逍遥学能 2018-01-01 18:37
高考化学实验探究题的类型
科学探究是学生自主学习的主要学习方式，贯穿与九年级化学复习教学的各个环节。近几年的各地中考试卷中，以开放型的命题方式对探究能力的考查比重在逐年加大，尤其是实验探究题更呈现出多样、灵活和开放。笔者现就该类中考题归类解析如下：
一、高考化学实验探究题的类型：物质成份的探究
例1、(黄冈)室验室开放日，我与小娜、小佳、小华、小丽等同学来到实验室，看到实验桌上摆放着四瓶无标签的试剂，分别是两瓶固体和两瓶液体，我们决定对固体与液体之间的反应进行一些探究。
(1) 小娜同学从一瓶固体和一瓶液体中各取少量试剂于试管中进行混合，立即
产生了一种无色气体，对气体是何物质，同学们进行了大胆的猜想，小佳同学的
猜想可能是① ;② ;。
(2)我想设计一个实验证明小佳同学猜想①是正确的，实验设计如下：
实 验 步 骤现 象 及 结 论
(3)小华想用右上图给定的收集装置收集一瓶小佳同学猜想②中的气体，则气体
由 (填a或b)端进入。
(4)小丽同学从另外两瓶试剂中各取少量试剂于试管中，发现混合后，固体发生了变化，但无气泡放出。同学们对加入试管中的固体和液体从不同的反应类型、物质类别等方面进行了大胆的猜想：
猜想一： ;
猜想二： ;
猜想三： ;
。
分析：首先要知道在初中化学利用固体和液体接触来制取的气体主要有哪些，然后针对所猜想的气体设计实验方案进行探究，同样，对固体和液体反应不产生气体的情况进行分析后，提出猜想的可能。
答案(1)①CO2;②H2[或O2 ]
(2)如①是CO2[或H2;或O2]
实 验 步 骤现 象 及 结 论
将气体通入澄清石灰水中
[将试管口堵一会儿，点燃此气体;或将带火星的木条插入试管中]石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。[或能燃烧，产生淡蓝色火焰;或听到爆鸣声，则证明是氢气;或木条复燃，证明是氧气]
(3)②中如果是氢气 填 a (如是氧气或二氧化碳填 b )
(4)猜想一：金属与盐溶液发生置换反应;
猜想二：金属氧化物与酸溶液反应;
猜想三：碱与酸溶液发生复分解反应;
猜想四：氧化物(如CaO)与水发生化合反应
猜想五：可溶于水的固体物质
例2、(眉山)小李和小王两位同学对碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]受热完全分解后的黑色固体产物的成分进行探究。
(1)小李根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物做出以下猜想：①可能是碳，②可能是氧化铜，③可能是碳和氧化铜的混合物。他做出以上猜想的依据是 ;
(2)小王根据碳的化学性质，认为猜想③可以排除，理由是 ;
(3)为验证①、②猜想，他们设计如下实验方案：向盛有少量黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，振荡，待完全反应后静置观察现象。若猜想①正确，现象应该是
;若猜想②正确，现象应该是 。
分析：化学反应前后元素的种类不变，碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜和碳都有可能，且都是黑色的，但氧化铜和碳在加热的条件下能发生反应，即猜想③可以排除。对猜想①、②的可根据氧化铜和碳与稀硫酸作用的不同现象加以验证。
答案(略)
二、物质变化条件的探究
例3、(宜昌)小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是Cu2(OH)2CO3。
[提出问题]铜是在什么条件下锈蚀的?小林对此进行了探究。
[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、 、 共同作用的结果。
[设计与实验]借鉴铁钉锈蚀条件的探究实验，小林设计了铜片锈蚀条件的探究实验如下图所示：(1)实验较长时间后，发现 试管中的光亮铜片最先生锈(填字母编号)。
(2)从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件。C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为
(3)D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质，为 ;从D试管的实验中，获得的结论是 。
[评价与改进]我认为小林设计的铜片锈蚀条件的探究实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是(可图示) 。
[反思与小结]通过铜片锈蚀条件的探究实验，我获得的启示是：
分析：金属在空气中锈蚀都跟氧气有关，而根据碱式碳酸铜的化学式可以分析，铜在空气中锈蚀还可能跟含碳的气体，即二氧化碳气体和水有关，借鉴铁钉锈蚀条件的探究方式来分析回答、评价小林同学的实验方案。
答案： O2、CO2(或名称，下同) ⑴ B ⑵ CO2(或O2) ⑶ CO2和O2
水是铜生锈的必要条件之一(或缺少水这个条件，铜不能生锈。)
取一支试管，放入一块光亮铜片，加入少量蒸水浸没部分铜片，充入O2(或CO2)后，塞紧橡皮塞，放置对比观察。
例4、(威海)铁暴露在空气中会生锈。不知你注意了没有，将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，也好象是生了锈一样。某化学活动小组对此进行了探究。
【提出问题】切开的苹果生锈与什么因素有关?
