广东省高考化学二轮复习 专题15 实验方案设计的变量控制课件.ppt

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1、控制变量法控制变量法2021/8/8 星期日1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2021/8/8 星期日2一、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

2、因素不变，集中研究其中一个因素其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响。的变化所产生的影响。2021/8/8 星期日3课堂反馈练习课堂反馈练习1（2009浙江浙江27节选节选）超音速）超音速飞飞机在平流机在平流层飞层飞行行时时，尾气，尾气中的中的NO会破坏臭氧会破坏臭氧层层。科学家正在研究利用催化技。科学家正在研究利用催化技术术将尾气中的将尾气中的NO和和CO转变转变成成CO2和和N2，其反，其反应为应为：（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

3、。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。2021/8/8 星期日4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-1-12802801.20101.2010-3-35.80105.8010-5-582821241243503501241

4、24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。1.20101.2010-3-3 5.8010 5.8010-5-5280 280 1.20101.2010-3-3 5.8010 5.8010-5-5（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

5、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2021/8/8 星期日5【归纳】运用运用“控制变量控制变量”思想方法解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2021/8/8 星期日6（2008广广东东，20）某探究小）某探究小组组用用HNO3与大理石反与大理石反应应过过程中程中质质量减小的方法，研究影响反量减小的方法，研究影响反应应速率的因素。速率的因素。所用所用HNO3浓浓度度为为1.00 mol/L、2.00 mol/L，大理石有，大理石有细颗细颗粒与粗

6、粒与粗颗颗粒两种粒两种规规格，格，实验实验温度温度为为298 K、308 K,每次每次实验实验HNO3的用量的用量为为25.0 mL，大理石用量大理石用量为为10.00 g。（1）请请完成以下完成以下实验设计实验设计表，并在表，并在实验实验目的一目的一栏栏中中填出填出对应对应的的实验编实验编号：号：课堂反馈练习课堂反馈练习22021/8/8 星期日7实验实验编号编号T/K大理石大理石规格规格HNO3浓浓度度/mol/L实验目的实验目的298粗颗粒粗颗粒2.00()实验实验和和探究探究HNO3浓浓度度对该对该反反应应速率的影速率的影响；响；（）实验实验和和 探究探究温度温度对该对该反反应应速率的

7、影响；速率的影响；（）实验实验和和 探究探究大理石大理石规规格格（粗、（粗、细细）对该对该反反应应速率的影响。速率的影响。1.001.00308 308 细颗粒细颗粒变量变量298 298 粗颗粒粗颗粒不变量不变量粗颗粒粗颗粒 2.00 2.00298 2.00298 2.00所用所用HNO3浓浓度度为为1.00 mol/L、2.00 mol/L，大理石有，大理石有细颗细颗粒与粒与粗粗颗颗粒两种粒两种规规格，格，实验实验温度温度为为298 K、308 K,每次每次实验实验HNO3的用量的用量为为25.0 mL，大理石用量大理石用量为为10.00 g。2021/8/8 星期日8课堂反馈练习课堂反

8、馈练习33、（、（2012广广东东31节选节选）碘在科研与生活中有重要）碘在科研与生活中有重要应应用。用。某某兴兴趣小趣小组组用用0.50molL-1KI、0.2淀粉溶液、淀粉溶液、0.20molL-1K2S2O8、0.10molL-1Na2S2O3等等试剂试剂，探究反，探究反应应条件条件对对化学反化学反应应速率的影响。速率的影响。已知：已知：S2O82+2I=2SO42+I2(慢慢)I2+2S2O32=2I+S4O62(快快)为为探探讨讨反反应应物物浓浓度度对对化学反化学反应应速率的影响，速率的影响，设计设计的的实实验验方案如下表：方案如下表：表中表中V=mL，理由是，理由是 。2021/8

