控制变量法在化学反应速率实验中的应用
控制变量思想在化学实验探究题中的应用教案
高考二轮复习控制变量思想在化学实验探究题中的应用一、教学目标[知识与技能]①了解控制对比实验条件的方法。
②能根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。
[过程与方法] 通过实验过程的变量控制来培养学生设计、评价探究实验方案的能力和综合运用知识的能力。
[情感态度与价值观] ①培养学生运用控制变量思想分析解决化学问题。
②会用科学、辨证的观点分析、评价实验设计方案。
二、教学过程【创设情景 引入课题】高考化学实验探究题向来是高考试卷中的重要考试内容之一，方式方法灵活多样。
近几年的高考出现这样一种类型的化学实验探究题：以表格形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响；给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。
通过实验过程的变量控制来考查设计、评价探究实验方案的能力和综合运用知识的能力。
例如：(2011福建高考∙23节选) I 、磷、硫元素的单质和化合物应用广泛。
⑷在酸性溶液中，碘酸钾(KIO 3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO 3－＋5SO 32－＋2H ＋===I 2＋5SO 42－＋H 2O生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
某同学设计实验如下表所示：该实验的目的是_____________________；表中V 2=___________mL答案：由实验2可以看出混合液的总体积为50mL ，V 1为10mL ，V 2为40mL ，实验1和实验2可知实验目的是探究该反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系；实验2和实验3可知实验目的是探究该反应速率与温度的关系。
当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，即每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，把多因素的问题变成单因素的问题，这种方法叫控制变量法。
控制变量法是化学中常用的探究问题和分析解决问题的重要思想方法之一，应用这一思想方法可以使研究的问题简单化。
控制变量法在化学中的应用
控制变量法在化学中的应用控制变量法在化学中的应用重庆市丰都县第二中学校郑君控制变量是科学研究中的重要方法，其基本思路是：假设某个探究的实验对象可能受到A、B、C、D、E等因素的影响，为了确证其中A因素是否会对实验对象造成影响，以及可能产生怎样的影响，可以控制除A以外的B、C、D、E等因素，使之保持恒定，然后仅改变因素A一个量，通过对比在A的不同情况下（如A1、A2），观察实验对象的变化情况。
如果存在变化，则说明A因素有影响，而且可以通过具体的变化情况判断出A因素影响的实际效果，由此完成实验对象中对A因素的探究。
对其他B、C、D、E等因素的探究则依此类推。
控制变量法在化学探究实验应用极其广泛。
教师在教学中要充分利用教材资源，逐步向学生渗透控制变量研究的思想，并使学生掌握这种研究方法。
一、控制变量法在化学探究实验中的的应用下面我们以研究影响化学反应速率的因素为例来说明控制变量法在化学探究实验中如何应用。
1.确立探究对象（因变量）及其可能的影响因素（自变量）运用控制变量法首先需要明确探究的对象（因变量）和可能的影响因素（自变量）这两个要件。
确立探究对象相对容易，往往比较直接，一般就在探究的课题之中。
但确立可能影响探究对象的因素就不那么容易，这也是运用控制变量法进行探究的关键所在。
对于这个要件，我们可以在学生已有的知识或常识基础上设疑来引起思考，而后提出可能对探究对象产生影响的因素。
2.在已有条件下构思实验思路并设计具有可行性的探究方案探究反应物浓度对反速率的影响，我们可以把原教材中的实验改为探究实验。
给学生提供化学反应原理和用品，让学生自己来设计方案。
3.实施实验方案根据讨论形成的实验方案，组织学生分组完成探究实验。
观察实验现象，整理实验数据并得出结论。
探究温度对反应速率的影响可同理进行。
