初中化学中控制变量法ppt课件.ppt

设计实验方案比较锌和铁的金属活动性设计实验方案比较锌和铁的金属活动性将锌和铁分别放入稀盐酸中，将锌和铁分别放入稀盐酸中，锌表面产生气泡的速率比铁快锌表面产生气泡的速率比铁快讨论：金属与酸反应速率的讨论：金属与酸反应速率的影响因素还有哪些？影响因素还有哪些？将两块大小相同的锌片和铁片分别放将两块大小相同的锌片和铁片分别放入溶质质量分数相同、体积相同的稀入溶质质量分数相同、体积相同的稀盐酸中，看产生气泡的快慢盐酸中，看产生气泡的快慢活动与探究一活动与探究一控控 制制 变变 量量 法法 当事物受到多个因素影响时，每一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，而控制其次只改变其中的某一个因素，而控制其他的几个因素不变，从而研究被改变的他的几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，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最后在综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，法。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广泛地运用在各种科学探索和实验研究之中。之中。科学探究的一般步骤是：科学探究的一般步骤是：（1）提出问题）提出问题（2）猜想与假设）猜想与假设（3）制定计划）制定计划（4）进行实验、收集证据）进行实验、收集证据（5）解释与结论）解释与结论（6）反思与评价等。）反思与评价等。 对对 应应验证假设，由现象得到结论（控验证假设，由现象得到结论（控制变量）制变量）在设计探究性实验时，要注意以下几条原则：在设计探究性实验时，要注意以下几条原则： n（1）科学性的原则：）科学性的原则：所设计的实验应该符合科学道所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造。理，不能凭空捏造。n（2）对照性的原则：）对照性的原则：要设计一个对照性的实验，要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。的实验。n（3）等量性的原则：）等量性的原则：所设计的实验中的平行反应，所设计的实验中的平行反应，试剂的取用应该是等量的试剂的取用应该是等量的。n（4）单因子的变量原则：）单因子的变量原则：对某个实验的影响，会有对某个实验的影响，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。中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。 控制变量法解决化学问题的思路：控制变量法解决化学问题的思路：一：一：明确明确 探究问题探究问题二：二：寻找寻找 影响因素影响因素三：三：控制控制 其他因素其他因素四：四：改变改变 研究因素研究因素猜想猜想操作操作现象现象结论结论金属与酸反应速率的影响因素任选其一进行探究金属与酸反应速率的影响因素任选其一进行探究药品：镁带、镁粉、铁粉、药品：镁带、镁粉、铁粉、5%的盐酸、的盐酸、10%的盐酸、的盐酸、 活动与探究二活动与探究二中考在线中考在线（11年河北中考）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年河北中考）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。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？【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】【作出猜想】不同地点石块中碳酸钙含量不同；不同地点石块中碳酸钙含量不同； 所用盐酸的溶质质量分数不同；所用盐酸的溶质质量分数不同； 还可能是还可能是 。【设计实验】（【设计实验】（1）验证猜想）验证猜想是否成立，要设计的实验：分别取大小相同、质是否成立，要设计的实验：分别取大小相同、质量相同、量相同、 的石块，加入质量相同、的石块，加入质量相同、 的稀盐酸进行的稀盐酸进行实验。实验。（2）验证猜想）验证猜想是否成立，对盐酸的要求是是否成立，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【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，需要控制不变的因素有（答出两点即可）素有（答出两点即可） 等。等。