运用控制变量探究 提高学生分析能力

夏明慧

在初中化学中运用控制变量的实验探究方法，不失为一种可行的方法。

通过控制变量法，有序地呈现化学问题情境，以下是我在教学实践中认识到的并自觉运用了控制变量法的几类案例：

案例1：已知硫酸铜溶液中存在着Cu2+、SO42-、H2O三种微粒，请你设计一个简单实验探究一下：究竟是CuSO4溶液中哪一种粒子使CuSO4呈蓝色：表中的实验步骤可不填满，也可增加。

（1）提出问题：CuSO4溶液呈蓝色，CuSO4溶液中存在着Cu2+、SO42-、H2O三种微粒，是那一种微粒使溶液呈蓝色？

（2）猜想与假设：可能是SO42-使CuSO4溶液呈蓝色。

（3）设计实验、实验分析与论证、结论，如表。

评析：从题中可知：CuSO4溶液呈蓝色与溶液中三种粒子中某一粒子有关，但除了水分子能单独大量存在，Cu2+、SO42-都不能在溶液中单独大量存在。就不能将这三种微粒单独实验。这时就只有将这三种微粒都视作CuSO4溶液呈蓝色的可能因素，使用差异性变量控制思想进行设计实验来论证猜想的正确与否。即①保持SO42-、H2O因素不变，Cu2+变为Na+，即是验证Na2SO4溶液是无色。②保持Cu2+、H2O因素不变，SO42-变为Cl-，即是验证CuCl2溶液是否是蓝色。③因为水分子能单独大量存在，所以可以直接验证蒸馏水能否使酚酞试液变红。通过实验并与“CuSO4呈蓝色”对比，从而验证猜想的正确性。

案例2：铜锈的主要成分是铜绿〔Cu2（OH）2CO3〕为了验证铜生锈的条件，某校化学兴趣小组的成员将铜丝分别放入四支试管中进行了如下图所示的实验。

一个月后，才发现B中铜丝慢慢生锈，且水面处铜丝生锈比较严重；而A、C、D中铜丝基本无变化。

結论：由实验可知：铜生锈是铜与空气、水、二氧化碳共同作用的结果

评析：在四只试管中，只有B试管中铜丝生锈。（1）A与B相比较，外在条件不同的是B中有空气，A中无空气，说明铜生锈需要空气。（2）C与B相比，外在条件不同的是B中有水，C中无水，说明铜生锈需要水。（3）D与B相比较，外在条件不同的是B中空气中含有二氧化碳，而D中除去了二氧化碳，说明铜生锈需要二氧化碳。通过上述四个不同变量的实验，可以得出铜生锈所需的条件。通过分析，然后由易到难，步步为营，提高学生对控制变量法的了解，同时培养探究合作、交流能力。

案例3：物质燃烧时究竟需要哪些条件

评析：（1）实验一中小木条燃烧而石子不燃烧，说明燃烧需要可燃物。（2）实验二中蘸水的棉球不燃烧而不蘸水的能燃烧，说明燃烧需要温度达到着火点。（3）实验三中罩玻璃杯的蜡烛不能持续燃烧，而不罩玻璃杯的蜡烛持续燃烧，说明燃烧需要氧气。

结论：控制变量法解决化学问题思路：（1）明确探究问题；（2）寻找影响因素；（3）控制其他因素；（4）改变研究因素。

在教学中通过例题、练习，使学生发现，控制变量法在实验探究中是一种行之有效的探究方法，只要把握好变量与不变量，控制变量的数量为一个，通过多次实验的对比，就会得出科学的结论。