1、 学科：化学轮次：高中化学同步复习课程专题：控制变量法在化学实验中的应用高中化学同步复习课程专题：控制变量法在化学实验中的应用主讲教师：熊美容1控制变量法是化学实验的一种常用方法，下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据（计算结果精确到小数点后一位）：分析以下数据，回答下列问题：序号硫酸的体/mL锌的质量/g锌的形状温度/完全溶于酸时间时间/s生成硫酸锌的质量/g150.02.0薄片15200250.02.0薄片25100350.02.0颗粒2570450.02.0颗粒3535550.02.0粉末255.0650.04.0粉末25750.06.0粉末2514.9850.08
2、.0粉末2519.3950.010.0粉末251050.012.0粉末2519.3（1）实验1和实验2表明， 对反应速率有影响，对同一规律进行研究的实验还有一组是 （填实验序号）。（2）下列说法正确的是 （3分） At170 B. m1t4（3）本实验还可以研究 对化学反应速率的影响。（3分）（4）硫酸的物质的量浓度是 mol/L。（3分）2实验装置如右图所示:在三个一头塞有软木塞的玻璃管底部各插 5 g光亮干燥的铁丝。 玻璃管用排空气法收集H2，用玻璃片盖住玻璃管，小心倒置在水槽中，抽去玻璃片，将水面高度做一记号。玻璃管用水浸湿铁丝。玻璃管用饱和食盐水浸湿铁丝，然后倒置在水槽中。将玻璃管和内
3、水面调至同一刻度。过几天后再观察，观察到的现象分别为:玻璃管_。玻璃管_。玻璃管_。3全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的1/4。某学生想弄清楚铁生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入A、B、C 三支试管中，进行研究。（1）在右图的每支试管中画出并标明所需的物质和用品。（2）一周后，编号为_的试管中铁钉最易生锈。（3）比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是_，理由是_。4在25，101 kPa条件下，将15 L O2通入10 L CO和H2的混合气中，使其完全燃烧干燥后，恢复至原来的温度和压强。(1)若剩余气体的体积是15 L，则原CO和H2的混合气中V(CO)_L
4、，V(H2)_L；(2)若剩余气体的体积是a L，则原CO和H2的混合气中V(CO)V(H2)_；(3)若剩余气体的体积是a L，则a的取值范围是_。5在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：各取30 mL同浓度的盐酸溶液，加入不同质量的同一种镁铝合金粉末，产生气体，将实验数据记录如下：实验序号甲乙丙合金质量(g)0.2550.3850.459生成气体体积(mL)280336336回答：(1)甲组实验中，盐酸_，乙组实验中，盐酸_(均填“过量”、“适量”、“不足”)。(2)要推导出盐酸的物质的量浓度，所提供的数据中作计算依据的是_，计算出盐酸的物质的量浓度为_。(3)要求出合金中镁铝的物质的量之比
5、，可作计算的依据是_，镁、铝的物质的量之比为_。(4)在丙组实验之后，向容器中加入一定体积1 molL1的苛性钠溶液，可恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在，并使镁离子刚好沉淀完全，则溶液中偏铝酸钠的物质的量为_mol，氯化钠的物质的是为_mol，所加苛性钠溶液的体积为_mL。6将固体FeC2O42H2O放在一个可称量的容器中加热灼烧，固体质量随温度升高而变化，测得数据如下：温度c25300350400500600900固体质量g1.0000.8000.8000.4000.4440.4440.430 根据计算分析推理，完成下列填空：(1)写出25300时固体发生变化的反应方程式_.判断的理由是_
6、。 (2)350400发生变化得到的产物是_，物质的量之比为_。 (3)500时产物的含氧质量分数为_。(4)写出600900时发生变化的化学方程式_.7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催化剂，测定每次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如下：（其他实验条件均相同）实验次序12345678910二氧化锰粉末用量/g0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0所用时间/s17875432222请分析表中数据回答：二氧
7、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：_。8某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度均在500左右。于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收满500mL氧气为准(其他可能影响实验的因素均已忽略)。表一 用MnO2作催化剂实验序号KClO3质量(g)MnO2质量(g)反应温度() 待测数据 1 800 200 500 2 800 200 500表二 用A作催化剂实验序号KClO3质量(g) A质量(g)反应温度() 待测数据 1 800 200 500 2 800 200 500请回答：上述实验中的待测数
