试探几类化学探究题的解题策略.doc

试探几类化学探究题的解题策略 湖北 刘永舜文章来源：2008年下半年度试题与研究在新课程的倡导下，科学探究这种全新的学习方法，成了化学学习的重要内容，更是中考考查的重点和热点。由于受纸笔测试的条件限制，以及在大规模考试情况下考查一个完整探究过程比较困难，各地中考探究题，大都在一道化学探究题中只是侧重于考查探究能力的某一个方面，而不求全面考查。它注重考查的是同学们发现问题、分析问题和解决问题的能力。对于如何解答化学探究题，不少同学感到困难。实际上化学探究题一般是在同学们已有知识和经验的基础上设计的，只要基础扎实，掌握了化学的一些基本规律，了解了科学探究的一般步骤，善于运用已有知识和经验，是可以顺利解答的。本文结合中考几类典型的化学探究题，对解答这类题的策略和方法作些探讨，供同学们学习时参考。一、原型引申型探究题，采用类比迁移，紧扣性质，循序答题的策略中考中，常常有这样一类探究题，它借鉴教科书中比较典型的“活动与探究”中的素材和探究方法，以它为原型，按照科学探究的步骤，引申设计出一个新题，相对完整地体现了科学探究的过程。对这类题，我们的解答策略是类比迁移，紧扣性质，循序答题。例如，关于“苹果生“锈”与哪些因素有关”的探究题，就是一道原型引申、体现科学探究步骤的典型探究题。例1 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：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：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”；猜想：可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”；猜想：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：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：针对上面的猜想至猜想，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。猜想果肉表面变色。猜想果肉表面不变色。猜想果肉表面不变色。猜想温度高的先变色。【得出结论】 - 。【反思与评价】（1）在四种猜想中，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 。试题解析 该题先交代“铁暴露在空气中会生锈”，进而转移到苹果切开后果肉生“锈”，引申探究切开后的苹果生“锈”与哪些因素有关。该题设计时将其科学探究的过程完整地呈现出来，这样同学们可以循序答题。同学们解答该题的问题要与已学的探究铁生锈条件的知识相类比，拓展迁移到探究苹果生“锈“的原因上来，抓住题中的各种猜想，参考验证“猜想可行的实验方案”，紧扣氧气、氮气、二氧化碳的性质和温度的影响，可设计出验证猜想-的可行实验方案来，“得出结论”是要对验证猜想-的各个实验结论的综合，“反思与评价”则是对验证“猜想-可行的实验方案的再思考、其作用价值的评价，最后的“应用”突出了探究的价值和社会意义。该题源于课本，以“探究铁生锈的条件”为原型，这启示我们对教科书中比较典型的“活动与探究”，不仅要知道其探究结论，还要获取其探究的思想和方法。该题又高于课本，引申到生活实际中同学们熟视无睹、但蕴涵着丰富化学知识的苹果生“锈”的问题上来，这两个生“锈”的探究，其设计思路是相似的。这样该题不仅考查了信息获取、整理、加工的能力，同时还为类比和迁移的科学研究方法的运用提供了可能。该题联系生活实际，很好的体现了“化学源于社会，服务于社会”的新理念，启示我们在平时的学习过程中要注意从化学的视角去观察、去思考，体味“处处留心皆学问”的道理。这类原型引申型探究题，相似的还如“对铜生锈条件的探究”；以如，以实验室制取氧气为原型而引申设计的“对氧立得制取氧气的探究”等。二、实验数据型探究题，采用比较、归纳、概括、总结，准确答题的策略。中考中的这类探究题，通过呈现探究性实验的事实，包括对实验现象、实验数据和原理等，要求能对实验现象进行分析并得出结论；能分析得出实验药品、仪器、装置的选择原理和实验操作的原理。