专题21
科学探究控制变量法的探究
一、方法指引
1.控制变量法：物理学或化学实验中，对于多因素（变量）的问题的探究，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素（变量），从而研究这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决,得出结论。
控制变量法科学探究的解题思路
二、典型例题及变式训练
【例1】回归课本
(
铜片上的白磷和铜片的红磷实验探究得出的结论：
。
铜片上的白磷和水中的白磷实验探究得出的结论：
。
)
(
a和b的对比实验探究得出的结论：
。
a和c的对比实验探究得出的结论：
。
b和c为什么不能作对比：
。
)燃烧条件的探究
(
a
b
c
)
(
铁钉锈蚀条件的探究
)
【例2】
以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。
实验
序号
过氧化氢
溶液浓度/%
过氧化氢溶液体积/mL
温度/℃
二氧化锰
的用量/g
收集氧气
的体积/mL
反应所需
的时间/s
①
5
1
20
0.1
4
16.75
②
15
1
20
0.1
4
6.04
③
30
5
35
—
2
49.21
④
30
5
55
—
2
10.76
(1)通过实验①和②对比可知，化学反应速率与
有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是
；
(2)化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果，化学反应速率与微观粒子的概率有关。试从微观角度解释“反应物浓度越大，化学反应速率越快”的原因是
。
(3)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，可加适量的水稀释，产生氧气的总质量
(选填“减小”或“不变”或“增大”)。
【利用“控制变量法”的解题策略】
解析：正确对比分析表中实验数据是确定研究变量和得出实验结论的关键。实验①和②中只是过氧化氢的浓度发生了改变，其他因素没有变化，可知反应物浓度越大，反应速率越快；实验③和④只是改变了温度，温度越高反应速率越快；反应物的浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞概率越大，反应速率越快；反应物的浓度只影响化学的速率，不影响生成物的量，生成物的量只与反应物的量有关，因此在一定的过氧化氢溶液中加水，只是产生氧气的速率减慢，但生成氧气的质量不变。
答案
(1)反应物浓度(或浓度)
温度越高，化学反应速率越快
(2)反应物浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞的概率越大，化学反应速率越快
(3)不变
【变式训练】
1.某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸用下图装置完成表中实验，回答下列问题。
实验序号
①
②
③
④
实验温度/℃
25
25
70
70
试剂
稀氨水
稀醋酸
稀氨水
稀醋酸
出现铁锈
所需时间
1天
未见锈蚀
5分钟
1天
未见锈蚀
1分钟
（1）铁锈的主要成分是__
__（填化学式）。
（2）实验②和④可探究
因素对铁制品锈蚀快慢的因素；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是
（填实验序号）。
（3）根据表中实验现象得出的结论是
（写出1
点即可）。
（4）影响铁制品锈蚀快慢受除上述因素外，还有
（写出1
点即可），请设计实验方案
。
【答案】（1）Fe2O3（2）温度，①②或③④。（3）相同条件下，酸性越强，金属生锈越快。（4）酸的浓度：相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在25℃时，观察铁钉生锈时间。
【解析】（1）铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁表示为Fe2O3；（2）实验②和④温度不同，其他条件完全相同，故探究的是温度对铁制品锈蚀快慢的影响；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，那么应采用可知变量法，即试剂酸碱性不同，其他条件要完全相同，故可选择实验①②或③④；（3）由表格信息可知，相同条件下，酸性越强，金属生锈越快；（4）酸的浓度会影响铁制品锈蚀快慢。可在相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在25℃时，比较铁钉生锈时间。
2.下列实验没有体现控制变量思想方法的是（ ）