二、控制变量法在化学解题中的应用1.控制变量法在化学平衡图像题中的应用在某容积一定的密闭容器中，可逆反应：A（g）＋B（g）xC （g）有图Ⅰ所示的反应曲线，试判断对图Ⅱ的说法中正确的是（T 表示温度，P表示压强，C%表示C的体积分数）（）A.P3＞P4，y轴表示B的转化率B.P3＜P4，y轴表示B的体积分数C.P3＞P4，y轴表示混合气体的密度D.P3＜P4，y轴表示混合气体的平均摩尔质量根据化学平衡移动原理可知，对于气相反应，在没有加入反应物或生成物的情况下，使化学平衡发生移动，从而导致C的体积分数发生改变的因素有反应温度、反应前后气体计量数之和不等的气相反应的压强。
刍议控制变量法在化学探究教学中的应用
素进 行改 变 ，并通 过对 比实验来 明确 该因 素是 否 会产 生
影响 以及如何影 响的一种方 法 。
化学 反应 的速率 ，由此 确立第二 个要件 。
ｊ Ｉ竺 Ａ ， －ｆ詈 兰ｆ 三 －ｌ 垂 三 垂
二 、 应 用 控 制 变 量 法 进 行 探 究 教 学 的 基 本 思 路
开 课上 讲有 关 《 影响 化学 反应 速 率 因素 》 的内 容时 ，首
次 尝 试 了 运 用 “ 制 变 量 法 ” 来 指 导 教 学 ， 通 过 这 种 方 控 式 培 养 学 生 的 探 究 性 学 习 能 力 ，取 得 了很 好 的 教 学 效 果 ，
同的情 况下 ，观察实 验对象 的变 化情况 。如果 存 在变 化 ，
则 说 明 Ａ 因 素 有 影 响 ． 而 且 可 以 通 过 具 体 的 变 化 情 况 判 断 出 Ａ 因素影 响 的实 际效 果 ，由此 完成 实 验对 象 中对 Ａ 因 素 的探 究 。 对 其 他 因 素 的 探 究 则 依 此 类 推 。 所 以 ，控 制 变 量 法 在 探 究 这 一 类 型 的 问题 方 面有 其 独 特 的 优 势 。
一
究能 力 、实 事 求是 的科 学 态度 和 敢 于创 新 的科 学 精 神 。
因 此 ， 培 养 和 提 高 学 生 的 探 究 学 习 能 力 ，是 化 学 教 师 必 须 面 对 的 重 大 课 题 。 然 而 ，对 于 如 何 培 养 学 生 的 探 究 性 学 习 能 力 ， 目前 还 缺 乏 具 体 的 方 法 指 导 。 笔 者 在 市 级 公
针 对 具 有 这 种 特 征 的 探 究 性 问 题 ，控 制 变 量 法 无 疑
是 一 种 很 好 的 指 导 方 法 。 控 制 变 量 法 的 优 点 在 于 ： 如 果 有 多 个 因 素 （ 变 量 ， 下 同 ）对 实 验 的 结 果 存 在 影 响 ． 即 往 往 控 制 其 它 的 因 素 保 持 不 变 ，而 仅 仅 对 其 中 的 一 个 因
控制变量在测定化学反应速率中的影响与应用
溯本求源 信息分析与迁移
光照强度、废水样品浓度和催化剂条件相同 初始pH和草酸浓度变化
2 ①中 Cr2O 浓度比②下降较快，①速率大 7
Fe2+或Al3+或 起催化作用 SO2 4
【尝试解答】(1)由“调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，
做对比实验”可知实验①②是为了对比pH的不同对速率的影响，实验
微型专题突破
控制变量在测定化学反应速率 中的应用与影响
【考情播报】 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，若搞清 某个因素的影响，均需控制其他因素相同或不变，才能进行实验。因 此，控制变量思想在这部分体现较为充分，在近几年高考题中也多有 考查，且大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，尽管涉及因素较多，有其复杂性，但仍然重在考查考生的基础知 识、基本技能、分析能力和实验能力。常见的命题角度有： (1)探究浓度对化学反应速率的影响。
(4)该课题组对铁明矾［Al2Fe(SO4)4·24H2O］中起催化作用④的成分
提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe2+起催化作用； 假设二：______________________________________________； 假设三：______________________________________________； ……
关键信息 信息①
溯本求源
信息分析与迁移
硫酸铜溶液与锌反应置换出铜，锌、铜和电解质溶液 形成原电池
信息②
信息③ 信息④
也能形成原电池，加快反应速率
