2.课时跟踪检测练 18.第六章 微专题突破(二) 变量控制法-【满分思维】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本高中化学讲义聚焦变量控制法这一核心知识点，系统梳理影响化学反应速率的单一因素（如浓度、温度）、多因素比较及含未知量表格探究的递进脉络，构建从基础到综合应用的学习支架。 资料通过题组设计（如H2O2分解实验变量分析、不同条件下反应速率比较计算），培养学生科学思维（证据推理、控制变量）和科学探究能力。课中辅助教师引导学生分析变量关系，课后助力学生通过实例巩固方法，查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

微专题突破(二)　变量控制法 (30分钟　30分) 题组过关·夯基础 题组一:探究单一因素对反应速率的影响 1.(4分)下列各组反应(表中物质均为反应物),反应刚开始时,放出H2的速率最快的是 (　　) 选项 金属(粉末状) 酸的浓度 体积 反应温度 A 0.1 mol Mg 6 mol·L-1硝酸 10 mL 60 ℃ B 0.1 mol Mg 3 mol·L-1盐酸 10 mL 60 ℃ C 0.1 mol Fe 3 mol·L-1盐酸 10 mL 60 ℃ D 0.1 mol Mg 3 mol·L-1硫酸 10 mL 60 ℃ 【解析】选D。金属Mg与硝酸反应不产生H2,排除A项;Fe不如Mg活泼,排除C项;其他两项中只比较c(H+)即可,显然3 mol·L-1盐酸中c(H+)小于3 mol·L-1硫酸中c(H+),因此D项放出H2的速率最快。 2.(2分)某小组设计如图所示实验探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是 (　　) A.该实验探究的是温度对反应速率的影响 B.该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同 C.实验中,H2O2的浓度越大越好 D.温度相同时,若用FeCl3代替MnO2,反应速率不相同 【解析】选C。两个装置中的变量是温度,所以该实验探究的是温度对反应速率的影响,A正确;由于二氧化锰是催化剂,且探究的是温度对反应速率的影响,所以该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同,B正确;H2O2浓度过大,反应速率过快,不易控制,所以实验中H2O2的浓度不宜过大,C错误;温度相同时,若用FeCl3代替MnO2,由于改变了催化剂,则反应速率不相同,D正确。 题组二:多影响因素下反应速率的比较 3.(2分)控制变量是科学研究的重要方法。相同质量的铁粉与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应,其中反应速率最大的是 (　　) 选项 A B C D t/℃ 10 10 40 40 c(H2SO4)/mol·L-1 1 3 1 3 【解析】选D。铁粉与足量稀硫酸反应的实质是Fe+2H+===Fe2++H2↑,温度越高,H+浓度越大反应速率越大。温度为10 ℃,c(H2SO4)=1 mol·L-1,溶液中c(H+)=2 mol·L-1;温度为10 ℃,c(H2SO4)=3 mol·L-1,溶液中c(H+)=6 mol·L-1;温度为40 ℃,c(H2SO4)=1 mol·L-1,溶液中c(H+)=2 mol·L-1;温度为40 ℃,c(H2SO4)=3 mol·L-1,溶液中c(H+)=6 mol·L-1;对比发现D选项温度最高,同时H+浓度最大,故D项反应速率最大。 4.(2分)向四个容积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小的顺序排列正确的是 (　　) ①500 ℃,10 mol SO2、5 mol O2反应 ②500 ℃,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2反应 ③450 ℃,8 mol SO2、5 mol O2和2 mol Ar反应 ④500 ℃,8 mol SO2、5 mol O2和2 mol Ar反应 A.①>②>③>④ B.②>①>③>④ C.②>①>④>③ D.④>③>②>① 【解析】选C。根据外界条件对反应速率的影响,用控制变量法判断反应速率的相对大小,然后排序,注意催化剂对反应速率的影响更大。①与②相比,SO2的浓度和O2的浓度均相等,②中使用催化剂,其他条件相同时,使用催化剂的反应速率较大,则反应速率②>①;①与④相比,①中SO2的浓度比④中大,④中2 mol Ar为惰性气体,不参与反应,其他条件相同时,浓度越大,反应速率越大,则反应速率:①>④;③与④相比,④中2 mol Ar为惰性气体,不参与反应,④中温度比③高,其他条件相同时,温度越高,反应速率越大,则反应速率:④>③。综上,反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③,故选C。 5.(4分)某小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验方案如下。 