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一、“控制变量法”解题思维模板
二、教材实验分析
探究 变量 定量 探究内容
温度 温度不同 H2O2的浓度相同
浓度 浓度不同 温度和FeCl3溶液的浓度、体积相同
催化 剂 催化剂不同 温度和H2O2浓度、体积相同
注意 问题 ①确定变量。 ②控制变量：要探究的因素(如催化剂)不同，其余的因素(浓度、温度、压强、固体物质的表面积等)要完全相同。 ③探究不同催化剂对反应速率的影响，加入催化剂的体积要相同，可保证加入催化剂后过氧化氢的浓度相同；对比实验中加入相同体积的水也是为了保证过氧化氢的浓度相同。 ④若探究温度对反应速率的影响，则必须在混合前将溶液加热(或降温)到所需要的温度。
针对练1.某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减少的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3用量为25.00 mL、大理石用量为10.00 g。
请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填入对应的实验编号。
实验 编号 T(K) 大理石 规格　 HNO3浓度 (mol·L－1) 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 (Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响； (Ⅱ)实验①和____探究温度对该反应速率的影响； (Ⅲ)实验①和____探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响
②
③
④
答案：②298　粗颗粒　1.00　③308　粗颗粒　
2.00　④298　细颗粒　2.00　(Ⅱ)③　(Ⅲ)④
解析：实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO3浓度不同，故实验②HNO3浓度应为1.00 mol·L－1。实验①和③探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其他条件要保持一样。实验①和④探究大理石规格(粗、细)对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。
针对练2.某同学设计了如下实验方案探究化学反应速率的影响因素，下列有关说法错误的是(　　)
实验编号 温度/℃ 硫酸 Na2S2O3溶液
① 25 2 mL 0.01 mol/L 1 mL 0.01 mol/L
② 25 2 mL 0.01 mol/L 1 mL 0.02 mol/L
③ 50 2 mL 0.01 mol/L 1 mL 0.02 mol/L
A.实验中可通过记录溶液出现浑浊所需时间来判断反应速率的大小
B.实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响
C.实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响
D.实验③反应速率最快
答案：C
解析：该实验的反应原理是Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，反应中生成硫单质，硫单质不溶于水，故实验中可通过记录溶液出现浑浊所需时间来判断反应速率的快慢，A项正确；实验①②中温度、c(H2SO4)均相同，c(Na2S2O3)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B项正确；实验①③中c(H2SO4)相同，c(Na2S2O3)不同、温度不同，故不能探究温度对化学反应速率的影响，C项错误；实验③中反应物c(Na2S2O3)大，温度高，所以反应速率最快，D项正确。
针对练3.草酸(H2C2O4)是一种易溶于水的二元有机弱酸，常用作还原剂、沉淀剂等，可与酸性KMnO4溶液发生反应，以下为探究外界条件对反应速率的影响。请回答下列问题：
实验 编号 0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液/mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液/mL 3.0 mol·L－1稀 H2SO4/mL 水/ mL 温度 /℃ 溶液颜色褪 至无色所需 时间/min
1 12.0 2.0 3.0 3.0 20 t1
2 6.0 2.0 3.0 V1 20 t2
3 V2 2.0 3.0 9.0 30 t3
(1)硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸溶液反应的离子方程式为___________________。
(2)完成此实验设计，其中：V1＝____________，V2＝____________。
(3)对比实验1、2可探究______________对反应速率的影响。
答案：(1)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑
(2)9.0　6.0
(3)浓度
解析：(1)KMnO4溶液与H2C2O4发生氧化还原反应，MnO变为Mn2＋，而H2C2O4被氧化变为CO2，离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O；(2)该实验1、2、3做对比探究H2C2O4的浓度和温度对反应速率的影响，保证溶液的体积一致，控制单一变量。实验1中溶液总体积为(12.0＋2.0＋3.0＋3.0) mL＝20.0 mL，则V1＝(20.0－3.0－2.0－6.0) mL＝9.0 mL、V2＝(20.0－3.0－2.0－9.0) mL＝6.0 mL；
(3)对比实验1、2温度相同而加入的H2C2O4量不同，实验1、2探究的是反应物浓度对反应速率的影响。
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