【猜想与假设】
猜想①：可能与空气没有关系，只是果肉内的物质自身相互反应而生锈。
猜想②：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而生锈
猜想③：可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而生锈
猜想④：可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而生锈
猜想⑤：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而生锈，并且苹果生锈的速度还可能与温度有关。
【收集证据】
(一)查阅有关资料：已知苹果生锈是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。
(二)实验探究：针对上面的猜想①至猜想⑤，化学活动小组依次设计了实验方案，进行了实验验证，并依次观察到下列实验现象。请你将他们设计的可行的实验探究方案，填写在下表中。
猜想可行的实验方案观察到的实验现象
猜想①将一小块果肉浸入盛有蒸馏水的烧杯中，观察现象。果肉表面不变色。
猜想②果肉表面变色。
猜想③果肉表面不变色。
猜想④果肉表面不变色。
猜想⑤温度高的先变色。
【得出结论】 。
【反思与评价】(1)在②⑤四种猜想中，你认为猜想 (填代号)最不合理，理由是 。
(2)在验证猜想①时，同学们发现，如果水不与空气隔绝，果肉放在水中时间长了也会变色，其可能的原因是 。
【应用】根据上述结论，要防止果汁变质，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是
分析：(略)
答案：
【收集证据】
猜想可行的实验方案
猜想②将一小块切开的苹果放入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。
猜想③将切开的苹果放入盛有氮气的集气瓶中，观察现象。
猜想④将切开的苹果放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察现象。
猜想⑤各取一小块苹果分别放入两支集满氧气的试管中，将其中一支试管放入热水中，观察两试管中苹果的变色速度。
【得出结论】是果肉中的成分与氧气作用的结果，生锈的速度与温度有关，温度越高，果肉变色速度越快。
【反思与评价】
(1)③ 氮气化学性质很稳定，通常不与其它物质反应。
(2)水中溶解了氧气
【应用】将水果在隔绝空气的条件下加工，采用真空包装并低温保存。
三、物质性质的探究
例5、(潍坊)维生素C又名抗坏血酸，易溶于水，已被氧化，能与碘反应。人体缺乏维生素C可能引发多种疾病。某研究性学习小组对它研究如下：
(1)猜想：维生素C可能具有酸性?