只改变硫酸铜的量，即只改变硫酸铜溶液的浓度，其 他条件不变 分析表中数据，混合溶液的总体积为50 mL
控制变量法的应用(一)——探究影响反应速率的因素
控制变量法解决问题的思路：
1、明确探究问题 2、寻找影响因素
3、控制其它因素 4、改变研究因素
➢ 探究影响金属与酸反应速率的因素
实验室提供的药品和试剂： 锌粉、锌粒、铁粉、铁丝、5%盐酸、10%盐酸、5%硫酸
序 号
金属种类
金属用量 /g
酸的种类
酸的浓度
酸的用量 /mL
1
2
20
2
实验目的
➢ 实验方案设计
每分钟气泡数
①实验1～3的实验目的是 探究溶液的pH对反应速率的影响 。
➢课堂小测
例：请设计实验，验证过氧化氢溶液的分解速率与何种因素有关？
【提出问题】影响过氧化氢分解制取氧气速率的因素有哪些? 【猜想与假设】组内3位同学分别作出猜想,根据表格内容, 完成丙同学的猜想。 甲同学的猜想:与过氧化氢溶液的质量分数有关; 乙同学的猜想:与反应温度有关;
实验 比 的反应现象更明显（反应速度/燃烧更旺/产生气泡更快… ）
➢中考在线
15、（2018年福建中考） （2）实验二 探究H2O2质量分数、溶液pH、温度对反应速率的影响，
设计如下表实验方案：
实验序号 H2O2 质量分数/%
pH
1
30
5
2
30
6
3
30
11
4
15
11
5
a
11
温度/℃ 20 20 20 30 b
3.8 2.8 7.4 10.5 21.6
【实验与结论】
(1)实验 ②③ (填序号,下同)证明甲同学的猜想是正确的,实验 ①④
(2)根据表中数据可得出温度对分解过氧化氢制取氧气速率的影响
是 其他条件相同时,温度越高,过氧化氢分解速率。越快
“控制变量法”在化学探究中的应用
“控制变量法”在化学探究中的应用当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。
控制变量法是化学中常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，这一方法可以使研究的问题简单化。
通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论，这一思想在化学学习中将会被逐渐渗透，成为一种主要的探究方式。
下面我们就结合一道例题来学习这一方法：例题某同学做了“用双氧水和二氧化锰制取氧气”的实验后，展开了思考与探究：催化剂二氧化锰的用量对反应速率有没有影响呢？他做了这样一组实验：每次均用30mL10%的H2O2溶液，使用不同量的二氧化锰粉末作请分析表中数据回答：二氧化锰的用量对反应速率有没有影响呢？如果有，是怎样影响的呢？答：_______________________________。
分析：此题借助控制变量法——这一科学方法对催化剂的用量是否影响化学反应速率进行探究。
解题时首先要仔细阅读，找出“问题”，这是解题的“题眼”。
其次，要对题中提供的数据进行仔细分析，找出变化量及变化范围。
最后，结合问题与分析数据所得的结论进行总结，得出结论。
仔细读题可知，二氧化锰的用量是变量，通过数据变化，我们可以发现，随着二氧化锰用量的增加，所用时间越来越短，说明反应速率越来越快，但当二氧化锰质量增加到以上后，耗时相同，说明反应速率只能在一定范围内成增加趋势。
答案有影响。
在一定范围内，二氧化锰的用量越大，反应速率越快点评通过例题同学们可以发现，控制变量法在实验探究中是一种行之有效的探究方法，只要把握好变量与不变量，控制变量的数量为一个，通过多次实验的对比，就会得出科学的结论。
控制变量法也是中考试题考查的热点之，只要我们平时注意归纳，学以致用，遇到此类题时就能轻松应对。
控制变量法在化学探究实验问题中的运用(教案)
控制变量法在化学探究实验问题中的运用（教案）一．教学目标1．学会寻找影响化学实验现象的各种因素；学会利用控制变量确定研究因素及探究方法；培养发散、分析、归纳、表达能力。
2．在化学探究问题中，学会运用控制变量法分析问题的思路。
3．通过合作讨论学习，培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实的科学态度。
二．教学重点和难点1．教学重点会用控制变量法解决化学问题2．教学难点寻找影响因素三．教学流程（略）《控制变量法在化学探究实验问题中的运用》说课稿一．说教材（一）内容和地位化学是一门以实验为基础的自然科学,实验在化学教学中的作用是不容忽视的。
