2025-2026学年人教版高中化学必修第二册教案：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

第3课时变量控制反应速率与限度的图像题

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比0?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%%02溶液、12%H2C)2溶液、Imol-L1FcCh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-1FeCh溶液/mL

1305mL4%1

2605mL4%1

3305mL12%0

4305mL4%0

(1)甲司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。

答案1、2

(2)乙司学进行实验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0

答案再同时分别向两支试管中滴加2~3滴1molL」FeCh溶液作为催化剂，加快反应速率，使现象更明

显

(3)丙司学进行了实验1与实验4：你认为他想探究的是o该方案

设计是否严谨？(填“是”或“否”)，说明理由：O

答案催化剂对化学反应速率的影响否加入的1mL溶液会对试管中溶液进行稀释，使浓度发生改变

变量控制探究影响化学反应速率的因素

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

r应用体验」

1.（2024.广东东莞高一段考）为探究过氧化氢分解反应快慢的影响因素，某学习小组设计了下列实验:

带火星

的木条/

带火星带火星

的木彩/的木条/II5mL5%

伊的过气化

〃5mL5%5mL5%的氢溶液

身过班化氢过氧化公溶液.

溶液二银化钛

实验①实验②实验③

下列说法不正确的是（）

A.综合实验①、②和③，可得出5%的过氧化氢溶液最适合用于分解制氧气

B.对比实验①和③，可研究温度对过氧化氢分解反应快慢的影响

C.综合以上实验，可得出过氧化氢分解制氧气的最佳反应条件

D.对比实验①和②，可研究催化剂对过氧化氢分解反应快慢的影响

答案A

解析实验①、②和③过氧化氢的浓度都是5%，没有对比实验，不能得出5%的过氧化氢溶液最适合用于

分解制氧气，A错误；实验①和③的变量是温度，可研究温度对过氧化氢分解反应快慢的影响，B正确；

与实验①比较，实验②加入二氧化镒作催化剂，实验③升高温度，综合以上实验，可得出过氧化氢分解制

氧气的最佳反应条件，C正确；实验①和②的变量是催化剂，可研究催化剂对过氧化氢分解反应快慢的影

响，D正确。

2.（2024.福州高一期中）利用催化技术可将汽车尾气中的CO和NO转化为CO?和N2,化学方程式为

催化剂.

-

2NO+2CO'△一^2CO2+N2O反应物初始浓度相同时，实验温度为280℃和360℃,进行以下实验：

同种催化剂的比达平衡时所

实验编号实验目的77℃

表面积用的时间同

I对照实验28080t\

IIa28012012

III研究温度对尾气转化速率的影响bCh

补全表格a,b

答案研究同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响36080

解析根据对比实验的单一变量原则，实验i、n的催化剂的比表面积不同，则。为研究同种催化剂的比

表面积对尾气转化速率的影响；ni的目的是研究温度对尾气转化速率的影响，则〃和实验【的温度不同，

6为360,c为80。

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。

I.关注图像中的“点、线、面”

⑴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C

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E寸要特别关注特殊点，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，正确利用相关规律做出正确的判断。

r应用体验」

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⑼与时间⑺的

关系曲线如图所示，下列叙述正确的是()

Ohh

Aj时,只有正反应

B.，2~，3时,，反应不再发生

C.B时，容器内有1.5molY

D/2~i3M，X、Y的物质的量均没有发生变化

答案D

解析人时，u正逆＞0,正、逆反应都在发生，A项错误；/2~/3时，v正寸逆＞0,反应并未停止，B项错误；

该反应为可逆反应，1molX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1.5mol,

C项错误；小〃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.(2023・杭州高一检测)在2.0L恒温恒容密闭容器中允入1.0molHCI和0.3molO2，加入催化剂发生反

应：4HCl(g)+O2(g)i2Cb(g)+2H2O(g),HCKO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法

正确的是()