9、/8 星期日9课堂反馈练习课堂反馈练习3实验实验序号序号 体体积积V/mLK2S2O8溶液溶液水水KI溶液溶液Na2S2O3溶液溶液淀粉溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0V4.04.02.0为为探探讨讨反反应应物物浓浓度度对对化学反化学反应应速率的影响，速率的影响，设计设计的的实实验验方案如下表：方案如下表：表中表中V=mL，理由是理由是 。2.0保持溶液保持溶液总总体体积积相同，相同，仅仅改改变变S2O82的的浓浓度度而其它物而其它物质浓质浓度不度不变变。不变量不变量变量变量2021/8/8 星期日10课堂反馈练习课堂反馈练习4（2014广广东东

10、33）H2O2是一种是一种绿绿色氧化色氧化还还原原试剂试剂，在，在化学研究中化学研究中应应用广泛用广泛。（1）某小）某小组拟组拟在同在同浓浓度度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓浓度度对对H2O2分解反分解反应应速率的影响。限速率的影响。限选试剂选试剂与与仪仪器：器：30%H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸、蒸馏馏水、水、锥锥形瓶、形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃双孔塞、水槽、胶管、玻璃导导管、量筒、秒表、恒管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器温水浴槽、注射器设计实验设计实验方案：在不同方案：在不同H2O2浓浓度下，度下，测测定定_（要求所（要求所测测得的数据能直接体得

11、的数据能直接体现现反反应应速率大小）。速率大小）。参照下表格式，参照下表格式，拟拟定定实验实验表格，完整体表格，完整体现实验现实验方方案（列出所案（列出所选试剂选试剂体体积积、需、需记录记录的待的待测测物理量和所物理量和所拟拟定的数据；数据用字母表示）。定的数据；数据用字母表示）。2021/8/8 星期日11（1）某小）某小组拟组拟在同在同浓浓度度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓浓度度对对H2O2分解反分解反应应速率的影响。限速率的影响。限选试剂选试剂与与仪仪器：器：30%H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸、蒸馏馏水、水、锥锥形瓶、双孔塞、形瓶、双孔塞、水槽、胶管

12、、玻璃水槽、胶管、玻璃导导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器射器设计实验设计实验方案：在不同方案：在不同H2O2浓浓度下，度下，测测定定_（要求所（要求所测测得得的数据能直接体的数据能直接体现现反反应应速率大小）。速率大小）。参照下表格式，参照下表格式，拟拟定定实验实验表格，完整体表格，完整体现实验现实验方案方案（列出所（列出所选试剂选试剂体体积积、需、需记录记录的待的待测测物理量和所物理量和所拟拟定的定的数据；数据用字母表示）。数据；数据用字母表示）。2021/8/8 星期日12（1）某小）某小组拟组拟在同在同浓浓度度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2

13、浓浓度度对对H2O2分解反分解反应应速率的影响。限速率的影响。限选试剂选试剂与与仪仪器：器：30%H2O2、0.1molL-1Fe2(SO4)3、蒸、蒸馏馏水、水、锥锥形瓶、双孔塞、形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃水槽、胶管、玻璃导导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器射器设计实验设计实验方案：在不同方案：在不同H2O2浓浓度下，度下，测测定定_（要求所（要求所测测得得的数据能直接体的数据能直接体现现反反应应速率大小）。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

14、变量不变量不变量不变量变量变量2021/8/8 星期日13方案方案1：对应对应中中“收集到相同体收集到相同体积积的的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”对对比比实验实验中中溶液溶液总总体体积积不不变变不变量不变量（1）某小）某小组拟组拟在同在同浓浓度度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓浓度度对对H2O2分解反分解反应应速率的影响。速率的影响。2021/8/8 星期日14方案方案2：对应对应中中“相同相同时间时间内所内所收集收集O2的体的体积积”变量变量不变量不变量“1”与与“2”对对比比实验实验中中溶液溶液总总体体积积不不变变不变量不变量（1）某小）某小组

