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文档简介
专题一 科学探究专题透析“化学新课标中的科学探究,是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。”在初中化学中科学探究主要是以化学探究实验为表现形式。而化学探究实验是指探索研究对象的未知性质,了解它具有怎样的组成,有哪些属性和变化特征,以及与其他对象或现象的联系的一种实验。其特点是根据实验的目的,利用已知的、外加的因素去设计实验,进行探究实验,研究实验对象,看它会发生什么样的变化,出现什么样的现象,产生怎样的结果。中学化学探究实验的模式可概括为以下五个步骤: 提出问题 实验事实 假说及其验证 归纳结论 实际应用中考中科学探究如何考是同学们关心的主要问题。在中考中,科学探究主要是引导学生增进对科学探究的理解,考查的是:1、体验科学探究的基本过程,认识到科学探究既是一种重要的学习方式,也是初三化学课程的重要内容2、根据情境素材提出问题,作出猜想,知道必须用实验,观察或者讨论、理论推导等手段获取事实和证据,对猜想进行验证3、认识到合作与交流在科学探究中的重要作用重点侧重于:检测进行科学探究的能力,通常是选择有探究价值的科学问题设置情景,考查学生在问题解决的过程中所表现出的运用知识的水平和各种探究能力 (猜想、方案设计、论证、表达交流、结论、评价)。从科学探究的的基本过程及中考中对科学探究的考查内容看,同学们在开展化学探究试验过程中,要注意以下几个方面:1、要养成设疑、质疑的习惯。合理的怀疑是科学进步的动力。问题往往来自仔细的观察、广泛的阅读、深入的思考。问题的提出可以以实验为起点;可以从图表、资料、图片等材料发现问题;还可以从同伴的解释中发现问题。2、要善于把握信息,从大量的信息中获取有用信息,并且要从信息中提炼出原理、规律。化学是一门以实验为基础的科学,在探究中,往往要进行收集证据、分析解释数据等活动,同学们要学会用数字、图形、图线、表格,甚至借助计算机等工具来处理信息,从而得出研究结论。3、要懂得化学学习方法。化学学科的学习离不开比较、归纳、猜想、论证、类比、迁移等方法。在探究过程中,同学们要在基本化学知识的基础上,灵活运用上述方法,才能解决实际问题。此外,要善于借助化学试验手段,学会设计试验,来验证自己的假设和猜想。 通过对部分省市2020年中考探究题的分析,我们可以看到在当前的中考中,实验探究试题的命制主要是根据已有的研究和实践,选择有探究价值的科学问题设置情境,考查学生在问题解决的过程中所表现出的运用知识的水平和各种探究能力。由于科学探究涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。受纸笔测试的条件所限以及考虑到在大规模考试情况下考查一个完整探究过程的困难,对科学探究能力的考查通常是部分地进行。也就是说,在一道题中只是侧重于考查学生某一个方面的探究能力,而不求全面考查,注重考查学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。2020年中考具体趋向主要反映在下面二个方面:(一)选择有探究价值的科学问题设置情境,考查学生提出问题、提出猜想和假设的能力这类试题设计新颖,构思巧妙,一般取材于课外,从日常现象或化学学习中,经过启发或独立地在新的情境中去发现一些有探究价值的问题,考查学生表述所发现的问题能力,同时对问题可能的答案作出猜想或假设,使学生通过“回味”原来的学习过程,依据已有的知识和经验对猜想或假设作初步论证,体验真正意义上的科学探究,体现学生的创新精神。这也是当前实验探究试题的特点。二、考查综合应用能力,应用实验中所发现的化学规律解决新的问题等所谓综合应用能力,就是指对实验仪器的应用能力、实验原理的迁移能力和实验方案的选择能力以及灵活运用相关学科(如数学、物理、生物等学科)的知识、技能等。