不同浓度的草酸(，二元弱酸)溶液，实验结果如图所示，透光率越大，溶液颜色越浅。 已知：草酸与高锰酸钾反应的过程可能为：Mn(Ⅶ)(Ⅶ表示价态) 下列说法错误的是 A．该实验条件下，增大草酸的浓度，褪色时间变长 B．若时溶液褪色，用草酸表示的平均反应速率为 C．在反应中起催化作用 D．反应的离子方程式为 8．（2025·河北衡水·三模）某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，以反应。进行了如下实验。下列说法错误的是 实验编号 实验温度/℃ 试管中所加试剂及其用量/mL 0.6 mol/L溶液 3 mol/L稀硫酸 0.05 mol/L溶液 ① 25 3.0 2.0 3.0 ② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 ③ 30 2.0 2.0 3.0 A．该实验还需要测量的数据是溶液褪色所需的时间 B．探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验②③，且 C．实验①用时1.5min，用草酸表示化学反应速率为0.025 mol/（L•min） D．若反应一段时间后速率明显增大，可能是有催化作用 9.（2021·辽宁·高考真题）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 D．条件②，降冰片烯起始浓度为时，半衰期为 10.（24-25高一下·四川成都·期中）某实验小组利用酸性与反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。该小组实验方案如下实验测定溶液完全褪色时间。回答下列问题： 实验编号 溶液 酸性溶液 温度 溶液 褪色时间 浓度 体积 浓度 体积 ① 0.20 2.0 0.010 4.0 V 25 ② 0.20 4.0 0.010 4.0 0 25 ③ 0.20 4.0 0.010 4.0 0 （1）表中 ，若②③组为对比实验，则 (填“>”、“<”或“=”)。 （2）反应的离子方程式补充完整： 。 用H2C2O4计算实验①中的反应速率 (H2C2O4)= (忽略溶液混合引起的体积变化)。 （3） (填“>”、“<”或“=”)，其理由是 （4）有同学做实验时发现，硫酸酸化的与反应开始时，溶液褪色慢，但反应一段时间后溶液褪色明显加快。针对上述实验现象，该同学提出下列猜想： 猜想①：硫酸酸化的与反应是放热反应，导致溶液温度升高，反应速率加快。 猜想②： (请你补充) 要证实猜想②，除硫酸酸化的高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还需要选择的试剂是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $