2024年中考化学复习---控制变量法在化学探究中的应用

控制变量法在 化学探究中的应用 例：如图利用维生素C（简称Vc）能使淀粉－碘溶液 蓝色褪去的性质，通过比较加入苹果汁和橙汁的 多少来确定它们中所含Vc含量（假设两果汁密度 相等） 。要得出正确结论，实验中不需要控制的 条件是（ ） A、滴管滴出的每滴果汁 的体积必须相等 B、烧杯中淀粉－碘溶液 质量必须相等 C、滴管滴出的果汁滴数 必须相等 D、烧杯大小必须相等 D 分析： 本实验目的是“比较苹果汁和橙汁中维生素C的含量多少”， 要想得出正确结论，所用的淀粉--碘溶液的质量必须相同，且胶头滴管滴出的每滴果汁的体积必须相同，这样才具有对比意义。 所以，对比实验的成败关键是实验条件的控制，所有外界条件必须一致才能做对比实验。 当事物受到多个因素影响时， 每一次只改变其中的某一个因素， 控制其他的几个因素不变， 从而研究被改变的这个因素对事物的影响， 分别加以研究，最后在综合解决，这种方法叫 控制变量法。 【控制变量法】 【控制变量法】 解题思路： 1、明确---探究问题 2、寻找---影响因素 3、改变---研究因素（变量） 4、控制---其他因素相同 （无关变量） 它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和实验研究 之中。 初 中 化 学 中 控 制 变 量 法 的 应 用 影 响 化 学 反 应 速 率 的 因 素： 金属与酸反应速率； 双氧水制取氧气反应快慢; 大理石与稀盐酸制取CO2反应快慢 金 属 生 锈 的 条 件 物 质 燃 烧 的 条 件 影 响 固 体 物 质 溶 解 能力 的 因 素 为什么铁粉与酸的反 应速率反而比锌更快？ 【同学的疑惑】 实验目的：比较锌和铁的金属活动性 实验现象：将锌和铁分别放入稀硫酸和稀 盐酸中，铁表面产生气泡的速率比锌快 实验步骤：将一定量的锌片和铁粉分别放入稀 硫酸和稀盐酸中，看产生气泡的快慢 请你们根据控制变量法解答同学们的疑惑！ 实验结论：金属活动性 Fe＞Zn 反思：与事实不符，为什么？ 思考： 学习金属的时候，我们知道活泼金属能 够和酸反应 讨论：金属与酸反应速率 的影响因素有哪些？ 视频实验药品：铁粉、稀盐酸、锌片、稀硫酸 视频实验药品：铁粉、稀盐酸、锌片、稀硫酸 金属的形状 金属与酸的接触面积 金属种类 酸的种类 盐酸和硫酸的浓度也未知 多个变量 思考： 影响因素很多，为了研究其中某一个因素的影响，应该怎么办？ --------其他因素的量都控制不变 请同学们根据已有药品，适当添补药品，按照科学探究的步骤， 重新设计实验，验证你的猜想！ 猜想 操作 现象 结论 （金属与酸反应速率的影响因素任选其一进行探究） 答 疑 药品：铁粉、5%稀盐酸、__锌粉____ 锌片、5%稀硫酸、__铁片____ 科学探究的一般步骤是： （1）提出问题 （2）猜想与假设 （3）制定计划 （4）进行实验、收集证据 （5）解释与结论 （6）反思与评价等。 【温故知新】 提出问题： 探究金属和酸的反应速率 作出猜想与假设： 猜想1：金属和酸的反应速率和金属种类有关 猜想2：金属和酸的反应速率和金属与酸的接 触面积有关 猜想3：金属和酸的反应速率和酸的浓度有关 ……. 14 例如28题，以著名化学家罗伯特·波义尔的一次意外发现为问题情境，要求学生尝试科学探究的过程，针对紫罗兰花瓣遇盐酸变红的现象，提出自己的各种假设，并设计实验验证自己的假设，探究普遍规律。 制定实验方案——请同学们自己动手写写！ 温馨提示：选了一个因素作为变量，其他因素应该都控制不变。 可按照相应猜想试着写写方案。 方案1 方案2 方案3 …….. 方案一：金属与酸反应速率与 有关。 金属的活动性 实验药品 实验步骤 现象 结论         2g锌粉 2g铁粉 20ml 5%稀盐酸 取两支试管分别加入2g 锌粉、2g铁粉，再往试管中同时加入20ml 5%的稀盐酸 接触面积 方案二：金属与酸的反应速率还 与_________ 有关。 2g铁粉 2g铁片 两份20ml 5%盐酸 先分别往两支 试管中加入2g铁粉、 2g铁片，再同时往 两支试管中加入20ml5%的盐酸，比较两支试管反应的速率的快慢 实验药品 实验步骤 现象 结论     实验药品 实验步骤 现象 结论 酸的浓度 方案三：金属与酸的反应速率与 有关 ________________________________ 2g锌片，20ml 5%盐酸，20ml 10%盐酸 取两支试管，分别加入2g锌片,再同时往试管中加入20ml 浓度为5%和10%的盐酸 进行实验，收集证据 温馨提示：小组分工协作，注意药品、仪器操作规范性！ 方案一：观察并记录现象 方案二：观察并记录现象 方案三：观察并记录现象 …….. 解释与结论 方案一：金属与酸反应速率与 有关。 