控制变量专题复习
分析步骤: 1. **明确实验目的** : 例如:“探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响”,自变量是催化剂种类,因变量是氧气产生速率(如气泡数量)。 2. **识别变量** - 自变量:催化剂(有无或种类)。 - 因变量:分解速率(如相同时间内集气瓶中气体体积)。 - 无关变量:过氧化氢浓度、温度、反应容器大小等。 3. **检查无关变量是否控制** :- 正确表述:“取等体积、同浓度的过氧化氢溶液,在相同温度下实验”。 |
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每次实验只改变一个自变量,其他条件完全相同。 |
自变量(独立变量) (要研究的因素) |
因变量(依赖变量) (观察指标) |
无关变量(控制变量) (保持不变的条件) |
步骤或方案 |
定义 |
实验中人为改变或控制的变量。 |
因自变量变化而观测到的结果 |
必须保持相同且不随意改变的变量,避免干扰实验结果 |
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关键词 |
"改变……条件"、"探究……的影响" |
"测量……"、"观察……变化" |
"其他条件相同"、"保持……一致" |
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探究“温度对溶解速率的影响”中 |
温度 |
溶解速率(如溶解时间) |
溶质质量、溶剂种类、搅拌速度等需保持一致 |
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“探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响” |
催化剂(有无或种类) |
分解速率(如相同时间内集气瓶中气体体积) |
过氧化氢浓度、温度、反应容器大小等 |
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“探究金属活动性时,将相同大小的铁片和锌片放入等浓度稀盐酸中,观察气泡产生速率。” |
金属种类(铁片/锌片) |
气泡产生速率 |
酸的种类、浓度、温度、金属表面积(金属片大小) 如使用同浓度、同温度的稀盐酸 |
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探究“温度对食盐溶解速率的影响” |
温度(如20℃、40℃、60℃的水) |
食盐溶解速率(完全溶解所需时间) |
食盐质量、水的体积、搅拌速率等 |
取三份相同质量的食盐,分别加入等量20℃、40℃、60℃的水中,同时搅拌,记录完全溶解时间。 |
探究“硫酸浓度对“锌与稀硫酸反应速率”的影响 |
硫酸浓度(如5%、10%、15%) |
产生氢气速率(如单位时间气体体积) |
锌粒质量、温度、硫酸体积 |
取相同锌粒,分别加入不同浓度但体积相同的稀硫酸,记录相同时间内收集的氢气体积 |
探究铁生锈的条件(氧气、水、电解质等) |
是否接触氧气、水、电解质等条件 |
铁钉生锈的程度(观察锈斑多少或颜色变化) |
相同规格的铁钉(铁钉材质、大小 ) 实验时间 酸碱性 |
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探究酸碱中和反应的影响因素(温度变化对中和反应速率的影响) |
温度 |
反应速率、温度变化 |
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探究酸碱中和反应的影响因素(酸碱种类对中和反应的影响) |
酸碱种类 |
反应速率、温度变化 |
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自变量(独立变量) (要研究的因素) |
因变量(依赖变量) (观察指标) |
无关变量(控制变量) (保持不变的条件) |
步骤或方案 |
探究盐酸与氢氧化钠溶液中和反应中,浓度对反应速率的影响 |
盐酸的浓度(如0.1mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L) |
反应完成时间(可用指示剂变色判断) |
氢氧化钠浓度、温度、溶液体积、指示剂用量 |
1. 取相同体积不同浓度的盐酸溶液 2. 加入相同体积和浓度的氢氧化钠溶液 3. 加入相同滴数的酚酞指示剂 4. 记录溶液从红色变为无色所需时间 5. 比较不同浓度下的反应时间
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验证燃烧需要可燃物 |
可燃物 氧气(或助燃气体) 温度达到着火点
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是否燃烧 |
相同的火焰、相同的加热时间
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实验组:用火柴点燃木条(可燃) 对照组:用火柴点燃玻璃棒(不可燃) 控制变量:相同的火焰、相同的加热时间 观察现象:只有木条能被点燃 |
验证燃烧需要氧气 |
氧气接触量 |
是否燃烧 |
蜡烛大小、环境温度 |
a. 点燃两支相同蜡烛 b. 一支用烧杯罩住,一支暴露在空气中 c. 观察熄灭顺序 |
验证需要达到着火点 |
物质的着火点 |
是否燃烧 |
受热温度、氧气接触量 |
1. 铜片两端分别放白磷和红磷 2. 加热铜片中央 3. 观察哪种物质先燃烧 |
探究不同金属对蜡烛燃烧时间的影响 |
金属网类型 |
燃烧时间 火焰高度 熄灭时间 温度变化
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保持罩杯相同是为了控制氧气供应量一致 |
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探究温度对CO₂在水中溶解性的影响 |
温度 (水温) |
石蕊变色时间(反映CO₂溶解和反应速率) 【石蕊变色、 pH变化 、气泡产生速率】 |
CO₂流速、水量、石蕊用量 【 空白对照(如只用H₂O) 条件对照(如干燥CO₂)】
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某同学研究CO₂浓度对其与水反应的影响 |
CO₂浓度 |
石蕊变色时间 |
CO₂收集方法一致,使用相同发生装置改变盐酸浓度来获得不同浓度的CO₂ |
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探究NaOH浓度对CO₂吸收速率的影响 |