15、拟组拟在同在同浓浓度度Fe3+的催化下，探究的催化下，探究H2O2浓浓度度对对H2O2分解反分解反应应速率的影响。速率的影响。2021/8/8 星期日15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。某研究性学习表面能生成几十微米的较厚的氧化铝膜。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，他们查阅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与其周有关资料得知：尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质围的介质(空气、水等空气、水等)

16、隔绝，对铝制品起到保护作用，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。究其原因，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。他们的实验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：过程如下：2021/8/8 星期日16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取一小片取一小片铝铝片于片于试试管中，管中，加入加入1.0 molL1的的盐盐酸酸2 mL30秒秒时时开始有少量气泡，然后开始有少量气泡，然后产产生气泡的速率加快，最后生气泡的速率加快，最后铝铝片消片消失失 2取一小片取一小片铝铝片于片于试试管

17、中，管中，加入加入0.5 molL1的硫酸的硫酸2 mL55秒秒时时开始有少量气泡，然后开始有少量气泡，然后产产生气泡的速率加快，最后生气泡的速率加快，最后铝铝片消片消失失 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分分钟钟左右表面左右表面产产生少量气泡，生少量气泡，且且铝铝表面析出一些表面析出一些红红色固体色固体 4取一小片铝片于试管中，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你认为实验认为实验1、2中中盐盐酸和硫酸的酸和硫酸的浓浓度分度分别为别为1.0 molL1、0.5 molL1的原因是的原因是

18、.保持两溶液中保持两溶液中氢氢离子离子浓浓度相同，度相同，探究探究氯氯离子和硫酸根离子离子和硫酸根离子对对反反应应的影响。的影响。2021/8/8 星期日17【自我检测】【自我检测】1（2014年广州市年广州市调调研研测试题测试题33节选节选）某研究小）某研究小组为组为了了研究不同条件下金属研究不同条件下金属铝铝粉在粉在过过量稀硫酸中的溶解性能，量稀硫酸中的溶解性能，设计设计如下如下实验实验。已知：。已知：c(H2SO4)=4.5 molL1，反，反应应均均需要需要搅搅拌拌60min。（1）实验实验和和的目的是的目的是 。为为了了获获得得铝铝粉溶解量，粉溶解量，还还需要需要测测量的数据是量的数

19、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 2021/8/8 星期日18（2）实验实验和和是是为为了研究硫酸的了研究硫酸的浓浓度度对该对该反反应应的影的影响，响，则则t1=，V1=mL。（3）实验实验和和是是为为了研究加入了研究加入CuSO4溶液溶液对该对该反反应应的影响，的影响，则则t2=，V2=mL。研究表明，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

20、应速率加快应速率加快2021/8/8 星期日19【自我检测】【自我检测】2（2010全国全国课标课标卷卷28节选节选）某同学在用稀硫酸与）某同学在用稀硫酸与锌锌制取制取氢氢气的气的实验实验中，中，发现发现加入少量硫酸加入少量硫酸铜铜溶液可加快溶液可加快氢氢气的气的生成速率。生成速率。请请回答下列回答下列问题问题：（5）为为了了进进一步研究硫酸一步研究硫酸铜铜的量的量对氢对氢气生成速率的影气生成速率的影响，响，该该同学同学设计设计了如下一系列了如下一系列实验实验。将表中所。将表中所给给的混合的混合溶液分溶液分别别加入到加入到6个盛有个盛有过过量量Zn粒的反粒的反应应瓶中，收集瓶中，收集产产生的气

21、体，生的气体，记录获记录获得相同体得相同体积积的气体所需的气体所需时间时间。混合溶液混合溶液实验实验ABCDEF4 molL-1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱饱和和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=；301017.52021/8/8 星期日20【自我检测】【自我检测】3（2014届湛江十月届湛江十月调调研研题题33节选节选）硫代硫酸硫代硫酸钠钠(Na2S2O3)俗称大俗称大苏苏打，照相打，照相业业中用作定影中用作定影剂剂。某。某兴兴趣趣小小组组用用0.20 mo

