高三化学探究性化学试题分类例析及跟踪练习全国通用

探究性化学试题分类例析及跟踪练习探究性学习具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在探究性学习中，针对发现的问题，在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪。随着新课程的实施，课堂教学的改革正在扎实而有效地进行当中，自主、探究、合作式学习方式已逐步成为当前课堂教学模式的主流。与之相应地，探究性试题也正在取代陈旧的命题套路，成为高考命题的热点题型。一、设计实验对知识形成过程进行探究实验是科学探究的基础，探究性实验既重视规律的验证、实验技能的培训，又强调让学生通过实验在科学的学习和研究方法上获得感性体会和理性认识；从而培养学生问题意识、实验探究和实验设计能力。在设计探究性实验时，要注意以下几条原则：（1）科学性的原则，所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造。（2）对照性的原则，要设计一个对照性的实验，要想这个实验更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验。（3）等量性的原则，所设计的实验中的平行反应，试剂的取用应该是等量的。（4）单因子的变量原则，对某个实验的影响，会有很多的因素，实验正是要人为控制条件，使众多变量中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。例1含有酚酞的氢氧化钠的溶液中，滴加新制氯水，边滴边振荡，直到红色褪去。对于红色消失的原因，甲同学认为是氯气与水反应生成的HCl和HClO中和了NaOH所致；乙同学认为是氯气与水反应生成的HClO具有强氧化性使红色酚酞变成了无色的物质。设计实验证明甲或乙的正确性。 分析：如果红色消失的原因是因为酸碱中和，则红色可能重现，如果红色消失的原因是因为被氧化，则红色不可能重现。答案：向上述刚好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液，若红色重现，则是因为HCl和HClO的酸性所致；若红色不再重现，则是因为HClO的强氧化性所致。变式练习1、将H2O2溶液滴入含有酚酞的NaOH溶液中，红色消失。甲同学认为这是由于H2O2是二元弱酸（H2O2 H+HO2），消耗了OH，而使红色褪去，乙同学认为H2O2具有强氧化性，将酚酞氧化，红色消失。请设计一个实验论证甲、乙两位同学的解释中谁正确。例25时，0.1mol/LCH3COOH溶液的pH约为3，向其中加入少量CH3COONa晶体，待晶体溶解后，发现溶液pH增大。对于上述现象有两种不同的解释：甲认为主要是CH3COONa水解呈碱性，增大C（OH），因而溶液pH增大；乙认为主要是因为CH3COONa溶于水，电离出大量CH3COO，抑制了CH3COOH的电离，使C（H+）减小，因而溶液的pH增大。分析：醋酸盐溶于水易电离出CH3COO ，而且易发生水解，CH3COONa水解呈碱性，但是CH3COONH4溶于水易电离出CH3COO ，水解后溶液一般认为呈中性。答案：向0.1mol/LCH3COOH溶液中加入少量固体CH3COONH4，晶体溶解后，测定溶液pH，如果溶液pH增大，则乙的解释正确；如果pH无变化，则说明甲的解释正确。变式练习2、在少量Mg（OH）2悬浊液中，滴加适量饱和NH4Cl溶液，固体溶解。对于固体的溶解，甲同学的解释是：在氢氧化镁悬浊液中存在溶解平衡：Mg（OH）2（s） Mg2+2OH NH4Cl发生水解：NH4+H2O NH3H2O+H+水解产生的H+与Mg（OH）2电离出的OH发生中和反应，使Mg（OH）2的溶解平衡向右移动而使Mg（OH）2溶解。乙同学的解释是NH4Cl电离出的NH4+与Mg（OH）2电离出的OH发生反应生成弱电解质NH3H2O，由于C（OH）降低，而使Mg（OH）2的溶解平衡向右移动，导致Mg（OH）2溶解。设计实验论证甲、乙两位同学的解释中谁正确。参考答案：变式练习1、取少量红色消失后的溶液置于试管中，滴加NaOH溶液至过量，若红色再现，则为H2O2的酸性，中和了OH所致，甲的见解正确；若不再变红色，则红色物质已被H2O2氧化，不能恢复原来颜色，乙同学的见解正确。变式练习2、向Mg（OH）2沉淀中加入中性的醋酸铵溶液，加入后若Mg（OH）2不溶解，说明甲同学的解释正确；溶解则说明乙同学的解释正克确。二对学生未知的化学规律进行探究学生对未知的化学规律进行探究可再现科学家探索真理的过程，感知科学探究必备的素质。规律的探究过程还可起到将知识之间建立关系，打通思维通道的作用。对化学规律进行探究，可以使原来的一些知识串联成线状网状，从而优化学生当前已有的知识结构。