增强综合意识是新课程改革的方向,近几年的中考试题中不仅强调学科内的知识联系,强调从一个学科的不同角度来认识问题,同时还注重学科间知识的综合与渗透,联系物理、生物、数学,甚至联系史地和社会事件,抓住学科间的共同点,引导学生适当地对所学的知识进行重组和整合,从中发现规律,运用知识分析解决问题的能力,考查学生对知识结构体系的整体把握情况。这类试题也是当今中考试题的亮点。例1(2020南通市海门卷)为了探究铁和硫酸铜溶液反应中量的关系,某兴趣小组做了五组实验,实验结果记录如下:编号加入铁的质量/g硫酸铜溶液体积/mL生成铜的质量/g11.1210.01.282x10.02.5633.3610.03.8444.4810.04.9855.6020.0y则表格中记录的x和y的数值应分别为A2.24、4.98 B2.24、6.40 C3.36、5.12 D3.36、4.98剖析:本题考查的是同学们对在试验探究过程中所记录数据的处理能力。在此类题目中我们通常关注的是变化的量之间的关系,我们知道当反应物完全反应时,完全反应的反应物和生成物之间的比值是不变的。在本题中铁的质量和生成铜的质量是变化的,因此我们重点关注他们之间的质量比。我们注意到第1组实验和第2组实验中加入铁的质量和生成铜的质量比都是7/8,说明13组试验中铁是完全反应的,因此在第二组实验中加入铁和生成铜的质量比也应为7/8,即,可以解出x为2.24,再看第4组实验中,加入铁的质量和生成铜的质量不等于7/8,可见此时铁已过量,第3组实验中10mL硫酸铜溶液能将3.36g铁完全反应,可见20mL硫酸铜溶液至少能将7.72g铁完全反应,因此5.60g铁能和20mL硫酸铜溶液反应,即,可以解出y为6.40。说明:此题是通过对数据的处理考查了质量守恒定律的应用,本题如不仔细审题极易误认为在第4组实验中,铁过量,铜的质量不再增加,从而误认为y的数值应为4.98,而误选A。思考:本题也可以根据第4组实验的数据,用生成铜的质量,根据化学方程式Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,计算出10mL硫酸铜溶液中含硫酸铜的质量为11.2g,从而推出20mL硫酸铜溶液中含有22.4g硫酸铜,可以和7.84g铁完全反应,从而判断出第5组实验中铁完全反应,从而计算出生成铜的质量y为6.40g。答案:B例2(2020福州市)在学校的元旦联欢会上,某同学表演了“水能生火”的魔术。他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上滴水,脱脂棉燃烧起来。小军很兴趣,于是,他和同学们进行探究。提出问题过氧化钠与水反应生成了什么物质?为什么脱脂棉会燃烧?图1猜想可能有一种气体和另一种物质生成 反应过程中可能有能量变化设计装置如图1所示实验探究实验一:探究反应后生成的气体是什么?打开右图装置中分液漏斗的活塞,控制滴加水的速度,观察到试管内有气泡产生,用带火星的木条靠近P处,木条复燃。说明生成的气体是 。实验中,还观察到伸入烧杯中的导管口有气泡冒出,请解释产生该现象的原因: 实验二:继续探究反应后生成的另一种是什么?小张猜想另一种物质是Na2CO3,小军认为不可能。小军的依据是: 为了证实小军的看法,请你设计一个证明CO32-不存在的实验。实验步骤实验现象实验结论小军取反应后所得的溶液于试管中,滴入无色酚酞试液,发现酚酞试液变红色,说明反应后所得的溶液呈 性。表达由实验探究的结果,写出过氧化钠和水反应的化学方程式 剖析:该气体能使带火星的木条复燃说明说明该气体是氧气,伸入烧杯中的导管口有气泡冒出说明荣室内的气体膨胀了,而与导管相连的容器是密闭的,说明气体使受热膨胀的因此造成此想象的原因是过氧化钠和水反应时放出热量引起的。由于没有含碳元素的物质参加反应,因此不可能生成含碳的碳酸钠,一般是用稀盐酸来鉴别物质中是否含有碳酸根。反应后的溶液滴入无色酚酞试液,发现酚酞试液变红色,说明溶液显碱性。说明:本题情境创设新颖,通过“水能生火”的魔术巧妙的设计问题综合考察了氧气的性质、化学反应中能量的变化、能量守恒定律、碳酸根的鉴别及实验设计能力,具有较强的综合性,即考查了基本知识也考查了同学们的思维过程的规划能力,题目虽综合但由于问题设计的有一定的梯度,前后连贯并有一定的铺垫所以并不难于回答。