实验探究题的解题思路
时间:2020-03-07 11:55 来源:未知 作者:爱莉 点击:次 所属专题： 探究实验
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化学新课程以培养学生科学素养为主旨，倡导以科学探究为主的多样化的学习方式。所以新课程改革下的高考实验探究题应运而生，此类题要求学生利用已知的，外加的因素综合、全面的考虑，然后去设计实验。
常见的实验探究模式可概括为以下五个步骤：提出问题→实验事实→假设及其验证→归纳结论→实际应用。而常见的实验探究题大致分为三类：一是物质的鉴定实验，二是物质性质验证实验，三是运用化学原理的实验探究题。下面结合具体例子来分析实验探究题。
一、物质的验证实验
例1 三草酸合铁酸钾晶体K3
限选试剂：浓硫酸、1.0 mol L－1 HNO3、1.0 mol L－1盐酸、1.0 mol L－1 NaOH、3% H2O2、0.1mol L－1 KI、0.1 mol L－1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)，观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是CO和CO2的混合物
(2)该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1：
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②中方案进行实验。按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤 | 预期现象与结论 |
步骤1： | |
步骤2： | |
步骤3： | |
…… |
解析：此类题是一定范围内的物质物质验证实验，考查学生的思考问题能力，考查考生对元素及其化合物性质的掌握，对物质进行检验的实验技能的掌握，考查考生运用相关知识对实验提出假设及设计方案的能力。
对探究环节的思考 | 思考结果 |
固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3，气体产物是CO和CO2的混合物，根据氧化还原反应的相关原理，铁会以什么形式存在？ | 假设①全部为铁单质；假设②全部为FeO；假设--③同时存在铁单质和FeO |
如何检验铁，氧化亚铁的存在 | 用适量硫酸铜溶液检验铁的存在。将FeO转化为Fe2＋，再用H2O2氧化，用KSCN检验Fe3＋ |
先检验单质铁还是FeO，K2CO3的存在对检验有无影响？ | ：①取适量固体产物于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡。分离不溶固体与溶液，，在溶液中滴加足量盐酸并将产生的气体通入澄清石灰水；用蒸馏水充分洗涤不溶固体。②向试管中加入适量硫酸铜溶液，再加入少量上述不溶固体，充分振荡，分离固体，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中，滴加过量HCl，静置，取上层清液滴加KSCN，另取上层清液滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN。 |
评析：掌握物质的简单分类并类比物质所属类型的代表物去推测物质可能具有的化学性质，从而找出物质验证方法，然后整体思考，分析验证过程中干扰因素，最后比较，综合得出最佳实验步骤。
例2 甲同学上网查得：Na2O2与H2O的反应，可分两步进行：
Na2O2＋2H2O=2NaOH＋ H2O2…………①
2H2O2=2H2O＋O2↑
因而对Na2O2投入滴有酚酞的水中，溶液先变红后褪色提出两种假设：
假设1：H2O2有漂白性，使溶液褪色
假设2：H2O2有酸性，使溶液褪色。请设计实验验证哪种假设成立
解析：此类题属于不给具体物质的验证实验。考查学生根据信息找出问题本质的能力，考查学生对物质检验方法的掌握
对探究环节的思考 | 思考结果 |
H2O2有漂白性，氧化了什么物质？哪个物质存在？ | 氧化了变色的酚酞，NaOH存在 |
H2O2有酸性，反应了什么物质？哪个物质存在？ | 反应了NaOH，酚酞存在 |
如何检验酚酞的存在 | 取褪色后的溶液于试管中，加入NaOH溶液，如果溶液变红色，则假设2成立。如果溶液不变色，另取褪色后的溶液于试管中，加入几滴酚酞，如果变色，则假设1成立。 |
评析：①不给具体物质的检验实验，其解题思路是根据假设推出存在的物质，然后验证该物质.②掌握化学实验基本操作方法是正确描述实验操作的基本保障。
二、 物质性质验证实验
例3 某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究：
【实验】制作银镜，并与Fe(NO3)3
【提出假设】
假设1：Fe3＋具有氧化性，能氧化Ag。
假设2：Fe(NO3)3
【设计实验方案，验证假设】
(1)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2＋，验证了假设1的成立。请写出Fe3＋氧化Ag的离子方程式：
(2)乙同学设计实验验证假设2，请帮他完成下表中内容(提示：NO3－－在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生)。
实验步骤(不要求写具体操作过程) | 预期现象和结论 |
① ② | 若银镜消失，假设2成立 若银镜不消失，假设2不成立 |
解析：此类题属于物质性质验证实验，考查学生根据假设分析问题本质的能力及运用对比实验解决问题的能力。
对探究环节的思考 | 思考结果 |
能否用Fe(NO3)3 | 不能，Fe3＋能氧化Ag，对NO3－－氧化Ag的判断带来干扰 |
Fe(NO3)3 | 此酸性条件下的NO3－ |
如何满足此酸性条件？ | 测上述实验用的Fe(NO3)3 |
实验步骤(不要求写具体操作过程) | ①测上述实验用的Fe(NO3)3 ②配制相同pH的稀硝酸溶液，将此溶液加入有银镜的试管中 |
评析：①不给具体物质的性质检验实验，其解题思路是根据假设推出物质，然后验证该物质的性质。②做对比实验时保证某些条件的一致性才具有说服力。
三、 运用化学原理的实验探究题
例4 地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
(1)实验前：①先用0.1mol·L－1H2SO4洗涤Fe粉，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入_________(写化学式)。
(2)右图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。 请根据图中信息写出T1时刻前该反应的离子方程式_________。
(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：溶液的pH；
假设二：_____________；
假设三：_____________；
……
(4)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。(已知：溶液中的NO3－浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤及结论 ：
解析：此题属于运用化学原理的实验探究题。考查学生对外界条件影响化学反应速率的掌握，考查学生的实验设计能力。
对探究环节的思考 | 思考结果 |
影响化学反应速率的外界条件有哪些？ | 反应物的浓度、温度、压强、催化剂、固体颗粒的大小、光等 |
根据该反应的特点，影响其化学反应速率的外界条件有哪些 | 反应物的浓度、温度、固体颗粒的大小、光 等 |
研究影响化学反应速率的外界条件时，能同时改变几个条件吗？ | 研究影响化学反应速率的外界条件时，只能一个外界条件不同 |
完成假设1的实验，结合(1)中的及上述问题的结论，需要注意哪些事项？ | ①KNO3溶液的浓度要相同②向KNO3溶液中通入N2③Fe粉的质量和大小一样 |
根据信息，用什么表示脱氮的速率？ | 溶液中NO3－的浓度变化 |
完成实验步骤及结论 |
评析：
①熟记化学相关原理如化学反应速率和化学平衡，弱电解质的电离平衡，盐类水解，电化学原理，元素周期律等等是解此类题的关键。②捕捉题干的信息或前后的问题帮助解决问题。
实验探究题考查的不仅是化学原理，物质的检验，物质的性质的检验，实验设计能力和操作能力，更考查学生的正确的思维方法。学而不思则罔，思而不学则殆。所以我们学生要进行有效的学习：多提问→在老师的引导下用正确的思维方法思考问题→与同学交流、设计实验→完善实验步骤→通过亲身体验或实验来验证假设。只有进行有效的学习，养成思考问题的习惯，我们就能得心应手地解答实验探究题，我们学生的科学素养也能全面、和谐地发展。
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