2020版高考化学一轮总复习第七章化学反应速率和化学平衡专题讲座“变量控制”实验探究外界条件对反应速率的

专题讲座
“变量控制”实验探究外界条件对反应速率的影响
“变量控制”实验探究化学反应速率的因素，前些年新课标卷中有所考查，近几年未出现过。

该类题
型以表格或图象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。

它能够很好的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。

预
测新课标卷还会以新的形式出现。

1．考查角度
(1)探究浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对化学反应速率的影响。

(2)探究综合因素对化学反应速率的影响。

(3)外界条件对化学反应速率影响实验探究的迁移应用。

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。

【例】(2016·烟台模拟)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加
快氢气的生成速率。

请回答下列问题：
(1)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是
_______________________________________________________
______________________________________________________。

(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4四种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是
____________________
______________________________________________________。

(3)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
混合溶液分别加入到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。

请完成此实验设计，其中：V 1＝________，V 6＝________，V 9＝________。

解析：(1)由于Zn 与反应生成的Cu 及硫酸溶液组成了Cu －Zn 原电池，大大加快了生成氢气的反应速
率。

(2)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给
的物质中只有Ag 2SO 4符合题意。

(3)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20 mL ，可以求得各组实验中加入水的体积
分别为V 7＝20 mL ，V 8＝19.5 mL ，V 9＝17.5 mL ，V 10＝15 mL ，实验E 中加入的硫酸铜的体积V 6＝10 mL 。

答案：(1)CuSO 4与Zn 反应产生的Cu 与Zn 形成Cu －Zn 原电池，加快了氢气生成的速率 (2)Ag 2SO 4溶
液 (3)30 10 17.5
1．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na 2S 2O 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋SO 2↑＋S↓＋H 2O ，下列各组
实验中最先出现浑浊的是( )
223其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。

答案：D
2．在不同浓度(c )、温度(T )条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v )如下表。

下列判断不正确的是( )
6.00
B ．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v 可能不变
C ．b ＜318.2
D ．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
解析：分析328.2 K 的瞬时速率与浓度的关系成正比，则0.600/0.400＝9.00/a ，a ＝6.00，A 项正确；从题给数据看，浓度越大、温度越高，反应速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时反应速率可能会不变，B 项正确；浓度不变时，b K 下反应速率低于318.2 K 下的反应速率，故b <318.2，C 项正确；题给
数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断所用时间的依据，D 项错误。

答案：D
3．在酸性溶液中，碘酸钾(KIO 3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO －3＋5SO2－3＋2H ＋
===I 2＋5SO2－4＋H 2O ，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。

某同学设计实验
如下表所示：
2解析：由实验中改变的反应条件有温度、水的体积(引起反应物浓度的变化)知，本实验探究的是反应速率与温度、浓度之间的关系，由实验2、实验3中反应条件知，二者温度不同，故其他条件应该相同，V 2
应该是40 mL 。

答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠浓度的关系(或其他合理答案) 40
4．碘在科研与生活中有重要应用。

某兴趣小组用0.50 mol ·L －1
KI 、0.2% 淀粉溶液、0.20 mol·L
－
1
K 2S 2O 8、0.10 mol·L －1
Na 2S 2O 3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。

已知：S 2O2－8＋2I －
===2SO2－4＋I 2(慢)
I 2＋2S 2O2－3===2I －
＋S 4O2－6(快)
(1)向KI 、Na 2S 2O 3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K 2S 2O 8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。

为确保能观察到蓝色，S 2O2－3与S 2O2－8初始的物质的量需满足的关系为：
n (S 2O2－3)∶n (S 2O2－8)________。

(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
x
______________________________________________________。

8)～反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在图
(3)已知某条件下，浓度c(S2O2－
8)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。

中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O2－
解析：(1) 淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3耗尽。

由题给离
3)∶n(S2O2－
8)＜2时，能观察到蓝色。

3，n(S2O2－
8～I2～2S2O2－
子反应可得关系式S2O2－
(2)对照实验探究浓度对反应速率的影响须保证其他条件完全一致，故应加水2.0 mL以保证溶液总体
积相同。

(3)温度降低反应速率变慢，加入催化剂，反应速率加快。

3(其他合理写法也可) ＜2
答案：(1)S2O2－
8的浓度而其他物质的浓度不变(其他合理答案也可)
(2)2.0 保证溶液总体积相同，仅改变S2O2－
(3)如图
5．设计实验，探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。

限制试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、
温度计、恒温水浴槽(可控制温度)。

(1)实验目的：探究______对溶液中NH4Cl水解程度的影响。

(2)设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的
数据，数据用字母表示；表中V(溶液)表示所配制溶液的体积)。

(3)4
率为____________(只列出算式，忽略水自身电离的影响)。

解析：通过所给试剂和仪器，可以探究温度(或浓度)对溶液中氯化铵水解程度的影响。

如果是探究温度对溶液中氯化铵水解程度的影响时，可以测定不同温度下溶液的pH ；如果是探究浓度
对溶液中氯化铵水解程度的影响时，可以测定不同浓度下溶液的pH 。

因此实验表格可以为
所读取的数值Y 为溶液的pH 。

氯化铵的物质的量为
53.5 mol ，所以氯化铵的物质的量浓度为m
5.35
mol ·L －1
；所以铵根离子水解反应的平衡转化率为10－Y m 5.35
×100%＝535×10－Y m %。

答案：(1)温度(或浓度)
(2)
③
Y
m
%。