(2)实验方案：
提供试剂：维生素C片、蒸馏水、紫色石蕊试液、无色酚酞试液、稀盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、pH试纸。
根据以上试剂，请你帮助他们设计出两种实验方案，并写出实验现象：
实 验 内 容实 验 现 象
方案Ⅰ ：
方案Ⅱ：
(3)结论：维生素C具有酸性。根据维生素C的性质，判断下列物质中能与维生素C反应的是( )。
A.金属镁 B.食盐 C.氢氧化钠 D.硫酸铜
(4)某同学联想到西红柿等蔬菜、水果中含有丰富的维生素C，放置时间长短是否对维生素C的含量产生影响。他设计了如下实验方案：
Ⅰ把新鲜西红柿和放置一周的西红柿分别捣碎，用纱布将汁液挤入两个烧杯中;
Ⅱ取两支盛有2mL蓝色碘的淀粉溶液的试管，分别滴加上述两种汁液，边加边振荡，直到蓝色刚好消失，记录滴数如下：
汁 液新鲜西红柿的汁液放置一周的西红柿的汁液
滴 数1220
请回答下列问题：
①你认为西红柿中维生素C含量高的是 。
②你从中得到的启示是 。
分析：首先认识酸性物质具有的性质，根据性质设计验证的实验方案。
答案：
(2) ①将维生素C片溶于蒸馏水配成溶液，向其中滴加石蕊试液;溶液变红色。
②将维生素C片溶于蒸馏水配成溶液，用玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上，跟比色卡比较;pH试纸变红色或pH小于7。
③ 将维生素C片溶于蒸馏水配成溶液，把维生素C的溶液逐滴滴入氢氧化钠的酚酞溶液;红色消失。
(3)A、C
(4)①新鲜的西红柿
② 有坏血酸的病人要多吃含维生素C高的蔬菜和水果;要吃新鲜的蔬菜和水果
例6、(镇江)某化学兴趣小组的同学在学习了纯碱(Na2CO3)的性质后，联想到家中蒸制馒头时常用的物质小苏打(NaHCO3),于是采用市售的小苏打样品进行了如下实验探究。
实验一：探究碳酸氢钠的化学性质
(1) 取样品溶于适量的水中，测得溶液的PH大于7。
(2) 向小苏打样品中滴加盐酸，有大量气泡产生，经检验该气体是二氧化碳。该反应的化学方程式为 。
(3) 向小苏打的溶液中加入澄清石灰水，生成了白色沉淀。
(4) 同学们通过查阅资料，在老师的指导下采用了右图所示装置对小苏打和纯碱做了对比实验。实验中小试管内沾有无水硫酸铜粉末的棉花球变成蓝色，a烧杯中石灰水无明显现象，b烧杯中石灰水了现白色浑浊。试回答：
① 在实验结束时，操作上要注意的问题是：
② 由实验(4)可以得出的结论是 。
请归纳出小苏打的化学性质(至少三点) 。
分析：本题只要认真阅读实验探究的过程和实验现象，并通过对现象的分析，即可得出小苏打的化学性质。
答案：
(2)NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O
(4)①应先将导管从烧杯中取出，再熄灭酒精灯
②碳酸氢钠受热会分解，碳酸钠受热不分解(或碳酸钠比碳酸氢钠稳定)
碳酸氢钠的水溶液呈碱性，能使酸碱指示剂变色;它可与酸发生反应;它可以与碱反应，它受热能分解。(任选三个性质)
参考方案：
(1)取一定量固体样品加热至完全分解，称量残留固体质量，得到质量差即为气体二氧化碳的质量，可计算得到碳酸氢钠质量和质量分数并与样品的标注比较。(2)取一定质量固体样品加入一定量的盐酸(足量)充分反应，称量反应后溶液质量，得到差量即为气体二氧化碳的质量，可计算得到碳酸氢钠质量和质量分数并与样品的标注比较。
(3)取一定量固体样品，加入一定质量分数的稀盐酸至恰好不再有气泡产生，根据消耗的稀盐酸质量，可计算得到碳酸氢钠质量和质量分数并与样品的标注比较。