本题的难点在于同学们设计实验时的语言表达能力,实验设计思路要清晰,语言要言简意赅,不能啰里啰唆,不能将结论与现象混了。思考:一些常见物质的鉴别方法是中考中经常出现的,如CO32-、Cl-、H+、OH-、NH4+同学们在复习时要注意。 答案:实验一:(1)氧气(或O2 ) (2)过氧化钠与水反应放出热量,使吸滤瓶中的空气受热膨胀,因此伸入烧杯中的导管口看到有气泡产生。 实验二:(1)根据质量守恒定律,反应物中没有碳元素,所以生成物中不可能有Na2CO3 取少量反应后所得的溶液于试管中,加入稀盐酸;没有气泡产生;生成物中没有Na2CO3 () 碱 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 例3(2020汕头市)化学反应往往伴随着一些现象发生,但二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应没有明显的现象。某小组的同学为了验证二氧化碳确实与氢氧化钠溶液发生了反应,他们分别设计了如图2所示的两种装置。请回答:照装置A挤压胶头滴管,可观察到U形管中的红墨水液面左高右低,甚至红墨水被吸入集气瓶中,原因是 ,化学方程式为: 。按照装置B,把胶头滴管中的NaOH溶液挤入烧瓶中,松开铁夹,此时可看到的现象是:图2 。现有石灰石、稀盐酸、NaOH溶液、澄清石灰水等药品,同学们设计了一个制取CO2、并证明CO2确实与NaOH溶液发生了反应的实验装置。请模仿图2的“图例”,在图2虚框中直接补画出完整的实验装置图。图中试剂a是 ,能证明CO2确实与NaOH溶液发生反应的实验现象是 。为了进一步证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应,同学们双设计了如下方案:取实验后的NaOH溶液, 第一组同学滴加 ,现象为 ;第二组同学滴加 ,现象为 。他们虽然看到的现象不同,但都能证实CO2与NaOH溶液发生了反应。通过本实验的探究,我们得到一个启示:保存氢氧化钠溶液时应该 。剖析:本题较综合,考查了氢氧化钠能和某些非金属氧化物反应的的性质并与物理中的压强相结合考查,通过检验CO2是否与NaOH反应考查了碳酸根的检验。通过补画装置图考查了同学们的绘图能力。 (1)A中U形管中的红墨水液面左高右低,显然是左边装置中的压强减小所致,观察其中的药品可知是NaOH和CO2反应所致,所以此处让同学们写的化学方程式就是CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;(2)类似,B中挤入NaOH溶液后,NaOH溶液与CO2反应,导致装置内压强减小,松开铁夹后,红墨水会进入烧瓶中,由于玻璃管是尖嘴的,所以会形成喷泉。(3)观察图例要证明CO2确实与NaOH溶液发生反应,则生成的CO2必须要通入NaOH溶液中,因此制取二氧化碳的装置要与盛氢氧化钠的广口瓶相连,而试管中盛的液体a,显然是用来证明从盛氢氧化钠的广口瓶中出来的气体中还含不含二氧化碳,若不含二氧化碳,则间接证明了二氧化碳与氢氧化钠确实反应了,这样就转换成了试管中a试剂的作用是用来证明二氧化碳是否存在,而这样的试剂通常是澄清的石灰水。(4)由于二氧化碳与氢氧化钠反应会生成碳酸钠,因此只要证明通入二氧化碳后的溶液中含有碳酸根,就证明了二氧化碳和氢氧化钠确实发生了反应,所以此题就是要证明碳酸根的存在。此处可以向溶液中滴加稀盐酸,看是否产生气泡,或滴加氯化钙(或氯化钡)溶液,看是否产生白色沉淀来证明是否存在碳酸根。说明:由于本题题干内容较多加之装置图较复杂,给人一种此题较难的假象,但是仔细分析一下就会发现,此题实质上是课本上二氧化碳的性质与碳酸根鉴别的实验的迁移,用到的知识都是课本上重点内容,因此同学们在平时复习时不要忽略课本上的实验。