石块大小不同（或石块质量不同、盐酸质量不同）石块大小不同（或石块质量不同、盐酸质量不同） 溶质质量分数相同溶质质量分数相同 不同地点不同地点 溶质质量分数不同溶质质量分数不同温度、溶液的溶质质量分数、溶液质量、压强温度、溶液的溶质质量分数、溶液质量、压强 初初 中中 化化 学学 中中 控控 制制 变变 量量 法法 的的 应应 用用影影 响响 化化 学学 反反 应应 速速 率率 的的 因因 素素金金 属属 生生 锈锈 的的 条条 件件物物 质质 燃燃 烧烧 的的 条条 件件影响催化剂的催化效果的因素影响催化剂的催化效果的因素影影 响响 固固 体体 物物 质质 溶溶 解解 能力能力 的的 因因 素素中考在线中考在线假如要进行实验假如要进行实验D，检验，检验CO2是否充满试管的操作方法是是否充满试管的操作方法是与氧气和水同时接触与氧气和水同时接触H2OCO2A F 将燃着的木条将燃着的木条伸到试管口，看木条是否熄灭伸到试管口，看木条是否熄灭（11年陕西）同学们在课本中通过年陕西）同学们在课本中通过“活动与探究活动与探究”了解了铁生锈所需要满足的条件了解了铁生锈所需要满足的条件为为 。小刚同学经过观察发现长期露置于空气中的铜表面也会。小刚同学经过观察发现长期露置于空气中的铜表面也会被锈蚀。经查阅资料知道，锈蚀物的主要成分为被锈蚀。经查阅资料知道，锈蚀物的主要成分为Cu2(OH)2CO3。他根据质量守恒定。他根据质量守恒定律，推测了可能与金属铜发生反应生成铜锈的物质。律，推测了可能与金属铜发生反应生成铜锈的物质。 推测推测I:锈蚀物中的锈蚀物中的H来自空气中的来自空气中的 （填化学式，下同），而（填化学式，下同），而C来自空气中来自空气中的的 ，因此这两种物质肯定参加了反应。，因此这两种物质肯定参加了反应。 推测推测II:锈蚀物中的锈蚀物中的O有多种来源，因此不能确定空气中的有多种来源，因此不能确定空气中的O2是否参加了反应。是否参加了反应。小刚同学为了验证空气中的小刚同学为了验证空气中的O2是否参加了反应，设计了如下一系列实验，你认为其是否参加了反应，设计了如下一系列实验，你认为其中必须要做的实验是中必须要做的实验是 （填实验编号）。（填实验编号）。植物油中考在线中考在线B(11年天津年天津) 图甲和图乙所示实验均可用来探究可燃物燃烧的条件。图甲和图乙所示实验均可用来探究可燃物燃烧的条件。小莹同学用图乙所示装置进行实验，得到以下实验事实：小莹同学用图乙所示装置进行实验，得到以下实验事实： 不通空气时，冷水中的白磷不燃烧；不通空气时，冷水中的白磷不燃烧； 通空气时，冷水中的白磷不燃烧；通空气时，冷水中的白磷不燃烧； 不通空气时，热水中的白磷不燃烧；不通空气时，热水中的白磷不燃烧； 通空气时，热水中的白磷燃烧。通空气时，热水中的白磷燃烧。能说明燃烧与氧气有关的组合是能说明燃烧与氧气有关的组合是 （ ）A. B. C. D.12342144中考在线中考在线溶质的性质溶质的性质溶剂的性质溶剂的性质温度温度溶剂的量溶剂的量（11年苏州）年苏州） 学完溶液知识后，小松回家用蔗糖、碳酸钙、植物油、水学完溶液知识后，小松回家用蔗糖、碳酸钙、植物油、水相互混合做了几个小实验。相互混合做了几个小实验。（1）在同一条件下，蔗糖易溶于水，难溶于植物油，而碳酸钙不能溶于）在同一条件下，蔗糖易溶于水，难溶于植物油，而碳酸钙不能溶于水，也不能溶于植物油。由此说明物质的溶解能力与水，也不能溶于植物油。由此说明物质的溶解能力与 和和 有关有关（2）除（）除（1）中的因素外，你认为固体物质的溶解能力还与外界条件）中的因素外，你认为固体物质的溶解能力还与外界条件 有关。有关。 小松在设计实验方案验证（小松在设计实验方案验证（2）中假设时，在选择了溶质和溶剂种类）中假设时，在选择了溶质和溶剂种类的前提下，你认为在实验中还需要控制的变量有的前提下，你认为在实验中还需要控制的变量有 。溶解能力溶解能力 = 溶解速度溶解速度 （07安徽）安徽）研究性学习小组选择研究性学习小组选择“H2O2生成生成O2的快慢与什么因的快慢与什么因素有关素有关”的课题进行探究的课题进行探究,以下是他们探究的主要过程以下是他们探究的主要过程:【假设【假设】 H2O2生成生成O2的快慢与催化剂种类有关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【实验方案】常温下，在两瓶相同体积的H2O2溶液中分别加入相溶液中分别加入相同质量同质量MnO2和红砖粉和红砖粉,测量各生成一瓶测量各生成一瓶(相同体积相同体积)O2所需要的时所需要的时间。间。【进行实验】右下图是他们进行实验的装置图【进行实验】右下图是他们进行实验的装置图,气体发生装置中气体发生装置中A仪器名称是仪器名称是:,此实验中此实验中B处宜采用的气体收集方法是处宜采用的气体收集方法是:_。【实验记录【实验记录】实验编号实验编号12反应物反应物6% H2O26% H2O2催化剂催化剂1g 红砖粉红砖粉1g MnO2时间时间152 s35 s【结论】该探究过程得出的结论是【结论】该探究过程得出的结论是_。【反思【反思】H2O2在常温下分解缓慢在常温下分解缓慢,加入加入MnO2或或 红砖粉后反应红砖粉后反应明显加快明显加快,若要证明若要证明MnO2和和 红砖粉是该反应的催化剂红砖粉是该反应的催化剂,还需要还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的和是否改变。增加实验来验证它们在化学反应前后的和是否改变。H2O2生成生成O2的快慢还与哪些因素有关的快慢还与哪些因素有关?请你帮助他们继续探究。请你帮助他们继续探究。