在一般规律的探究中，教师一定要启发学生通过对比、归纳、分析等方法独立完成，探究的过程既进行了思维训练又进行了辨证唯物主义普遍联系观的教育，真正体现了化学作为文化的育人功能。例3、制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷目的。人们曾采用过已醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃。于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下： （1）氢化物的易燃性：第二周期 H2O、HF；第三周期SH4PH3 。（2）化合物的毒性：PH3NH3；H2S H2O；SO2 CO2；CCl4CF4（填“”“=”或“”。于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。（3）已知CCl4的沸点为76.80C，CF4的沸点为1280C，新制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间反复实验，一种新的制冷剂氟立昂（CF2Cl2）终于诞生了，其他类似的还可以有 。（4）然而，这种制冷剂造成了当今的某一环境问题是 。但求助于周期表中元素及其化合物的 变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。（填写字母，多选扣分） 毒性， 沸点， 易燃性， 水溶性， 颜色 A. B. C. 解析：制冷剂氟利昂的研制过程正是反映了用正确的科学思维方法来进行科学探究的典型例证，属理论探究试题。（1）第二周期中氢化物的可燃性从左到右依次减弱：CH4 NH3 H2S HCl。（2）同周期化合物的毒性一般是按从左到右依次减弱：PH3 NH3 H2S H2O。CS2 CO2 CCl4 CF4 从对同周期化合物的分析可得出结论：理想的制冷剂是含F、Cl元素的化合物。（3）由于新制冷剂的沸点应介于76.8oC和-128oC，所以改变氯、氟原子的数目，可以得到沸点不同的制冷剂。它还可以是CF3Cl和CFCCl3。（4）科学家从物质的易燃性、毒性和沸点范围考查、分析，并通过反复实验，最后终于找出了当时理想的制冷剂二氟二氯甲烷。尽管这种制冷剂又被当今的“环境问题”而否定了。但是，当时利用元素周期表来进行推理、预测的方法，不会因氟里昂被弃用而一起否定，这种科学方法也许对开发其它新材料、新物质中发挥更大的作用。答案：臭氧层破坏，出现空洞，A。例4、为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。（电石、水） （ ） （ ） 溴水乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。请你回答问题：（1）写出甲同学实验中两个主要的化学方程式 。（2）甲同学设计的实验 （填能或不能）验证乙炔与溴发生加成反应，其理由是 。 使溴水褪色的反应，未必是加成反应 使溴水褪色的反应，就是加成反应 使溴水褪色的物质，未必是乙炔 使溴水褪色的物质，就是乙炔（3）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是 ，它与溴水反应的化学方程式是 。验证过程中必须全部除去。（4）请你选用上列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。（5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是 。解析：该题为有机化合物性质的实验。已知乙炔与Br2发生加成生成1，1，2，2四溴乙烷成或1，2一二溴乙烯，不会产生淡黄色沉淀。则电石与H2O反应生成气体物质中必含还原性物质。答案：（1）（2）不能，a,c；（3）H2S；Br2+H2S=S2HBr；（4）c、b；都为CuSO4溶液；（5）如若发生取代反应，必定生成HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用pH试纸验证。跟踪练习：1、1999年是人造元素丰收年，一年间得到114、116和118号三种新元素，按已知的原子结构规律，118号应是第 周期第 族元素，它的单质在常温常压下最有可能呈现的状态是（气、液、固选一填入） 态，近日传闻俄国合成了第166号元素，若以知原子结构规律不变，该元素应是第 周期第 族元素2、某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象发如下表：实验方案实验现象1. 用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应液中滴加酚酞2. 向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水3. 