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探究化学反应速率的影响因素最常用的是控制变量法。控制变量法（或叫做参照法）指对于特定反应，只改变一个外界条件（温度、浓度、催化剂或接触面），其它条件不变，通过测定化学反应速率来判断该条件对化学反应速率的影响规律。
1. 探究化学反应速率的关系式及规律
例1 某化学实验小组探究外界条件对化学反应速率的影响，并测定(NH4)2S2O8和KI反应的化学反应速率。进行如下实验探究：
【实验原理】 (NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为S2O82-+2I-=2SO42-+I2（Ⅰ）（反应很慢！），平均反应速率的计算式用[v=]Kcn(S2O82-)cm(I-)表示，其中[K]为常数，只与温度有关。实验时，向Na2S2O3、KI和淀粉指示剂的混合溶液中加入(NH4)2S2O8溶液，不断搅拌。在反应（Ⅰ）进行的同时，发生反应：2SO32-+I2=S4O62-+2I-（Ⅱ）（反应很快！），反应（Ⅰ）生成的I2立即与硫代硫酸钠反应，生成无色物质。当S2O32-耗尽时，反应（Ⅰ）继续生成的I2才能与淀粉作用呈蓝色。从加入(NH4)2S2O8溶液到出现蓝色的时间为[Δt]。
【实验内容】 实验小组设计的实验记录表和数据记录如下：
（1）实验研究发现，亚铁离子对反应（Ⅰ）有催化作用：
①现有亚铁盐X，可能是硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、溴化亚铁中的一种，你认为X最合适的亚铁盐的化学式 。用离子方程式表示催化反应(I)的机理： 。
②某同学设计如下探究方案（请填空）
（2）根据上述数据推知[v=]Kcn(S2O82-)cm(I-)中m、n值约为 。
A．m=1、n=2 B．m=2、n=1
C．m=3、n=2 D．m=1、n=1
（3）根据上述数据分析，可以得到的结论有（写出一条）： 。
解析 提取信息：①抓住关系式：S2O82-→2I-→S2O32-； ②混合溶液总体积为50.0 mL； ③各组实验反应所需时间大小关系近似处理：①<②≈④<③≈⑤。（1）避免阴离子与强氧化剂反应，且不引入具有氧化性的离子；Fe2+先被S2O82-氧化成Fe3+，Fe3+氧化I-；对照实验要求只改变一个变量，探究该变量对实验结果的影响。（2）选择数据组，代入数据求值：利用①和②组数据得出m≈1,由①和⑤组数据得出n≈1。（3）对比分析数据可以得出3种结论，详见答案。
答案 （1）①FeSO4 S2O82-+2Fe2+=2Fe3++2SO42- 2Fe3++2I-=2Fe2++I2 ②实验Ⅱ：探究温度对反应速率的影响 实验Ⅲ：2 mL 40 ℃ （2）D （3）随着反应物浓度增大，反应速率增大；或反应速率变化与反应物起始浓度变化存在比例关系；或反应物浓度对反应速率的影响与化学计量数无关
2. 探究实验目的
例2 在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO3-+5SO32-+2H+=I2+5SO42-+H2O。生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：
该实验的目的是 ；表中V2= mL。
解析 本题利用控制变量法设计实验探究影响化学反应速率的因素，为了便于计算混合溶液中反应物的浓度，通过水的体积使3个实验的溶液总体积相等，由实验2知，溶液总体积为50 mL，推知：V1=10 mL，V2=40 mL。
对照实验1和2，能判断亚硫酸钠溶液的浓度对反应速率的影响；对照实验2和3能判断温度对该反应速率的影响；对照实验1和3，亚硫酸钠溶液浓度不同、温度不同，只能判断实验1和3的反应速率的相对大小，不能判断温度、亚硫酸钠溶液浓度对化学反应速率的影响。
答案 探究温度、亚硫酸钠溶液浓度对化学反应速率的影响 40
点评 实验目的可以通过化学反应原理、实验步骤以及实验设计的问题综合判断，结合逆向思维法和整体思维法综合分析。
3. 探究实验方案的设计
例3 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到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）反应一段时间后，实验A中的金属呈 色，实验E中的金属呈 色；
（3）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 由实验目的知，锌的接触面、H+浓度、温度等都相同，仅改变硫酸铜溶液用量，为了便于控制H+浓度，必须加水使溶液总体积相等，确保H+浓度相等，所用稀硫酸的体积相同（30 mL）。（1）根据F组实验知，不加水时，饱和硫酸铜溶液体积为20 mL, 稀硫酸体积为30 mL,溶液总体积近约50 mL。V1=V2=V3=V4=V5=30 mL，V6=10 mL，V7=20 mL，V8=19.5 mL，V9=17.5 mL，V10=15 mL。（2）A组实验中，没有加入饱和硫酸铜溶液，金属锌呈银白色；实验E中加入了硫酸铜溶液，产生铜覆盖在锌粒表面，呈红色；（3）硫酸铜过多，产生的铜覆盖在锌粒表面，阻止锌与H+接触，使反应减慢。
答案 （1）30 10 17.5 （2）银白色 红色或紫红色 （3）硫酸铜溶液量较大时，产生较多的铜覆盖在锌粒表面，阻碍锌与稀硫酸接触，使产生氢气速率减慢
点评 本题亮点：一是设计对照实验，需要理解“探究硫酸铜溶液量对反应速率影响”，引发“控制哪个变量”，如何使其它变量相同等问题；二是将形成原电池与影响固体与液体接触面联系起来，深化实验细节。中学实验锌与稀硫酸反应，加“少量硫酸铜”能加快反应速率，本题深刻探究“少量”的含义。
