专题十五 控制变量法的探究-中考化学专题复习导学案

1、知识像烛光，能照亮一个人，也能照亮无数的人。-培根专题十五控制变量法的探究一、复习目标1. 知道有关控制变量探究的一般流程，了解控制变量探究题型及特点。2. 学会根据题目的探究要求，运用类比、假设、建模、推理、分析比较、归纳综合、语言表达等能力进行合理探究推理。3. 通过控制变量法在基于对比实验进行科学探究，逐渐培养学生的科学探究意识、探究思维、探究能力，最终提高学生的科学素养。二、试题特点初中化学试题加大对探究性问题的考查力度，凸显化学学科特点。化学探究题层出不穷，显现了“培养学生的探究意识与探究能力”这一亮点。控制变量法是科学探究的重要方法，控制变量法是科学探究实际应用的一种途径，在实验方

2、案设计、实验过程、实验交流表达和实验评价等过程都有体现，特别是在表格、数据、曲线、现象、装置等新情境中有着创造性的设计，无论是定性实验，还是定量实验，都能较好地应用控制变量的思想。三、方法指引1. 控制变量法：如果有多个因素（即变量）对实验的结果存在影响，为集中研究其中一个因素，往往控制其他的变量保持不变，只改变某单一变量，并通过对比实验来明确该变量对研究对象的影响情况。2. 控制变量法科学探究的解题思路四、典型例题及变式训练典型例题以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。实验序号过氧化氢溶液浓度/%过氧化氢溶液体积/mL温度/二氧化锰的用量/g收集氧气的体积/mL反应所需的时

3、间/s51200.1416.75151200.146.0430535249.2130555210.76124 / 13(1) 通过实验和对比可知，化学反应速率与 有关；从实验和对比可知，化学反应速率与温度的关系是 ；(2) 化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果，化学反应速率与微观粒子的概率有关。试从微观角度解释“反应物浓度越大，化学反应速率越快”的原因是 。(3) 用一定量 15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，可加适量的水稀释，产生氧气的总质量(选填“减小”或“不变”或“增大”)。【利用“控制变量法”的解题策略】【解析】正确对比分析表中实验数据是确定研究变量和得出实验结论的关

4、键。实验和中只是过氧化氢的浓度发生了改变，其他因素没有变化。实验和只是改变了温度，温度越高反应速率越快；反应物的浓度越大，反应速率越快；反应物的浓度只影响化学的速率，不影响生成物的量，因此在一定的过氧化氢溶液中加水，只是产生氧气的速率减慢，但生成氧气的质量不变。【答案】(1)反应物浓度(或浓度) 温度越高，化学反应速率越快 (2)反应物浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞的概率越大，化学反应速率越快 (3)不变变式训练1. 某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸用下图装置完成表中实验，回答下列问题。实验序号实验温度/25257070试剂稀氨水

5、稀醋酸稀氨水稀醋酸出现铁锈所需时间1 天未见锈蚀5 分钟1 天未见锈蚀1 分钟（1） 铁锈的主要成分是 （填化学式）。（2） 实验和可探究 因素对铁制品锈蚀快慢的因素；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是 （填实验序号）。（3） 根据表中实验现象得出的结论是 （写出 1 点即可）。（4） 影响铁制品锈蚀快慢受除上述因素外，还有 （写出 1 点即可），请设计实验方案 。【解析】（1）铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁表示为 Fe2O3；（2）实验和温度不同，其他条件完全相同，故探究的是温度对铁制品锈蚀快慢的影响；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，那么应采用可知变量法，即试剂酸

6、碱性不同，其他条件要完全相同，故可选择实验或；（3）由表格信息可知，相同条件下，酸性越强，金属生锈越快；（4）酸的浓度会影响铁制品锈蚀快慢。可在相同条件下， 取两份浓度不同的醋酸分别在 25时，比较铁钉生锈时间。【答案】（1）Fe2O3（2）温度，或。（3）相同条件下，酸性越强，金属生锈越快。（4）酸的浓度：相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在 25时，观察铁钉生锈时间。2. 下列实验没有体现控制变量思想方法的是（）A.探究影响反应速率的因素B探究温度对溶质溶解速率的影响C探究影响铁生锈的有关因素D探究可燃物燃烧的条件【解析】A若用此实验来探究影响化学反应速率的因素，大理石与碳酸钙的纯度不同

