高考化学一轮复习微专题强化提升课控制变量探究影响反应速率的因素学案新人教版

控制变量探究影响反应速率的因素

　本部分知识在高考考查中更多是以表格形式呈现，考查学生分析数据的能力，能从表格数据中找到单一变量，从而联系影响反应速率的因素分析数据。考查了化学反应速率及其影响因素，考查了宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知。

命题角度1：单一变量影响化学反应速率

【典例1】(2018·北京高考节选)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。

(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＋2H2O

ii.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饱和溶液加入到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：____________________________________________。

【解析】(1)反应ii中I2化合价降低，所以另一种反应物应为还原剂SO2，其化合价升高，生成物是SO，根据电荷守恒原则，在酸性条件下用H＋调整电荷守恒，故I2＋2H2O＋SO2===SO＋4H＋＋2I－。(2)①B是A的对比实验，c(I－)应相同，故a＝0.4。②A、B、C三组实验中，C为对照实验，证明在无I－存在时，H2SO4对SO2的歧化反应无影响；A、B对比证明c(I－)相同时，c(H＋)越大，反应i速率越快。③I2易溶解在KI溶液中，将反应ii乘以2与反应i相加，得反应式3SO2＋2H2O===S↓＋2SO＋4H＋，可知随着反应的进行c(H＋)增大，根据②的结论，SO2的歧化反应速率D＞A。

答案：(1)SO2　SO　4H＋

(2)①0.4

②I－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＋可以加快歧化反应速率

③反应ii比i快；D中由反应ii产生的H＋使反应i加快

命题角度2：控制变量实验中未知量的确定

【典例2】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。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时间。

(1)请完成此实验设计，其中：V1＝____________，V6＝________，V9＝________；

(2)该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因______________________________。

【解析】(1)要对比实验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其他条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同。A组中硫酸为30 mL，那么其他组硫酸量也都为

30 mL。而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20 mL，水为0，那么总量为20 mL，所以V6＝10 mL，V9＝17.5 mL，V1＝30 mL。(2)当加入一定量的硫酸铜后，Zn与CuSO4溶液反应生成的Cu会附着在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积，所以反应速率会降低。

答案：(1)30　10　17.5　(2)当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积

1．(单一变量影响化学反应速率)(2021·福州模拟)向四个体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，反应速率最大的是(　　)

【解析】选B。C中温度最低，反应速率最慢，A、B、D中温度相同，浓度不同，D的反应速率最小，AB中，B中加入催化剂，反应速率大于A，故反应速率最快。

2.(双选)(控制变量实验中未知量的确定)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如表。下列判断不正确的是              (　　)

A.a=6.00

B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变

C.b>50 ℃

D.不同温度时,相同蔗糖浓度减少一半所需时间相同

【解析】选C、D。相同浓度蔗糖,在50 ℃和60 ℃条件下的反应速率之比为定值,=2.5,a=6.00,故A正确;升高温度化学反应速率增大,减小浓度降低反应速率,所以同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变,故B正确;相同浓度的蔗糖物质,温度越高,反应速率越大,根据表中数据知,相同浓度的蔗糖,b温度下蔗糖的反应速率小于50 ℃和60 ℃条件下的反应速率,所以温度b<50 ℃,故C错误;温度越高反应速率越快,所以蔗糖浓度减少一半所需的时间不同,温度高的所需时间短,故D错误。

【加固训练—拔高】

1．(2021·安徽模拟)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。下列各组实验中最先出现浑浊的是(　　)

【解析】选D。对于该反应来说浓度越大，温度越高，反应速率越大，表中C、D温度较高，则应大于A、B的反应速率，C、D相比较，D的浓度较大，则反应速率较大。

2．(2021·杭州模拟)科研工作者对甘油(丙三醇)和辛酸合成甘油二酯的酶法合成工艺进行了研究。发现其他条件相同时，不同脂肪酶(Ⅰ号、Ⅱ号)催化合成甘油二酯的效果如图所示，此实验中催化效果相对最佳的反应条件是(　　)

A.12h，Ⅰ号　　　　　B．24h，Ⅰ号

C．12h，Ⅰ号      D．24h，Ⅱ号

【解析】选A。结合图及表可知，12h，Ⅰ号时合成甘油二酯含量最大，时间快，且辛酸转化率较大。

3．(单一变量影响化学反应速率)(2021·浙江模拟)常温下，某同学分别将5 g锌粒(形状大小一样)加入如下三组50 mL混合试液中，图为硫酸铜浓度不同时，反应生成氢气速率的变化曲线。则下列说法不正确的是(　　)

A.曲线b反应速率始终大于曲线a是因为形成了原电池

B．1～2 min内曲线c反应速率急剧下降是溶液中氢离子浓度降低导致的

C．3 min时，生成氢气的速率：b＞c＞a

D．对比曲线b、c的6～7 min段，可知硫酸铜溶液浓度越大不一定能加快产生氢气的速率

【解析】选D。原电池可加快反应速率，则曲线b反应速率始终大于曲线a是因为形成了原电池，故A正确；随反应进行，氢离子浓度减小，则1～2 min内曲线c反应速率急剧下降是溶液中氢离子浓度降低导致的，故B正确；由图可知，3 min时对应的纵坐标为生成氢气的速率，则生成氢气的速率：b＞c＞a，故C正确；曲线b、c的6～7 min段，几乎不变，与硫酸铜浓度无关，故D错误。

4．(控制变量实验中未知量的确定)硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。某学习小组为研究反应物浓度和温度对该反应速率的影响，设计以下3组实验。下列说法不正确的是(　　)

A.该反应所需的仪器有量筒、温度计、秒表、烧杯

B．通过记录产生淡黄色沉淀所需的时间可以比较反应的快慢

C．对比实验Ⅱ、Ⅲ研究温度对该反应速率的影响，则y＝0.2

D．对比实验Ⅰ、Ⅱ研究c(H＋)对该反应速率的影响，则x＝10

【解析】选C。反应比较不同温度、不同浓度下的反应速率，应用到温度计等仪器，还需要量筒、秒表、烧杯等仪器，故A正确；反应速率越大，产生淡黄色沉淀所需的时间越少，故B正确；对比实验Ⅱ、Ⅲ研究温度对该反应速率的影响，则浓度应相同，y＝0.4，故C错误；对比实验Ⅰ、Ⅱ研究c(H＋)对该反应速率的影响，溶液体积应相同，则x＝10，故D正确。