二轮复习《变量控制思想在实验中的运用》

依据反应方程式
1 CaCO3+HNO3 2 1 CO ↑+ 1 2 2 2
1 2 Ca(NO3)2+
H2O,计算实验①在70～90 s范围内HNO3的平
均反应速率（忽略溶液体积变化，写出计算过程）。
(2)反应时间70～90 s范围内：
Δ m(CO2)=0.95 g-0.84 g=0.11 g
Δ n(CO2)=0.11 g÷44 g/mol=0.002 5 mol HNO3的减少量： Δ n(HNO3)=0.002 5 mol÷ 1 =0.005 0 mol
2
HNO3的平均反应速率：
n(HNO 3 ) / V 0.005 0 mol 0.025 0 L v(HNO 3 ) t 20 s
=1.0×10-2 mol/（L·s）
（3）请在（2）的框图中，画出实验②、③和④中CO2质量随 时间变化关系的预期结果示意图。
【实验探究2】 验数据：
B溶液 4 mL 0.01 mol/L KMnO 4 溶液 4 mL 0.01 mol/L KMnO 4 溶液
②Байду номын сангаас③
2 mL 0.2 mol/L H2C2O4 溶液
4 mL 0.01 mol/L KMnO4 溶液和少量MnSO4
该实验探究的是 浓度和催化剂 对化学反应速率的影响。 在反应停止之前，相同时间内针管中所得CO2的体积由 大到小的顺序是 ③②① (用实验序号填空)。
（3）乙组：通过测定KMnO4溶液褪色所需时间的多
少来比较化学反应速率的大小。
取两支试管各加入2 mL 0.1 mol/L H2C2O4溶液，另
取两支试管各加入4 mL 0.1 mol/L KMnO4溶液。将 四支试管分成两组（各有一支盛有H2C2O4溶液和 KMnO4溶液的试管），一组放入冷水中，另一组放入 热水中，经过一段时间后，分别混合并振荡，记录
设计实验方案如下（实验中所用KMnO4溶液均已加H2SO4）：
（2）甲组：通过测定单位时间内生成CO2气体体积的大
小来比较化学反应速率的大小。 实验装置如图，实验时分液漏斗中A溶液一次性放下，A、 B的成分见下表：
序号 ①
A溶液 2 mL 0.1 mol/L H2C2O4 溶液 2 mL 0.2 mol/L H2C2O4 溶液
9 其实验序号是 6，7或8， 。
（4）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变 化值（约15℃）相近，推测其原因： 。
（4）因每个反应加入的金属质量和硫 酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产 生热量相等，所以溶液温度变化值相
近
【实验探究3】 （原创）甲、乙两个实验小组利用KMnO4酸
性溶液与H2C2O4溶液反应研究影响反应速率的因素。 （1）该反应的离子方程式为（提示：H2C2O4的一级电离 常数为5.4×10-2）2MnO4+5H2C2O4+6H+ ＝ 2Mn2++ 10CO2↑+8H 。2O
实验 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 金属 质量 /g 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
1.下表是稀硫酸与某金属反应的实
溶液温度 /℃ 反应 反应 前 后 20 20 20 20 20 20 35 20 30 34 35 36 35 36 35 50 34 44
实验目的 (Ⅰ)实验①和②探究 HNO3浓度对该反应速率 的影响；
298 粗颗粒
308 粗颗粒 298 细颗粒
1.00 2.00 2.00
（Ⅱ）实验①和③ 探究 温度对该反应速率的影 响； （Ⅲ）实验①和④ 探究 大理石规格（粗、细） 对该反应速率的影响。
（2）实验①中CO2质量随时间变化
的关系见下图：
溶液褪色所需时间。该实验目的是研究
化学反应速率的影响，但该组同学始终
温度
对
没有看到溶液褪色，其原因是 KMnO4溶液过量 。
因此，变量控制思想在这部分体现较为充
分，在高考题中近几年也考查较多，且多以探 究型实验题的形式出现。这类题目以实验为研 究手段，模拟科学探究过程对小课题展开研究。 尽管涉及因素较多，有其复杂性，但仍然重在 考查学生基础知识和基本技能、学生分析能力 和实验能力。实际上这类题目并不可怕。
【实验探究1】（2008·广东，20）某探究小组用HNO3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。所用HNO3浓度为1.00 mol/L、2.00mol/L，
金属 c(H2SO4) V(H2SO4) 状态 /mol/L /mL 丝 粉末 丝 丝 粉末 丝 丝 丝 丝 0.5 0.5 0.7 0.8 0.8 1.0 1.0 1.1 1.1 50 50 50 50 50 50 50 50 50
金属消失 的时间/s 500 50 250 200 25 125 50 100 40
大理石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HNO3的用量为25.0 mL,大理石用量为 10.00 g。 （1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填 出对应的实验编号：
实验 T/K 编号 ① ② ③ ④ 298
大理石 规格 粗颗粒
HNO3浓度 /mol/L 2.00
分析上述数据，回答下列问题： （1）实验4和5表明， 固体反应物的表面积对反应速率有影响，
表面积越大 反应速率越快，能表明同一规律的实验还
有
1， 2
（填实验序号）；
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实
验有 1，3，4，6，8或2，5（填实验序号）；
（ 3 ） 本 实 验 中 影 响 反 应 速 率 的 其 他 因 素 还 有 反应温度，
实验探究 变量控制思想在实验中的运用
控制变量思想是中学化学实验中常用的思想 方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达 到明确各因素在实验中意义的目的。 实验法优于观察法和描述法的地方就在于它 可以人为地干预和控制所研究的对象，这实际 上就是控制变量思想的重要体现。 在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素 时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因 素的影响均需控制其他因素相同或不变时，再 进行实验。