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例析控制变量思想操作的方法与途径

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x例析控制变量思想操作方法与途径

摘要：基于部分师生对控制变量思想理解不深、操作把握困难等问题，通过剖析典型例题，从如何理解、如何控制和如何设计三个方面提高操作运用能力，并对操作中的注意问题进行总结，最后达到灵活变通的作用。

关键词：控制变量变与不变方法与途径

控制变量是重要的化学思维和科学方法，在问题分析、控制条件、方案设计和结论分析等探究过程都有广泛的运用。在实际教学中部分师生却有这样如I-较Cl-更易与Ag+沉淀、盐酸导电性比醋酸强等理解与思维上的误区，究其原因主要是缺乏变量定位、方法缺失、条件错漏，导致在方案设计、信息处理等深层次问题出现偏差，出现是似而非、囫囵吞枣、得势不得分的情况。下面笔者通过剖析几个典例题予以说明，希望对师生提高控制变量能力有一定帮助。

1.如何理解控制思想中变量中变与不变问题？

在化学探究中，影响实验的因素众多，作用意义各不相同。根据因素性质的不同,变量可分为自变量、无关变量和因变量。自变量是指实验中由实验者所操纵的因素或条件;无关变量(又称控制变量)是指实验中除了自变量以外影响实验现象或结果的因素或条件;因变量指实验中由于自变量而引起的变化和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，两者具有相关性，控制思想中变量关系，如图1[1]。

2.如何控制思想中变量不变和变的问题？

2.1通过加水形成等体积溶液,平衡控制浓度的影响

【例1】硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。Na2S2O3易溶于水，在酸性溶液中与酸反应有单质S和SO2生成。Na2S2O3溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响，完成有关的实验设计表：

实验编号 T/K c(Na2S2O3)/ mol•L－1 c(H2SO4)/ mol•L－1 实验目的

① 298 0.1 0.1 实验①和②探究温度对该反应速率的影响；实验①、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响

② 308

③ 0.2

④ 0.1

分析：从表格来看，影响Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O的因素有：T（反应温度）、c(Na2S2O3)和c(H2SO4)。⑴实验①和②探究温度对该反应速率的影响：反应温度是自变量，而c(Na2S2O3)和c(H2SO4)是无关变量，需要控制不变，都为0.1mol•L－1。⑵实验①、③和④探究反应物浓度对该反应速率的影响：反应温度是无关变量，需要控制不变，而c(Na2S2O3)和c(H2SO4)是自变量，需要操纵其水平进行变化，最后得出答案。

本题只是从理论上对设计控制无关变量和操纵因变量，缺少对因变量的检测，更缺少实际操作的变量控制深层次的关注。如c(Na2S2O3)的浓度通过什么途径由0.1mol•L－1转变0.2mol•L－1，同时如何保证c(H2SO4)不变呢？试题虽是方案设计，但考查更多关注是方法层次，而思维层次和操作层次要求较低，试题难度不大，学生凭生活经验就可解决。

[参考答案]

实验编号 T/K c(Na2S2O3)/

mol•L－1 c(H2SO4)/

mol•L－1

①

② 0.1 0.1

③ 298 0.1

④ 298 0.2(不填0.1的均给分)

【变式1】硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打，照相业中用作定影剂。某兴趣小组用0.2 mol•L—1 H2SO4、0.1 mol•L—1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。完成下面的实验设计表：

实验编号 T

/K V水

/ml V(Na2S2O3) /ml V(H2SO4) /ml 实验目的

① 298 10 5 5 实验①和②探究温度对该反应速率的影响。

实验①和③探究

对化学反应速率的影响。

实验①和④探究

对化学反应速率的影响。

② 308 10 5 5

③ 298 Vx 10 5
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