(只要求提出假设和实验方案只要求提出假设和实验方案)【假设】【假设】_【实验方案【实验方案】_你若还能提出新的合理的假设和实验方案你若还能提出新的合理的假设和实验方案,本题奖励本题奖励4分分(化学试化学试卷总分不超过卷总分不超过60分分)【假设】【假设】_【实验方案【实验方案】_ 实实验验编编号号盐酸的质量分数盐酸的质量分数/%反应温度反应温度/铝丝消失的时间铝丝消失的时间/s32050062030063080 （08年安徽中考）年安徽中考） 小明选择小明选择“铝丝和盐酸反应的快慢与什么铝丝和盐酸反应的快慢与什么因素有关因素有关”的课题开展探究。下表是他分别用相同质量的铝丝的课题开展探究。下表是他分别用相同质量的铝丝和足量稀盐酸反应的三组实验数据：和足量稀盐酸反应的三组实验数据： （1）写出铝和盐酸反应的化学方程式）写出铝和盐酸反应的化学方程式_。（2）实验）实验和和表明：该反应快慢与表明：该反应快慢与_有关。有关。（3）能表明盐酸浓度对反应快慢有影响的实验编号）能表明盐酸浓度对反应快慢有影响的实验编号是是:_和和_。（4）如果把实验）如果把实验中盐酸的质量分数改为中盐酸的质量分数改为4%，请你推出铝丝，请你推出铝丝消失的时间（用消失的时间（用t表示）取值范围表示）取值范围_。20102010安徽安徽(7分分)小明对铁的锈蚀进行如下探究。室温时，将包有样品的滤纸小明对铁的锈蚀进行如下探究。室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图。观察到量筒内水沿导管慢包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图。观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶慢进入广口瓶(净容积为净容积为146 mL)。当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变。当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数时读数(此时瓶内氧气含量近似为零此时瓶内氧气含量近似为零)。记录起。记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如下表始和最终量筒的读数以及所需时间如下表（1)1)实验实验和和说明说明NaClNaCl可以可以 加快加快”“”“减慢减慢”) )铁锈蚀的速率。铁锈蚀的速率。(2)(2)实验开始后，广口瓶内温度有所上升，实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是说明铁的锈蚀过程是 过程。过程。(3)(3)实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是是 。(4)(4)实验实验和和是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验的的样品组成。样品组成。(5)(5)该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是量是 ( (保留保留3 3位有效数字位有效数字) )。注意：若答对第注意：若答对第(6)(6)小题将奖励小题将奖励4 4分。但化学试卷总分不超过分。但化学试卷总分不超过6060分。分。 (6) (6)现仅提供：置筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包现仅提供：置筒、大烧杯、玻璃棒、水、滤纸包( (内含内含1 g1 g铁粉、铁粉、O.2 gO.2 g碳、碳、1010滴水和少量滴水和少量NaClNaCl) )，请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积含量的实，请你帮助小明再设计一个测量空气中氧气体积含量的实验方案，画出实验装置示意图即可验方案，画出实验装置示意图即可( (注明滤纸包的位置注明滤纸包的位置) )。 加分题加分题科学探究科学探究（11年安徽）年安徽）为研究锌和铝的金属活动性，某研究小组进行了为研究锌和铝的金属活动性，某研究小组进行了如下探究。如下探究。 （1）小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分）小明设计的实验方案：向表面积相同的铝片和锌粒中分别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式：别加入盐酸。写出锌与盐酸反应的化学方程式：_（2）小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，发现前者）小芳将去膜和未去膜的铝片分别放入盐酸中，发现前者比后者反应快，原因是比后者反应快，原因是_。（3）小芳在（）小芳在（2）实验中，还观察到有）实验中，还观察到有“灰黑色沉淀灰黑色沉淀”这一异这一异常现象出现。常现象出现。【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？【提出问题】铝与盐酸反应出现的灰黑色沉淀的组成是什么？【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；【查阅文献】铝在颗粒较小时为灰黑色；AlCl3为无色透明晶体为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇。或白色而微带浅黄色的固体，易溶于水和乙醇。【提出合理假设】假设【提出合理假设】假设a：该灰黑色沉淀可能含有：该灰黑色沉淀可能含有_ 假设假设b：该灰黑色沉淀可能含有：该灰黑色沉淀可能含有AlCl3； 假设假设c：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。：该灰黑色沉淀可能含有难溶于酸的物质。小明的实验方案中未控制金属的纯度，盐酸的浓度等相关变量相同（小明的实验方案中未控制金属的纯度，盐酸的浓度等相关变量相同（1分）分） 操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同（操作中难以做到铝片和锌粒的表面积相同（2分）分）【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。【设计并完成实验】取灰黑色沉淀分别进行如下实验。实验编号实验编号实验操作实验操作实验现象实验现象加入适量稀盐加入适量稀盐酸酸有微量气泡，固体全部溶解，有微量气泡，固体全部溶解，得到澄清溶液得到澄清溶液加入适量蒸馏加入适量蒸馏水水固体部分溶解固体部分溶解加入适量无水加入适量无水乙醇乙醇固体部分溶解固体部分溶解【得出结论】由实验【得出结论】由实验可判断假设可判断假设c_（填（填“成立成立”或或“不不成立成立”），再集合），再集合和和可得出该灰黑色沉淀的成分是可得出该灰黑色沉淀的成分是_注意：若答对（注意：若答对（4）小题奖励）小题奖励4分，但化学总分不超过分，但化学总分不超过60分。分。（4）你认为）你认为中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱中小明的实验能否比较锌和铝的金属活动性强弱？ （填（填“能能”或或“不能不能”），分别从），分别从设计方法和操设计方法和操作可行性的角度，具体说明理由作可行性的角度，具体说明理由 （5）该实验除了用铝丝消失的时间来衡量反应的快慢程度外，）该实验除了用铝丝消失的时间来衡量反应的快慢程度外，你还能提出新的方法来衡量该反应的快慢吗？你还能提出新的方法来衡量该反应的快慢吗？方法：方法：_ 。（6）小明将稀盐酸换成稀硫酸继续实验，发现铝丝和稀硫酸反）小明将稀盐酸换成稀硫酸继续实验，发现铝丝和稀硫酸反应现象不明显。应现象不明显。【发现问题】为什么铝丝易与稀盐酸而难与稀硫酸反应呢？【发现问题】为什么铝丝易与稀盐酸而难与稀硫酸反应呢？【提出假设【提出假设】Cl-的存在使酸和铝反应容易进行。的存在使酸和铝反应容易进行。【设计实验】如果你能帮助小明设计一个合理的实验来验证假设，【设计实验】如果你能帮助小明设计一个合理的实验来验证假设，将奖励将奖励4分（化学试卷总分不超过分（化学试卷总分不超过60分）：分）：_。（1）2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2(2分分)（2）温度）温度(1分分)（3）和和(1分，两空都对才给分分，两空都对才给分)（4）500t300(1分分)（5）用排水法收集一瓶氢气所需时间的多少来衡量；或通过单位时间内生成氢气的量、）用排水法收集一瓶氢气所需时间的多少来衡量；或通过单位时间内生成氢气的量、温度变化来衡量等（其他合理答案均给分）温度变化来衡量等（其他合理答案均给分）(2分分) （6）两支试管中各放有铝丝和稀硫酸，再分别加入氯化钠溶液和硫酸钠溶液）两支试管中各放有铝丝和稀硫酸，再分别加入氯化钠溶液和硫酸钠溶液 (答出氯化答出氯化钠给钠给2分分)（或向放有铝丝和稀硫酸的试管中加入稀盐酸。其他合理答案均给分）（或向放有铝丝和稀硫酸的试管中加入稀盐酸。其他合理答案均给分） 20122012安徽试题安徽试题 实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气，写出反应的化学方程式：方法制取氧气，写出反应的化学方程式： 。小芳发现，氯。小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：【提出猜想】除【提出猜想】除MnOMnO2 2、CuOCuO外，外，FeFe2 2O O3 3也可以作也可以作KClOKClO3 3分解的催化剂。分解的催化剂。【设计并完成实验】按下表进行实验，并测定开始产生气体时的温度【设计并完成实验】按下表进行实验，并测定开始产生气体时的温度（分解温度越低，催化效果越好）。（分解温度越低，催化效果越好）。【分析数据、得出结论】（【分析数据、得出结论】（1）由实验）由实验 与实验与实验对比，证明猜想合理；对比，证明猜想合理；（2）实验所用的三种金属氧化物，）实验所用的三种金属氧化物，催化效果最好的是催化效果最好的是 。【反思】（【反思】（1）若要证明）若要证明Fe2O3是该反应的催化剂，还应当验证它在化学是该反应的催化剂，还应当验证它在化学反应前后的质量和反应前后的质量和 是否改变；是否改变；（2）同种催化剂，颗粒大小也会影响催化效果，请你设计实验方案进）同种催化剂，颗粒大小也会影响催化效果，请你设计实验方案进行验证行验证 。（3）同种催化剂，还有哪些因素会影响催化效果，请你再探究。奖励）同种催化剂，还有哪些因素会影响催化效果，请你再探究。奖励4提出假设提出假设 。设计方案设计方案 加分题加分题