A．探究影响反应速率的因素
B．探究温度对溶质溶解速率的影响
C．探究影响铁生锈的有关因素
D．探究可燃物燃烧的条件
【解析】A．若用此实验来探究影响化学反应速率的因素，大理石与碳酸钙的纯度不同、颗粒大小不同；所用酸的种类也不同，不符合控制变量的思想方法；B．此实验探究温度对溶质溶解速率的影响，水的体积相同、硝酸钾的质量相同，只有水的温度不同，则该实验探究影响反应速率的因素是温度，符合控制变量的思想方法；C．①与②中的铁钉除了一个部分浸没水中，一个完全浸没水中这一不同点外，其他条件完全相同，验证了铁的锈蚀与氧气有关；①与③中的铁钉除了一个部分浸没水中，一个不与水接触之外，其他条件完全相同，验证了铁的锈蚀与水有关，符合控制变量的思想方法；D．铜片上的白磷和水中的白磷的温度都达到了着火点，铜片上的白磷能够燃烧，而水中的白磷不能燃烧，说明可燃物燃烧需要与氧气接触；铜片上的白磷和红磷都与氧气接触，而温度达到了白磷的着火点，能够燃烧，温度没有达到红磷的着火点，不能燃烧，说明温度达到可燃物着火点时才能够燃烧；利用了对比实验的原理，符合控制变量的思想方法．
【答案】A
三、自主检测
1．对比实验是实验探究的重要方法，下列对比实验设计能实现相应实验目的是（ ）
选项
实验目的
实验设计
选项
实验目的
实验设计
A
探究温度对分子运动快慢的影响
B
探究水对铁钉锈蚀的影响
C
探究空气是燃烧的必要条件
D
探究CO2与水发生反应
A
B．B
C．C
D．D
2.控制变量是实验探究的重要方法。下列实验设计能达到实验目的是（ ）
A.探究铁、镁金属活动性强弱
B.探究燃烧的条件
C.探究接触面积对反应速率的影响
D.探究二氧化锰能否加快过氧化氢分解
3．在化学学习中，设计对比实验，控制变量是科学探究的重要方法。根据下列的实验示意图回答问题。
编号
①
②
③
④
⑤
实验
现象
无明显现象
无明显现象
铜丝表面有绿色物质
无明显现象
无明显现象
(
实验三
)
（1）写出实验一中第1支试管中发生反应的化学方程式
；为探究不同催化剂对双氧水分解速率的影响，实验一中
X
的数值为
；
（2）实验二是某同学设计的对比实验，用于证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。你认为实验
（填“能”或“不能”）达到实验目的；
（3）实验三是探究铜生锈条件的实验，实验中所用铜丝直径、长度均相同，且打磨光亮。实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是
。由上述实验可推知，铜生锈的条件是铜与
（填化学式）接触。
4．掌握正确的学习方法是学好化学的关键。请用以下方法解决相关问题：
（1）控制变量（图1）
实验对比组
实验现象
实验小结
②中产生气泡速率更快
表面积越大，化学反应速率越快
①③
中产生气泡速率更快
反应物浓度越大，化学反应速率越快
②④
④中产生气泡速率更快
某同学在实验室中发现锌粒有纯锌和粗锌（含有杂质）两种规格，请设计一个实验探究化学反应速率与固体纯度有关。
实验操作
实验现象
实验小结
化学反应速率与纯度有关
结论：影响化学反应速率的因素有：表面积、温度、浓度、纯度等。
（2）归纳演绎（图2）
某同学在做过氧化氢分解制氧气实验中发现加入二氧化锰能加快该反应的反应速率，但反应前后质量和化学性质没变，同时也不影响生成氧气的质量，于是他得出二氧化锰是该反应的
。已知实验二充分反应后得到氧气质量为2g，则溶液中的二氧化锰经过滤、洗涤、烘干后质量为
。
5.盐酸溶液中含有H2O分子、H+和Cl－离子，要探究是哪一种粒子能使紫色石蕊溶液变成红色，请观察在白色点滴板上进行下列实验，将实验现象和结论填入下表。
滴加紫色石蕊溶液后的现象
结
论
第1孔
孔中溶液仍为紫色
水分子___________。
第2孔
_________________________；
__________________。
第3孔、第4孔
_________________________；
__________________。
6.对比归纳是学习化学的重要方法。请你参与下列探究活动并回答问题。
探究活动一
探究影响木炭燃烧剧烈程度的因素
木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,说明了影响木炭燃烧剧烈程度的因素是
。?
探究活动二
探究影响物质溶解性的因素
①同学们做了A试管和B试管的对比实验,发现B试管中固体可溶,A试管中固体几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是?
。
②同学们又补充了C试管所示实验,他们想探究的影响因素是
。
探究活动三
探究二氧化碳能否与碱溶液反应
①分别振荡三个软质塑料瓶,观察到塑料瓶变瘪的程度由大到小的顺序为?
。
②对比A瓶与
瓶的实验现象,可证明二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应?
7.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量。为了探究影响化学反应速率的因素,以过氧化氢分解为研究对象进行实验。
三个小组均采用如图1装置进行实验,记录收集10
mL氧气的时间。实验室可供选择的试剂有:2.5%、5%、10%三种浓度的H2O2溶液、MnO2、CuO、红砖粉末。
图1
(1)A组:探究催化剂对化学反应速率的影响。
取5
mL
10%H2O2溶液,三次实验分别加入0.5
g
MnO2、红砖粉末、CuO进行实验,记录数据如下:
试剂
MnO2
红砖粉末
CuO
时间/s
10
60
20
由此得出结论:MnO2、CuO对H2O2分解有催化作用,红砖粉末无催化作用。某同学对该结论提出疑问。补充对比实验,操作为 。?
结果:长时间(大于100
s),收集到很少量气体。
更正结论:红砖粉末 (填“有”或“无”)催化作用,三者中 催化效率最高。?
(2)B组:探究浓度对化学反应速率的影响。
甲同学:取10
mL
5%H2O2溶液,加入0.5
g
MnO2为催化剂,进行实验,记录时间t1。
乙同学:取10
mL
2.5%H2O2溶液,加入0.5
g
CuO为催化剂,进行实验,记录时间t2。
实验结果:
。?
结论:浓度越大,反应速率越快。
丙同学:对实验设计提出疑问,并补充实验: ,记录时间t3,且t1更正结论为:当 时,反应物浓度越大,反应速率越快。?
(3)C组:探究 对化学反应速率的影响。?
取10
mL
5%H2O2溶液和0.5
g
CuO为催化剂进行实验,两次实验分别将试管置于冰水浴和50
℃热水浴中,记录时间t4、t5,且t4>t5。
结论:当反应物浓度和催化剂相同时, 。?
(4)综上所述:①为了研究某一因素对化学反应速率的影响,必须
。?
②探究发现影响化学反应速率的因素有
。?
8.某校兴趣小组的同学在网上看到：茶叶是碱性食品，喝茶可以溶解脂肪而减肥，他们设计了探究的课题是：比较不同产地茶叶泡出液的酸碱度及茶水是否能溶解脂肪而有减肥作用。他们的实验过程如下：
①从市场上购买了三种不同产地的茶叶，编号为A、B、C。
②取A、B、C三种茶叶分别在相同的条件下，用开水冲泡。
③用pH试纸分别到杯中蘸取A、B、C三种茶叶的泡出液，和标准比色卡比对，测得它们的pH分别为5.4、6.3、6.0。
④将形状、大小、质量相同的脂肪小块，分别放入盛有三种茶叶泡出液的相同杯中，在适宜的温度下保温5小时后，分别滤出脂肪块，吸干表面水分并称量。根据脂肪块在茶水中浸泡前后的质量变化(不考虑脂肪块吸水)，判定茶水能否溶解脂肪。
请回答下列问题：
(1)以上实验操作步骤中错误的是______________。
(2)在第②步实验操作中“相同的条件”主要是指：水的温度、茶叶的质量、冲泡的时间及____________应相同。
(3)组内看的同学认为，第④步实验设计不严密，需要改进的是____________。在第④步实验中，根据实验的目的，适宜的温度应控制在___________左右。
(4)有人将茶水倒入有水垢的热水瓶中浸泡一段时间后振荡，发现水垢大部分消失了，产生这种现象的化学原理最可能是_____________。
9.小丹同学在学习酸的性质时，从同一卷镁带中剪取相等的两根镁带，分别与室温下H+浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。观察发现：镁带在稀盐酸中放出气泡的速率明显快于在稀硫酸中放出气泡的速率。
【查阅资料】
1.金属与酸发生置换反应，其本质是金属单质与H+反应。
2.生产H2速率主要取决于：①金属的表面积
②溶液中H+浓度
③温度等条件。
3.H+的浓度与1L溶液中H+数目成正比。
4.溶液中除H+外的其它离子可能会影响反应速率。
【提出问题】
①小丹同学在进行上述实验时，控制了镁带与酸反应的哪几个条件？
。
②上述反应中Cl－、SO42－如何影响反应速率？
【猜想假设】
Ⅰ.Cl－促进了镁与酸的反应，SO42－对反应无影响。
Ⅱ.SO42－抑制了镁与酸的反应，Cl－对反应无影响。
Ⅲ.