实验 编号 室温下,试管中所加试剂及其用量 室温下溶液颜色褪至无色时所需时间 0.2mol·L-1 H2C2O4溶液 H2O 0.04mol·L-1 KMnO4溶液 0.36mol·L-1 稀硫酸 MnSO4 固体 ① 2.0 mL 2.0 mL 1.0 mL 1.0 mL — 4.1 min ② 3.0 mL a mL 1.0 mL 1.0 mL — 3.7 min ③ 3.0 mL 1.0 mL 1.0 mL 1.0 mL 少量 t min 下列说法正确的是 (　　) A.反应原理为5C2+2Mn+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O B.实验①和③探究MnSO4固体对反应速率的影响 C.实验①和②探究H2C2O4浓度对反应速率的影响,a=1.0 D.MnSO4对该反应有催化作用,加快反应速率,t>3.7 【解析】选C。A.反应原理为5H2C2O4+2Mn+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O,故A错误;B.探究MnSO4固体对反应速率的影响需要控制其他变量,选用实验②和③,故B错误;C.实验①和②探究H2C2O4浓度对反应速率的影响,a=1.0,故C正确;D.MnSO4对该反应有催化作用,加快反应速率,t<3.7,故D错误。 题组三:含未知量的表格探究化学反应速率 6.(4分)(双选)某学习小组为了探究酸性高锰酸钾溶液与NaHSO3溶液反应速率的影响因素,该小组设计如下实验方案。 实验 1 2 3 4 0.2 mol·L-1NaHSO3溶液/mL 3.0 3.0 4.0 3.0 0.1 mol·L-1 酸性KMnO4溶液/mL 2.0 2.0 2.0 2.0 0.6 mol·L-1H2SO4溶液/mL 1.0 2.0 2.0 1.0 0.1 mol·L-1MnSO4溶液/mL 0 0 0 0.5 V(H2O)/mL 2.0 a 0 b 混合溶液褪色时间/min 8 6 4 3 下列说法错误的是 (　　) A.该反应的离子方程式为5HS+2Mn+H+===2Mn2++5S+3H2O B.实验3从反应开始到反应结束这段时间内反应速率v(Mn)= 0.062 5 mol·L-1·min-1 C.a=1.5、b=1.0 D.实验4与实验1相比,说明Mn2+可能是该反应的催化剂 【解析】选B、C。A.酸性高锰酸钾溶液与亚硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、硫酸钠和水,反应的离子方程式为5HS+2Mn+H+===2Mn2++5S +3H2O,故A正确;B.由表格数据可知,亚硫酸氢钠和高锰酸钾的物质的量之比为(0.2 mol·L-1×4.0×10-3L)∶(0.1 mol·L-1×2.0×10-3L)=4∶1,则高锰酸钾完全反应,从反应开始到反应结束这段时间内高锰酸根离子的反应速率为= 0.006 25 mol·L-1·min-1,故B错误;C.由表格数据可知,实验1、2的实验目的是探究硫酸溶液的浓度对反应速率的影响,由探究实验变量唯一化原则可知,反应的总体积应保持不变,则a=8.0-7.0=1.0,同理可知,实验1、4的实验目的是探究硫酸锰溶液的浓度对反应速率的影响,则b=8.0-6.5=1.5,故C错误;D.由表格数据可知,实验1、4的实验目的是探究硫酸锰溶液的浓度对反应速率的影响,加入硫酸锰溶液,酸性高锰酸钾溶液与亚硫酸氢钠溶液反应的反应速率加快,说明锰离子能加快反应速率,是该反应的催化剂,故D正确。 综合应用·拓思维 7.(4分)某实验小组用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.1 mol·L-1 H2SO4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: 实验序号 温度/℃ H2SO4溶液 体积/mL Na2S2O3溶液 体积/mL H2O 体积/mL 出现沉淀 所需的时间/s Ⅰ 30 10 5 5 t1 Ⅱ 30 5 5 a t2 Ⅲ 60 10 5 5 t3 已知:①Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O;②实验结果:t2>t1>t3。 下列说法错误的是 (　　) A.a=10 B.对比实验Ⅰ、Ⅲ可知,升高温度能加快反应速率 C.除了用产生沉淀所需时间,还可以用产生气泡所需时间来记录和比较反应速率 D.进行实验Ⅰ、Ⅱ时,可依次向试管中加入H2SO4溶液、H2O、Na2S2O3溶液 【解析】选C。实验Ⅰ、Ⅱ的温度相同,比较H2SO4溶液的浓度不同时,对反应速率产生的影响,则Na2S2O3溶液的浓度应相同,溶液的总体积应相同,从而得出a=10,A正确;实验Ⅰ、Ⅲ中反应物的浓度都相同,实验结果:t1>t3,对比实验Ⅰ、Ⅲ可知,升高温度能加快反应速率,B正确;因为酸的浓度、温度都会影响SO2气体的溶解度,所以不能用产生气泡所需时间来记录和比较反应速率,C错误;因为H2SO4溶液的浓度不同,而Na2S2O3溶液的浓度相同,所以进行实验Ⅰ、Ⅱ时,可依次向试管中加入H2SO4溶液、H2O、Na2S2O3溶液,D正确。 【补偿训练】(双选)对水样中M的分解速率的影响因素进行研究,每次取2 L水样进行实验,在相同温度下,M的物质的量[n(M)]随时间(t)变化的有关实验数据如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.