思考:二氧化碳的性质是初中化学的重点内容,是每年中考中必考的内容,由它可以延伸出很多题目,比如二氧化碳的制取于检验、除去二氧化碳中混有的氯化氢气体、如何检验二氧化碳与氢氧化钠(或者与水)是否反应等,还可以将二氧化碳结合生活中遇到的某个问题(如有的食品包装袋中为什么充入二氧化碳)展开探究,在今后的训练中,同学们要注意怎样更好地将所学的化学知识应用到生活中,解决遇到的问题。答案:压强减小,红墨水被大气压压入集气瓶 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 烧瓶中形成红色喷泉 绘图(2分) 石灰水 a不变浑浊 稀酸 冒气泡 CaCl2溶液 产生白色沉淀 密封保存典题精炼1、(2020长沙市)何洁同学为确定实验室某一失去标签的液体物质,设计如下探究实验方案,其中你认为错误的是 A将液体倒入试管中观察其颜色 B测量液体的密度C滴加紫色石蕊试液检测液体的酸碱性 D用嘴尝尝液体是甜味还是酸味2、(2020肇庆市)下列对某一主题知识归纳全部正确的是A性质与用途 B生活常识鉴别羊毛纤维 约占水总贮量的新装修居室 会挥发出有毒气体人类可利用的淡水 点燃嗅闻有烧毛发味 铜具有导电性 作酸碱指示剂干冰易升华 作致冷剂石蕊遇酸碱变色 制造炮弹 C化学之最 D初中化学的“三”单质可分为三类 氮、磷、铵具还原性的三种物质 氢气、一氧化碳、碳农作物肥料“三要素” 金属、非金属、稀有气体 最简单的有机物 中国最轻的气体 甲烷最早湿法炼铜的国家 氢气 3、(2020安徽省)学校研究性学习小组选择探究“CuS04溶液显蓝色与什么离子有关?”作为研究课题,以下是他们提交的实验方案,其中不需要做的实验是 A观察Na2S04、K2S04溶液的颜色 B观察CuCl2、Cu(NO3)2:溶液的颜色C向CuS04溶赦中滴加适量的NaOH溶液,静置后观察溶液颜色 D加水稀释后观察溶液的颜色 4、(2020南通市)推理是化学学习中常用的思维方法。以下4个推断正确的是 A氧化物都含有氧元素,所以含有氧元素的化合物一定是氧化物 B酸与碱反应生成盐和水,所以生成盐和水的反应一定是酸与碱的反应 C燃烧一般都伴随发光、放热现象,所以有发光、放热的现象就是燃烧D醇类物质在空气中完全燃烧生成C02和H20,甲醇是醇类的一种,所以甲醇在空气中完全燃烧生成C02和H205、(2020肇庆市)研究表明,许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。下表是不同金属氧化物作催化剂,氯酸钾剧烈反应时的温度:氧化物氧化铁氧化铝氧化铜氧化镁剧烈反应的温度/490540350546实验室用氯酸钾制取氧气,如果不用二氧化锰作催化剂,最好选用A氧化铁 B氧化铝 C氧化铜 D氧化镁6、(2020滨州市)出中化学实验中,有许多涉及操作上“先”与“后”的问题,如果把“先”与“后”顺 序颠倒,就会影响实验效果或导致事故的发生。试写出下列几种情况的“先”与“后”。(1)用托盘天平称量固体药品, (2)实验室制取气体, (3)点燃可燃性气体, (4)稀释浓硫酸, 7、(2020安徽省)已知过氧化钠加入水中能发生如下反应:Na202+2H20=2NaOH+H202,过氧化氢又能分解放出氧气。(1)检验过氧化氢的实验方法是:_,溶液中发生的反应的化学方程式是:_(2)小华为了证明过氧化钠加入水中生成了氢氧化钠,在生成的溶液中滴加了几滴无色酚酞试液,观察到的现象是溶液先变红后褪为无色。请你对此现象进行探究。(只要提出假设、方案,不需要说出方案实施的具体结果)假设一:生成的过氧化氢使溶液褪色。方案一:在稀氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液,再滴加过氧化氢溶液,观察溶液颜色变化。假设二:_。方案二:_。若还能提出新的合理的假设和方案,本题奖励4分。假设:_方案:_8、(2020南通市)碳酸钙在高温下煅烧一段时间后,得到白色固体。两研究性学习小组的同学为了确定白色固体的成分,对其可能的组成进行探究。提出问题】白色固体的成分是什么? I组:作出猜想】白色固体的成分可能是CaC03和Cao的混合物。 