高中化学人教必修第二册2026步步高学习第六章　第二节　第3课时　变量控制　反应速率与限度的图像题

变量控制反应速率与限度的图像题第3课时第六章

第二节1.学会运用变量控制的方法研究影响化学反应速率的因素。2.建立解答化学反应速率和平衡状态的图像题的思路，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。核心素养

发展目标课时对点练内容索引一、变量控制探究外界条件对化学反应速率的影响二、化学反应速率与限度的图像分析<一>变量控制探究外界条件对化学反应速率的影响科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。思考为了研究外界条件对H2O2分解速率的影响，某同学利用实验室提供的仪器和试剂设计了如下4组实验。试剂：4%H2O2溶液、12%H2O2溶液、1mol·L-1FeCl3溶液。仪器：试管、带刻度的胶头滴管、酒精灯。实验编号实验温度/℃H2O2溶液1mol·L-1FeCl3溶液/mL1305mL4%12605mL4%13305mL12%04305mL4%0实验编号实验温度/℃H2O2溶液1mol·L-1FeCl3溶液/mL1305mL4%12605mL4%13305mL12%04305mL4%0(1)甲同学为了探究温度对化学反应速率的影响，应完成

(填实验编号)实验。(2)乙同学进行实验3与实验4，发现气体均缓慢产生，无法说明“浓度改变会影响化学反应速率”，你的改进方法是_________________________

。1、2

再同时分别向两支试管中滴加2~3滴1mol·L-1FeCl3溶液作为催化剂，加快反应速率，使现象更明显实验编号实验温度/℃H2O2溶液1mol·L-1FeCl3溶液/mL1305mL4%12605mL4%13305mL12%04305mL4%0(3)丙同学进行了实验1与实验4，你认为他想探究的是________________

。该方案设计是否严谨？

(填“是”或“否”)，说明理由：

。催化剂对化学反应

加入的1mL溶液会对试管中溶液进行稀释，使浓度发生改变速率的影响否变量控制探究影响化学反应速率的因素归纳总结变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对化学反应速率的影响。其探究流程为1.(2025·安徽黄山期中)为了探究外界条件对H2O2分解反应速率的影响，某同学分别在三支试管中加入了相同体积的H2O2溶液，并测量收集VmL气体所需的时间，实验记录如下：实验序号H2O2浓度催化剂所用时间①5%2滴1mol·L-1FeCl3溶液t1②10%2滴1mol·L-1FeCl3溶液t2③10%2滴1mol·L-1CuSO4溶液t3下列结论错误的是A.实验①②研究的是浓度对反应速率的影响B.实验②③研究的是不同催化剂对反应速率的影响C.若t3>t2，则说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好D.若探究温度对反应速率的影响，该实验不宜过度加热√实验序号H2O2浓度催化剂所用时间①5%2滴1mol·L-1FeCl3溶液t1②10%2滴1mol·L-1FeCl3溶液t2③10%2滴1mol·L-1CuSO4溶液t3实验①②中只有H2O2的浓度不同，则其研究的是浓度对反应速率的影响，A正确；实验②③中H2O2浓度相同，加入的催化剂不同，研究的是不同催化剂对反应速率的影响，B正确；实验②③相比，两者不仅阳离子不同，其阴离子也不同，则若t3>t2，不能说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好，C错误；过度加热会导致较多的水蒸气混入气体中，影响气体的测定，D正确。2.(2025·广东汕头期中)一种新型催化剂用于NO和CO的反应：2NO+2CO

2CO2+N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率，为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分条件已经填在下表中。实验编号t/℃NO初始浓度/(mol·L-1)CO初始浓度/(mol·L-1)催化剂的比表面积/(m2·g-1)Ⅰ2801.2×10-35.80×10-382Ⅱ2801.2×10-3b124Ⅲ350a5.80×10-382(1)请将表中数据补充完整：a=

。实验编号t/℃NO初始浓度/(mol·L-1)CO初始浓度/(mol·L-1)催化剂的比表面积/(m2·g-1)Ⅰ2801.2×10-35.80×10-382Ⅱ2801.2×10-3b124Ⅲ350a5.80×10-3821.2×10-3根据控制变量法原则，实验Ⅰ和Ⅲ只有温度不同，其他条件相同，则a=1.2×10-3

。(2)能验证温度对化学反应速率影响的是实验

(填实验序号)。实验编号t/℃NO初始浓度/(mol·L-1)CO初始浓度/(mol·L-1)催化剂的比表面积/(m2·g-1)Ⅰ2801.2×10-35.80×10-382Ⅱ2801.2×10-3b124Ⅲ350a5.80×10-382Ⅰ和Ⅲ验证温度对化学反应速率的影响，只有实验Ⅰ和Ⅲ的温度不同，其他条件相同。返回<二>化学反应速率与限度的图像分析化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、时间等。解题时，重点是理解图像的意义和特点。1.关注图像中的“点、线、面”(1)关注“面”——明确研究对象理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。弄清楚是物质的量，还是物质的量浓度随时间的变化。(2)关注“线”①弄清曲线的走向，是增大还是减小，确定反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。②分清突变和渐变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义。(3)关注“点”解题时要特别关注特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。深刻理解这些特殊点的意义。2.联系规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律等。3.正确判断根据题干和题目要求，结合图像信息，正确利用相关规律作出正确的判断。1.向一密闭容器中放入1molX，进行可逆反应：2X(g)

