化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的規(guī)律探究與變量控制

在高考中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)規(guī)律探究與變量控制的化學(xué)實(shí)驗(yàn)題。本文將通過幾道典型題的解析，來發(fā)現(xiàn)這類題的結(jié)題規(guī)律，以方便我們?cè)诟呖贾懈玫膽?yīng)對(duì)這類題型。

1.（2015·福建理綜·25）節(jié)選規(guī)律探究部分

實(shí)驗(yàn)二 氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的探究

（3）在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3.該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下（實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行）：

①系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?。②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是 。

③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色；假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應(yīng)的離子方程式為 。

【解析】①根據(jù)所給信息，所有數(shù)據(jù)中KI、KClO3濃度均一定，水是用來調(diào)整混合后溶液的體積，保證KI、KClO3濃度不變。只有硫酸濃度發(fā)生了改變，故該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖欠磻?yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響

②1號(hào)實(shí)驗(yàn)的目的：硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn)

③反應(yīng)后溶液能使淀粉變藍(lán)，且氧化產(chǎn)物唯一，則唯一氧化產(chǎn)物為I2 ，據(jù)此可寫出離子方程式：ClO3- + 6I- + 6H+ = CL- + 3I2 + 3H2O

2.（2014·安徽理綜·28）

某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和炭粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞（如圖所示）。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時(shí)測量容器中的壓強(qiáng)變化。

（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）：

【解析】（1）為得出影響規(guī)律，兩個(gè)對(duì)比試驗(yàn)只能保留一個(gè)變量不同，實(shí)驗(yàn)②為探究醋酸濃度的影響，則所取碳粉質(zhì)量、鐵粉質(zhì)量需要和實(shí)驗(yàn)①相同，即鐵粉質(zhì)量為2.0克；對(duì)比實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)③，二者所取碳粉質(zhì)量不同，實(shí)驗(yàn)③的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄刻挤酆繉?duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

3.（2013·安徽理綜·28）（14分）

某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe（SO4）4·24H2O]即可對(duì)該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25℃下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。

測得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中的Cr2O72-濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為 （填化學(xué)式）。

（3）實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果表明

；實(shí)驗(yàn)①中0～t1時(shí)間段反應(yīng)速率v（Cr3+）= mol· L-1·min-1（用代數(shù)式表示）。

（4）該課題組對(duì)鐵明礬[Al2Fe（SO4）4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe2+起催化作用；

假設(shè)二： ；

假設(shè)三： ；

…………

【解析】（1） 實(shí)驗(yàn)②和③pH 、廢水樣品體積均相同，應(yīng)是探究草酸濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。即草酸溶液體積和蒸餾水總體積為40ml即可，比如分別為20ml。（2）草酸做還原劑，化合價(jià)只能升高，所以草酸被氧化為CO2。 （3） 有圖可以看出，實(shí)驗(yàn)中CO隨時(shí)間變化pH有關(guān)，即pH對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有影響。通過計(jì)算可知v（Cr3+）= mol· L-1·min-1。（4） 由鐵明礬[Al2Fe（SO4）4·24H2O]的成分可知，除了Fe2+之外，還有Al3+和SO42-。

總之，物質(zhì)的變化往往受到多個(gè)變量的影響，在研究多個(gè)變量與物質(zhì)變化的關(guān)系時(shí)。應(yīng)控制其它變量保持不變，集中研究其中一個(gè)變量對(duì)物質(zhì)變化的影響。以便在考試過程中，迅速找出物質(zhì)變化規(guī)律。