解答这类探究题，一般都要善于对实验所得出的事实证据通过比较、归纳、概括、总结等方式进行处理，从而得出科学的结论，并由此解释化学现象，说明问题 例2“用双氧水和二氧化锰制氧气”的反应方程式为：-。某同学做了该实验后，展开了下列思考与探究：（1）催化剂MnO2的用量对反应速率有没有影响呢？他做了这样一组实验：每次均用30mL10%的H202溶液，采用不同量MnO2粉末做催化剂，测定各次收集到500mL氧气时所用的时间，结果如下：（其他实验条件均相同）实验次序12345678910MnO2粉末用（g）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0所用时间（秒分析表中数据回答：MnO2的用量对反应速率有没有影响呢？如果有，是怎样影响的呢？答：- 。（2）H2O2溶液的溶质质量分数对反应速率有没有影响呢？他又做了一组实验：每次均取5mL30%的H2O2溶液，然后稀释成不同溶质质量分数的溶液进行实验。记录数据如下：（实验均在20室温下进行，其他实验条件也均相同）实验次序12345678H2O2溶液溶质质量分数1%3%5%10%15%20%25%30%MnO2粉末用量（g）0.20.20.20.20.20.20.20.2收集到540mL气体时所用时间（秒）6602202058025943反应后液体温度（）2434395665676970请分析表中数据回答：H2O2溶液的溶质质量分数对反应速率有没有影响呢？如果有，是怎样影响的呢？答：- 。由表中数据还可看出，该反应是个- 反应（填“放热”或“吸热”）。（3）还有哪些因素可能影响该反应的速率呢？请说出你的一个猜想： 。试题解析本题是对探究性实验事实（数据）进行处理并得出正确结论的典型例子。解答时先对实验（1）所提供的数据进行观察发现其特点是：当H202溶液用量一定时，随着MnO2粉末用量的增加，所收集到定量氧气的时间越来越短；当达到一个定值后（题中为0.7g），时间就变化不大了。经过以上的比较分析，可得出正确的结论：MnO2的用量对双氧水分解反应的速率有影响，而且在一定的范围内，MnO2的用量越大，反应越快。用同样的方法比较分析实验（2）所提供的数据，可以得出：H2O2溶液的溶质质量分数对双氧水分解反应的速率也有影响，且H2O2溶液的溶质质量分数越大，反应越快。由（2）中所提供的反应后液体温度的变化情况还可以说明，双氧水分解反应是一个放热反应。对于（3），借助（1）与（2）的实验事实的启发、结合学习和生活经验可大胆的提出影响该反应速率的因素有：MnO2颗粒大小可能对反应有影响、环境温度可能对反应有影响、气压可能对反应有影响、实验时是否振荡可能对反应有影响等等。解题的关键是抓住探究性实验的事实，并对实验事实通过比较、归纳、概括、总结等方式进行处理，得出结论，然后应用结论分析解释现象，说明问题。对实验所得出的事实证据进行比较、归纳、概括、总结等是初中化学学习中的重要方法，也是中考考查的重要内容。通过呈现探究性实验的事实来考查上述能力，是中考命题的重要方法之一。而上述能力并不是一朝一夕养成的，这就要求同学们在平时的学习过程中要逐步培养这些能力，当中考面对探究性试题中相关内容时，也就不会束手无策了。三、反思评价型探究题，采用整体思考，挑剔缺陷，完备答题的策略。中考中的这类探究题，是针对新课程改革后，课堂教学开展探究实验时存在的盲目性，不注重实验目的和方法的引导的现象而设计的。这类题往往通过源于教科书中的多个探究实验，从实验现象、方法、操作、结论及分析和小结等不同侧面，从反思评价的角度来考查学生的实验探究能力。从而引导师生究竟应该怎么样开展探究性学习。对于这类反思评价型探究题，可采取整体思考，寻找缺陷，完备答题的策略。例3复习时，常用专题探究的方法学习常见物质的组成、性质与制取，课堂上老师引导我们回顾了几个探究实验。探究1：研究常见物质组成A测定空气里氧气含量 B水电解实验 C检验甲烷成分A、B、C都是研究物质组成的实验。从研究方法得知，A实验是利用可燃物消耗瓶内的 ，使瓶内压强减小来推测空气里氧气含量的。B实验是通过证明生成物的 来推断水的组成的。