3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是A.t1时，只有正反应B.t2~t3时，反应不再发生C.t2时，容器内有1.5molYD.t2~t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化√t1时，v正>v逆>0，正、逆反应都在发生，A项错误；t2~t3时，v正=v逆>0，反应并未停止，B项错误；该反应为可逆反应，1

mol

X不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内Y的物质的量小于1.5

mol，C项错误；t2~t3时为化学平衡状态，X、Y的物质的量均不发生变化，D项正确。2.(2025·广东汕头期中)一定条件下，将3molA气体和1molB气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)+B(g)

4C(g)+2D(g)。2min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断不正确的是A.到达平衡时C的物质的量浓度为0.8mol·L-1B.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1C.混合气体的平均相对分子质量随反应进行

而减小D.从开始到平衡，用D表示的化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1√

返回课时对点练题号12345678答案DCDCBBDC题号910答案BC对一对答案12345678910111211.(1)D

(2)0.005mol·L-1·min-1

(3)虚(4)等于(5)bc答案12345678910111212.

题组一变量控制研究影响化学反应速率的因素1.为了探究温度对化学反应快慢的影响，下列实验方案可行的是A.B.C.D.√对点训练答案123456789101112探究温度对化学反应快慢的影响，要求在催化剂相同、H2O2浓度相同、温度不同的条件下做对比实验，通过产生气泡的快慢来体现温度对化学反应快慢的影响，故选D。答案1234567891011122.金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是答案123456789101112选项温度金属酸A25℃Zn粒0.1mol·L-1盐酸B25℃Zn粒0.1mol·L-1硫酸C50℃Zn粉0.1mol·L-1硫酸D50℃Zn粉0.1mol·L-1盐酸√金属Zn与酸反应的离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑，盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，温度越高，H+浓度越大，反应速率越快，故选C。3.(2024·湖北黄冈高一期中)某探究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件对化学反应速率的影响，实验操作如下。下列有关说法不正确的是答案123456789101112实验序号实验温度/℃0.06mol·L-1KMnO4溶液(含硫酸)0.3mol·L-1H2C2O4溶液H2O溶液颜色褪至无色时所需时间/sV/mLV/mLV/mL甲2523512乙T1

25V1

t1

丙352V2

3t2

答案123456789101112实验序号实验温度/℃0.06mol·L-1KMnO4溶液(含硫酸)0.3mol·L-1H2C2O4溶液H2O溶液颜色褪至无色时所需时间/sV/mLV/mLV/mL甲2523512乙T1

25V1

t1

丙352V2

3t2

√答案123456789101112

4.(2024·江西期中)某小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验方案如表。下列说法错误的是答案123456789101112实验编号5.0mol·L-1盐酸大理石水收集标准状况下0.56LCO2所需时间①100mL5.0g碎块0mL5.0min②50.0mL5.0g碎块50.0mL8.0min③100mL5.0g粉末amL2.0minA.实验①和②探究盐酸浓度对反应速率的影响B.实验①和③探究固体表面积对反应速率的影响，则a=0C.实验③中用盐酸浓度变化表示的速率v(HCl)=0.5mol·L-1·min-1D.该实验反应的离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O√答案123456789101112实验编号5.0mol·L-1盐酸大理石水收集标准状况下0.56LCO2所需时间①100mL5.0g碎块0mL5.0min②50.0mL5.0g碎块50.0mL8.0min③100mL5.0g粉末amL2.0min答案123456789101112

题组二化学反应速率和平衡的图像题5.(2025·新疆巴音郭楞蒙古自治州期中)某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)，反应过程中化学反应速率随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是A.t1时，反应达到最大限度，反应已经停止B.t2后，反应中各组分的物质的量不再发生改变C.温度升高可使化学反应速率加快，所以实际生

产中温度越高越好D.容器中充入氦气增大压强，可以加快该反应的化学反应速率√答案123456789101112答案123456789101112由图可知，t1时正、逆反应速率依然在变化，反应没有达到最大限度，A错误；t2时，反应达平衡状态，反应中各组分的物质的量不再发生改变，B正确；实际生产中考虑到设备、催化剂等因素，并不是温度越高越好，C错误；容器中充入氦气，虽然压强增大，但是各物质浓度不变，反应速率不变，D错误。6.(2025·湖南期中)某温度下，在2L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是A.该反应的化学方程式为X+2Y

3ZB.当2v正(Y)=3v逆(Z)时，反应达到平衡状态C.2min末，以Z表示的反应速率为0.05mol·

L-1·min-1D.2min后，正、逆反应均不再进行，体系

中X、Y、Z的物质的量均不再变化√答案123456789101112答案123456789101112由题干图像信息可知，2

min内X减少了1.0

mol-0.9

mol=0.1

mol，Y减少了1.0

mol-0.7

mol=0.3

mol，Z增加了0.2

mol，根据变化量之比等于化学计量数之比可知，X、Y、Z的系数比为0.1

mol∶0.3

mol∶0.2

mol=1∶3∶2，则该反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)

