广东省2015高考化学二轮复习 专题15 实验方案设计的变量控制课件

1、控制变量法控制变量法学习目标学习目标学会利用控制变量确定研究因素及探究方法学会利用控制变量确定研究因素及探究方法一、一、“控制变量控制变量”的概念的概念控制变量法是在研究和解决问题的过程中，控制变量法是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中一些条件按照特定的要求发生控制，使其中一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化。变化或不发生变化。二、二、“控制变量控制变量”的思想方法的思想方法当研究多个因素之间的关系时，往往先控制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其他几个因素不变，集中

2、研究其中一个因素的变化所产生的影响。的变化所产生的影响。课堂反馈练习课堂反馈练习1（2009浙江浙江27节选）超音速飞机在平流层飞行时，尾节选）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的术将尾气中的NO和和CO转变成转变成CO2和和N2，其反应为：，其反应为：（5 5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组

3、比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。课堂反馈练习课堂反馈练习1实验实验编号编号T/T/0 0C CNONO的初始浓度的初始浓度/mol.L/mol.L-1-1COCO的初始浓度的初始浓度/mol.L/mol.L-1-1催化剂的催化剂的比表面积比表面积/m/m2 2.g.g-1-12802801.201.201010-3-35.805.801010-5-58282124124350350124124请在上表格中填入剩余的实验条件数据。请在上表格中填入剩余的实验条件数据。1.201.201010-

4、3-3 5.80 5.801010-5-5280 280 1.201.201010-3-3 5.80 5.801010-5-5（5 5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。不变量不变量变量变量变量变量不变量不变量【归纳】运用运用“控制变量控制变量”思想方法解

5、题的思路思想方法解题的思路1 1、明确研究对象、明确研究对象2 2、分清可控制的变量与不变量、分清可控制的变量与不变量只有可控制的变量是变化的只有可控制的变量是变化的（2008广东，广东，20）某探究小组用）某探究小组用HNO3与大理石反应与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用所用HNO3浓度为浓度为1.00 mol/L、2.00 mol/L，大理石，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K,每次实验每次实验HNO3的用量为的用量为25.0 mL，大理石用大理石用量

6、为量为10.00 g。 （1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：填出对应的实验编号：课堂反馈练习课堂反馈练习2实验实验编号编号T/K大理石大理石规格规格HNO3浓度浓度/mol/L实验目的实验目的298粗颗粒粗颗粒2.00()实验和探究实验和探究HNO3浓度对该反应速率的影浓度对该反应速率的影响；响；（）实验和）实验和 探究探究温度对该反应速率的影响；温度对该反应速率的影响；（）实验和）实验和 探究探究大理石规格大理石规格 （粗、细）对该（粗、细）对该反应速率的影响。反应速率的影响。1.001.00308 308 细颗粒细颗粒

7、变量变量298 298 粗颗粒粗颗粒不变量不变量粗颗粒粗颗粒 2.002.00298 298 2.002.00所用所用HNO3浓度为浓度为1.00 mol/L、2.00 mol/L，大理石有细颗粒与，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K,每次实验每次实验HNO3的用量为的用量为25.0 mL，大理石用量为大理石用量为10.00 g。课堂反馈练习课堂反馈练习33、（、（2012广东广东31节选）碘在科研与生活中有重要应用。节选）碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用某兴趣小组用0.50molL-1KI、0.2淀粉溶液、淀粉溶液、0.20mo

8、lL-1K2S2O8、0.10molL-1Na2S2O3等试剂，探究反等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。应条件对化学反应速率的影响。已知：已知：S2O82 + 2I = 2SO42 + I2(慢慢) I2 + 2S2O32 = 2I + S4O62(快快)为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：验方案如下表：表中表中V= mL，理由是，理由是 。课堂反馈练习课堂反馈练习3实验实验序号序号 体积体积V/mLK2S2O8溶液溶液水水KI溶液溶液Na2S2O3溶液溶液淀粉溶淀粉溶液液10.00.04.04.02.09.01.0