近几年化学试题中实验部分的分值逐年提升，实验题注重实验的设计和评价，特别是在探究型实验重视考查学生解决问题的思维能力、分析能力、归纳能力、表达能力。
控制变量法是化学探究实验中最常用的方法之一，在近几年的中考及市质量分析试卷、各区县模拟试卷中经常出现控制变量法的分析、运用，鉴于其重要性，我设计了专题复习----------控制变量法在化学探究实验问题中的运用。
（二）教学目标、教学重点和难点的确定1．教学目标⑴学会寻找影响化学实验现象的各种因素；学会利用控制变量确定研究因素及探究方法；培养发散、分析、归纳、表达能力。
⑵在化学探究问题中，学会运用控制变量法分析问题的思路。
⑶通过合作讨论学习，培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实的科学态度。
2．教学重点会用控制变量法解决化学问题3．教学难点寻找影响因素（三）学情分析经过初二初三的物理学习，初三学生在物理学中较多的接触了控制变量法，并且有一定的基础。
而在初中化学学科，调查后发现，大多数同学举不出化学中用到控制变量的例子，即使能够举出，也说不清楚，主要存在的问题有：在化学学习中不懂如何应用、找不到变量条件、思路不清、不会分析实验结果、设计实验方案不完善等。
初中化学中用到控制变量的地方主要有：探究铁生锈的条件、物质燃烧的条件、比较金属活动性、影响固体物质溶解速度的因素、影响化学反应速率快慢等等，本节课通过各个类型的练习帮助学生解决这些问题。
控制变量法在研究影响化学反应速率因素实验中的应用
比较数据，控制变量，分析判断
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降低了活化能 (1)催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________ 。
(2)常温下 5% H2O2 溶液的 pH 约为 6，H2O2 的电离方程式为 __H2O2
＋ － H ＋ HO 2 _____________。
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3.应用体验
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【应用】 在学习了影响化学反应速率的因素知识后，某 研究性学习小组进行了科学探究活动。 [探究活动一] 探究金属与不同酸反应的反应速率：常 温下，从经过砂纸打磨的铝片中取两片质量相等、表面
积相同的铝片，分别加入到盛有体积相同、c(H＋)相同的
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2. 典例剖析
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【典例】某实验小组以 H2O2 分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸 碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。 实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ 反应物 10 mL 2% H2O2 溶液 10 mL 5% H2O2 溶液 10 mL 5% H2O2 溶液 10 mL 5% H2O2 溶液＋少量 HCl 溶液 10 mL 5% H2O2 溶液＋少量 NaOH 溶液 催化剂 无 无 1 mL 0.1 mol· L FeCl3 溶液 1 mL 0.1 mol· L FeCl3 溶液 1 mL 0.1 mol· L FeCl3 溶液
足量的稀硫酸和稀盐酸的两支试管中，发现铝片在稀盐 酸中消失的时间比在稀硫酸中短。 [探究活动二] 的实验数据： 探究影响稀硫酸与某金属反应速率的因 素。下表是某研究性学习小组探究稀硫酸与某金属反应
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控制变量法在化学反应速率实验中的应用
作者：冯翠萍
来源：《中学课程辅导·教育科研》2019年第11期
【摘要】在高中化学教学过程中，控制变量法是科学探究中常用的一种方法。
当一个物理量与几个因素都有关系时，我们要控制其他因素不变，只改变其中一个因素，研究物理量和它的关系——这种分别控制逐一研究的方法称为控制变量法。
“控制变量法”是解决高中化学反应速率实验问题的有效途径之一，不仅能辅助特定问题找到相应答案，还能让学生学习并掌握研究物质变化规律的方法。