2Z(g)，A错误；当2v正(Y)=3v逆(Z)时反应的正、逆反应速率相等，则反应达到平衡状态，B正确；2

min末的反应速率为瞬时速率，而化学反应速率为平均速率，C错误；2

min后反应达到化学平衡，即正、逆反应速率相等，但均不为0即还在继续反应，D错误。7.常温下，往烧杯中加入10mL1mol·L-1FeCl3溶液和10mL2mol·L-1KI溶液，c(I-)随时间变化如图所示，不考虑溶液混合时体积的改变。下列说法正确的是A.c0=2B.3~8min内，Fe3+的平均反应速率为0.08mol·

L-1·min-1C.8min时，往烧杯中滴加KSCN溶液，溶液不

变红D.烧杯中发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-

2Fe2++I2√答案123456789101112答案123456789101112

8.(2025·湖北宜昌期中)某温度下，在3L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：3A(g)+bB(g)

cC(g)+2D(s)，12s时生成C的物质的量为1.2mol。下列说法正确的是A.图中两曲线相交时，v正(A)=v逆(A)B.0~2s，D的平均反应速率为0.1mol·L-1·s-1C.化学计量系数b∶c=1∶2D.12s时，B的转化率为75%√答案123456789101112综合强化

答案123456789101112答案123456789101112

9.(2025·湖北宜昌期中)不同条件下，用O2氧化1mol·L-1FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是A.由①和③可知，温度越高，Fe2+氧化速率越快B.由①和②可知，pH越大，Fe2+氧

化速率越快C.60℃、pH=2.5时，4h内Fe2+的平

均消耗速率大于0.15mol·L-1·h-1D.氧化过程的离子方程式为4Fe2++O2

+4H+===4Fe3++2H2O答案123456789101112√答案123456789101112

10.为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定足量碳酸钙固体与一定量稀盐酸反应生成CO2的体积(已换算为标准状况下的体积)随时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线甲。下列有关说法不正确的是A.因反应放热，导致0~5s内的反应速率逐渐增大B.10~15s后，影响反应速率的主要外界因素是盐

酸的浓度C.10~15s内，用盐酸的浓度变化表示该反应的速

率为1.6×10-4mol·L-1·s-1D.若向反应体系中加入适量氯化钠溶液，则曲线甲可能变成曲线乙√答案123456789101112答案123456789101112因反应放热，温度升高，导致0~5

s内的反应速率逐渐增大，A正确；10~15

s后，反应速率逐渐减小，主要是因为随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，B正确；不知道盐酸的体积，故不能计算出用盐酸的浓度变化表示该反应的速率，C错误；若向反应体系中加入适量氯化钠溶液，盐酸浓度减小，则反应速率减小，但是HCl的物质的量不变，最终生成二氧化碳的体积不变，则曲线甲可能变成曲线乙，D正确。11.(2025·青海西宁期中)在恒温2L的密闭容器中通入气体X并发生反应：2X(g)

Y(g)

ΔH<0，X的物质的量[n(X)]随时间(t)变化的曲线如图所示(图中两曲线分别代表有无催化剂的情形)。(1)下列措施不能提高反应速率的是

(填字母)。A.升高温度 B.加入适量XC.增大压强 D.及时分离出Y答案123456789101112DD项，及时分离出Y，Y的浓度减小，化学反应速率减慢。(2)反应从开始到a点的平均反应速率可表示为v(Y)=

。答案1234567891011120.005mol·L-1·min-1

(3)

(填“实”或“虚”)线表示使用催化剂的情形。答案123456789101112虚使用催化剂能加快反应速率，缩短反应达到平衡的时间，则图中虚线表示使用催化剂的情形。(4)图中c点对应的速率关系是v(正)

v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)a、b、c三点达到化学平衡状态是

点。答案123456789101112等于bc由图可知，b点、c点时X的物质的量保持不变，说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡。12.(2025·安徽段考)为探究温度和浓度对化学反应速率的影响，常采用控制变量法设计比照探究性实验。某课外兴趣小组利用硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸反应，探究温度和浓度对化学反应速率的影响，设计了如下表实验。已知：Na2S2O3+H2SO4(稀)===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O答案123456789101112实验序号实验温度/K有关物质出现浑浊所需时间/sNa2S2O3溶液H2SO4溶液H2OV/mLc/mol·L-1V/mLc/mol·L-1V/mL129840.140.12t12T140.150.1V1t2332340.1V20.11t3(1)写出该反应的离子方程式：

。(2)通过表格可以判断出t1、t2、t3的大小关系

。答案123456789101112实验序号实验温度/K有关物质出现浑浊所需时间/sNa2S2O3溶液H2SO4溶液H2OV/mLc/mol·L-1V/mLc/mol·L-1V/mL129840.140.12t12T140.150.1V1t2332340.1V20.11t3

t1>t2>t3答案123456789101112本题为探究温度和浓度对化学反应速率的影响，根据控制变量法可知，实验1、2为探