8、据应是 。 完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告的题目： 。以上习题答案及详解：1答案：（1）温度 3和4 （2）AC （3）硫酸的浓度和催化剂（或压强）（其它合理答案也可） （4）2.4 解析：(1) 实验1和实验2是研究温度对速率的影响，实验3和实验4也是研究温度对速率的影响。（2）比较实验3和实验5，粉末接触面积大，速率大，即t170，A正确；实验1实验2反应后得到硫酸锌质量同，B错误；根据实验10和实验8生成硫酸锌相同，说明硫酸不足，则m6=19.3，C正确；实验8和实验5条件同，实验8中生成硫酸锌多，所用时间长，即t1t4，AC正确。（4）硫酸浓度，利用实验8
9、，产生硫酸锌19.3克，约0.12摩尔，溶液的体积是0.05L，求硫酸浓度为2.4mol/L。2答案：无明显变化 铁生锈且玻璃管内形成一段水柱 铁生锈严重，玻璃管内形成的水柱最高解析：无氧气，不生锈，玻璃管满足了铁生锈的条件，内的铁均生锈，氯化钠溶液导电性较水好，生锈程度严重。铁生锈时消耗了玻璃管内的氧气，使玻璃管内气压减小，所以水沿玻璃管上升，形成一段水柱，生锈较多消耗的氧气也就多，中水柱的高度最高。3答案：（1） （2）B （3）吐鲁番盆地 气候干燥解析：探究铁生锈的条件，铁生锈的条件是铁与水、空气中的氧气共同作用的结果。使三支试管中的铁钉处于三种不同的环境中：只与水接触，只与空气接触，同
10、时与空气和水接触。不同地区氧气含量的区别很小，影响生锈的因素主要是空气中水分的含量。4答案：(1)5，5 (2) (3)10a20解析：根据方程式：2COO22CO2；2H2O22H2O(1)无论是CO或H2，它们燃烧所需要的O2的物质的量都只是自己的一半。所以10L CO和H2的混合气完全燃烧耗氧应为5L，一定有10L氧气剩余。氢气完全燃烧生成液态水，所以最后所得气体为剩余氧气和CO2，CO2的体积等于CO的体积。(1)剩余气体15 L，含氧气10LO2，说明含有5L的CO。则氢气也为5.(2)剩余气体为a L。其中有O2 10 L，所以CO2应是(a10)L，即CO是(a10)L，氢气为【
11、10-(a10) 】L，V(CO)V(H2)(a10)(20a)(3)剩余气体为a L，其中必含O210 L因此a10根据剩余气体是氧气和CO2，CO最多时，有剩余气体的最大值，所以10L气体完全是CO时，最后有10L的CO2生成，剩余气体的最大值为：10L氧气+10LCO2。因原料气指定是混合气，则10a205答案：(1)过量 不足(2)30 mL 336 mL 1 molL1(3)0.255 g 280 mL 11(4)0.009 0.03 39解析：(1)根据甲乙两组中增加合金量，氢气量增加，说明甲组盐酸过量，比较乙丙两组，增加合金量氢气量不变，说明丙组盐酸不足。根据乙组中数据与甲组中数
12、据不应成正比关系，所以乙组中盐酸不足。(2)计算盐酸的物质的量浓度，利用盐酸不足的一组即乙组，利用盐酸的体积30ml，生成氢气336ml。氢气的物质的量为0.015摩尔，盐酸的浓度为0.03摩尔/0.03L=1摩尔/升。（3）计算合金中Mg、Al物质的量之比时，利用盐酸过量合金不足的一组即甲组。解：设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、y所以：Mg、Al物质的量之比11(4)利用“原子守恒”解题。加苛性钠，使Al元素转化为NaAlO2，而Mg2转化为Mg(OH)2。n(NaAlO2)n(Al)，n(NaCl)n(HCl)解：0.459 g中Mg、Al的物质的量分别为n(NaAlO2)n(Al)
13、0.009 mol丙组中所加盐酸中HCl的物质的量：30毫升*1摩尔/升=0.03摩尔。n(NaCl)n(HCl)0.03 moln(NaOH)n(NaAlO2)n(NaCl)0.0090.030.039 molV(NaOH)6答案：（1） FeC2O42H2O带有结晶水，在25300失去的可能是结晶水（2）FeO 、CO 、CO2 物质的量之比为l：l：l（3）30 （4） 解析：FeC2O42H2O与硫酸铜晶体作比较，加热时可失去结晶水；将FeC2O42H2O与H2C2O4作比较，加热时能分解。(1) FeC2O42H2O带有结晶水，在25300失去的可能是全部结晶水,也可能是部分结晶水,
14、若结晶水全部失去,则: FeC2O42H2O FeC2O4 + 2H2O m 180 36 36 1.0 (1.00.8)=0.20 加热减少的质量等于所含结晶水的质量，说明25300失去的是全部结晶水。 (2)在350400，FeC2O4进一步分解，质量减少一半，比较FeC2O4与铁的氧化物的相对分子质量，只有FeO符合要求，由反应式： FeC2O4 FeO +CO +CO2 得生成物的物质的量之比为l：l：l。 在400500FeO在灼烧过程中质量增加，可能是结合空气中的氧生成高价的氧化物，600900过程中固体质量又减小，由此推测固体物质可能发生如下变化：6FeO一3Fe2O3(结合氧原
15、子)一2 Fe3O4(再失去氧原子)，将表中的数据进行验证： 2FeOFe2O3 m(增加) 144 16 0.400 (0.444一0.400)=0.0443 Fe2O32Fe3O4 m(减少) 480 160.444 (0.4440.430)=0.010高温 符合要求。因此500时产物为Fe2O3，含氧的质量分数为30，600900时反应式为： 6Fe2O3 4 Fe3O4+O2 7答案 有影响。在一定范围内，二氧化锰的用量越大，反应速率越快解析：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0.7g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。8答案：时间 催化效果的对照研究解析：该实验的目的是为了对照MnO2和A的催化能力。而催化能力的高低可以用单位时间内产生的气体的量，或者用产生一定量气体需要的时间来表示。现在以收集满500mL氧气为准，因此记录数据为产生定量气体需要的时间。本次实验的主要目的在于比较，比较的又是催化剂的效果。在拟定实验报告标题的时候注意给出这两个要点就可以了。