劉智俊

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，而探究性實驗題最能體現(xiàn)化學學科的特點。探究性實驗是集化學實驗、物質的檢驗、鑒別、推斷、實驗的評價和設計于一體的新題型。此類試題也是最近幾年中考中出現(xiàn)的熱門新題型，學生的失分率極高。為提高學生的解題能力，教師在平時實驗教學中應注重對學生進行解決實驗探究問題能力的培養(yǎng)。下面，就中考化學試題中出現(xiàn)的實驗探究題分類例析。

1反應后溶質成分的探究

1.1方法技巧

物質反應后所得溶液成分的探究，通常為物質充分反應后形成溶液的溶質的猜想與探究。該類題的解題方法要從物質是否恰好完全反應或是否過量去考慮。

1.2實驗試題

例1（2016·云南）：某同學在課外閱讀中得知：實驗室用電石（主要成分CaC2）與水反應制取乙炔（C2H2）反應的方程式為CaC2+2H2O=Ca（OH）2+C2H2↑。在實驗室中該同學把一定量的CaC2加入到Na2CO3溶液中，充分反應后過濾，得到濾渣和濾液，并對濾液的成分進行探究。

1.2.1提出問題

濾液中溶質的成分是什么？

1.2.2猜想與假設

猜想一：NaOH。

猜想二：NaOH、Ca（OH）2。

猜想三：NaOH、Na2CO3。

1.2.3設計與實驗

實驗過程見表1。

表1實驗過程

實驗實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論實驗

一取少量濾液于試管中，向試管中滴入適量的碳酸鈉溶液。。猜想二

不成立。實驗

二另取少量濾液于試管中，向其中加入過量稀鹽酸。產(chǎn)生氣泡猜想

成立。寫出實驗二中產(chǎn)生氣泡的化學方程式：。

1.2.4拓展延伸

（1）若向Cu（NO3）2溶液中加少量CaC2，充分反應，產(chǎn)生的現(xiàn)象是；

（2）實驗室保存電石應注意。

1.3思路分析

（1）設計與實驗：碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，結合實驗結論猜想二不成立，可知，實驗現(xiàn)象應為無明顯現(xiàn)象；稀鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，結合產(chǎn)生氣泡的實驗現(xiàn)象，猜想三成立；根據(jù)以上分析，實驗二中產(chǎn)生氣泡的化學方程式為：

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。

（2）擴展延伸：①電石與水反應生成氫氧化鈣和乙炔，氫氧化鈣與硝酸銅反應生成氫氧化銅藍色沉淀和硝酸鈣，故向Cu（NO3）2溶液中加少量CaC2，充分反應，產(chǎn)生的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，出現(xiàn)藍色沉淀；②由于電石能與水反應，故實驗室保存電石應注意密封保存。

1.4點評

在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合學過的知識和題中的提示進行分析，注意對新知識的應用要和題中的問題相結合。

2物質變質的探究

2.1方法技巧

物質在空氣中變質一般是與空氣中的O2、H2O、CO2中的一種或幾種同時作用而產(chǎn)生的。常見的有NaOH、Ca（OH）2、CaO、堿石灰（NaOH固體與CaO的混合物）的變質等。

在猜想變質情況時通常有3種情況：沒有變質、部分變質、完全變質。

在設計驗證實驗時，實際上就是要驗證物質的存在，通常需要驗證變質前的物質和變質后生成的物質是否存在。（1）沒有變質：不存在變質后生成的物質；（2）完全變質：不存在變質前的物質；（3）變質前和變質后生成的物質都存在。

2.2實驗試題

例2（2016·恩施）：在學習《常見的堿》課題時，某化學興趣小組在實驗室發(fā)現(xiàn)一瓶標有澄清石灰水的試劑瓶底有一些白色固體物質。課后同學們對這瓶石灰水是否變質進行了探究。