由③④得,水样中添加Cu2+,能加快M的分解速率 B.由②③得,反应物浓度越大,M的分解速率越快 C.由②④得,水样的pH越小,M的分解速率越快 D.在0~20 min内,②中M的平均分解速率为0.007 5 mol·L-1·min-1 【解析】选A、D。根据③④知,pH相同时,添加铜离子的,相同时间内n(M)的变化量越大,则M的分解速率越快,A正确;根据②③知,反应起始浓度及溶液pH都不同,有两个变量,则无法判断反应速率与浓度的关系,B错误;根据②④知,反应起始浓度、铜离子及溶液pH都不同,有三个变量,则无法判断M的分解速率与pH的关系,C错误;由题图知0~20 min内,②中M的分解速率v(M)===0.007 5 mol·L-1·min-1,D正确。 8.(4分)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越大 B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH的浓度越小,H2O2分解速率越大 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越大 D.图丁表明,碱性溶液中,Mn2+浓度越大,H2O2分解速率越大 【解析】选D。由题图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越小,A错误;由题图乙可知,NaOH溶液的浓度越大,反应速率越大,B错误;由题图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解速率最大,0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解速率最小,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,因此不能说溶液碱性越强,H2O2越容易分解,C错误;由题图丁可知,在溶液的酸碱性相同时,溶液中Mn2+浓度越大,H2O2的分解速率越大,D正确。 迁移创新·提素能 9.(4分)用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,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M的浓度与时间关系如图所示,下列说法不正确的是 (　　) 实验编号 温度/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 A.实验①在15 min内M的降解速率约为1.33×10-5 mol·L-1·min-1 B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大 C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解 D.实验④说明M的起始浓度越小,降解的速率越快 【解析】选D。由图中数据可知,实验①在15 min内Δc(M)=(0.30 mol·L-1- 0.10 mol·L-1)×10-3=2×10-4 mol·L-1,则v(M)==≈1.33×10-5 mol·L-1·min-1,故A正确;由图中曲线变化可看出实验②相对于实验①,M降解速率增大,由表中数据可知,其他条件相同,实验②的温度高,所以说明升高温度,M降解速率增大,故B正确;由图中曲线变化可看出实验①相对于实验③,M降解速率增大,由表中数据可知,其他条件相同,实验③的pH高,所以说明pH越高,越不利于M的降解,故C正确;根据图示可知M的起始浓度越小,降解速率越慢,故D错误。 【补偿训练】鲜榨的苹果汁在空气中放置一段时间颜色会变深,其实质是苹果中的多酚在多酚氧化酶的催化下被氧气氧化生成醌类物质。设计实验探究影响苹果汁被氧化的条件,实验记录如表: 实验组别 实验步骤 温度 实验现象 ① 将40 mL苹果原汁加入100 mL纯净水中,再加入半片维生素C片 常温 较长时间 不变色 ② 将40 mL苹果原汁加入100 mL纯净水中,再加入少量食盐 常温 较长时间 不变色 ③ 将40 mL苹果原汁加入100 mL纯净水中 常温 慢慢变色 ④ 将40 mL苹果原汁加入100 mL纯净水中,加热 60 ℃ 很快变色 (查阅资料可知:①维生素C有较强的还原性;②多酚氧化酶是一种蛋白质,加入食盐会降低其催化效果。) 根据上述实验记录,下列说法不正确的是 (　　) A.通过①③组实验对比可知,维生素C的还原性比苹果中的多酚弱 B.通过②③组实验对比可知,②中催化剂的活性受到了抑制 C.通过对比③④组实验可知,升高温度会加快反应速率 D.柠檬汁中含有丰富的维生素C,可以采取在苹果汁中加入柠檬汁的方法来减缓苹果汁被氧化的速率 【解析】选A。①中的苹果汁能保持较长时间不变色,说明维生素C与氧气发生了反应,从而使苹果汁中的多酚不被氧化,说明维生素C的还原性比苹果中的多酚强,A选项错误。②中的苹果汁能保持较长时间不变色,是因为多酚氧化酶是一种蛋白质,加入食盐会降低其催化效果,所以反应速率减小,B选项正确。④中苹果汁很快变色,说明温度升高会加快多酚被氧化的速率,C选项正确。柠檬汁中含有丰富的维生素C,所以在苹果汁中加入柠檬汁可以减缓苹果汁被氧化的速率,D选项正确。 - 1 - 学科网（北京）股份有限公司 $