控制变量探究影响反应速率的因素 高考化学一轮复习强化提升课学案新人教版

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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＋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)序号ABCD试剂组成0.4 mol·L－1KIa mol·L－1 KI0．2 mol·L－1H2SO40.2 mol·L－1H2SO40.2 mol·L－1KI0．000 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)①0.4②I－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。混合溶液实验ABCDEF4 mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100(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(　　)选项温度SO2O2催化剂A500 ℃10mol5mol无B500 ℃10mol5molV2O5C450 ℃8mol5mol无D500 ℃8mol5mol无【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．(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＝6.00B．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正确；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。3．(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。4．(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(　　)曲线催化剂纵坐标①脂肪酶Ⅰ号辛酸转化率②脂肪酶Ⅱ号辛酸转化率③脂肪酶Ⅰ号甘油二酯含量④脂肪酶Ⅱ号甘油二酯含量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。5．(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(　　)试剂CuSO4/(mol·L－1)H2SO4/(mol·L－1)a0.003.00b0.253.00c0.503.00A.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＞aD．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。6．(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＝0.2D．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。