而C实验与 （填实验代号）实验的方法相同。探究2：研究常见物质性质氢氧化钠与硫酸是否刚好完全中和(1) 探索：用玻璃棒蘸取反应后的溶液滴在pH试纸上，发现该溶液的pH7，说明硫酸过量。(2) 验证：实验内容实验现象解释与结论取反应后少量溶液于试管中， 证明研究结论正确则（2）中涉及的化学方程式是 。探究3：研究常见物质制取制取氢氧化钠溶液小京同学向盛有澄清石灰水的烧杯中加入过量的碳酸钠溶液，生成白色沉淀，过滤后得到无色溶液，他说：“我制得了氢氧化钠溶液！”小欢同学却说：“这种无色溶液中不一定含有氢氧化钠。”他提出了如下实验：实验步骤实验现象实验结论用试管取无色溶液少许，滴入2滴无色酚酞试液无色酚酞试液变红无色溶液中含有氢氧化钠小妮认为小欢的实验方案也不严密，不能证实无色溶液中一定含有氢氧化钠，理由是 。小妮设计了另一个实验：实验步骤实验现象实验结论 无色溶液中确实含有氢氧化钠我认为：小欢和小妮的实验是为了证实小京结论的可靠性，小京的结论不可靠，原因是 。显然小妮的实验可靠性比小欢的实验好，原因是 。试题解析此题设计了三组实验探究，层层递进地考查了同学们的探究能力。只有在解答过程中整体把握，挑剔缺陷，不断追求完备性，才能较易完成。“探究1”中的三个实验，同学们都较熟悉，“A实验”和“B实验”要从实验设计的思路与方法上来重新认识，“C实验”则是从探究思路与方法的角度与“A、B两实验”比较后作答。“探究2”以“氢氧化钠与硫酸是否刚好完全中和”为载体，呈现出研究思维方向和探究策略方法，某种意义上又给“探究3”提供了一定的暗喻和启示。“探究3”中在“过量”的前提下，不为实验表观的、“理论的”结果所迷惑，深入探究如何排除或控制“化学性质干扰因素”，这是一个很高的能力层面要求。同学们在解答时首先要从整体上把握“无色溶液”中的溶质的组成：它有“氢氧化钠”和“碳酸钠”。因此，可以断定小京同学说“我制得了氢氧化钠溶液！”是不正确的。除了“溶质的组成中有碳酸钠”外，还有就是没有通过“探究2”告诉我们的，结论都应经过“验证”来确认。再对“小欢同学的实验”进行挑剔，可以发现，他虽然经过了“验证”来确认，但没有考虑“碳酸钠”的干扰。此时，“小妮认为小欢的实验方案也不严密”的原因就非常明白了。这样着力设计除去“碳酸钠”后、再“验证”的方案就产生出来了。实际上只要加入适量可溶性的Ba或Ca盐，过滤，再“验证”就可以了。“我认为”是通过对两同学的方案的反思评价，把对排除或控制“化学性质干扰因素”的认识，提升到理性层次。该题从“物质的组成、性质与制取”的三个探究实验的复习展开，通过多个实验的比较，来引导和强化学生对科学探究方法的归纳；通过对多个实验方案的挑剔，来提升对探究实验结论完备性的认识。这种探索，展示了科学探究考查的新视角。学习的较高境界就是能分析问题并解决问题，增强分析能力是同学们在化学学习中的重点和难点。总之，化学探究试题远不只上述三类，其解题策略也是相对的。只要同学们积极投身到探究性学习的课堂，合作开展科学探究，注意对教学资源的深度开发，特别注重对教科书中“活动与探究”的挖掘，在探究活动中应用、感悟和提炼探究性学习方法，探究能力的提升是指日可待的。参考答案：例1【收集证据】猜想可行的实验方案猜想将一小块切开的苹果放入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。猜想将切开的苹果放入盛有氮气的集气瓶中，观察现象。猜想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）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。 例2 2H2O2MnO22H2O+O2 （1）有影响。在一定范围内，MnO2的用量越大，反应越快。（2）有影响。H2O2溶液的溶质质量分数越大，反应越快。 放热。（3）MnO2颗粒大小、环境温度、气压、是否振荡等，合理答案均可。 例3 探究1：氧气；元素种类（或组成或成分或氢气、氧气或H2、O2）；B 探究2：加入锌粒（或加入氧化铜或加入氢氧化铜或加入碳酸钠等其它合理答案也可）有气泡产生（或出现蓝色溶液或固体溶解，溶液变蓝或有气泡产生等） Zn+H2SO4=ZnSO4+H2