【步步高】高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題7 實(shí)驗(yàn)探究變量控制思想在實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用課件 蘇教

實(shí)驗(yàn)探究變量控制思想在實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用控制變量思想是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的思想方法，對(duì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素進(jìn)行控制，以達(dá)到明確各因素在實(shí)驗(yàn)中意義的目的。實(shí)驗(yàn)法優(yōu)于觀察法和描述法的地方就在于它可以人為地干預(yù)和控制所研究的對(duì)象，這實(shí)際上就是控制變量思想的重要體現(xiàn)。在研究影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素時(shí)，由于外界影響因素較多，故為搞清某個(gè)因素1的影響均需控制其他因素相同或不變時(shí)，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，變量控制思想在這部分體現(xiàn)較為充分，在高考題中近幾年也考查較多，且多以探究型實(shí)驗(yàn)題的形式出現(xiàn)。這類題目以實(shí)驗(yàn)為研究手段，模擬科學(xué)探究過(guò)程對(duì)小課題展開(kāi)研究。盡管涉及因素較多，有其復(fù)雜性，但仍然重在考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能、學(xué)生分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)際上這類題目并不可怕。2【實(shí)驗(yàn)探究1】（2008·廣東，20）某探究小組用HNO3與大理石反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量減小的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素。所用HNO3濃度為1.00mol/L、2.00mol/L，大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)溫度為298K、308K,每次實(shí)驗(yàn)HNO3的用量為25.0mL,大理石用量為10.00g。（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：3（2）實(shí)驗(yàn)①中CO2質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系見(jiàn)下圖：實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/K大理石規(guī)格HNO3濃度/mol/L實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑?98粗顆粒2.00(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響；（Ⅱ）實(shí)驗(yàn)①和