(其它合理方案同样给分。取样品质量用数字或字母表达均可，重在体现思维过程、表述达意即可。)
【方法提炼】(1)大多数酸、碱和盐中都含有原子团，而常见的原子团在初中教材中是不多的，往往成为解题的切入点;
(2)记住一些具有特色的反应，有的放失，往往是解题的关健。
【方法小结】推断题考查的是学生对物质性质的理解、记忆及其运用，同时还要考查学生的推理能力，因此熟练掌握物质的性质是解题的基础;同时，如果对推断题中常考的一些具有特色的物质及具有特色的反应做到心中有数，解题时可以达到事半功倍的效果。
1)推断题中常常考查的特色物质：
①五种常见气体：CO2、CO、O2、H2和CH4等;
②五种常见单质：C、H2、O2、Fe和Cu(有时还扩大到Mg或Zn)等;
③五种黑色固体：C、CuO、Fe3O4、Fe(生成的铁粉)和MnO2等;
④常见氧化物：H2O、H2O2、CO、CO2、CuO、Fe2O3等;
⑤两种红色固体：Cu和Fe2O3;
⑥其他有特色的物质：含有Cu2+的蓝色溶液，含有Fe2+的浅绿色溶液及含有Fe3+的红褐色溶液等
(2)推断题中常常考查的特色反应:
①无明显现象的反应：酸碱的中和反应且生成可溶性盐;
②有难溶物和水生成的反应：Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4
③有气体生成的反应：主要有酸参加的反应生成H2或CO2等;
④不溶物溶解的反应：不溶于水的碱、碳酸盐与稀酸的反应;
⑤燃烧生成两种产物的反应：甲烷或酒精的燃烧。
(3)推断题中常常考查的特色条件：
①点燃：有氧气参加的反应;
②高温：可能是碳酸钙的高温分解，或是单质碳作为还原剂的反应，或是铁的氧化物被还原的反应。
中和反应探究题例析
一、证明中和反应的发生
例1.(2010年上海中考试题)在研究酸和碱的化学性质时，某小组同学想证明：稀硫酸与NaOH溶液混合后，虽然仍为无色溶液，但确实发生了化学反应。请与他们一起完成实验方案的设计、实施和评价。
①方案一：测定稀硫酸与NaOH溶液混合前后的pH(20 ℃)。
测定某NaOH溶液的pH，pH ______7(选填大于、等于或小于)。将一定量的稀硫酸加入该NaOH溶液中，混合均匀后测定其pH ，pH 小于7。
结论：稀硫酸与NaOH溶液发生了化学反应，并且_______过量。
②方案二：观察________________________________________。(根据图示实验步骤，概括方案要点)
结论：稀硫酸与NaOH溶液发生了化学反应，反应的化学方程式为_________________。
③上述两个方案在设计思想上的相同点是______________________________________。
④为了进一步获取稀硫酸与NaOH溶液确实发生了化学反应的证据，依据中和反应是___________(选填放热、吸热或无热量变化)的反应，采用同温下的稀硫酸与NaOH溶液进行实验，整个实验中至少需要测定溶液温度_______次。
解析：此题围绕稀硫酸与NaOH溶液反应无明显现象，如何证明确实发生了中和反应展开探究。通过反应前后酸碱性和温度的变化，得到确实发生了中和反应的结论。在测定溶液反应前后的酸碱性变化时，方案一采用测定溶液pH的方法，方案二借助酸碱指示剂显示颜色的变化。
参考答案
(1)大于 稀硫酸 (2)稀硫酸加入滴加了酚酞试液的NaOH溶液中是否有颜色变化 2NaOH+ H2SO4= Na2SO4 + 2H2O
(3)测定溶液反应前后的酸碱性变化来确定两种溶液混合后是否发生化学反应。(4)放热 三
二、证明中和反应有水生成