7、、颗粒大小不同； 所用酸的种类也不同，不符合控制变量的思想方法；B此实验探究温度对溶质溶解速率的影响，水的体积相同、硝酸钾的质量相同，只有水的温度不同，符合控制变量的思想方法；C与其他条件完全相同， 验证了铁的锈蚀与氧气有关；与中其他条件完全相同，验证了铁的锈蚀与水有关，符合控制变量的思想方法；D铜片上的白磷和水中的白磷的温度都达到了着火点，铜片上的白磷能够燃烧，而水中的白磷不能燃烧，说明可燃物燃烧需要与氧气接触；铜片上的白磷和红磷都与氧气接触，而温度达到了白磷的着火点，能够燃烧，温度没有达到红磷的着火点，不能燃烧，说明温度达到可燃物着火点时才能够燃烧；利用了对比实验的原理，符合控制变量的思想

8、方法【答案】A五、自主检测1对比实验是实验探究的重要方法，下列对比实验设计能实现相应实验目的是（）选项实验目的实验设计选项实验目的实验设计A探究温度对分子运动快慢的影响B探究水对铁钉锈蚀的影响C探究空气是燃烧的必要条件D探究CO2 与水发生反应AABBCCDD 2在化学学习中，设计对比实验，控制变量是科学探究的重要方法。根据下列的实验示意图回答问题。（1） 写出实验一中第一支试管中发生反应的化学方程式 ；为探究不同催化剂对双氧水分解速率的影响，实验一中 X 的数值为 ；（2） 实验二是某同学设计的对比实验，用于证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。你认为实验 （填“能”或“不能”）达到实验目的；（

9、3） 实验三是探究铜生锈条件的实验，实验中所用铜丝直径、长度均相同，且打磨光亮。实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 。由上述实验可推知，铜生锈的条件是铜与 （填化学式）接触。编号实验现象无明显现象无明显现象铜丝表面有绿色物质无明显现象无明显现象3. 掌握正确的学习方法是学好化学的关键。请用以下方法解决相关问题：（1） 控制变量（图 1）实验对比组实验现象实验小结中产生气泡速率更快表面积越大，化学反应速率越快 中产生气泡速率更快反应物浓度越大，化学反应速率越快中产生气泡速率更快实验操作实验现象实验小结 化学反应速率与纯度有关某同学在实验室中发现锌粒有纯锌和粗锌（含有杂质）两种规格，请

10、设计一个实验探究化学反应速率与固体纯度有关。结论：影响化学反应速率的因素有：表面积、温度、浓度、纯度等。（2） 归纳演绎（图 2）某同学在做过氧化氢分解制氧气实验中发现加入二氧化锰能加快该反应的反应速率，但反应前后质量和化学性质没变，同时也不影响生成氧气的质量，于是他得出二氧化锰是该反应的 。已知实验二充分反应后得到氧气质量为 2g，则溶液中的二氧化锰经过滤、洗涤、烘干后质量为 。4. 盐酸溶液中含有 H2O 分子、H+和 Cl离子，要探究是哪一种粒子能使紫色石蕊溶液变成红色，请观察在白色点滴板上进行下列实验，将实验现象和结论填入下表。滴加紫色石蕊溶液后的现象结论第 1 孔孔中溶液仍为紫色水分

11、子 第 2 孔第 3 孔、第 4 孔5. 对比归纳是学习化学的重要方法。请你参与下列探究活动并回答问题。探究活动一木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,说明了影响木炭燃烧剧烈程度的因素是 ；探究影响木炭燃烧剧烈程度的因素探究活动二同学们又补充了C 试管所示实验,他们想探究的影响因素是 。同学们做了 A 试管和 B 试管的对比实验,发现 B 试管中固体可溶,A 试管中固体几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是 ；探究影响物质溶解性的因素探究活动三分别振荡三个软质塑料瓶,观察到塑料瓶变瘪的程度由大到小的顺序为 ；对比 A 瓶与 瓶的实验现象,可证明二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应探究二氧