9、4.04.02.08.0V4.04.02.0为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：验方案如下表：表中表中V= mL，理由是理由是 。2.0保持溶液总体积相同，仅改变保持溶液总体积相同，仅改变S2O82的浓度的浓度而其它物质浓度不变。而其它物质浓度不变。不变量不变量变量变量课堂反馈练习课堂反馈练习4（2014广东广东33）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛化学研究中应用广泛。（1）某小组拟在同浓度）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓浓度对度对H2O2分解反应

10、速率的影响。限选试剂与仪器：分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器温水浴槽、注射器设计实验方案：在不同设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定浓度下，测定_（要求所（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。测得的数据能直接体现反应速率大小）。参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理

11、量和所拟定的数据；数据用字母表示）。拟定的数据；数据用字母表示）。（1）某小组拟在同浓度）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓度浓度对对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器射器设计实验方案：在不同设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定浓度下，测定_（要求所测得（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。的数据能直接体现反应

12、速率大小）。参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。数据；数据用字母表示）。（1）某小组拟在同浓度）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓度浓度对对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注水槽、胶管、玻璃导管、量筒、

13、秒表、恒温水浴槽、注射器射器设计实验方案：在不同设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定浓度下，测定_（要求所测得（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。的数据能直接体现反应速率大小）。方案方案1：“收集到相同体积的收集到相同体积的O2所需的时间所需的时间” 方案方案2：“相同时间内所收集相同时间内所收集O2的体积的体积” 不变量不变量不变量不变量变量变量方案方案1：对应对应中中“收集到相同体积的收集到相同体积的O2所需的所需的时间时间” 变量变量不变量不变量“1”与与“2”对比实验中对比实验中溶液总体积不变溶液总体积不变不变量不变量（1）某小组拟在同浓度）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下

14、，探究的催化下，探究H2O2浓度浓度对对H2O2分解反应速率的影响。分解反应速率的影响。方案方案2：对应中对应中“相同时间内所相同时间内所收集收集O2的体积的体积” 变量变量不变量不变量“1”与与“2”对比实验中对比实验中溶液总体积不变溶液总体积不变不变量不变量（1）某小组拟在同浓度）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓度浓度对对H2O2分解反应速率的影响。分解反应速率的影响。课堂反馈练习课堂反馈练习5（2014.汕头模拟节选）铝及铝合金经过阳极氧化，铝汕头模拟节选）铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米的较厚的氧化铝膜。某研究性学表面能生成几十微米的较厚的氧化

15、铝膜。某研究性学习小组对铝表面氧化膜的保护作用展开了研究，他们习小组对铝表面氧化膜的保护作用展开了研究，他们查阅有关资料得知：尽管铝表面致密的氧化膜能使铝查阅有关资料得知：尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质与其周围的介质(空气、水等空气、水等)隔绝，对铝制品起到保护隔绝，对铝制品起到保护作用，但铝制容器仍不能长期用来盛放和腌制咸菜。作用，但铝制容器仍不能长期用来盛放和腌制咸菜。究其原因，该小组设计了一个实验以探究其中的原因。究其原因，该小组设计了一个实验以探究其中的原因。他们的实验过程如下：他们的实验过程如下：实验实验编号编号 实验过程实验过程 实验现象实验现象 1取一小片铝片于试管中

16、，取一小片铝片于试管中，加入加入1.0 molL1的盐酸的盐酸2 mL30秒时开始有少量气泡，然后产秒时开始有少量气泡，然后产生气泡的速率加快，最后铝片消生气泡的速率加快，最后铝片消失失 2取一小片铝片于试管中，取一小片铝片于试管中，加入加入0.5 molL1的硫酸的硫酸2 mL55秒时开始有少量气泡，然后产秒时开始有少量气泡，然后产生气泡的速率加快，最后铝片消生气泡的速率加快，最后铝片消失失 3取一小片铝片于试管中，取一小片铝片于试管中，加入氯化铜稀溶液加入氯化铜稀溶液3分钟左右表面产生少量气泡，分钟左右表面产生少量气泡，且铝表面析出一些红色固体且铝表面析出一些红色固体 4取一小片铝片于试管