A.“时，。正=0逆

B/3时已处于平衡状态，升高温度平衡状态不会发生改变

C/时，容器内气体的总压强比上时的大

1

De时，容器中C(C12)=C(H2O)=0.4mol-L

答案C

解析七时反应还没有达到平衡，。正翔逆，A项错误；打时HC1和Ch的物质的量不再发生变化，反应已经

达到平衡，但升高温度改变了原有条件，旧平衡会被破坏，一段时间后达到新的平衡，故升温平衡状态会

发生改变，B项错误；该反应反应物气体分子数大于生成物，力时，反应物较多，气体总分子数较大，上时，

反应物较少，气体总分子数较小，故在恒温恒容密闭容器内，人时气体的总压强比/2时的大，C项正确；“

时，列三段式：

4HCl(g)+O2(g)-2C12(g)+2H2O(g)

起始/mol1.00.300

转化/mol0.80.20.40.4

平衡/mol0.20.10.40.4

容器中以。2尸以比0）二哼F=0.2mol-L1,D项错误。

Z.UL

1.（2024.北京西城区高一月考）变量控制法是科学研究的重要方法。相同质量的锌与足量的0.5molL”硫

酸分别在下列条件下发生反应，开始阶段化学反应速率最大的是（）

选项锌的状态实验温度/℃

A粉末20

B粉末30

C块状20

D块状30

答案B

解析由表中数据可知B、D温度最高，反应速率较大，且B为粉末状，固体表面积较大，反应速率最大，

故选Bo

2.反应2so2（g）+O2（g）i2SCh（g）中SO3的浓度变化情况如图所示，在min内用。2表示的平均反应

速率为0.04mol-L'min则a等于（

A.0.1B.2.5

C.5D.I0

答案C

解析由题图可知,0~amin内Ac（SO?）=0.4mol-L'1,则有v（SOj）=—mol-L'-min'o根据反应速率与化学计

a

量数的关系可得，^(O2)=^(SOj)=^mol-L'-min^O.CMmol-L'min'1,解得a=5,C项正确。

3.一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下

列描述正确的是（）

A./min时该反应达到化学平衡状态

B.反应开始到10min,用X表示的反应速率为0.079molL'min-

C.反应开始到10min时,Y的转化率为79%

D.反应的化学方程式为X(g)+2Y(g)=3Z(g)

答案C

解析到10min时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10min时，X、Y均减少了0.79mol,

Z增加了1.58mol,用X表示的反应速率为竽-=0.0395molLlmin",反应的化学方程式为X(g)+Y(g)

2LX1ornin

—2Z(g),B、D错误；反应开始到10min时Y的转化率为吟粤xl00%=79%,C正确。

=l.OOmol

4.(2024.合肥高一期中)I.在一定温度下，4L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时

间变化的曲线如图:

⑴比较力时刻，正、逆反应速率大小：。正(填“>”"二”或"V”)。道。

(2)若t2=2min,计算反应开始至右时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为。

(3)与时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为o

H.某同学设计如卜.实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示:

序号纯锌粉/g2.0mol-L-1硫酸溶液/mL温度/C硫酸铜固体/g加入蒸储水/mL

I2.050.02500

II2.040.025010.0

III2.050.0250.20

IV2.050.03500

(4)①本实验待测数据可以是,实验I和实验I【可以探究对锌与稀

硫酸反应速率的影响；实验I和实验IV可以探究对锌与稀硫酸反应速率的影响。

②实验发现实验IH比实验I反应速率快，原因是o

答案(1)>(2)0.25molL^min-'(3)75%(4)①反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气

所需要的时间)硫酸浓度温度②锌和硫酸铜反应生成铜，锌、铜、硫酸形成原电池，反应速率加快

解析(1)根据图示，数时刻M增多、N减少，所以反应正向进行，正、逆反应速率大小：。正:逆。

（2）若及=2min,反应开始至力时M的物质的量增加2mol,用M的浓度变化表示的平均反应速率为

2mo.=0.25mol-L'min

4Lx2min

（3）/3时刻化学反应达到平衡，反应物N的物质的量由8mol变为2mol,N的转化率为第乎xl00%=75%。

8mcl

（4）探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，实验待测数据可以是反应结束所需要的时间或相同条件下产生等