例2.(2010年厦门中考试题)小明同学取变色硅胶(吸水后由蓝色变红色)、无水醋酸(一种酸，常温下为无色液体)和氢氧化钠固体进行图2所示的三个实验。
解析：此题根据中和反应前后硅胶的颜色变化证明中和反应生成了水，此实验的关键在于选择参加反应的酸和碱中必须无水，并且还要防止空气中的水进入试管。
(1)实验①、②的实验目的是_________________。
(2)加入试剂后，要迅速塞紧橡胶塞的原因是 。
(3)能证明酸和碱反应有水生成的现象是 。
参考答案
(1)证明这中和反应若没有水生成则硅胶不变色(2)防止空气中的水大量进入试管干扰试验(3)试管③中硅胶由蓝色变红色，试管①②中硅胶不变色
三、探究中和反应进行的程度
例3.(2009年达州中考试题)小亮在做盐酸中和氢氧化钠溶液的实验时，滴加盐酸前忘了加入指示剂，导致无法判断该中和反应进行的程度。于是他对所得溶液的酸碱性进行探究。
【探究目的】探究所得溶液的酸碱性
【提出猜想】所得溶液可能呈碱性，也可能呈 性，还可能呈 性。
【实验验证】
实验操作实验现象结论
用试管取该溶液1-2mL，滴入1-2滴无色酚酞试液，振荡无色酚酞试液变溶液呈碱性
无色酚酞试液不变色溶液呈
【分析与思考】
⑴若溶液呈碱性，则溶液中使其呈碱性的离子是 (填写微粒符号)，为避免碱性溶液污染环境，小亮对所得溶液进行了如下处理：向溶液中逐滴加入 溶液，直到不再产生沉淀为止。然后过滤，把滤液倒入蒸发皿中加热，得到氯化钠晶体，该过程涉及的化学方程式为 。
⑵若无色酚酞试液不变色，为了进一步确定溶液的酸碱性，小亮提出了以下方案：
方案一：取样，加入碳酸钠溶液，若观察到 ，则所取溶液呈酸性;若无明显现象，则呈中性。
方案二：取样，加入金属锌，若有气泡产生，则所取溶液呈酸性，该反应的化学方程式为 ;若无明显现象，则呈中性。
解析：此题以中和反应为背景综合考查了碱(OH-)和酸(H+)的性质。如果盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应，则所得溶液呈中性，滴入无色酚酞试液，无色酚酞试液不变色;如果盐酸过量，则所得溶液呈酸性，滴入无色酚酞试液，无色酚酞试液虽也不变色，但加入锌或碳酸钠溶液，均会有气泡产生;如果氢氧化钠过量，则所得溶液呈碱性，滴入无色酚酞试液，无色酚酞试液变红色，且加入氯化铁或氯化铜溶液，均会有沉淀产生。
参考答案
【提出猜想】所得溶液可能呈碱性，也可能呈 酸 性，还可能呈 中 性。
【实验验证】
实验现象结论
无色酚酞试液变 红
溶液呈 酸性或中性
【分析与思考】
⑴OH-;氯化铁/氯化铜(化学式也可)，FeCl3+3NaOH = Fe(OH)3+3NaCl CuCl2 +2NaOH = Cu(OH)2+2NaCl ⑵有气泡产生;Zn+ 2HCl = ZnCl2+ H2
]聚焦中考化学图像题
化学图像题是中考的热点题之一，常出现在选择、填空、简答、实验、计算等各种题型之中。其特点是仅给出有关的示意图和函数图像，没有具体的文字叙述。由于它是利用直角坐标系来描述有关化学量之间的函数关系，因此，主要考查学生对不同学科知识的整合能力。图象题是中考的热点,以图像的形式呈现试题信息,考查同学们的信息提炼、收集与处理的能力。
通过对2007年到2010年四年的中考试题的归纳，笔者发现近四年的中考题中出现了大量的图像题，其中考察类型很多：有生活相关类型、有化学反应微观模型、有实验的操作型、元素化合物知识型、溶解度曲线型、化学反应定性定量型等等。其中的化学反应定性定量型尤其在中考的选择题的后三道选择题中出现，可见其有一定的难度。因为这类图像不但考查学生对物质间的反应、实验现象是否熟悉，有时更考察到定量的内容，是学生的难点。