金属的活动性 实验药品 实验步骤 现象 结论   2g锌粉 2g铁粉 20ml 5%稀盐酸 取两支试管分别加入2g 锌粉、2g铁粉，再往试管中同时加入20ml 5%的稀盐酸     锌粉产生气泡的速率比铁粉快 在其他条件相同时金属的活动性越强，金属与酸的反应速率就越快 接触面积 方案二：金属与酸的反应速率还 与_________ 有关。 2g铁粉 2g铁片 两份20ml 5%盐酸 先分别往两支 试管中加入2g铁粉、 2g铁片，再同时往 两支试管中加入20ml5%的盐酸，比较两支试管反应的速率的快慢 实验药品 实验步骤 现象 结论     铁粉产生气泡的速率比铁片快 在其他条件相同时，金属与酸的接触面积越大，金属与酸的反应速率就越快 实验药品 实验步骤 现象 结论 2g锌片，20ml 5%盐酸，20ml 10%盐酸 取两支试管，分别加入2g锌片,再同时往试管中加入20ml 浓度为5%和10%的盐酸 在其他条件相同时，盐酸的浓度越大，金属与酸的反应速率就越快 酸的浓度 方案三：金属与酸的反应速率与 有关 ________________________________ 10%的盐酸的试管中，产生气泡的速率更快 反思与评价 对于实验过程有何不足之处吗？ 影响金属与酸反应快慢还有什么因素吗？ ————温度、催化剂等 影响金属和酸反应速率的因素很多， 某兴趣小组对其影响因素作出探究。 你认为影响金属与酸反应速率 的因素可能有： 。 温度 金属的种类 金属的形状大小 酸的种类 酸的浓度 …… 寻找---影响因素 明确---探究问题 改变---研究因素 控制---其他因素相同 【小结】 【控制变量法】 应用控制变量法，在设计探究性实验时，要注意以下几条原则： （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。 例1、某化学小组在研究燃烧的条件时，采用了控制变 量的方法，做了如右图所示的实验，其中红磷、 白磷均放在薄铜片上， 观察到白磷燃烧，红磷不 燃烧，由此判断该小组同学控制不变的因素是 ________(填字母序号) A、红磷、白磷均为可燃物 B、红磷、白磷都暴露在空气中 C、红磷、白磷具有相同的温度 D、红磷、白磷在铜片上的位置对称 依据燃烧条件，变化的因素是___________________ 答案：ABC， 白磷与红磷着火点不同 （2017福建省）下列四支试管中，铁钉锈蚀最快的是 D 中考在线 例3 、在一次实验课上，各小组同学在不同地点找来的小石 块与稀盐酸反应制取二氧化碳。此反应的化学方程式 为 。 小明发现，相邻小组气体产生的速率比自己小组的快。小明将这一情况报告老师，老师鼓励他们对此问题共同探究。 【提出问题】影响二氧化碳气体产生速率的因素是什么？ 【作出猜想】①不同地点石块中碳酸钙含量不同； ②所用盐酸的浓度不同； ③还可能是_______________________ 石块大小不同（或石块质量不同、盐酸质量不同） 中考在线 【设计实验】 （1）验证猜想①是否成立，要设计的实验：分别取大小相 同、质量相同、 的石块，加入质量相同、 ___________ 的稀盐酸进行实验。 （2）验证猜想②是否成立，对盐酸的要求 是 。 【拓展延伸】 上述实验中，小明采用了控制变量的研究方法。用此方法探究“催化剂对用过氧化氢溶液制取氧气的反应速率的影响”，需要控制不变的因 素有（答出两点即可） _____________________________________等。 浓度不同 温度、过氧化氢溶液的浓度、压强 浓度相同 练习、研究性学习小组选择“H2O2生成O2的速率快慢与什么因 素有关”的课题进行探究,以下是他们探究的主要 过程: 【假设】 H2O2生成O2的快慢与催化剂种类有关 【实验方案】常温下，在两瓶相同体积的H2O2溶液中分别加入 相同质量MnO2和红砖粉,测量各生成一瓶(相同体积)O2 所需要的时间。 【进行实验】右下图是他们进行实验的装置图,气体发生装置中 A仪器名称是:,此实验中B处宜采用的气体收集 方法是:________。 【实验记录】 实验编号 1 2 反应物 6% H2O2 6% H2O2 催化剂 1g 红砖粉 1g MnO2 时间 152 s 35 s 【结论】该探究过程得出的结论是_______________________________________________。 H2O2生成O2的快慢还与哪些因素有关?请你帮助他们继续探究。(只要求提出假设和实验方案) 【假设】________________________________________________ 【实验方案】_____________________________________________________________________________________________________ 猜想 操作 现象 结论 感谢同学们积极参与！ 敬请老师们批评指正！ $$