实验探究题的解题思路
荆门外语学校罗青双
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 [Fe(C2O4 )3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷.某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。
请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol L-1HNO3、1.0 mol L-1盐酸、1.0 mol L-1 NaOH、3% H2O2 、0.1mol L-1KI、0.1 mol L-1CuSO4、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:假设2:假设3:
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
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。
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…………①2H2O2=2H2O+O2↑…………②
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
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 溶液反应,发现银镜溶解。
【提出假设】
假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。
假设2:Fe(NO3)3 溶液显酸性,在此酸性条件下NO3--能氧化Ag。
【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)。
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。
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KNO
3
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-1H
2SO
4
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O
2
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t
1
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。
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。