针对学生的这一问题，笔者在日常教学中，就注意经常进行坐标类图像教学的渗透。尤其是通过学生自己画图像，来提高学生对知识的理解程度有很大的帮助作用。
第一类，通过实验现象画坐标图像
在学生自己动手进行了实验室用高锰酸钾制取氧气后，让学生以反应时间为横坐标、以生成氧气的质量为纵坐标，自己画出坐标图像，以下是学生自己画出的两种图像。
这时教师指导：在自己实验的时候什么时候开始收集的氧气?学生都回答：当有均匀连续气泡冒出时。教师再问：是否以加热就有均匀连续气泡冒出呢?学生回答：不是。教师继续问：那是不是一加热就放出氧气呢?学生回答：不是。教师又问：那是什么时候开始放出氧气?学生回答：加热一会。教师讲解：高锰酸钾必须加热到一定温度才开始分解，之前冒出的不均匀气泡实际是试管中的空气，因此图像的起点是0点吗?教师继续提问：试管中的高锰酸碱能够无限制的放出氧气吗?为什么?学生回答：高锰酸钾的质量一定，因此生成氧气的质量不能无限。教师问：如何通过 图像来体现氧气的质量一定呢?学生回答：高锰酸钾反应完就不再增加。
到这里学生就发现自己所画图像的问题出现不一概是以0点为此图像的起点，起点应该在横轴上。因此画出正确的曲线。
教师指导学生：在画这类图像时，我们应当注意图像的起点是否从0点开始，当高锰酸钾恰好反应完时，氧气质量不再增加，从而出现拐点，之后再加热，生成氧气质量不再增加，所以之后是平行于横坐标的平台。
在实验室制取二氧化碳结束后，教师又让学生反应时间为横坐标、以生成二氧化碳的质量为纵坐标自己画出相关图像。这时学生就能很准确画出图像。
第二类，利用质量守恒定律画图像
还是以高锰酸钾受热分解为例，让学生以反应时间为横坐标、以锰元素质量为纵坐标自己画出相关图像。开始学生感觉无从下笔，因此教师讲解：高锰酸钾受热分解遵循质量守恒定律吗?为什么遵循?学生回答：原子种类、数目、质量不变。教师再问：宏观有什么不变的?学生回答：元素质量、物质总质量。这样学生就很从容地画出正确的图像。
下面是北京市2008年中考第29题
下列4个坐标图分别表示4个实验过程中某些质量的变化，其中正确的是
学生很快选择出C。
对于这类图像，要充分利用质量守恒定律的各种关系来画出图像，才能正确的画出图像。
第三类，利用金属与酸反应画图像
在学习完第八单元课题2金属的化学性质之后，利用课后的第8题让学生画出金属与酸反应的图像。原题中一部分为：镁、锌、铁三种金属各30g,分别与足量的盐酸反应，各生 成氢气的质量是多少?通过计算：镁得到氢气2.5g，锌得到氢气0.92g，铁得到氢气1.07g。
学生以时间为横坐标，生成氢气质量为纵坐标，都能够画出单独金属与酸反应的大致图像。
但是，当教师让学生将三个图像画在同一个坐标系当中时，就出现了问题：有些学生、更有些学生忽视了计算的氢气质量，使图像不符合事实。
第一个图像忽略了反应速度的问题， Zn的金属活动性比Fe强，所以应该是Zn先出现拐点。第二个图像虽然符合金属活动性，但是平台的高低不符合学生所计算的质量。所以教师引导：三种金属金属活动性由强到弱的顺序?生成氢气的质量多少?具体如何体现?在此基础上，让学生在纵坐标上标上数字，再来画，就画出了正确的图像。
金属和酸反应的图像不但考察金属和酸的化学性质，还考察金属活动性顺序，更为重要的是涉及到量的知识，还有就是反应顺序的问题因此这类图像对学生来说有一定难度。将上题稍加更改，图像就会有很大差别。
比如：向相同质量的铝和铁，滴加相同质量分数的足量的盐酸反应。所绘制的图像应该
针对不同的问题，会画出相应的图像，是学生的难点。因此，在教学中，善于引导学生找到图像的起点、拐点、平台是一个关键因素，另一个关键是就是要认清很纵坐标，能明白它们所表示的意义，才能正确画出图像。