设计实验的思维方法是，设计控制变量，只改变假设中的一个因素，其它条件调节成相同。只要设计多条件对化学反应影响问题，都可以用控制变量法。例如，探究实验室制乙烯的浓硫酸浓度对产物成分的影响等。
1. 探究化学反应速率的关系式及规律
例1 某化学实验小组探究外界条件对化学反应速率的影响，并测定(NH4)2S2O8和KI反应的化学反应速率。进行如下实验探究：
【实验原理】 (NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为S2O82-+2I-=2SO42-+I2（Ⅰ）（反应很慢！），平均反应速率的计算式用[v=]Kcn(S2O82-)cm(I-)表示，其中[K]为常数，只与温度有关。实验时，向Na2S2O3、KI和淀粉指示剂的混合溶液中加入(NH4)2S2O8溶液，不断搅拌。在反应（Ⅰ）进行的同时，发生反应：2SO32-+I2=S4O62-+2I-（Ⅱ）（反应很快！），反应（Ⅰ）生成的I2立即与硫代硫酸钠反应，生成无色物质。当S2O32-耗尽时，反应（Ⅰ）继续生成的I2才能与淀粉作用呈蓝色。从加入(NH4)2S2O8溶液到出现蓝色的时间为[Δt]。
【实验内容】 实验小组设计的实验记录表和数据记录如下：
（1）实验研究发现，亚铁离子对反应（Ⅰ）有催化作用：
①现有亚铁盐X，可能是硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、溴化亚铁中的一种，你认为X最合适的亚铁盐的化学式 。用离子方程式表示催化反应(I)的机理： 。
②某同学设计如下探究方案（请填空）
（2）根据上述数据推知[v=]Kcn(S2O82-)cm(I-)中m、n值约为 。
A．m=1、n=2 B．m=2、n=1
C．m=3、n=2 D．m=1、n=1
（3）根据上述数据分析，可以得到的结论有（写出一条）： 。
解析 提取信息：①抓住关系式：S2O82-→2I-→S2O32-； ②混合溶液总体积为50.0 mL； ③各组实验反应所需时间大小关系近似处理：①<②≈④<③≈⑤。（1）避免阴离子与强氧化剂反应，且不引入具有氧化性的离子；Fe2+先被S2O82-氧化成Fe3+，Fe3+氧化I-；对照实验要求只改变一个变量，探究该变量对实验结果的影响。（2）选择数据组，代入数据求值：利用①和②组数据得出m≈1,由①和⑤组数据得出n≈1。（3）对比分析数据可以得出3种结论，详见答案。
答案 （1）①FeSO4 S2O82-+2Fe2+=2Fe3++2SO42- 2Fe3++2I-=2Fe2++I2 ②实验Ⅱ：探究温度对反应速率的影响 实验Ⅲ：2 mL 40 ℃ （2）D （3）随着反应物浓度增大，反应速率增大；或反应速率变化与反应物起始浓度变化存在比例关系；或反应物浓度对反应速率的影响与化学计量数无关
2. 探究实验目的
例2 在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO3-+5SO32-+2H+=I2+5SO42-+H2O。生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：
该实验的目的是 ；表中V2= mL。
解析 本题利用控制变量法设计实验探究影响化学反应速率的因素，为了便于计算混合溶液中反应物的浓度，通过水的体积使3个实验的溶液总体积相等，由实验2知，溶液总体积为50 mL，推知：V1=10 mL，V2=40 mL。
对照实验1和2，能判断亚硫酸钠溶液的浓度对反应速率的影响；对照实验2和3能判断温度对该反应速率的影响；对照实验1和3，亚硫酸钠溶液浓度不同、温度不同，只能判断实验1和3的反应速率的相对大小，不能判断温度、亚硫酸钠溶液浓度对化学反应速率的影响。
答案 探究温度、亚硫酸钠溶液浓度对化学反应速率的影响 40
点评 实验目的可以通过化学反应原理、实验步骤以及实验设计的问题综合判断，结合逆向思维法和整体思维法综合分析。
3. 探究实验方案的设计
例3 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到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）反应一段时间后，实验A中的金属呈 色，实验E中的金属呈 色；
（3）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 由实验目的知，锌的接触面、H+浓度、温度等都相同，仅改变硫酸铜溶液用量，为了便于控制H+浓度，必须加水使溶液总体积相等，确保H+浓度相等，所用稀硫酸的体积相同（30 mL）。（1）根据F组实验知，不加水时，饱和硫酸铜溶液体积为20 mL, 稀硫酸体积为30 mL,溶液总体积近约50 mL。V1=V2=V3=V4=V5=30 mL，V6=10 mL，V7=20 mL，V8=19.5 mL，V9=17.5 mL，V10=15 mL。（2）A组实验中，没有加入饱和硫酸铜溶液，金属锌呈银白色；实验E中加入了硫酸铜溶液，产生铜覆盖在锌粒表面，呈红色；（3）硫酸铜过多，产生的铜覆盖在锌粒表面，阻止锌与H+接触，使反应减慢。
答案 （1）30 10 17.5 （2）银白色 红色或紫红色 （3）硫酸铜溶液量较大时，产生较多的铜覆盖在锌粒表面，阻碍锌与稀硫酸接触，使产生氢气速率减慢
点评 本题亮点：一是设计对照实验，需要理解“探究硫酸铜溶液量对反应速率影响”，引发“控制哪个变量”，如何使其它变量相同等问题；二是将形成原电池与影响固体与液体接触面联系起来，深化实验细节。中学实验锌与稀硫酸反应，加“少量硫酸铜”能加快反应速率，本题深刻探究“少量”的含义。
设计实验的思维方法是，设计控制变量，只改变假设中的一个因素，其它条件调节成相同。只要设计多条件对化学反应影响问题，都可以用控制变量法。例如，探究实验室制乙烯的浓硫酸浓度对产物成分的影响等。