探究实验方法与题型

1、探究性实验题的分析方法与常见题型杨国明(襄樊市第四中学 湖北 襄樊 441021)摘要:根据实验探究的一般程序，介绍了探究性实验题各部分的分析方法。在分析近几年高考试题的基础上，提出了现阶段探究性实验题的常见题型。关键词:探究性实验 方法 题型探究性实验题一般以研究性小课题作为试题的内容对象，以实验为研究手段、模拟科学探究过程对小课题展开研究。探究性实验题，可以提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，有效地促进学生对化学知识的理解和掌握。因此，探究性实验题成为各类考题中的热点题型。掌握探究性实验题的分析方法，了解其常见题型是解好此类题的关键。一探究性实验题的分析方法范例：某学生用铝片跟稀盐

2、酸、稀硫酸反应，发现铝片跟稀盐酸反应现象非常明显，而跟稀硫酸反应却几乎不反应。这与课本上的内容“铝能与稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气”不一致，是什么原因呢？是试剂出了问题？为了寻找原因，某学生在教师的指导下重新用纯浓盐酸和浓硫酸配制了一定浓度的溶液，然后加入0.1mm10mm25mm、纯度99.5%的铝片验证是否存在上述现象，实验结果如下表：1min2min5min15min20min3molL1HCl少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈铝片耗尽1.5molL-1H2SO4均无明显现象（无气泡）3.0molL-1H2SO4均无明显现象（无气泡）无论是用1.5molL-1H2SO4溶液还是用3molL-

3、1H2SO4溶液，均无明显现象，其结果还是与教材中的叙述不相符合。请你帮助该同学设计一个探究方案。（1）课题名称：。（2）提出假设（猜想）：假设一：。假设二：。（3）实验方案：。（4）结论：。从上述范例可以看出，一个完整的探究方案至少应该包括“课题名称、提出假设（猜想）、实验方案、课题结论”等四个部分，有时还要对方案进行分析与评价。1课题名称课题名称即实验研究的主题或实验目的。我们之所以要提出课题进行探究是因为出现了矛盾、发现了问题，这个问题就是我们所要探究的课题。课题名称可以就事物反映出来的表面问题提出，也可以透过现象从更深一个层次提出。如范例的课题名称可以是“铝与稀盐酸、稀硫酸反应差异原因

4、的探究”；也可以是“氯离子、硫酸根离子对铝与氢离子反应的影响”。总之，课题名称也就是我们通过探究所要解决的问题。2提出假设（猜想）假设就是对研究课题提出可以检测的解释。只有提出了科学、合理的假设，才能设计出科学、合理的实验方案，才能使课题研究顺利进行。对于一个研究课题，应该如何提出假设呢？问题是由矛盾产生的，再简单的矛盾也有矛盾着的两个方面。因此，我们可以通过分析，找出矛盾的两个方面，从两个方面可以提出两种假设。当然，如果矛盾很复杂的话，也可以从多个方面提出多种假设。如在范例中，无论是铝与稀盐酸反应还是与稀硫酸反应，其实质都是Al与H+的反应。3molL-1HCl 与1.5molL-1H2SO

5、4溶液中c（H+）相同，当它们与相同的铝片作用时，反应现象明显不同，只能是与它们所处的环境不同有关，而两种溶液只是阴离子不同，盐酸溶液中的阴离子是Cl-，反应现象明显；硫酸溶液中的阴离子是SO42-，反应现象不明显（两种溶液中，由水电离产生的OH-浓度相同）。因此，我们可以提出如下两种假设：假设一：Cl-能促进金属铝与H+的反应。假设二：SO42-对金属铝与H+的反应有抑制作用。3实验方案根据实验目的和提出的假设，通过文字叙述或列表来具体设计实验的步骤和方法，一般要设计对比实验（包括空白实验、条件对照、自身对照和相互对照等）。设计对比实验时应注意，对比的两个实验只能有一个因素不同，若有两个因素

6、不同，则应再增加一个对比实验以排除其中一个因素的影响。在实验过程中设计观察的内容要按要求进行观察，同时将观察的现象记录下来。如范例的实验方案可设计为：组别各组5mL酸溶液添加的试剂反应现象（5min后）A1.5molL-1H2SO4加入0.5gNaCl晶体（约0.01mol）B1.5molL-1H2SO4加入1.4gNa2SO4晶体（约0.01mol）C3molL-1HCl加入1.4gNa2SO4晶体（约0.01mol）D3molL-1HCl不加试剂（对比）E1.5molL-1H2SO4不加试剂（对比）其中A、E是一组对比实验，是用来证明Cl-对铝与H+ 反应的影响。但在硫酸溶液中加入氯化钠，

7、既引入了氯离子，又引入了钠离子，反应速率加快是氯离子的作用还是钠离子的作用呢？为了排除钠离子的影响，又增加了一个对比实验B。C 、D是一组对比实验，用来证明SO42-对铝与H+反应的影响。4结论对观察到的现象和收集的数据用文字、图表等通过实验报告、研究论文，专著等形式进行推理、论证，得出结论，对假设作出肯定或否定的回答。在探究性实验题中，一般只会要求写出探究结果或表现形式，不会要求写出实验报告，更不会要求写出研究论文或论著，因为时间不允许。如范例中的结论可以是：Cl-对Al与H+的反应有促进作用或SO42-对Al与H+的反应有抑制作用。5分析和评价主要是对探究方案在实施过程中不尽如人意的地方进

