- 相關(guān)推薦
控制變量法在化學(xué)中的應(yīng)用
控制變量法在化學(xué)中的應(yīng)用重慶市豐都縣第二中學(xué)校 鄭 君
控制變量是科學(xué)研究中的重要方法，其基本思路是：假設(shè)某個探究的實(shí)驗(yàn)對象可能受到A、B、C、D、E等因素的影響，為了確證其中A因素是否會對實(shí)驗(yàn)對象造成影響，以及可能產(chǎn)生怎樣的影響，可以控制除A以外的B、C、D、E等因素，使之保持恒定，然后僅改變因素A一個量，通過對比在A的不同情況下（如A1、A2），觀察實(shí)驗(yàn)對象的變化情況。如果存在變化，則說明A因素有影響，而且可以通過具體的變化情況判斷出A因素影響的實(shí)際效果，由此完成實(shí)驗(yàn)對象中對A因素的探究。對其他B、C、D、E等因素的探究則依此類推。控制變量法在化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)用極其廣泛。教師在教學(xué)中要充分利用教材資源，逐步向?qū)W生滲透控制變量研究的思想，并使學(xué)生掌握這種研究方法。
一、控制變量法在化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中的的應(yīng)用
下面我們以研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素為例來說明控制變量法在化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中如何應(yīng)用。
1.確立探究對象（因變量）及其可能的影響因素（自變量）
運(yùn)用控制變量法首先需要明確探究的對象（因變量）和可能的影響因素（自變量）這兩個要件。確立探究對象相對容易，往往比較直接，一般就在探究的課題之中。但確立可能影響探究對象的因素就不那么容易，這也是運(yùn)用控制變量法進(jìn)行探究的關(guān)鍵所在。對于這個要件，我們可以在學(xué)生已有的知識或常識基礎(chǔ)上設(shè)疑來引起思考，而后提出可能對探究對象產(chǎn)生影響的因素。
2.在已有條件下構(gòu)思實(shí)驗(yàn)思路并設(shè)計(jì)具有可行性的探究方案
探究反應(yīng)物濃度對反速率的影響，我們可以把原教材中的實(shí)驗(yàn)改為探究實(shí)驗(yàn)。給學(xué)生提供化學(xué)反應(yīng)原理和用品，讓學(xué)生自己來設(shè)計(jì)方案。
3.實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案
根據(jù)討論形成的實(shí)驗(yàn)方案，組織學(xué)生分組完成探究實(shí)驗(yàn)。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
探究溫度對反應(yīng)速率的影響可同理進(jìn)行。
二、控制變量法在化學(xué)解題中的應(yīng)用
1.控制變量法在化學(xué)平衡圖像題中的應(yīng)用
在某容積一定的密閉容器中，可逆反應(yīng)：A（g）＋B（g）xC（g）有圖Ⅰ所示的反應(yīng)曲線，試判斷對圖Ⅱ的說法中正確的是（T表示溫度，P表示壓強(qiáng)，C%表示C的體積分?jǐn)?shù)）（）
A.P3＞P4，y軸表示B的轉(zhuǎn)化率
B.P3＜P4，y軸表示B的體積分?jǐn)?shù)
C.P3＞P4，y軸表示混合氣體的密度
D.P3＜P4，y軸表示混合氣體的平均摩爾質(zhì)量
根據(jù)化學(xué)平衡移動原理可知，對于氣相反應(yīng)，在沒有加入反應(yīng)物或生成物的情況下，使化學(xué)平衡發(fā)生移動，從而導(dǎo)致C的體積分?jǐn)?shù)發(fā)生改變的因素有反應(yīng)溫度、反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)之和不等的氣相反應(yīng)的壓強(qiáng)。由于溫度和壓強(qiáng)這兩個因素都會對題中C%產(chǎn)生影響，因此我們在分析的時候就要在控制一個條件不變的情況下分析另一因素的影響。分析圖Ⅰ：在a、b、c三條線中，a、b線溫度相同，因此是在控制溫度不變的情況情研究壓強(qiáng)的影響。a、b線中由b線比a線開始的一段斜率大，因此P2大于P1，再由平衡時C的含量P2大于P1，得知加壓平衡向右移動，因此X的值為1。同理，可以分析出T1大于T2，且正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。然后看圖Ⅱ，看自變量對因變量的影響。要研究溫度對y的影響，就要就在同一壓強(qiáng)下來觀察，我們只看p3或P4線，可以得出，溫度越高y越少，然后結(jié)合前面分析出的該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，因此y只能表示的是B的轉(zhuǎn)化率、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量；然后在此基礎(chǔ)上再分析壓強(qiáng)對y的影響，我們得控制在同一溫度下來研究，在圖Ⅱ上作一等溫輔助線，若y表示B的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)檎磻?yīng)為氣體減小的的反應(yīng)，加壓B的轉(zhuǎn)化率才會增加，則壓強(qiáng)應(yīng)為P3＞P4。若 y軸表示混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，加壓y值（混合氣體的平均摩爾質(zhì)量）才會增加，則壓強(qiáng)應(yīng)為P3＞P4。因此應(yīng)選A。
2.解化學(xué)反應(yīng)速率題
某同學(xué)在用稀硫酸與鋅反應(yīng)制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有相同大小和多少、且過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。
請完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1=__________，V6=__________，V9=__________；
本題是研究CuSO4的用量對氫氣生成速率的影響，因此就要控制Zn的表面積（題目已告訴相）硫酸溶液的濃度這兩個變量，即是使A、B、C、D、E、F組實(shí)驗(yàn)中混合溶液的硫酸的濃度相同。因些，一是所加硫酸的物質(zhì)的量要相同，二是混合溶液的體積要相同，所以V1、V2、V3、V4、V5均為30，由F組數(shù)據(jù)可知，CuSO4溶液的體積加水的體積為20mL。因此V6為10，V9為17.5。
【控制變量法在化學(xué)中的應(yīng)用】相關(guān)文章：
生活中的化學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用08-23
化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用教案08-25
《化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用》教案01-12
"破壞法"在職業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用08-25
因素分析法在標(biāo)準(zhǔn)成本管理中的應(yīng)用08-18
化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用教案 6篇01-01
職高化學(xué)高效課堂中教學(xué)資源的應(yīng)用探索08-25
淺談多媒體在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用08-22