。
请回答问题①，完成猜想Ⅲ。
【实验探究】
为了证明猜想，小丹设计了如下实验：
实验编号
铝片长度
H+浓度相同的酸
反应片刻后添加少量试剂
产生气泡的速率
结论
A
2cm
5
mL
Na2SO4固体
无明显变化
(结论A)
B
2cm
5
mL
(试剂B)
明显加快
Cl－对反应有促进作用
试剂B是
(化学式)固体。
【结论】结论A为
。
【反思】将试剂B改用HCl气体，不能达到实验目的，其原因是
。专题21
控制变量法的探究
一、方法指引
1.控制变量法：物理学或化学实验中，对于多因素（变量）的问题的探究，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素（变量），从而研究这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决,得出结论。
2.控制变量法科学探究的解题思路
二、典型例题及变式训练
【例1】回归课本
燃烧条件的探究
【例2】
以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。
实验
序号
过氧化氢溶液浓度/%
过氧化氢溶液体积/mL
温度/℃
二氧化锰
的用量/g
收集氧气
的体积/mL
反应所需
的时间/s
①
5
1
20
0.1
4
16.75
②
15
1
20
0.1
4
6.04
③
30
5
35
—
2
49.21
④
30
5
55
—
2
10.76
(1)通过实验①和②对比可知，化学反应速率与
反应物浓度(或浓度)
有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是
温度越高，化学反应速率越快
；
(2)化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果，化学反应速率与微观粒子的概率有关。试从微观角度解释“反应物浓度越大，化学反应速率越快”的原因是
反应物浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞的概率越大，化学反应速率越快
。
(3)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，可加适量的水稀释，产生氧气的总质量
不变
(选填“减小”或“不变”或“增大”)。
【利用“控制变量法”的解题策略】
解析
正确对比分析表中实验数据是确定研究变量和得出实验结论的关键。实验①和②中只是过氧化氢的浓度发生了改变，其他因素没有变化，可知反应物浓度越大，反应速率越快；实验③和④只是改变了温度，温度越高反应速率越快；反应物的浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞概率越大，反应速率越快；反应物的浓度只影响化学的速率，不影响生成物的量，生成物的量只与反应物的量有关，因此在一定的过氧化氢溶液中加水，只是产生氧气的速率减慢，但生成氧气的质量不变。
答案
(1)反应物浓度(或浓度)
温度越高，化学反应速率越快
(2)反应物浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞的概率越大，化学反应速率越快
(3)不变
【变式训练】
1.某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸用下图装置完成表中实验，回答下列问题。
实验序号
①
②
③
④
实验温度/℃
25
25
70
70
试剂
稀氨水
稀醋酸
稀氨水
稀醋酸
出现铁锈
所需时间
1天
未见锈蚀
5分钟
1天
未见锈蚀
1分钟
铁
（1）锈的主要成分是_Fe2O3_
__（填化学式）。
（2）实验②和④可探究_温度_
___
因素对铁制品锈蚀快慢的因素；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，应选择的实验是
①②或③④
（填实验序号）。
（3）根据表中实验现象得出的结论是
相同条件下，酸性越强，金属生锈越快。
（写出1
点即可）。
（4）影响铁制品锈蚀快慢受除上述因素外，还有
酸的浓度
（写出1
点即可），请设计实验方案
相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在25℃时，观察铁钉生锈时间。