NaOH浓度 |
气压变化速率 |
CO₂体积、溶液体积、温度 |
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自变量(独立变量) (要研究的因素) |
因变量(依赖变量) (观察指标) |
无关变量(控制变量) (保持不变的条件) |
步骤或方案、实验结论 |
探究大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳中:“盐酸浓度对反应速率的影响” |
盐酸浓度 【5% vs 10% HCl 】 |
生成CO₂的速率、气泡快慢、收集等体积CO₂的时间 |
大理石质量、盐酸体积、反应容器等需保持一致、收集气体方法和装置一致 |
浓度越高,速率越快 |
探究大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳中:探究大理石颗粒大小对反应速率的影响 |
大理石颗粒大小 10g块状大理石 + 50mL 10%盐酸 10g粉末状大理石 + 50mL 10%盐酸 |
大理石质量、盐酸体积、反应容器等需保持一致、收集气体方法和装置一致 盐酸浓度和质量一致 |
粉末状接触面积大,速率更快 |
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探究大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳中:探究温度对反应速率的影响 |
反应温度 【室温 vs 加热 】 |
大理石质量、盐酸体积、反应容器等需保持一致、收集气体方法和装置一致 |
温度越高,速率越快 |
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探究酸的浓度对锌和稀硫酸反应制取氢气反应速率的影响 |
酸的浓度 10% vs 20% H₂SO₄ |
观察氢气产生的速率(如气泡快慢、收集等体积氢气的时间) 氢气产生的速率(单位时间内气体体积或收集固定体积H₂所需时间) |
锌的质量、酸的体积、反应容器等需保持一致 |
浓度越高,速率越快 |
探究 锌的颗粒大小 对锌和稀硫酸反应制取氢气反应速率的影响 |
锌的颗粒大小 锌粒 vs 锌粉 5g锌粒 + 50mL 10%稀硫酸 5g锌粉 + 50mL 10%稀硫酸 |
锌的质量、酸的体积、酸的浓度、反应容器等需保持一致 |
锌粉接触面积大,速率更快 |
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探究温度对锌和稀硫酸反应制取氢气反应速率的影响 |
温度 室温 vs 加热 |
锌的质量、酸的体积、酸的浓度、反应容器等需保持一致 |
温度越高,速率越快 |
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探究催化剂(CuSO₄)对锌和稀硫酸反应制取氢气反应速率的影响 |
催化剂(CuSO₄) 添加少量CuSO₄溶液 |
锌的质量、酸的体积、酸的浓度、反应容器等需保持一致 |
可加速反应(置换出Cu形成原电池) |
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“探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响” |
催化剂(有无或种类) 催化剂种类/质量 MnO₂ vs. CuO |
产生氧气的速率(气泡快慢) 或收集等量氧气的时间 |
H₂O₂浓度和体积相同 温度相同(室温) 催化剂质量相同(若比较不同催化剂) |
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“探究过氧化氢浓度对过氧化氢分解速率的影响” |
5% vs. 10% |
H₂O₂和体积相同 温度相同(室温) 催化剂种类 质量相同 |
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“探究温度对过氧化氢分解速率的影响” |
室温 vs. 加热 |
H₂O₂浓度和体积相同 催化剂种类 质量相同 |
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“探究接触面积对过氧化氢分解速率的影响” |
块状催化剂 vs. 粉末状催化剂 |
H₂O₂浓度和体积相同 温度相同(室温) 催化剂种类 质量相同 |
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对照实验
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控制变量 |
实验组 |
对照组 |
观察现象/结论 |
关键词 |
设计实验证明CO₂确实与水发生了反应 |
相同的CO₂流速、相同的温度 |
将CO₂通入含紫色石蕊试液的水中 |
- 对照组1:将CO₂通入干燥的紫色石蕊试纸 - 对照组2:将不含CO₂的空气通入石蕊试液 |
只有实验组石蕊变红 |
通过对比排除CO₂和H₂O单独作用的影响。
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探究NaOH浓度对CO₂吸收速率的影响 |
CO₂体积、溶液体积、温度、 控制气体流速 |
CO₂通入NaOH溶液后,滴加CaCl₂溶液 |
对照组1:CO₂通入蒸馏水后,滴加CaCl₂溶液 对照组2:未通CO₂的NaOH溶液,滴加CaCl₂溶液
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只有实验组产生白色沉淀
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**关键点**: - 自变量:NaOH浓度 - 因变量:气压变化速率 - 控制变量:CO₂体积、溶液体积、温度 **实验设计要点**: 气压法要检查装置气密性 产物检验要排除干扰(如NaOH可能直接与CaCl₂反应)
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设计实验证明MnO₂能加快H₂O₂分解,且自身质量不变 |
H₂O₂浓度和体积相同 - 温度相同(室温) - 催化剂质量相同(若比较不同催化剂) |
向5mL 5% H₂O₂中加入少量MnO₂,观察气泡产生速率 |
相同条件下不加MnO₂,观察现象 |
MnO₂能加快反应,且反应后过滤、干燥称重,质量不变 |
**关键控制变量**: - H₂O₂浓度和体积相同 - 温度相同(室温) - 催化剂质量相同(若比较不同催化剂) |