体积的氢气所需要的时间；实验I和实验II的硫酸浓度不同，可以探究硫酸浓度对锌与稀硫酸反应速率的

影响；实验川加入硫酸铜固体，Zn置换出铜，锌、铜、硫酸形或原电池，反应速率加快。

课时对点练［分值：100分］

（选择题1~9题，每小题8分，共72分）

题组一变量控制研究影响化学反应速率的因素

1.金属Zn与酸反应产生出的反应速率最大的是（）

选项温度金属酸

A25℃Zn粒0.1mNL“盐酸

B25℃Zn粒().1moLL/硫酸

C5()℃Zn粉().1mNL"硫酸

D50℃Zn粉0.1mol-L-1盐酸

答案C

解析金属211与酸反应的离子方程式为2什214+==2112++比1,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，答案选Co

2.（2024.合肥高一期中）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（）

实验编号5.0molL"盐酸大理石水收集标准状况下0.56LCO?所需时间

①100mL5.()g碎块0mL5.0min

②50.0mL5.0g碎块50.0mL8.0min

③100mL5.()g粉末amL2.0min

A.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=0

C.实验③中用盐酸浓度变化表示的速率^（HCI）=0.5mol-L'min-'

2

D.该实验反应的离子方程式为CaCO3+2H"=Ca*+CO2t+H2O

答案C

解析实验①和②盐酸浓度不同，其他条件相同，研究的是盐酸浓度对反应速率的影响，A正确；实验①

和③研究反应物的固体表面积对反应速率的影响，必须使盐酸浓度相同，加入100mL盐酸则不需要再加

入水，,B正确；根据反应方程式：CaCOA+2HCI=CaCl2+CO2t+H2O,

〃(HG)=2〃(C5)=2X就*TO/mol,故。(HCI尸靛,C错误。

3.（2024・湖北黄冈高一期中）某探究性学习小组利用H2c2。4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（）

・」溶液(含硫酸)

实验实验温0.06molLKMnO4().3molLH2c2O4溶液H2O溶液颜色褪至无

序号度/℃V/mLV7mLV/mL色时所需时间/s

甲2523512

乙Ti25Vi

丙

352v23ti

A.V1=3,。=25,n<12

B.通过实验乙、丙探究温度对化学反应速率的影响

+2+

C.反应的离子方程式为2Mn0；+5H2C2O4+6H=2Mn+10CO21+8H2O

D.甲组用KMnCU的浓度变化表示的平均反应速率为5x1（）3molL'L

答案D

解析甲组用KMn。,的浓度变化表示的平均反应速率为叫器喏士L。.°。］mobL',-s"1,D错误。

题组二化学反应速率和平衡的图像题

4.（2024.大连高一期中）一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇:

CO（gj+2H2（g）=CH30H（g）,分别在300℃和500℃下生成甲醇的量如图所示。根据图像，计算在500℃

时，从反应开始到平衡的氢气的平均反应速率（单位为mo卜口•山!!”）为（）

甲博的物质的城/mol

A型B*

C.四

3tA畸

答案D

解析温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，因此500C对应的曲线平衡时甲醇物质的量为〃B,

即达到平衡时o(CH3OH):舍二普irolLlmin”,由于4*=,r(H2)=2z;(CH3OH)=^moIL'-min'o

CB3cB哄CH3OH)13tB

5.一定条件下，向密闭容器中通入一定量的CO和H2制备甲醇，反应为CO（g）+2H2（g）iCHQH（g）,测

得容器内Hz的分压与反应时间的关系如图所示。反应到图中X点时，用比分压表示的平均变化率为（）

A.O.SMPa-min-1B.0.2MPamin_1

C.1.6MPamin-1D.8.4MPamin-1

答案B

解析根据图中曲线得到8分钟时氢气分压改变量为1.6MPa,则用H2分压表示的平均变化率为

啜詈。.2MPamin.】，故B正确c

6常温下,往烧杯中加入10mL1mol-L-'FeCb溶液和10mL2moi-L"KI溶液，c"）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.co=2