【解析】（1）铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁表示为Fe2O3；（2）实验②和④温度不同，其他条件完全相同，故探究的是温度对铁制品锈蚀快慢的影响；欲探究试剂酸碱性对铁制品锈蚀快慢的影响，那么应采用可知变量法，即试剂酸碱性不同，其他条件要完全相同，故可选择实验①②或③④；（3）由表格信息可知，相同条件下，酸性越强，金属生锈越快；（4）酸的浓度会影响铁制品锈蚀快慢。可在相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在25℃时，比较铁钉生锈时间。
【答案】（1）Fe2O3（2）温度，①②或③④。（3）相同条件下，酸性越强，金属生锈越快。（4）酸的浓度：相同条件下，取两份浓度不同的醋酸分别在25℃时，观察铁钉生锈时间。
2.下列实验没有体现控制变量思想方法的是（ A ）
A．探究影响反应速率的因素
B．探究温度对溶质溶解速率的影响
C．探究影响铁生锈的有关因素
D．探究可燃物燃烧的条件
【解析】A．若用此实验来探究影响化学反应速率的因素，大理石与碳酸钙的纯度不同、颗粒大小不同；所用酸的种类也不同，不符合控制变量的思想方法；B．此实验探究温度对溶质溶解速率的影响，水的体积相同、硝酸钾的质量相同，只有水的温度不同，则该实验探究影响反应速率的因素是温度，符合控制变量的思想方法；C．①与②中的铁钉除了一个部分浸没水中，一个完全浸没水中这一不同点外，其他条件完全相同，验证了铁的锈蚀与氧气有关；①与③中的铁钉除了一个部分浸没水中，一个不与水接触之外，其他条件完全相同，验证了铁的锈蚀与水有关，符合控制变量的思想方法；D．铜片上的白磷和水中的白磷的温度都达到了着火点，铜片上的白磷能够燃烧，而水中的白磷不能燃烧，说明可燃物燃烧需要与氧气接触；铜片上的白磷和红磷都与氧气接触，而温度达到了白磷的着火点，能够燃烧，温度没有达到红磷的着火点，不能燃烧，说明温度达到可燃物着火点时才能够燃烧；利用了对比实验的原理，符合控制变量的思想方法．
【答案】A
三、自主检测
1．对比实验是实验探究的重要方法，下列对比实验设计能实现相应实验目的是（ A ）
选项
实验目的
实验设计
选项
实验目的
实验设计
A
探究温度对分子运动快慢的影响
B
探究水对铁钉锈蚀的影响
C
探究空气是燃烧的必要条件
D
探究CO2与水发生反应
A
B．B
C．C
D．D
2.控制变量是实验探究的重要方法。下列实验设计能达到实验目的是（ D ）
A、探究铁、镁金属活动性强弱
B、探究燃烧的条件
C、探究接触面积对反应速率的影响
D、探究二氧化锰能否加快过氧化氢分解
A
B．B
C．C
D．D
3．在化学学习中，设计对比实验，控制变量是科学探究的重要方法。根据下列的实验示意图回答问题。
（1）写出实验一中第一支试管中发生反应的化学方程式2H2O22H2O+O2↑；为探究不同催化剂对双氧水分解速率的影响，实验一中
X
的数值为 5
；
（2）实验二是某同学设计的对比实验，用于证明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应。你认为实验
不能
（填“能”或“不能”）达到实验目的；
（3）实验三是探究铜生锈条件的实验，实验中所用铜丝直径、长度均相同，且打磨光亮。实验中使用“经煮沸迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 除去溶解的氧气和二氧化碳
。由上述实验可推知，铜生锈的条件是铜与
H2O、O2、CO2
（填化学式）接触。
编号
①
②
③
④
⑤
实验
现象
无明显现象
无明显现象
铜丝表面有绿色物质
无明显现象
无明显现象
4．掌握正确的学习方法是学好化学的关键。请用以下方法解决相关问题：
（1）控制变量（图1）
实验对比组
实验现象
实验小结
①②
②中产生气泡速率更快
表面积越大，化学反应速率越快
①③
③中产生气泡速率更快
反应物浓度越大，化学反应速率越快
②④
④中产生气泡速率更快
温度越高，化学反应速率越快
某同学在实验室中发现锌粒有纯锌和粗锌（含有杂质）两种规格，请设计一个实验探究化学反应速率与固体纯度有关。
实验操作
实验现象
实验小结
分别取等质量的粗锌与纯锌于两支试管中，在室温时同时加等体积等浓度的稀硫酸