2.2.1提出猜想

甲同學認為：石灰水完全變質；

乙同學認為：石灰水部分變質；

丙同學認為：。

2.2.2實驗方案

實驗方案見表2。

表2實驗方案

實驗現(xiàn)象結論甲的

探究從試劑瓶中取適量清液于試管中，向其中通入CO2氣體。

甲的猜想正確。乙的

探究

實驗一：從試劑瓶中取適量清液于試管中，向其中地價酚酞溶液。

實驗二：

。

乙的猜想正確。

2.2.3分析與討論

大家通過分析和討論認為：如果丙同學的猜想也正確，則瓶底的白色固體物質是（填化學式），其產(chǎn)生的原因是。

2.3思路分析

（1）提出猜想：澄清石灰水可能存在完全變質、部分變質或沒有變質3種情況，所以應填：石灰水沒有變質。

（2）實驗方案：若甲的猜想正確，即石灰水完全變質，則溶液中不存在氫氧化鈣，通入二氧化碳后，石灰水不會變渾濁；若乙的猜想正確，即石灰水部分變質，溶液中還含有部分氫氧化鈣，滴入酚酞后，酚酞試液變紅色；澄清石灰水部分變質生成了碳酸鈣，設計實驗檢驗碳酸鈣的存在，可用稀鹽酸進行檢驗，應取少量白色固體，滴加稀鹽酸；滴加稀鹽酸后，鹽酸與碳酸鈣反應生成氯化鈣、水，并放出二氧還碳氣體，所以有氣泡產(chǎn)生。若丙的猜想正確，則瓶底的白色固體物質為Ca（OH）2。因為氫氧化鈣在水中的溶解度很小，且隨著溫度的升高，氫氧化鈣的溶解度減小，溫度升高，使得部分氫氧化鈣析出。

2.4點評

熟練掌握氫氧化鈣、氫氧化鈉、碳酸鈣的化學性質，知道氫氧化鈣的變質的原因并能夠選擇合適的方法進行檢驗。

3物質定性（或定量）的探究

3.1方法技巧

這類題一般從工廠、日常生活、實驗室中事例或現(xiàn)象引入，定性或定量探究某物質（產(chǎn)品或藥品）的具體含量。解這種題型，應先分析所給材料涉及哪些物質（單質或化合物），然后回顧這些物質的特性，必要時利用質量守恒的宏觀和微觀兩方面知識。endprint

3.2實驗試題

例3（2016·福州）：某固體粉末由Mg、MgO和Mg（OH）2中的一種或幾種組成，某化學小組為了探究該固體粉末的成分，設計了如圖1所示的裝置（固定裝置省略）。

圖1實驗裝置3.2.1信息資料

本實驗條件下，氫氣密度為0.09 g/L。

3.2.2實驗步驟

（1）檢查裝置氣密性，裝入藥品并連接儀器。

（2）傾斜Y形管，使樣品充分反應，測得生成氣體的體積為55.6 mL。

（3）拆下裝置，往Y形管內殘余液中加入氫氧化鈉溶液，至不再生成沉淀。經(jīng)過濾、洗滌和干燥后，稱得沉淀質量為2.90 g。

3.2.3回答問題

（1）該套裝置氣密性的檢驗方法是。

（2）使樣品與硫酸充分反應的正確操作是（填標號）。

A.硫酸溶液轉移到樣品中

B.樣品轉移到硫酸溶液中

（3）判斷樣品完全反應的現(xiàn)象是。

（4）根據(jù)實驗結果分析：

①通過步驟（2）推斷，樣品中一定含有的物質是；②通過步驟（3）計算，樣品中鎂元素的總質量為 g；③結論：該樣品中的成分是。

（5）該化學小組同學經(jīng)過討論得出以下結論，正確的是（填標號）。

A.利用該實驗方案，能計算出樣品中各物質的質量

B.實驗前可通過樣品的質量估算硫酸溶液的質量，確保樣品完全反應

C.僅稱量步驟Ⅱ中Y形管內藥品減輕的質量，即能計算出樣品中各物質的質量

3.3思路分析

（1）裝置氣密性檢驗方法：①把水準管下移一段距離，使水準管和量氣管中的水形成一定的液面差，如果一段時間后液面差保持不變，則說明裝置不漏氣；反之，則表示裝置漏氣。②將Y形管移出水面，雙手（或者加熱）緊握Y形管外壁，若量氣管水位下降，水準管水位上升，則說明裝置不漏氣；反之，則表示裝置漏氣。

（2）由于硫酸是液體，流動性好，因此應將硫酸溶液轉移到樣品中，故A項正確。

（3）鎂、氧化鎂、氫氧化鎂均能與硫酸反應生成可溶性物質，因此判斷樣品是否完全反應的現(xiàn)象是Y形管中的固體全部消失。

（4）①3種物質只有鎂和硫酸反應能生成氫氣，因此從生成氣體的現(xiàn)象可以判斷出固體粉末中有Mg。

②樣品中各物質與足量的硫酸反應，均生成硫酸鎂，向反應后的溶液中加入過量的氫氧化鈉，硫酸鎂和足量的氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀，氫氧化鎂沉淀中鎂元素的質量即為樣品中鎂元素的質量，則樣品中鎂元素的總質量為2.90 g×2424+（16+1）×2=1.20 g。

