2023年中考一轮复习资源包控制变量对比及其他科学探究的方法

第三章 化学实验与科学探究 资源包32 控制变量对比及其他科学探究的方法 一、必备知识梳理 【2011版课标内容要求】 能在教师指导下或通过小组讨论，根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。具有控制实验条件的意识。 【2022版课标学业要求】 认识化学实验探究活动的一般思路与基本方法；学习控制变量和对比实验的实验设计方法。 【内容框架】 【基础梳理】 一、 科学探究的一般过程： 提出问题 猜想与假设 制定计划 进行实验 收集证据 解释和结论 反思与评价 表达与交流 二、探究实验设计原则 1．科学性的原则：所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造。 2．对照性的原则：要设计一个对照性的实验，要想这个实验更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验。 3．等量性的原则：所设计的实验中的平行反应，试剂的取用应该是等量的。 4．单因子的变量原则：对某个实验的影响，会有很多的因素，实验正是要人为控制条件，使众多变量中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。 三、控制变量实验设计的基本思路 当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。控制变量法是化学中常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，该方法可以使研究的问题简单化。通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论，这一思想在化学学习中将会被逐渐渗透，成为一种主要的探究方式。 二、重点题型解析 例1（2021·福建） 5．某兴趣小组为探究影响化学反应速率的因素，使用等量的同种钙片和白醋开展四组实验，分别测得产生的二氧化碳浓度随时间的变化曲线如图所示。选取CO2的浓度从0~8%为研究对象，下列实验结果的分析，错误的是（ ）。 A．对比①③，温度越高，反应速率越快 B．对比②③，反应物接触面积越小，反应速率越慢 C．对比③④，反应物接触面积越大，反应速率越快 D．对比①②③④，④的反应速率最慢 【答案】B 【解析】 A．由图可知，①③除了温度不同，其它因素相同，且温度越高，二氧化碳浓度升高的越快，对比①③，温度越高，反应速率越快，不符合题意； B．②③温度和钙片的形状均不同，对比②③，无法得出反应物接触面积越小，反应速率越慢，符合题意； C．③④除了钙片的形状不同，其它因素相同，且粉末状钙片，二氧化碳的浓度升高的快，说明反应物接触面积越大，反应速率越快，不符合题意； D．由图可知，对比①②③④，④中二氧化碳的浓度升高的慢，反应速率最慢，不符合题意。 例2（2022·福建）ZB是常用的阻燃剂。已知： I.用硼酸（H3BO3）与ZnO、H2O合成ZB，ZB的组成会受温度等合成条件的影响。 Ⅱ.ZB受热，先释放出水；当温度高于350℃，生成ZnO和B2O3固体；继续升温到400℃以上，B2O3熔化为玻璃态物质。 （1）ZB能起阻燃作用的原因是_______（写一种）。 （2）为研究温度对合成的ZB组成的影响，研究小组在不同温度下制取ZB。实验如下： m（H3BO3）/g m（ZnO）/g V（H2O）/mL t/℃ 实验1 28 10 100 94 实验2 x 10 100 98 实验3 28 y 100 102 x、y分别为_______和_______。 （3）为检测102℃时合成的ZB含水的质量分数，某同学利用如下图装置（夹持仪器已略）进行实验。 ①需要不断通入干燥空气的目的是_______。 ②实验时，需要称量获得的数据有：ZB样品的质量、_______的质量。 （4）为评估102℃时合成的ZB的阻燃性能，进行木材粉末灼烧残重实验：某温度下，灼烧质量相同的两份干燥的木材粉末（一份经ZB处理）30min，测量残留固体质量；调整温度，重复实验，得到木材粉末灼烧后固体残留率（w）随温度变化关系如下图。 （注：w =×100%；残留固体质量已扣除ZB的残余质量） ①低于200℃时。两份木材粉末质量均保持不变的原因是_______。 ②图中曲线_______（填“a”或“b”）对应的木材粉末是经ZB处理的，判断的理由是_______。 （5）为寻找阻燃性能最佳的ZB的合成温度，应开展的实验是_______。 【答案】 （1）B2O3熔化成玻璃态物质能隔绝空气 （2） 28     10 （3） 使产生的水蒸气全部从玻璃直管排出     含样品的玻璃直管加热前后 （4） 木材尚未燃烧     a     曲线a对应的固体残留率比b的大 （5）在相同条件下，分别取不同温度下合成的ZB，进行木材粉末灼烧残重实验 【解析】 （1）根据题意，ZB受热会先后释放出水，水能起到降温至着火点以下的作用，而释放出的ZnO和B2O3固体以及玻璃态的B2