实验验证】(请你写出实验的步骤和现象):_【实验结论白色固体的成分是CaC03和CaO的混合物。 II组:作出猜想】白色固体可能全部是氧化钙。 设计方案】取试样于试管中,加入水,再通入二氧化碳,变浑浊。 II组的方案正确吗?_,理由是_ I组为了进一步研究碳酸钙分解的质量分数,设计了如下的实验方案:称取一定量白色固体,用足量盐酸溶解,产生的气体经除杂、_后,被已称量好的足量的“吸收剂”吸收“吸收剂”宜选用_,该方案中还需补充的步骤是 _。9、(2020太原市)实验室里某小组正在探究一个问题。根据设计方案,小英向试管中加入2mL氢氧化钠溶液,滴入几滴酚酞溶液,溶液显红色。然后她又用滴管连续滴入一定量的稀硫酸,溶液由红色变为无色。(1)他们探究的问题是_(填或)酚酞溶液遇酸、碱溶液能显示不同颜色吗? 酸和碱溶液能发生反应吗?(2)大家对小英得到的无色溶液继续探究。小斌认为反应后溶液中的溶质是硫酸钠,小亮认为溶质有两种,它们是_。同学们根据以下两种方案进行实验后,一致认为小亮的观点是正确的。请你补填下表的空缺。实验操作实验现象实验结论方案一:取少许反应后的溶液置于试管中,向其中加入_小亮的观点正确方案二:取少许反应后的溶液置于试管中,向其中加入_(3)请你和全组同学一起分析以下问题。图3图4 稀硫酸和氢氧化钠溶液发生反应的微观过程如图3所示。从粒子的角度具体分析该反应能发生的原因是_。锌和硫酸铜溶液发生反应的微观过程如图4所示。从粒子的角度具体分析该变化是化学变化的原因是_。通过以上分析,揭示出化学反应的微观本质是_。10、(2020常州市)已知在溶液中氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠。现实验室中有一包白色粉末,可能是碳酸钠,也可能是氧化钙或氢氧化钙。为确定其组成,某同学设计了以下实验方案进行探究,请你按要求帮助完成探究活动。 (1)提出假设:假设 白色粉末是碳酸钠 假设 白色粉末是氧化钙 假设 白色粉末是氢氧化钙 (2)设计实验,通过实验分析进行判断并填空:假设设计的相关实验操作实验中观察到的现象假设是否成立取一定量粉末加入稀盐酸没有气体产生_取一定量粉末溶于水溶液浑浊且温度升高_取一定量粉末溶于水,静置后取上层清液再通人二氧化碳没有沉淀产生_(3)实验后思考:假定这包白色粉末是混有少量氧化钙的碳酸钠粉末,将混合物溶于水可观察到的现象是_;若将反应后的混合物进行固液分离,分离的方法是_;再将分离后的溶液蒸干,得到的固体物质是_(填化学式)。11、(2020益阳市)某学校的探究性学习小组发现,铜绿Cu2(OH)2CO3受热分解后,除生成CO 2和水蒸气外,试管中还有一些黑色粉末状固体。他们通过实验探究,分析黑色固体的组成,并验证产生的气体。请填空:(1)提出问题:黑色固体是什么?(2)猜想与假设:黑色固体可能是:a. 炭粉 b. 氧化铜 c. 。(3)查阅资料: 炭粉和氧化铜均为黑色固体,其中炭粉不与稀酸反应,也不溶于稀酸,而氧化铜可与稀酸反应而溶解。(4)设计实验方案: 向试管中的黑色固体滴加足量的 (填化学式)溶液,充分反应后,观察固体的溶解情况和所得溶液的颜色。(5)现象与结论:如果猜想a正确,则现象为 ;若现象是 ,则猜想b正确;图5假如现象为 ,则猜想c成立。(6)若用图5装置验证两种气体生成物,应将生成的混合气体先通过 装置,反之会有何影响? 。当将气体通入装置A进行验证时,气流应从 口通入。12、(2020南通市海门)在一次课外活动中,先后有三组同学用含有碳酸钠的氯化钠固体进行了如下实验。实验老师提供的试剂有: 盐酸 氯化钙溶液 氢氧化钡溶液。(1)为了得到纯净的氯化钠溶液,第一组同学取一定量的上述固体混合物,全部溶解于水,然后加入所选试剂,生成沉淀,恰好完全反应后过滤,所得滤液为氯化钠溶液。则该组同学选择的试剂是 (填写所选试剂编号)。(2)为测定该固体混合物中氯化钠的质量分数,第二组同
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