第6章 5 聚焦突破5 “变量控制”实验探究影响化学反应速率的因素（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）不定项

本高中化学讲义聚焦化学探究实验中控制变量法的核心知识点，系统梳理从控制变量思路到“变量控制”实验探究题思维流程的脉络，通过酸性KMnO₄与H₂C₂O₄反应、KI氧化、Na₂S₂O₃与硫酸反应等实例，构建“理论方法-实验设计-数据处理”的学习支架。 该资料以真实实验情境为载体，通过设计多组对比实验（如不同浓度H₂C₂O₄对反应速率的影响、温度对KI氧化速率的影响），培养学生科学思维中的证据推理能力和科学探究与实践中的实验设计能力。课中辅助教师引导学生掌握变量控制方法，课后学生可通过集训题巩固，提升分析和解决实际问题的能力，有效查漏补缺。

1．化学探究实验中控制变量法的思路 2．“变量控制”实验探究题的思维流程 【突破集训】 1．(2025·沈阳高一检测)同一个化学反应，因为外界条件的不同，化学反应速率不同，通过控制变量可以测定不同条件对化学反应速率的影响。利用酸性KMnO4与H2C2O4的反应原理，某化学兴趣小组对反应速率的影响因素进行了探究。回答下列问题： (1)KMnO4溶液用稀硫酸酸化，能将H2C2O4氧化为CO2，写出该反应的化学方程式：_______________________________。 (2)利用图1装置测定生成的CO2的体积，以此测定该反应的化学反应速率。向锥形瓶中加入120 mL 0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液，通过分液漏斗滴加一定浓度的酸性KMnO4溶液。 ①图2是CO2的体积随反应时间的变化曲线。100 s后，曲线斜率明显减小，解释其原因：_______________________________。 ②计算0～80 s内生成CO2的平均反应速率：v(CO2)＝________mL·s-1(保留3位有效数字)。 (3)某同学通过测定酸性KMnO4溶液褪色所需的时间来探究化学反应速率的影响因素。该同学在室温下完成了下表中的实验： 实验 组号 0.55 mol/L H2C2O4 溶液体积/mL 0.2 mol/L 酸性KMnO4 溶液体积/mL 蒸馏水 体积/mL 褪色时 间/s 1 2.5 2.5 5 38 2 5 2.5 2.5 19 3 7.5 2.5 V 9 ①实验3的V＝________。 ②比较三组实验，得出的结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ③反应过程中，观察到开始阶段反应较慢，溶液颜色无明显变化，但之后反应速率明显增大，导致该现象的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填一种)。 解析：(1)KMnO4溶液用稀硫酸酸化，能将H2C2O4氧化为CO2，KMnO4转化为MnSO4，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===10CO2↑＋K2SO4＋2MnSO4＋8H2O。 (2)①100 s后，曲线斜率明显减小的原因是草酸浓度减小，反应速率减小。 ②0～80 s内生成CO2的平均反应速率：v(CO2)＝≈3.38 mL·s-1。 (3)①为探究浓度对反应速率的影响，混合溶液的体积要相同，因此实验3的V＝10－7.5－2.5＝0。 ②比较三组实验发现，其他条件相同时，草酸浓度越大，褪色时间越短，说明反应速率越大。 ③反应过程中，观察到开始阶段反应较慢，溶液颜色无明显变化，但之后反应速率明显增大，导致该现象的原因可能是反应生成的锰离子对反应起催化作用。 答案：(1)2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===10CO2↑＋K2SO4＋2MnSO4＋8H2O (2)①草酸浓度减小，反应速率减小　②3.38 (3)①0　②其他条件相同时，草酸浓度越大，反应速率越大　③反应生成的锰离子对反应起催化作用 2.（2025·淄博高一月考）碘化钾(KI)是白色半透明的六角形结晶或白色颗粒状粉末，在空气中久置能被氧化为碘单质。某学校化学课外小组利用该反应原理探究外界条件对化学反应速率的影响。回答下列问题： (1)写出酸性KI溶液在空气中被氧化成碘单质的离子方程式：________________________________________________________________________。 实验Ⅰ：探究温度对化学反应速率的影响 在四支试管中各加入2 mL浓度均为0.5 mol·L-1的KI溶液，再滴加3 mL同浓度的稀硫酸，同时均滴加2滴指示剂，用不同温度的水浴进行加热。实验现象记录见下表： 试管组号 ① ② ③ ④ 温度/℃ 30 40 50 60 显色时间/s 240 t1 t2 t3 (2)实验中用到的计量仪器除量筒外，还需要________________(填仪器名称)。 (3)滴加的指示剂名称是________________。 (4)该实验结束后，小组成员得出结论：温度每升高10 ℃，反应速率增大为原来的2倍。 ①某同学将c mol·L-1的KI溶液(含指示剂)置于40 ℃的水浴中加热，其他条件与上述实验相同，80 s时溶液开始显色，则c________(填“>”“<”或“＝”)0.5。 ②上表中t2＝________。 实验Ⅱ：探究硫酸浓度对化学反应速率的影响。 常温下，取三支试管，先向其中各加入1 mL相同浓度的KI溶液(含指示剂)，再分别加入2 mol·L-1的硫酸溶液和一定量蒸馏水，显色时间见下表： 组别 V(硫酸)/mL V(蒸馏水)/mL 显色时间/s ⅰ 3 0 120 ⅱ 2 V1 140 ⅲ 1 V2 200 (5)实验中加入蒸馏水的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)通过实验Ⅰ、Ⅱ，本小组得出的实验结论为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)酸性KI溶液在空气中被氧气氧化成碘单质，离子方程式为O2＋4I－＋4H＋===2H2O＋2I2。(2)反应中需要控制的变量为温度，因此需要用到温度计，另外需要测定反应在不同温度下的显色时间，因此需要用到秒表或其他计时器。(3)碘离子被氧化成碘单质，淀粉遇碘单质变蓝色，故可用淀粉溶液作为该反应的指示剂。(4)①温度每升高10 ℃，反应速率增大为原来的2倍，故2 mL 0.5 mol·L-1的KI溶液(含指示剂)在40 ℃的水浴中加热，120 s时溶液开始显色，即t1＝120，c mol·L-1的KI溶液(含指示剂)置于40 ℃的水浴中加热，80 s时溶液开始显色，根据浓度越大反应速率越大可知，c>0.5。②根据温度每升高10 ℃，反应速率增大为原来的2倍可知，t2＝60。(5)由题表可知，三支试管中所加硫酸溶液的体积不同，而所加入碘化钾溶液的体积是相同的，为了比较硫酸溶液的浓度对反应速率的影响，应控制KI的浓度相同，因此加入蒸馏水的目的是使三组溶液的总体积相同，即KI的浓度相同。(6)通过实验Ⅰ、Ⅱ，本小组得出的实验结论为其他条件不变时，升高温度或增大反应物的浓度，反应速率均增大。 答案：(1)O2＋4I－＋4H＋===2H2O＋2I2 (2)秒表(或计时器)、温度计 (3)淀粉溶液 (4)①>　②60 (5)保持三组溶液的总体积相同(或保持KI的浓度相同)　 (6)其他条件不变时，升高温度或增大反应物的浓度，反应速率均增大 3．探究一定条件下反应物浓度对硫代硫酸钠(Na2S2O3)与硫酸反应速率的影响。 【查阅资料】 Ⅰ.Na2S2O3易溶于水，能与硫酸发生反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O； Ⅱ.浊度计用于测量浑浊度的变化，产生的沉淀越多，浑浊度(单位为NTU)值越大。 【实验过程】 用如图甲所示的装置进行下表所示的5个实验，分别测量混合后溶液达到相同浑浊度的过程中，浑浊度随时间的变化。实验①～⑤所得数据如图乙曲线①～⑤所示： 实验数据： 实验 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL V/mL ① 0.1 1.5 0.1 3.5 10 ② 0.1 2.5 0.1 3.5 9 ③ 0.1 3.5 0.1 3.5 x ④ 0.1 3.5 0.1 2.5 9 ⑤ 0.1 3.5 0.1 1.5 10 【分析与解释】 (1)实验①中，溶液混合后Na2S2O3的初始浓度为________mol·L-1。 (2)实验③中，x＝________。 (3)实验①②③的目的是_________________________。 (4)通过比较①②③与③④⑤两组实验，可推断：Na2S2O3浓度的改变对Na2S2O3与硫酸反应的化学反应速率的影响更大。该推断的证据是______________________________________________________________________________。 解析：(1)实验①中，溶液混合后的总体积为15 mL，故混合后Na2S2O3的初始浓度c(Na2S2O3)＝＝0.01 mol·L-1。(2)由实验①中数据可知，溶液混合后的总体积为15 mL，为了保证体积相同，实验③中x＝15－3.5－3.5＝8。(3)实验①②③中H2SO4溶液的浓度和体积相同，Na2S2O3溶液的浓度不同，通过其他条件不变，只改变混合后Na2S2O3的浓度来探究其对反应速率的影响。 答案：(1)0.01　(2)8　(3)探究其他条件相同时，Na2S2O3的浓度变化对反应速率的影响　(4)达到相同浑浊度时实验①②③所需时间的改变量大于实验⑤④③所需时间的改变量 学科网（北京）股份有限公司 $