1、第二章 化学反应速率和化学平衡“控制变量”实验探究化学反应速率的影响因素第二章 化学反应速率和化学平衡专题解读“控制变量”实验探究题主要是以表格或图像的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响，或给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。它能够很好地考查考生的实验设计与探究能力、比较归纳能力、数据分析与处理能力、信息提炼能力、知识迁移与应用能力。解答该类题目的方法思路如下：(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，应该先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究
2、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，否则无法做出正确判断。典题示例(2018高考北京卷)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：(1)I可以作为水溶液中 SO2 歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将 ii 补充完整。iSO24I4H=S2I22H2Oii.I22H2O_=_2I(2)探究 i、ii 反应速率与 SO2 歧化反应速率的关系，实验如下：分别将 18 mL SO2 饱和溶液加入 2
3、 mL 下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2 易溶解在 KI 溶液中)序号ABCD 试剂组成0.4 molL1KIa molL1KI 0.2 molL1H2SO40.2 molL1H2SO40.2 molL1 KI 0000 2 mol I2 实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较 A 快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较 A 快B 是 A 的对比实验，则 a_。比较 A、B、C，可得出的结论是_。实验表明，SO2 的歧化反应速率 DA。结合 i、ii 反应速率解释原因：_。解析(1)由题意知二氧化硫的歧化反应可由 i 与 ii 相加所得，所以反应的离
4、子方程式 3SO22H2O=4H2SO24 S减去 i 式得2I2 4H2O 2SO2=2SO 24 8H 4I，化 简 得 I2 2H2OSO2=SO24 4H2I。(2)由于 B 是 A 的对比实验，所以两组实验中 KI 的浓度必须相同，即 a0.4。A 说明 I能催化二氧化硫发生歧化反应。C 中无明显现象，说明 H单独存在时不具有催化作用，不能使二氧化硫歧化反应速率加快。B 中溶液变黄，出现浑浊较A 快，结合 C 可知，增强溶液的酸性，可增强 I的催化效果。由于 I催化二氧化硫的歧化反应是 i 与 ii 两个过程分步进行，所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D 中直接加
5、入I2，故反应 ii 可立即发生，而由反应 ii 产生的 H可使反应 i 速率加快，所以 D 的反应速率比 A 快。答案(1)SO2 SO24 4H(2)0.4I是 SO2 歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但 H可以增强 I的催化效果反应 ii 比 i 快；D 中由反应 ii 产生的 H使反应 i 加快突破训练1某实验小组以 H2O2 分解为例，研究浓度、催化剂对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验的反应物应为()实验编号反应物催化剂 10 mL 2%H2O2 溶液无 无10 mL 5%H2O2 溶液MnO2 固体A.5 mL 2%H2O2 溶液B10 mL 2%H
6、2O2 溶液C10 mL 5%H2O2 溶液D5 mL 10%H2O2 溶液解析：选 C。本实验的目的是运用控制变量法，探究温度、催化剂对反应速率的影响。表中已有数据中，和两组实验有两个反应条件不同，二者无法达到实验目的；实验和中，应是探究催化剂对反应速率的影响，所以实验中双氧水浓度和体积必须与相同，即反应物为 10 mL 5%H2O2 溶液；实验和中都没有使用催化剂，可以探究双氧水浓度对反应速率的影响，实验的反应物为 10 mL 5%H2O2 溶液时符合条件，C 正确。2以反应 5H2C2O42MnO4 6H=10CO22Mn28H2O 为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，分别
7、量取 H2C2O4 溶液和酸性 KMnO4 溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。编号H2C2O4 溶液 酸性 KMnO4 溶液 温度/浓度/(mol/L)体积/mL浓度/(mol/L)体积/mL0.102.00.0104.025 0.202.00.0104.025 0.202.00.0104.050下列说法不正确的是()A实验所加的 H2C2O4 溶液均要过量B若实验测得 KMnO4 溶液的褪色时间为 40 s，则这段时间内平均反应速率 v(KMnO4)2.5104 mol/(Ls)C实验和实验是探究浓度对化学反应速率的影响，实验和是探究温度对化学反应速率的影响