12、化碳能否与碱溶液反应6. 化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量。为了探究影响化学反应速率的因素,以过氧化氢分解为研究对象进行实验。三个小组均采用如图 1 装置进行实验,记录收集 10 mL 氧气的时间。实验室可供选择的试剂有:2.5%、5%、10%三种浓度的 H2O2 溶液、MnO2、CuO、红砖粉末。（1）A 组:探究催化剂对化学反应速率的影响。取 5 mL 10%H2O2 溶液,三次实验分别加入 0.5 g MnO2、红砖粉末、CuO 进行实验,记录数据如下:试剂MnO2红砖粉末CuO时间/s106020由此得出结论:MnO2、CuO 对H2O2 分解有催化作用,红砖粉末无催化作用。

13、某同学对该结论提出疑问。补充对比实验,操作为 。结果:长时间(大于 100 s),收集到很少量气体。更正结论：红砖粉末 (填“有”或“无”)催化作用,三者中 催化效率最高。（2）B 组:探究浓度对化学反应速率的影响。甲同学:取 10 mL 5%H2O2 溶液,加入 0.5 g MnO2 为催化剂,进行实验,记录时间 t1。乙同学:取 10 mL 2.5%H2O2 溶液,加入 0.5 g CuO 为催化剂,进行实验,记录时间 t2。实验结果: 。结论:浓度越大,反应速率越快。丙同学:对实验设计提出疑问,并补充实验: ,记录时间 t3,且 t1<t3<t2。更正结论为:当 时,反应物浓

14、度越大,反应速率越快。（3）C 组:探究 对化学反应速率的影响。取 10 mL 5%H2O2 溶液和 0.5 g CuO 为催化剂进行实验,两次实验分别将试管置于冰水浴和 50 热水浴中,记录时间 t4、t5,且 t4>t5。结论:当反应物浓度和催化剂相同时, 。（4） 综上所述:为了研究某一因素对化学反应速率的影响,必须 。探究发现影响化学反应速率的因素有 。7. 某校兴趣小组的同学在网上看到：茶叶是碱性食品，喝茶可以溶解脂肪而减肥，他们设计了探究的课题是：比较不同产地茶叶泡出液的酸碱度及茶水是否能溶解脂肪而有减肥作用。他们的实验过程如下：从市场上购买了三种不同产地的茶叶，编号为A、B

15、、C。取A、B、C三种茶叶分别在相同的条件下，用开水冲泡。用pH试纸分别到杯中蘸取A、B、C三种茶叶的泡出液，和标准比色卡比对，测得它们的pH分别为5.4、6.3、6.0。将形状、大小、质量相同的脂肪小块，分别放入盛有三种茶叶泡出液的相同杯中，在适宜的温度下保温5小时后，分别滤出脂肪块，吸干表面水分并称量。根据脂肪块在茶水中浸泡前后的质量变化(不考虑脂肪块吸水)，判定茶水能否溶解脂肪。请回答下列问题：（1） 以上实验操作步骤中错误的是 。（2） 在第步实验操作中“相同的条件”主要是指：水的温度、茶叶的质量、冲泡的时间及 应相同。（3） 组内看的同学认为，第步实验设计不严密，需要改进的是 。在第

16、步实验中，根据实验的目的，适宜的温度应控制在 左右。（4） 有人将茶水倒入有水垢的热水瓶中浸泡一段时间后振荡，发现水垢大部分消失了，产生这种现象的化学原理最可能是 。8. 小丹同学在学习酸的性质时，从同一卷镁带中剪取相等的两根镁带，分别与室温下 H+浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。观察发现：镁带在稀盐酸中放出气泡的速率明显快于在稀硫酸中放出气泡的速率。【查阅资料】1. 金属与酸发生置换反应，其本质是金属单质与 H+反应。2. 生产 H2 速率主要取决于：金属的表面积溶液中 H+浓度温度等条件。3. H+的浓度与 1L 溶液中 H+数目成正比。4. 溶液中除 H+外的其它离子可能会影响反应速率。【