【关键词】控制变量法化学反应速率实验应用
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2019）11-089-01
化学是一门以实验为基础的自然科学，实验在化学教学中的作用是不容忽视的。
控制变量法是化学探究实验中最常用的方法之一，在近几年的中考及市质量分析试卷、各区县模拟试卷中经常出现控制变量法的分析、运用，本文主要阐述控制变量法在化学反应速率实验中的重要性。
一、控制变量法在高中化学有关化学反应速率实验中的应用
人教版高中化学必修2内容有关化学反应速率的实验考虑到文科方向学生的学习难度，同时又兼顾学习的全面性，只是安排了演示，学生实验作了初步的认识，而选修4对此方面的内容则深入探究，在“科学探究”栏目安排了较多实验。
在教学中紧扣必修内容，按选修教材实验进行探究，也可以就一个背景展开，如过氧化氢的分解速率实验。
在高考复习中则适合将上面凌乱的实验进行整合，如可以整合成三组实验，分别探究各组化学反应速率实验受浓度、温度、催化剂等影响。
二、控制变量法在有关化学反应速率实验题目的应用
例题：在酸性溶液中，碘酸钾（KIO3）和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO3-+5SO32-+2H+=I2+5SO42-+H2O生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
某同学设计实验如下表所示：
答案：由实验2可以看出混合液的总体积为50mL，V1为10mL，V2为40mL，实验1和实验2可知实验目的是探究该反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系；实验2和实验3可知实验目的是探究该反应速率与温度的关系。
三、控制变量法在高考中有关化学反应速率实验的应用
近年来，各地高考题在考查科学探究活动时，加强了对控制变量法的考查，考查侧重于两方面：一是在设计探究方案环节应用控制变量法，二是在分析数据概括结论中应用控制变量法。
（2018·新课标Ⅱ卷节选改）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题：（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下：
积碳反应 CH4（g）=C（s）+2H2（g）ΔH=75 kJ/mol-1
使用催化剂X，其活化能为33kJ/mol，使用催化剂Y，其活化能为43kJ/mol，
消碳反应 CO2（g）+C（s）=2CO（g）ΔH=172 kJ·mol-1
使用催化劑X，其活化能为91kJ/mol，使用催化剂Y，其活化能为72kJ/mol，
①据此判断，催化剂X （填“优于”或“劣于”）Y，。
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。
升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是（填字母）。
A.K积、K消均增加
B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加
D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
解释（2）①劣于？？相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大。
积碳反应和消碳反应的ΔH均大于0，所以温度升高，两个反应平衡均向右移动，K都增大，A正确、C错误；升高温度，积碳反应和消碳反应速率均加快，但由图像可知，温度超过600℃，积碳量减小，所以消碳反应速率增加的倍数比积碳反应速率增加的倍数大，B错误、D正确。
结语
在实验教学中对学生控制变量思维的培养是一个长期的、艰巨的任务，短期可以帮助学生跳出题海，提高实验的设计和分析能力，长此以往是对学生终生学习和学科核心素养的能力培养，是值得我们为此付出时间和精力的。
[ 参考文献 ]
[1]陈颖，陈咏梅，夏勤.控制变量思想下“影响化学反应速率的因素”教学研究[J].化学教学，2013（07）：26-28.
[2]叶长军，杨花雨.探究实验教学中“控制单一变量”思想的培养——以“浓度对化学反应速率的影响”为例[J].化学教育，2015，36（05）：33-37.。