B.3~8min内，Fe?+的平均反应速率为0.08molL'min

C.8min时，往烧杯中滴加KSCN溶液，溶液不变红

2+

D.烧杯中发生反应的离子方程式为2Fe3++2「^2Fe+I2

答案D

解析往烧杯中加入10mL1molL"FeCh溶液和10mL2m往L“KI溶液，发生反应：2Fe3++2F

10x10-3x2mol

2Fe2++Io反应未开始时，c（I）=-=1mol-L1,A错误；3~8min内，z，(Fe")=u(r)=等molL'min

220X10-3L

'=0.016molL-'min-',B错误；根据图像可知I最终共消耗了0.2x20x10小m°l=4x1(尸mol,I有剩余,且

Ft?,剩余(lxl0xl()3_4xl03)mol>0,说明该反应为可逆反应，往烧杯中滴加KSCN溶液，溶液变红，C错误。

7.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间⑺内产生气体体积(V)的数据如

图所示，根据图示分析实验条件，下列说法一定不正确的是()

组别对应曲线c(HCl)/(mol-L-')反应温度/℃铁的状态

1a3()粉末状

2b30粉末状

3c2.5块状

4d2.530块状

A.第4组实验的反应速率最慢

B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol-L-1

C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol-L-1

D.第3组实验的反应温度低于30℃

答案D

解析由图像可知，1、2、3、4四组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验反应

所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验反应所用时间最短，故反应速率最快，根据变量控

制法原则知盐酸浓度应大于2.5mn.L”,B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根

据变量控制法原则知盐酸的浓度应等于2.5n】o卜L”,C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反

应温度应高于30c,D错误。

8.向某容积一定的密闭绝热容器中充入2moiNO和1molCh,一定条件下发生反应：2N0(g)+Ch(g)i

2NCMg)，其反应速率与反应时间关系如图所示，下列选项表明反应达到平衡状态的是()

A.NO、O2物质的量之比为2：1

B.M、N、P、Q四点中，N点时反应已达到平衡状态

C.混合气体的总质量不再变化

D.单位时间内生成2amolNCh的同时，生成amolO?

答案D

解析NO、O2物质的量之比始终为2：1,不能说明达到平衡状态，故A不符合题意；M、P、Q四点

中，N点时反应速率最大，但随着时间的推移，速率仍在变化，并未达到平衡状态，故B不符合题意；该

反应进行前后，混合气体的总质量始终不变，不能说明达到平衡状态，故C不符合题意；单位时间内生成

2amolNO?,反应正向进行，同时又生成。mol。2,反应逆向进行，两个不同方向，化学反应速率之比等

于化学计量数之比，说明达到平衡状态，故D符合题意。

9.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帚碳酸锌固体与•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.10M5s后，影响反应速率的主要外界因素是盐酸的浓度

5s内，用盐酸的浓度变化表示该反应的速率为1.6XK）-4molL'.s1

D.若问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C

解析因反应放热，温度升高，导致0~5s内的反应速率逐渐增大，A正确；10~15s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HC1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。

10.（14分）向某容积固定的密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生

反应，各物质的浓度随时间的变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。

请I可答下列问题：

().15

•

C

U

-

U

速

丑

(1)密闭容器的容积是Lo

(2)若r,=l5,则Ofs内以C物质浓度变化表示的反应速率"C尸o

(3)写出能反映该反应达到化学平衡状态的两个依据：、。

(4)f2S时，C在平衡混合气中的物质的量分数为。

(5)B的起始的物质的量是。

答案(1)2(2)0.004molL'.s-1(3)。©A尸3。鼠B)物质C的物质的量保持不变(其他合理答案均可)

(4)50%(5)0.04mol

解析⑴开始时加入().3molA,图中开始时c(A)=0.15molL-1,则容器的容积为片嘤即*=2L。

c(A)0.15molL1

(2)由图可知,Ofs内Ac(C)=0.06mol-L1,若fj=15，则有"C尸"包"二二0.004moi-L'-s1(5)根据题意