钠与滴有酚酞试液的冷水反应4. 镁带与2mol/L的盐酸反应5. 铝条与2mol/L的盐酸反应6. 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量A. 浮于水面，熔成小球，四处游动，逐渐缩小，溶液变红色B. 产生大量气体，气体可燃，溶液变浅红色C. 反应不十分强烈，产生的气体可燃D. 剧烈反应，产生的气体可燃E. 生成白色絮状沉淀，继而沉淀消失F. 生成淡黄色沉淀请你帮助该同学整理并完成实验报告（1）实验目的： （2）实验用品：仪器、材料 略 药品 略（3）实验内容：（填写题给信息表中的序号或大写英文字母，并写出有空格处的离子方程式）实验方案实验现象有关离子方程式AB不 填不 填不 填EF（4）实验结论： 。（5）问题与讨论： 请从原子结构理论上简单说明具有上述结论的原因 。 请你补充一组实验方案（简单易行），证明此周期中另两种主族元素的性质递变规律。 参考答案：1、七，O，气。八，A。2、（1）同周期元素金属性，非金属性性质逆变规律。（验证Na、Mg、Al金属性强弱及S、Cl非金属性强弱，证明第三周期元素的递变规律。）（3）实验方案实验现象有关离子方程式3A2Na+2H2O=2Na+2OH+H21B456EAl3+3OH=Al（OH）3Al（OH）3+OH=AlO2+2H2O2FH2S+Cl2=2H+2Cl+S（4）同周期元素随原子序数的增大，元素的金属性逐渐减弱，而非金属逐渐增强。（5） 同周期元素，随原子数增加，r在减小，原子核内的质子数也在增加，原子核对于核外电子的束缚能力渐强，原子的失e能力减弱，而得e能力逐渐增强。 方案一：测等浓度的Na2SiO3和Na3PO4，Na2SiO3的pH大，证明H3PO4的酸性强，P的非金属性强。方案二：向Na2SiO3中加H3PO4，产生白色胶状沉淀，证明H3PO4的酸性强，P的非金属性强。三、对跨学科的综合知识进行应用探究21世纪是交叉学科边缘学科兴起并蓬勃发展、学科相互渗透、互相结合的整体发展时代，培养学生的融合意识和知识的整合能力，是中学化学教学的重要使命。在化学探究性学习中，教师必须放手让学生利用自己的知识储备和各种信息，自己悟出数学和其它学科的联系从而达到促进智育发展，提高学习研究能力的目的。例5、如右图装置中，烧瓶中充满干燥气体A，将滴管中的液体B挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开止水夹，尖嘴管有液体呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。若A为HCl气体，B为石蕊 试液，则形成红色一喷泉。试分析红色喷泉形成的原因 请你根据喷泉形成的原理，选择适当的A和B来完成喷泉实验（至少通过三种途径且其中一中喷泉为有色。将你的选择填入下表）AB喷泉颜色途径1途径2途径3如果上述装置中烧瓶的体积为250ml，导管长度为35cm，液体B为水，且胶头滴管能够挤出的水的体积约为0.5 mL，若烧瓶中的气体为在常压下（101325 Pa)收集，且其溶解度为：常压下1体积水能溶解40体积该气体。判断此种情况能否形成喷泉？已知气体压强P，体积V，温度T，物质的量n之间的关系可用克拉伯龙方程式表示：PV= nRT(R为常数)，能否根据此关系再找出能够完成喷泉实验的其他条件？解析：当滴管中水济入烧瓶后由于氯化氢易溶于水，使烧瓶内的气体压强比气压小得多，水被通过导管吸进烧瓶，形成喷泉，由于HCl的水溶液呈酸性，能使石蕊试液变红，故喷泉为红色。AB喷泉颜色途径1HClAgNO3溶液白色途径2Cl2NaOH溶液无色途径3CO2NaOH溶液无色途径4Cl2淀粉碘化钾溶液蓝色途径5Cl2淀化钠溶液橙色35 cm水柱产生的压强 gh = 1103kgm39.8 m s20.35m=3430 Nm23430 Pa，烧瓶内气压的减小值必须大于3430Pa，才能够形成喷泉。由题意知0.5 ml水溶解的气体体积为20 ml，烧瓶内气体压强的减小值为202501013258106Pa 343Pa，可能形成喷泉。由克拉伯龙方程可知，减少气体的物质的量n，降低温度或增大容器体积都能够形成喷泉。如：将气体溶解或将气体反应掉；在取下胶头的滴管上接上一个针栓压至O刻度的针筒，通过抽动针栓可能增大气体的体积；用冰水或用其他致冷剂冷却烧瓶。跟踪练习：如图装置，A与B试管中的电极为多孔的惰性电极；c和d为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a和b两极。若在A和B试管中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1，合闭K2和K3，通直流电，则：（1）在湿的Na2SO4溶液滤纸条上的中心的KMnO4液滴，观察到的现象是 。理由是 。（2）标