③產(chǎn)生氫氣的質量為：0.09 g/L×0.055 6 L≈0.005 g，從而得出原固體粉末中鎂的質量為006 g。

假設原固體粉末中剩余物質均為氫氧化鎂，則氫氧化鎂含有的鎂元素質量為，原固體粉末中一共含有鎂元素的質量為0.8 g+0.06 g=0.86 g<120 g。

假設原固體粉末中剩余物質均為氧化鎂，則含鎂元素的質量為：（2.00 g-0.06 g）×2424+16=1164 g，則原固體粉末中一共含有鎂元素的質量為0.06 g+1.164 g=1.224 g>1.20 g，而實驗中樣品中鎂元素的總質量為1.20 g，因此樣本中還應含有氧化鎂和氫氧化鎂，綜上所述樣品的成分為Mg、MgO和Mg（OH）2。

（5）A選項中，由于實驗方案中給出了樣品的質量、生成氫氣的質量以及最終生成氫氧化鎂的質量，因此可以計算出樣品中各物質的質量，故A選項正確。

B選項中，當樣品中只含有鎂單質的時候，消耗的硫酸最多，因此計算出該質量下鎂單質消耗的硫酸溶液的質量即可確保樣品完全反應，故B選項正確。

C選項中，步驟（2）給出了生成氣體的質量，可以計算出樣本中鎂單質的質量，樣品全部溶解，無法求出其余成分的質量，故C選項錯誤。

3.4點評

在解此類題時，首先分析所給混合物中各物質的性質，然后根據(jù)題中所給的實驗現(xiàn)象進行判斷，最后確定混合物的組成成分。

4有關反應因素的探究

4.1方法技巧

解題關鍵：掌握控制變量法的應用。用控制變量法探究問題時，必須保持其他條件不變，只改變一個因素，進而探究該因素的影響。分析問題時，要先找出對比實驗中哪些條件相同，哪些條件不同，進而分析改變的條件產(chǎn)生的影響，并得出結論。

4.2實驗試題

例4（2016·重慶A）：為了比較鋁與相同pH的稀鹽酸和稀硫酸反應的快慢，某化學興趣小組做了如下的探究實驗。實驗裝置如圖2所示。

圖2實驗裝置示意圖（1）鋁與稀硫酸反應的化學方程式為。

（2）x=，選擇此數(shù)值的理由。實驗過程中，可以通過觀察來比較鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應的劇烈程度。

（3）實驗過程中，發(fā)現(xiàn)鋁與稀鹽酸反應更加劇烈，同學們提出了以下猜想：

猜想一：試管Ⅰ中氯離子對反應起了促進作用。

猜想二：試管Ⅱ中硫酸根離子對反應起了阻礙作用。

猜想三：以上兩種猜想同時成立。

為了驗證上述猜想是否正確，向試管Ⅰ中加入少量（填序號），向試管Ⅱ中加入少量（填序號），做對比實驗。

A.硫酸銅 B.氯化鈉 C.硫酸鈉 D.濃鹽酸

（4）通過（3）中的對比實驗，觀察到試管Ⅰ中反應快慢無明顯變化，試管Ⅱ中反應明顯加劇，則猜想成立。

4.3思路分析

（1）鋁和稀硫酸反應生成硫酸鋁和氫氣，反應的化學方程式為：

2Al+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2↑。

（2）該實驗是為了比較鋁與pH相同的鹽酸和硫酸反應的快慢，因此除酸的種類外，其余反應條件應該相同，對比試驗只能有一個變量，所以x=5。實驗過程中，可以通過觀察氣泡產(chǎn)生的快慢來比較鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應的劇烈程度。

（3）為了驗證上述猜想是否正確，向試管Ⅰ中加入少量硫酸鈉（Na+和SO2-4）后反應速度無明顯變化，則Na+、SO42-對實驗沒有影響；向試管Ⅱ中加入少量氯化鈉（Na+和Cl-）反應明顯加快，綜合分析可知Na+對實驗沒影響，所以影響反應速率的是Cl-。

（4）通過（3）中的對比試驗，觀察到試管Ⅰ中反應快慢無明顯變化，試管Ⅱ中反應明顯加劇，則猜想一成立。

4.4點評

本題在考查“影響反應速率的因素”這個知識點時，采用了多個不同的例子，通過對比實驗，得到結果分析生成結論，注重考查學生的分析問題和解決問題的能力。

5小結

綜上所述，考生在解答探究性實驗題的過程實際就是一種探究性活動，在課堂上積極開展以實驗為基礎的教學活動對探究教學的實施具有重要意義。不僅有助于考生充分發(fā)揮做實驗的主觀能動性，而且有助于落實培養(yǎng)考生科學素養(yǎng)的教學目標?；瘜W實驗的探究化，是克服注入式教學弊端、有效開展生動活潑的化學實驗的一種重要理念。因此，現(xiàn)在對教材實驗改進的趨勢之一就是對現(xiàn)有實驗進行探究化的改進與創(chuàng)新。endprint