两支试管中产生气泡的速率不同
化学反应速率与纯度有关
结论：影响化学反应速率的因素有：表面积、温度、浓度、纯度等。
（2）归纳演绎（图2）
某同学在做过氧化氢分解制氧气实验中发现加入二氧化锰能加快该反应的反应速率，但反应前后质量和化学性质没变，同时也不影响生成氧气的质量，于是他得出二氧化锰是该反应的 催化剂
。已知实验二充分反应后得到氧气质量为2g，则溶液中的二氧化锰经过滤、洗涤、烘干后质量为 1g
。
解：（1）控制变量法
要证明表面积越大，化学反应速率越快，可以让实验①②进行对比；通过对比实验①③，根据③中产生气泡的速率更快，可以证明反应物浓度越大，化学反应速率越快；通过对比实验②④，④中产生气泡速率更快，说明温度越高，化学反应速率越快。
（2）归纳演绎法
在做过氧化氢分解制氧气实验中发现加入二氧化锰能加快该反应的反应速率，但反应前后质量和化学性质没变，同时也不影响生成氧气的质量，可以得出二氧化锰是该反应的催化剂。实验二溶液中的二氧化锰经过滤、洗涤、烘干后质量为1g。
5.盐酸溶液中含有H2O分子、H+和Cl－离子，要探究是哪一种粒子能使紫色石蕊溶液变成红色，请观察在白色点滴板上进行下列实验，将实验现象和结论填入下表。
滴加紫色石蕊溶液后的现象
结
论
第1孔
孔中溶液仍为紫色
水分子_不能使紫色石蕊溶液变红_
第2孔
__孔中溶液仍为紫色
_
Cl－不能使紫色石蕊溶液变成红色
第3孔、第4孔
_孔中溶液变为红色__
_H+能使紫色石蕊溶液变红
6.对比归纳是学习化学的重要方法。请你参与下列探究活动并回答问题。
探究活动一
探究影响木炭燃烧剧烈程度的因素
木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,说明了影响木炭燃烧剧烈程度的因素是氧气的浓度
探究活动二
探究影响物质溶解性的因素
①同学们做了A试管和B试管的对比实验,发现B试管中固体可溶,A试管中固体几乎不溶。该对比实验说明了影响物质溶解性的因素是溶剂种类
②同学们又补充了C试管所示实验,他们想探究的影响因素是溶质种类
探究活动三
探究二氧化碳能否与碱溶液反应
①分别振荡三个软质塑料瓶,观察到塑料瓶变瘪的程度由大到小的顺序为A>B>C
②对比A瓶与 C 瓶的实验现象,可证明二氧化碳能与氢氧化钠溶液发生反应?
7.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量。为了探究影响化学反应速率的因素,以过氧化氢分解为研究对象进行实验。
三个小组均采用如图1装置进行实验,记录收集10
mL氧气的时间。实验室可供选择的试剂有:2.5%、5%、10%三种浓度的H2O2溶液、MnO2、CuO、红砖粉末。
图1
(1)A组:探究催化剂对化学反应速率的影响。
取5
mL
10%H2O2溶液,三次实验分别加入0.5
g
MnO2、红砖粉末、CuO进行实验,记录数据如下:
试剂
MnO2
红砖粉末
CuO
时间/s
10
60
20
由此得出结论:MnO2、CuO对H2O2分解有催化作用,红砖粉末无催化作用。某同学对该结论提出疑问。补充对比实验,操作为 取5
mL
10%H2O2溶液,不加任何物质,进行实验,记录时间。?
结果:长时间(大于100
s),收集到很少量气体。
更正结论:红砖粉末有(填“有”或“无”)催化作用,三者中 二氧化锰 催化效率最高。?
(2)B组:探究浓度对化学反应速率的影响。
甲同学:取10
mL
5%H2O2溶液,加入0.5
g
MnO2为催化剂,进行实验,记录时间t1。
乙同学:取10
mL
2.5%H2O2溶液,加入0.5
g
CuO为催化剂,进行实验,记录时间t2。
实验结果: t1 。?
结论:浓度越大,反应速率越快。
丙同学:对实验设计提出疑问,并补充实验: 取10
mL
5%H2O2溶液,加入0.5
g
CuO为催化剂,进行实验(或取10
mL
2.5%H2O2溶液,加入0.5
g
MnO2为催化剂) ,记录时间t3,且t1更正结论为:当 催化剂相同 时,反应物浓度越大,反应速率越快。?
(3)C组:探究 温度 对化学反应速率的影响。?
取10
mL
5%H2O2溶液和0.5
g
CuO为催化剂进行实验,两次实验分别将试管置于冰水浴和50
℃热水浴中,记录时间t4、t5,且t4>t5。
结论:当反应物浓度和催化剂相同时, 温度越高,化学反应速率越快
。?