8、行分析和评价。通过对探究方案的分析与评价，不仅可以提高自已的探究能力，还可以为后来的探究者提供借鉴。二常见题型分析近几年各地高考和统考试题可以发现，探究性实验题出现了三种层次不同的题型。1给出了较完整的探究方案，只需解答相关的问题这种题型相对比较简单，只要化学基础知识过硬，在认真审题的基础上，按要求解答出相关问题即可。例1：某校化学兴趣小组经查阅资料得知：铝是重要的轻金属，广泛应用于航空、电讯和建筑等领域。铝亦有其特殊的性质：铝的熔点是660，氧化铝的熔点高达2054.铝虽比锌活泼，但将铝片和锌粒分别投入稀硫酸中，铝比锌反应慢得多。尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与周围的介质（空气、水等）隔绝，但

9、“奇怪”的是铝制容器仍不能用来盛放和腌制咸菜。为此该小组进行了“铝表面氧化膜”的实验，其过程如下，请完成填空：（1）用坩埚钳夹住一块擦去氧化膜的铝片，放在酒精灯火焰上灼烧，铝表面接触火焰的部分变暗，片刻后变软；轻轻摇动，会左右摇晃，却不象蜡烛那样滴落。这是因为铝表面氧化膜的内层的铝并将其裹住，所以不易发生熔滴现象。试写出灼烧铝的化学方程式：。（2）取2条未用砂纸打磨过的铝片，一片浸入CuCl2稀溶液中，其表面产生许多无色气泡，很快析出较多红色粉末状固体；而另一片浸入CuSO4稀溶液中现象一直不明显。试猜测产生这种差异的因素是：。（3）用砂纸打磨一铝片使其表面较粗糙，再将其放入CuSO4稀溶液中

10、，2min3min后，铝片表面有气泡，并有少量红色固体附着。试写出铝片表面附着红色固体的离子方程式：。（4）再取2条铝片，用砂纸擦去表面氧化膜，都浸入浓硝酸中，无显著变化，5min后取出，用水洗净。其后将两铝片分别浸入CuCl2、CuSO4两种稀溶液中，现象同（2）。铝片浸入浓硝酸中无显著变化的原因是。（5）另取2条未用砂纸打磨过的铝片，都浸入氢氧化钠溶液中，片刻后其表面产生无色气泡，5min后取出，用水洗净。其后将两铝片分别浸入CuCl2、CuSO4两种稀溶液中，现象与（2）相似。试写出铝的氧化膜与碱溶液反应的离子方程式：。（6）向步骤（2）、（4）和（5）中的CuSO4稀溶液中滴入35滴N

11、aCl稀溶液，铝片表面逐渐产生气泡，且有红色固体析出。因此，据步骤（2）、（4）、（5）和（6）的现象可以得出的结论是。本题将整个探究过程都给出来了，解答者只需分析探究过程和现象，解答出相关问题即可。答案：（1）熔点高于（2）当有Cl-存在时，铝表面的氧化膜易被破坏（3）2Al+3Cu2+=2Al3+3Cu（4）常温下，浓硝酸使铝表面钝化（5）Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O（6）溶液中的SO42-抑制Al与Cu2+的反应或溶液中的Cl-促进Al与Cu2+的反应。2题给方案不完美，要求完善探究方案并解答相关问题依据探究性实验题的分析方法，根据题目的要求完善探究方案并解答相关问题。要求

12、完善的部分无外乎如下几个方面：（1）没有课题名称，要求写出课题名称。（2）提出或补充假设。（3）补充、完善实验方案或要求提出新的实验方案。（4）根据实验结果，分析得出探究结论。（5）对探究方案进行分析和评价。例2：用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案分别是：甲：称取一定量的HA配制0.1molL-1的溶液100mL；用PH试纸测出该溶液的PH值，即可证明HA是弱电解质。乙：用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH=1的两种酸溶液各100mL；分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；各取相同体积的两种稀释溶液装入两个试管中，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是

13、弱电解质。（1）在两个方案的第步中，都要用到的定量仪器是。（2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH1（选项，；B（3）配制pH=1的HA溶液难以实现；不妥之处在于锌粒的表面积不可能完全相同（4）配制NaA的盐溶液，再测其pH，pH7，说明HA是弱酸3题目只是描述了某种事实，要求设计方案进行探究这种题型要求设计出整套的探究方案，难度较大，如前面的范例。但只要按照探究性实验题的分析方法逐一进行分析、解答，这类题也不是难不可攀。从目前看来，在正规考试中出这种题的可能性不大，一是时间不允许，二是评卷时的评分标准难以把握，三是在考场上不可能做实验。若题目只要求设计出部分内容，这种题型出现

14、的可能性是比较大的。例3：在三支洁净的试管中分别倒入约2mL工业硝酸，进行下述三个实验，以证明“工业硝酸呈黄色是由于NO2溶于浓硝酸引起的”，实验方案与现象如下：置于酒精灯上小火加热（在通风厨中进行）有红棕色气体逸出，继续加热，直到不再有红棕色气体逸出为止。溶液的黄色变浅，但不能完全消失。通入氧气通入足量氧气后，上述工业硝酸黄色变浅。加入5mL的蒸馏水，振荡使之充分混合试管中的硝酸接近无色。说明：在实验后的溶液中加入各1mL苯，充分振荡，静置，苯层为无色，下层仍为浅黄色。（1）根据上述实验的现象你能得出什么结论？。（2）实验最终溶液是浅黄色，请猜想可能原因：。试设计实验方案证明你的猜想：。（3）实验与实验最终实验颜色不同的原因可能是：。试设计实验方案证明： 。本题给出了相关事实，然后只要求分析原因，提出假设、设计实验验证假设，并不要求设计出完整的探究方案。答案