8、D实验和起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的 Mn2对反应起催化作用解析：选 B。A.为确保溶液褪色，即 KMnO4 完全反应，实验所加的 H2C2O4 溶液均要过量，故 A 正确；B.根据已知数据可得v(KMnO4)0.010 mol/L0.004 L0.006 L40 s1.67 104 mol/(Ls)，故 B 错误；C.分析表中数据可知，实验和实验只是浓度不同，实验和只是温度不同，故 C 正确；D.在其他条件都相同时，开始反应速率很小，过一会儿反应速率突然增大，说明反应生成了具有催化作用的物质，水没有这种作用，CO2释放出去了，所以可能起催化作用的是 Mn2，故 D 正
9、确。3某探究小组通过测定 H2O2 分解过程中生成氧气的量来探究影响 H2O2 分解反应速率的因素，已知实验温度为 315 K 和 273 K，每次实验均使用 3 mL 30%H2O2 溶液。(1)请完成以下实验设计表：编号实验目的温度/K催化剂(MnO2)的质量/g 为以下实验做参照_ 探究_对该反应速率的影响2730 探究催化剂对该反应速率的影响3153(2)实验后整理数据，得出 H2O2 的浓度随时间变化的关系如图所示。曲线 c 表示实验_(填“”“”或“”)中H2O2 的浓度变化。由该实验得出的结论是_。根 据 题 中 信 息，写 出 一 种 保 存 H2O2 溶 液 的 方 法：_。
10、解析：(1)分析、可知二者的温度和催化剂的质量均不同，由控制变量法可知、为探究温度对 H2O2分解速率的影响，、为探究催化剂对 H2O2 分解速率的影响，故中的温度为 315 K，催化剂质量为 0 g。(2)根据影响化学反应速率的因素可知，升高温度和加入 MnO2做催化剂都可以加快 H2O2 的分解速率，催化剂的影响大于温度的影响，故 c 为中 H2O2 的浓度变化，a 为中 H2O2 的浓度变化，b 为中 H2O2 的浓度变化。答案：(1)315 0 温度(2)升高温度和加入催化剂均能加快 H2O2 的分解速率 在 273 K 下密闭保存4某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫
11、酸铜溶液可加快氢气的生成速率。为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入 6 个盛有过量 Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF 4 molL1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和 CuSO4 溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中 V1_，V6_，V9_。解析：因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取 30 mL，根据 F 中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为 2
12、0 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为 V720 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL，实验 E 中加入的硫酸铜的体积 V610 mL。答案：30 10 17.55(2019商丘高二期中)某化学实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图装置进行实验。反应物用量和反应停止的时间数据如下表。MnO2/g时间/s H2O2 0.10.30.8 10 mL 1.5%2236756 10 mL 3.0%30810998 10 mL 4.5%395149116请回答下列问题：(1)盛装双氧水的化学仪器名称是_。(2)相同浓度的过氧化氢，其分解速率随着二氧化锰用量的增
13、加而_。(3)从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入_g 的二氧化锰为较佳选择。(4)某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越大，所需要的时间就越长，其反应速率越慢”的 结 论，你 认 为 是 否 正 确？_，理 由 是_。(提示：不同浓度的 H2O2 的密度可认为近似相等)解析：(1)根据实验室常见仪器名称判断，盛装双氧水的化学仪器名称是分液漏斗。(2)根据表中数据，当双氧水的浓度相同时，加入的二氧化锰越多，反应所需的时间越短，说明反应速率越快。(3)根据表中数据，当双氧水的浓度相同时，加入 0.3 g 二氧化锰与加入 0.1 g 二氧化锰对化学反应速率影响相差较大，加入 0.3 g 二氧化锰与加入 0.8 g 二氧化锰对反应速率的影响相差不是很大，所以加入二氧化锰的最佳量为 0.3 g。(4)从表中数据可知，相同体积 3.0%的双氧水中的溶质含量是 1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式(vc/t)可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大，分解速率越快，故不正确。答案：(1)分液漏斗(2)加快(3)0.3(4)不正确 H2O2 的浓度扩大二倍(从 1.5%3.0%)，但反应所需时间比原来的二倍小得多按ESC键退出全屏播放本部分内容讲解结束