(4)综上所述:①为了研究某一因素对化学反应速率的影响,必须控制外界其他因素相同。?
②探究发现影响化学反应速率的因素有催化剂的种类、反应物浓度和温度。
8.某校兴趣小组的同学在网上看到：茶叶是碱性食品，喝茶可以溶解脂肪而减肥，他们设计了探究的课题是：比较不同产地茶叶泡出液的酸碱度及茶水是否能溶解脂肪而有减肥作用。他们的实验过程如下：
①从市场上购买了三种不同产地的茶叶，编号为A、B、C。
②取A、B、C三种茶叶分别在相同的条件下，用开水冲泡。
③用pH试纸分别到杯中蘸取A、B、C三种茶叶的泡出液，和标准比色卡比对，测得它们的pH分别为5.4、6.3、6.0。
④将形状、大小、质量相同的脂肪小块，分别放入盛有三种茶叶泡出液的相同杯中，在适宜的温度下保温5小时后，分别滤出脂肪块，吸干表面水分并称量。根据脂肪块在茶水中浸泡前后的质量变化(不考虑脂肪块吸水)，判定茶水能否溶解脂肪。
请回答下列问题：
(1)以上实验操作步骤中错误的是___③___________。
(2)在第②步实验操作中“相同的条件”主要是指：水的温度、茶叶的质量、冲泡的时间及_水的质量或体积_________应相同。
(3)组内看的同学认为，第④步实验设计不严密，需要改进的是_要设置对照实验___。在第④步实验中，根据实验的目的，适宜的温度应控制在_37℃__________左右。
(4)有人将茶水倒入有水垢的热水瓶中浸泡一段时间后振荡，发现水垢大部分消失了，产生这种现象的化学原理最可能是_茶水呈酸性，与水垢中的碳酸盐等物质发生反应。
9.小丹同学在学习酸的性质时，从同一卷镁带中剪取相等的两根镁带，分别与室温下H+浓度相同的稀盐酸、稀硫酸反应。观察发现：镁带在稀盐酸中放出气泡的速率明显快于在稀硫酸中放出气泡的速率。
【查阅资料】
1.金属与酸发生置换反应，其本质是金属单质与H+反应。
2.生产H2速率主要取决于：①金属的表面积
②溶液中H+浓度
③温度等条件。
3.H+的浓度与1L溶液中H+数目成正比。
4.溶液中除H+外的其它离子可能会影响反应速率。
【提出问题】
①小丹同学在进行上述实验时，控制了镁带与酸反应的哪几个条件？
镁带的表面积、H+浓度、温度
。
②上述反应中Cl－、SO42－如何影响反应速率？
【猜想假设】
Ⅰ.Cl－促进了镁与酸的反应，SO42－对反应无影响。
Ⅱ.SO42－抑制了镁与酸的反应，Cl－对反应无影响。
Ⅲ.
SO42－抑制了镁与酸的反应，Cl－促进了镁与酸的反应
。
请回答问题①，完成猜想Ⅲ。
【实验探究】为了证明猜想，小丹设计了如下实验：
实验编号
铝片长度
H+浓度相同的酸
反应片刻后添加少量试剂
产生气泡的速率
结论
A
2cm
5
mL
Na2SO4固体
无明显变化
(结论A)
B
2cm
5
mL
(试剂B)
明显加快
Cl－对反应有促进作用
试剂B是
NaCl
(化学式)固体。
【结论】结论A为
Na+、SO42－对反应无影响
。
【反思】将试剂B改用HCl气体，不能达到实验目的，其原因是
由于HCl气体溶于水生成了盐酸，增加了H+浓度，改变了实验条件
。
【解析】从题干中可以看出，小丹用的是相同长度的镁带、同在室温下、H+浓度相同的酸，这些都是为了控制变量；接下来要讨论的是酸根对反应速率的影响，A实验添加了Na2SO4，目的是证明SO42－能否抑制反应速率，则B实验需要添加NaCl来证明Cl－是否加快反应速率；需要指出的是，证明酸根对反应速率的影响时，不能改变H+的浓度，即不能用HCl来代替NaCl，否则，该实验没有说服力。