17、提出问题】小丹同学在进行上述实验时，控制了镁带与酸反应的哪几个条件？ 。上述反应中 Cl、SO42如何影响反应速率？【猜想假设】4.Cl促进了镁与酸的反应，SO42对反应无影响。 .SO 2抑制了镁与酸的反应，Cl对反应无影响。 . 。请回答问题，完成猜想。【实验探究】为了证明猜想，小丹设计了如下实验：实验编号铝片长度H+浓度相同的酸反应片刻后添加少量试剂产生气泡的速率结论A2cm5 MlNa2SO4 固体无明显变化(结论 A)B2cm5 Ml(试剂 B)明显加快Cl对反应有促进作用试剂B 是(化学式)固体。【结论】结论A 为。【反思】将试剂B 改用 HCl 气体，不能达到实验目的，其原因是

18、。专题十五控制变量法的探究1. 【解答】解：A、向 50mL 冷水和热水中个加入 1 个红墨水，温度不同，可探究温度对分子运动快慢的影响，故选项对比实验设计能实现相应实验目的。B、两支试管中的铁钉均不能生锈，无法探究水对铁钉锈蚀的影响，故选项对比实验设计不能实现相应实验目的。C、两支试管中的药品分别是红磷、白磷，药品不同，无法探究空气是燃烧的必要条件，故选项对比实验设计不能实现相应实验目的。D、二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸不能使无色酚酞溶液变色，不能探究 CO2 与水发生反应， 故选项对比实验设计不能实现相应实验目的。故选：A。2. 【解答】解：（1）实验一中第一支试管中过氧化氢在二氧化锰的

19、催化作用下反应生成水和氧气，探究不同催化剂对双氧水分解速率的影响， 应该使用相同浓度的过氧化氢溶液，故填： 2H2O2 2H2O+O2；5；（2） 实验二所用水和氢氧化钠溶液的体积不同，不能证明氢氧化钠与二氧化碳反应，故填：不能；（3） 使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，是为了除去溶解的氧气和二氧化碳，经过实验可以看出， 铜与水和氧气并存不生锈，与二氧化碳和水并存不生锈，与二氧化碳和氧气并存不生锈，与二氧化碳、水和氧气同时并存生锈，故生锈的条件是与水、氧气和二氧化碳同时接触，故填：除去溶解的氧气和二氧化碳；H2O、O2、CO2。3. 【解答】解：（1）控制变量法实验对比组实验现象实验小结 中产生

20、气泡速率更快表面积越大，化学反应速率越快要证明表面积越大，化学反应速率越快，可以让实验进行对比；通过对比实验，根据 中产生气泡的速率更快，可以证明反应物浓度越大，化学反应速率越快；通过对比实验， 中产生气泡速率更快，说明温度越高，化学反应速率越快，故填：中产生气泡速率更快反应物浓度越大，化学反应速率越快中产生气泡速率更快温度越高，化学反应速率越快实验操作实验现象实验小结分别取等质量的粗锌与纯锌于两支试管中在室温时同时加等体积等浓度的稀硫酸 ， 两支试管中产生气泡的速率不同化学反应速率与纯度有关要设计一个实验探究化学反应速率与固体纯度有关，可以分别取等质量的粗锌与纯锌于两支试管中，在室温时同时加

21、等体积等浓度的稀硫酸，观察两支试管中产生气泡的速率不同，说明化学反应速率与纯度有关，故填：（2）归纳演绎法在做过氧化氢分解制氧气实验中发现加入二氧化锰能加快该反应的反应速率，但反应前后质量和化学性质没变，同时也不影响生成氧气的质量，可以得出二氧化锰是该反应的催化剂。实验二溶液中的二氧化锰经过滤、洗涤、烘干后质量为 1g。故填：催化剂；1g。4. 【解答】 第 1 孔：不能使紫色石蕊溶液变红 第 2 孔：孔中溶液仍为紫色Cl不能使紫色石蕊溶液变成红色第 3 孔、第 4 孔：孔中溶液变为红色H+能使紫色石蕊溶液变红5. 【答案】探究活动一氧气的浓度 探究活动二溶剂种类溶质种类探究活动三A>B>CC6. 【解答】(1)取 5 mL 10%H2O2 溶液,不加任何物质,进行实验,记录时间有二氧化锰(2)t1<t2取 10 mL 5%H2O2 溶液,加入 0.5 g CuO 为催化剂,进行实验(或取 10 mL 2.5%H2O2 溶液,加入