22、lL1 H2SO4、0.10 molL1 Na2S2O3等等试剂试剂，探究反，探究反应应条件条件对对化学反化学反应应速率的影响。完成下速率的影响。完成下面的面的实验设计实验设计表：表：浓度浓度催化剂催化剂2021/8/8 星期日21【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。2021/8/8 星期日22【自我检测】【自我检测】4（2015江江门调门调研）石灰石研）石灰石(主要成分主要成分为为CaCO3)是重要的工是重要的工业业原料。原料。(

23、3)为为了研究在室温条件下了研究在室温条件下CaCO3与与盐盐酸的反酸的反应应速率与速率与c(H)浓浓度关系，度关系，设计实验设计实验方案方案:在不同在不同盐盐酸酸浓浓度度下，下，测测定生成相同体定生成相同体积积CO2所需要的所需要的时间时间。实验仪实验仪器任器任选选，所需所需药药品：品：2molL-1HCI溶液溶液(密度密度约为约为1 g/mL)，蒸，蒸馏馏水。水。拟拟定以下表格，定以下表格，请补请补充填写充填写实验实验方案方案(列出所列出所选试剂选试剂体体积积、需需记录记录的待的待测测物理量和所物理量和所拟拟定的数据；数据不能用数定的数据；数据不能用数值值表示表示时时可用字母表示可用字母表

24、示)。t/sV(CO2)/mL1010qqt1t22021/8/8 星期日23【自我检测】【自我检测】5某研究性学某研究性学习习小小组组在网上收集到如下信息：在网上收集到如下信息：Fe(NO3)3溶溶液可以液可以蚀蚀刻刻银银，制作美，制作美丽丽的的银饰银饰。他。他们对蚀们对蚀刻刻银银的原因的原因进进行了如下探究：行了如下探究：【实验实验】制】制备银镜备银镜，并与，并与Fe(NO3)3溶液反溶液反应应，发现银镜发现银镜溶解。溶解。【提出假【提出假设设】假假设设l：Fe3+具有氧化性，能氧化具有氧化性，能氧化Ag。假假设设2：Fe(NO3)3溶液溶液显显酸性，在此酸性条件下酸性，在此酸性条件下NO

25、3-能氧能氧化化Ag。【设计实验设计实验方案，方案，验证验证假假设设】(2)甲同学从上述甲同学从上述实验实验的生成物中的生成物中检验检验出出Fe2+，验证验证了假了假设设1成立。成立。请请写出写出Fe3+氧化氧化Ag的离子方程式：的离子方程式：。Ag+Fe3+=Ag+Fe2+2021/8/8 星期日24【自我检测】【自我检测】5假假设设2：Fe(NO3)3溶液溶液显显酸性，在此酸性条件下酸性，在此酸性条件下NO3-能氧能氧化化Ag。(3)乙同学乙同学设计实验验证设计实验验证假假设设2，请请帮他完成下表中内容帮他完成下表中内容（提示：（提示：NO3-在不同条件下的在不同条件下的还还原原产产物物较

26、较复复杂杂，有，有时难时难以以观观察到气体察到气体产产生）。生）。实验步骤（不要求写具体操作过程）实验步骤（不要求写具体操作过程）预期现象和结论预期现象和结论若若银镜银镜消失，消失，假假设设2成立。成立。若若银镜银镜不消失，不消失，假假设设2不成立。不成立。测定上述实验用的测定上述实验用的Fe(NO3)3溶液溶液的的pH配制相同配制相同pH的稀硝酸，将此溶的稀硝酸，将此溶液加入有银镜的试管内液加入有银镜的试管内2021/8/8 星期日25【归纳】运用运用“控制变量控制变量”思想方法解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只有可控制的变量变量和和结论结论是变化的是变化的2021/8/8 星期日262021/8/8 星期日27