控制变量法学生版

素养微专题控制变量探究影响化学反应速率的因素[重难点拨]1．考查形式(1)(2)2.考查角度：（1）（2）（3）3．解题策略[考法精析]考法一实验方案的评价[典例1](2018·北京高考)(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。

ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2Oⅱ.I2＋2H2O＋________===________＋________＋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 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)①B是A的对比实验，则a＝________。

②比较A、B、C，可得出的结论是________________________________________________________________________________________________________________。

③实验表明，SO2的歧化反应速率D>A。

结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

考法二实验方案的设计[典例2]H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。

某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。

限选试剂与仪器：30% H2O2溶液、0.1 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。

(1)写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。

(2)设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定_____________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。

(3)设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。

(4)参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。

考法三典例3．(2017·江苏，10)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，其分解速率越快B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大[综合训练]1．某兴趣小组研究含一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是()A．pH越小氧化率越大B．温度越高氧化率越小C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率2．某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。

光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O2－7转化为Cr3＋。

某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。

为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

测得实验①和②溶液中的Cr2O2－7浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为______________(填化学式)。

(3)实验①和②的结果表明_________________________________________________；实验①中O～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝____________ mol·L－1·min－1(用代数式表示)。

(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：Fe2＋起催化作用；假设二：________________；假设三：________________；………(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。

[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的试剂有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。

溶液中Cr2O2－7的浓度可用仪器测定][课时跟踪检测]1．对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。

在相同温度下，M的物质的量浓度(mol·L－1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。

A ．在0～20 min 内，Ⅰ中M 的分解速率为0.015 mol·L －1·min －1 B ．水样酸性越强，M 的分解速率越快C ．在0～25 min 内，Ⅲ中M 的分解百分率比Ⅱ中大D ．由于Cu 2＋存在，Ⅳ中M 的分解速率比Ⅰ中快2．反应2NO(g)＋2H 2(g)===N 2(g)＋2H 2O(g)中，每生成7 g N 2，放出166 kJ 的热量，该反应的速率表达式为v ＝k ·c m (NO)·c n (H 2)(k 、m 、n 待测)，其反应包含下列两步：①2NO ＋H 2===N 2＋H 2O 2(慢) ②H 2O 2＋H 2===2H 2O(快) T ℃时测得有关实验数据如下：序号 c (NO)/(mol·L －1)c (H 2)/(mol·L －1)速率/(mol·L －1·min －1)Ⅰ 0.006 0 0.001 0 1.8×10－4 Ⅱ 0.006 0 0.002 0 3.6×10－4 Ⅲ 0.001 0 0.006 0 3.0×10－5 Ⅳ0.002 00.006 01.2×10－4下列说法错误的是( )A ．整个反应速率由第①步反应决定B ．正反应的活化能一定是①＜②C ．该反应速率表达式：v ＝5 000c 2(NO)·c (H 2)D ．该反应的热化学方程式为3．某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中，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Na 2SO 4、MgSO 4、Ag 2SO 4、K 2SO 4四种溶液，可与上述实验中CuSO 4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。

实验混合溶液 A B C D E F 4 mol·L －1H 2SO 4/mL 30 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 饱和CuSO 4溶液/mL0 0.5 2.5 5 V 6 20H 2O/mLV 7V 8V 9V 1010请完成此实验设计，其中：V 1＝________，V 6＝________，V 9＝________。

4．现有甲、乙两个化学小组利用两套相同装置，通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响H 2O 2分解速率的因素(仅一个条件改变)。

甲小组有如下实验设计方案。

实验编号 温度 催化剂 浓度 甲组实验Ⅰ 25 ℃ 三氧化二铁 10 mL 5% H 2O 2 甲组实验Ⅱ25 ℃二氧化锰10 mL 5% H 2O 2(1)甲小组实验得出的结论是______________________________________________。

(2)由乙组研究的酸、碱对H 2O 2分解影响因素的数据分析，相同条件下H 2O 2在________(填“酸”或“碱”)性环境下放出气体速率较快；由此，乙组提出可以用BaO 2固体与硫酸溶液反应制H 2O 2，其反应的离子方程式为__________________________；支持这一方案的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)已知过氧化氢还是一种极弱的二元酸：H 2O 2H ＋＋HO －2(K a1＝2.4×10－12)。

当稀H 2O 2溶液在碱性环境下分解时会发生反应H 2O 2＋OH－HO －2＋H 2O ，该反应中，正反应速率为v 正＝k 正·c (H 2O 2)·c (OH －)，逆反应速率为v 逆＝k 逆·c (H 2O)·c (HO －2)，其中k 正、k 逆为速率常数，则k 正与k 逆的比值为________(保留3位有效数字)。

5．已知将KI 、盐酸、试剂X 和淀粉四种溶液混合，无反应发生。

若再加入双氧水，将发生反应H 2O 2＋2H ＋＋2I －===2H 2O ＋I 2，且生成I 2立即与试剂X 反应而被消耗。

一段时间后，试剂X 将被反应生成的I 2完全消耗。

由于溶液中I －继续被H 2O 2氧化，生成I 2与淀粉作用，溶液立即变蓝。

因此，根据试剂X 的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需时间，即可推算反应H 2O 2＋2H ＋＋2I －===2H 2O ＋I 2的反应速率。

下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行)：编 号往烧杯中加入的试剂及其用量(mL)催化剂溶液开始变蓝时间 (min)0.1 mol·L －1KI 溶液 H 2O0.01mol·L －1X 溶液 0.1 mol·L －1双氧水 0.1 mol·L －1稀盐酸 1 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 无 1.4 2 20.0m10.010.0n无2.8310.020.010.020.020.0无 2.8 420.0010.010.040.0无t520.010.010.020.020.05滴Fe2(SO4)30.6回答下列问题：(1)已知：实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反应速率的影响。