探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響；（Ⅲ）實(shí)驗(yàn)①和

探究大理石規(guī)格（粗、細(xì)）對(duì)該反應(yīng)速率的影響。②③④4依據(jù)反應(yīng)方程式CaCO3+HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O,計(jì)算實(shí)驗(yàn)①在70~90s范圍內(nèi)HNO3的平均反應(yīng)速率（忽略溶液體積變化，寫出計(jì)算過(guò)程）。（3）請(qǐng)?jiān)冢?）的框圖中，畫出實(shí)驗(yàn)②、③和④中CO2質(zhì)量隨時(shí)間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖。5解析（1）實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②探究HNO3濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響，其他條件應(yīng)相同而HNO3的濃度不同，故實(shí)驗(yàn)②中HNO3的濃度應(yīng)為1.00mol/L。實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，除了溫度不同，其余條件要保持一樣。實(shí)驗(yàn)①和④探究大理石規(guī)格（粗、細(xì)）對(duì)反應(yīng)速率的影響，因此要求二者大理石的規(guī)格不同，一個(gè)用粗顆粒，另一個(gè)用細(xì)顆粒。（2）反應(yīng)時(shí)間70~90s范圍內(nèi)：Δm(CO2)=0.95g-0.84g=0.11gΔn(CO2)=0.11g÷44g/mol=0.0025mol6HNO3的減少量：Δn(HNO3)=0.0025mol÷=0.0050molHNO3的平均反應(yīng)速率：=1.0×10-2mol/（L·s）(3)25mL2mol/L、1mol/L的HNO3的物質(zhì)的量分別為0.05mol、0.025mol,10g大理石的物質(zhì)的量為0.1mol。根據(jù)反應(yīng)方程式：1molCaCO3消耗2molHNO3，因此HNO3的量都不足，大理石過(guò)量，實(shí)驗(yàn)②中產(chǎn)生的CO2是實(shí)驗(yàn)①中的一半，且反應(yīng)速率比①慢，實(shí)驗(yàn)③④中用HNO3和實(shí)驗(yàn)①中相同，因此產(chǎn)生的CO2的量和實(shí)驗(yàn)①中相同，但反應(yīng)速率都比實(shí)驗(yàn)①快，因此可以畫出圖象。7答案（1）(2)反應(yīng)時(shí)間70~90s范圍內(nèi)：Δm(CO2)=0.95g-0.84g=0.11gΔn(CO2)=0.11g÷44g/mol=0.0025molHNO3的減少量：Δn(HNO3)=0.0025mol÷=0.0050mol實(shí)驗(yàn)編號(hào)T/K大理石規(guī)格HNO3濃度/mol/L實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑?98粗顆粒2.00（Ⅱ）①和（Ⅲ）①和②298粗顆粒1.00③308粗顆粒2.00④298細(xì)顆粒2.00③④8HNO3的平均反應(yīng)速率：=1.0×10-2mol/（L·s）（3）9【實(shí)驗(yàn)探究2】1.下表是稀硫酸與某金屬反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)金屬質(zhì)量/g金屬狀態(tài)c(H2SO4)/mol/LV(H2SO4)/mL溶液溫度/℃金屬消失的時(shí)間/s反應(yīng)前反應(yīng)后10.10絲0.550203450020.10粉末0.55020355030.10絲0.750203625040.10絲0.850203520050.10粉末0.85020362560.10絲1.050203512570.10絲1.05035505080.10絲1.150203410090.10絲1析上上述數(shù)數(shù)據(jù)，，回答答下列列問(wèn)題題：（1））實(shí)驗(yàn)驗(yàn)4和和5表表明，，對(duì)反應(yīng)應(yīng)速率率有影影響，，反應(yīng)速速率越越快，，能表表明同同一規(guī)規(guī)律的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)還有（填實(shí)實(shí)驗(yàn)序序號(hào)））；（2））僅表表明反反應(yīng)物物濃度度對(duì)反反應(yīng)速速率產(chǎn)產(chǎn)生影影響的的實(shí)驗(yàn)有（填實(shí)實(shí)驗(yàn)序序號(hào)））；（3））本實(shí)實(shí)驗(yàn)中中影響響反應(yīng)應(yīng)速率率的其其他因因素還還有，其實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)序序號(hào)號(hào)是是。（4））實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中中的的所所有有反反應(yīng)應(yīng)，，反反應(yīng)應(yīng)前前后后溶溶液液的的溫溫度度變變化值值（（約約15℃℃））相相近近，，推推測(cè)測(cè)其其原原因因：：。11答案案（1））固固體體反反應(yīng)應(yīng)物物的的表表面面積積表表面面積積越越大大1，，2（2））1，，3，，4，，6，，8或或2，，5（3））反反應(yīng)應(yīng)溫溫度度6，，7或或8，，9（4））因因每每個(gè)個(gè)反反應(yīng)應(yīng)加加入入的的金金屬屬質(zhì)質(zhì)量量和和硫硫酸酸溶溶液液體體積積均均相相等等，，且且硫硫酸酸過(guò)過(guò)量量，，產(chǎn)產(chǎn)生生熱熱量量相相等等，，所所以以溶溶液液溫溫度度變變化化值值相相近近12【實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)探探究究3】】（原原創(chuàng)創(chuàng)））甲、、乙乙兩兩個(gè)個(gè)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)小小組組利利用用KMnO4酸性性溶溶液液與與H2C2O4溶液液反反應(yīng)應(yīng)研研究究影影響響反反應(yīng)應(yīng)速速率率的的因因素素。。（1））該該反反應(yīng)應(yīng)的的離離子子方方程程式式為為（（提提示示：：H2C2O4的一一級(jí)級(jí)電電離離常常數(shù)數(shù)為為5.4××10-2）。設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)方方案案如如下下（（實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中中所所用用KMnO4溶液液均均已已加加入入H2SO4）：：（2））甲甲組組：：通通過(guò)過(guò)測(cè)測(cè)定定單單位位時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)生生成成CO2氣體體體體積積的的大大小小來(lái)來(lái)比比較較化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)速速率率的的大大小小。。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)裝裝置置如如圖圖，，實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)分分液液漏漏斗斗中中A溶溶液液一一次次性性放放下下，，A、、B的的成成分分見(jiàn)見(jiàn)下下表表：：13序號(hào)A溶液B溶液①2mL0.1mol/LH2C2O4溶液4mL0.01mol/LKMnO4溶液②2mL0.2mol/LH2C2O4溶液4mL0.01mol/LKMnO4溶液③2mL0.2mol/LH2C2O4溶液4mL0.01mol/LKMnO4溶液和少量MnSO414該實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)探探究究的的是是對(duì)化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)速速率率的的影影響響。。在反反應(yīng)應(yīng)停停止止之之前前，，相相同同時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)針針管管中中所所得得CO2的體積由大大到小的的順序是是(用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)序號(hào)填填空)。。（3）乙乙組：通通過(guò)測(cè)定定KMnO4溶液褪色色所需時(shí)時(shí)間的多少來(lái)來(lái)比較化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)速率的的大小。。取兩支試試管各加加入2mL0.1mol/LH2C2O4溶液，另取兩支支試管各各加入4mL0.1mol/LKMnO4溶液。將四支試試管分成成兩組（（各有一一支盛有有H2C2O4溶液和KMnO4溶液的試試管），，一組放放入冷水水中，另另一組放入熱熱水中，，經(jīng)過(guò)一一段時(shí)間間后，分分別混合合并振蕩，記錄錄溶液褪褪色所需需時(shí)間。。該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)康氖鞘茄芯繉?duì)化學(xué)反反應(yīng)速率率的影響響，但該該組同學(xué)學(xué)始終15沒(méi)有看到到溶液褪褪色，其其原因是是。解析（1）根根據(jù)題中中提示可可知H2C2O4是弱酸，，在離子方程程式中應(yīng)應(yīng)保留化化學(xué)式。。（2）對(duì)對(duì)比①②②實(shí)驗(yàn)可可探究濃濃度對(duì)化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)速率的的影響，對(duì)對(duì)比②③③實(shí)驗(yàn)可可探究催催化劑對(duì)對(duì)