17、中，取一小片铝片于试管中，加入硫酸铜稀溶液加入硫酸铜稀溶液一直没有明显的变化一直没有明显的变化你认为实验你认为实验1、2中盐酸和硫酸的浓度分别为中盐酸和硫酸的浓度分别为1.0 molL1、0.5 molL1的原因是的原因是 . 保持两溶液中氢离子浓度相同，保持两溶液中氢离子浓度相同，探究氯离子和硫酸根离子对反应的影响。探究氯离子和硫酸根离子对反应的影响。【自我检测】【自我检测】1（2014年广州市调研测试题年广州市调研测试题33节选）某研究小组为了节选）某研究小组为了研究不同条件下金属铝粉在过量稀硫酸中的溶解性能，研究不同条件下金属铝粉在过量稀硫酸中的溶解性能，设计如下实验。已知：设计如下实验

18、。已知：c(H2SO4)=4.5 molL1，反应均，反应均需要搅拌需要搅拌60min。（1）实验和的目的是）实验和的目的是 。为了获得铝粉溶解量，为了获得铝粉溶解量，还需要测量的数据是还需要测量的数据是 。其它条件不变，温度对稀其它条件不变，温度对稀硫酸溶解铝粉量的影响。硫酸溶解铝粉量的影响。反应反应60min后剩余铝粉的质量后剩余铝粉的质量 （2）实验和是为了研究硫酸的浓度对该反应的影）实验和是为了研究硫酸的浓度对该反应的影响，则响，则t1= ，V1= mL。（3）实验和是为了研究加入）实验和是为了研究加入CuSO4溶液对该反应溶液对该反应的影响，则的影响，则t2= ，V2= mL。研究表

19、明，在相同条件下加入少量研究表明，在相同条件下加入少量CuSO4有利于有利于Al的的溶解。原因是溶解。原因是 。20202015少量的少量的Cu与与Al构成原电池，使反构成原电池，使反应速率加快应速率加快【自我检测】【自我检测】2（2010全国课标卷全国课标卷28节选）某同学在用稀硫酸与锌制节选）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。请回答下列问题：气的生成速率。请回答下列问题：（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影）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

20、中所给的混响，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合溶液分别加入到6个盛有过量个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。混合溶液混合溶液实验实验ABCDEF4 molL-1 H2SO4 /mL30V1V2V3V4V5饱和饱和CuSO4溶液溶液/mL00.52.55V620H2O /mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：请完成此实验设计，其中：V1= ，V6= ，V9= ；301017.5【自我检测】【自我检测】3（2014届湛江十月调研题届湛江十月调研题33节选）

21、节选）硫代硫酸钠硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。某兴趣俗称大苏打，照相业中用作定影剂。某兴趣小组用小组用0.20 molL1 H2SO4、0.10 molL1 Na2S2O3等等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。完成下试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。完成下面的实验设计表：面的实验设计表：浓度浓度催化剂催化剂【自我检测】【自我检测】1浓度浓度催化剂催化剂表中表中Vx = mL，理由是，理由是 。5保持溶液总体积相同，仅改变保持溶液总体积相同，仅改变S2O32的的浓度而其它物质浓度不变。浓度而其它物质浓度不变。【自我检测】【自我检测】4（2015江门调研）

22、石灰石江门调研）石灰石(主要成分为主要成分为CaCO3)是重要的工是重要的工业原料。业原料。(3)为了研究在室温条件下为了研究在室温条件下CaCO3与盐酸的反应与盐酸的反应速率与速率与c(H)浓度关系，设计实验方案浓度关系，设计实验方案:在不同盐酸浓度在不同盐酸浓度下，测定生成相同体积下，测定生成相同体积CO2所需要的时间。所需要的时间。 实验仪器任选，实验仪器任选，所需药品：所需药品：2molL-1HCI溶液溶液(密度约为密度约为1 g/mL)，蒸馏水。，蒸馏水。拟定以下表格，请补充填写实验方案拟定以下表格，请补充填写实验方案(列出所选试剂体积、列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据不能用数值需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据不能用数值表示时可用字母表示表示时可用字母表示)。t/sV(CO2)/ mL1010qqt1t2【自我检测】【自我检测】5某研究性学习小组在网上收集到如下信息：某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe(NO3)3溶溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究：进行了如下探究：