探究性试题解法浅探(河南-石海燕)

1、试题与研究 探究性试题解法浅探 作者：河南石海燕探究性试题解法浅探河南 石海燕 张文君探究性试题是近几年中考试卷中的重要题型，此类试题主要由试题背景、探究问题和八个探究步骤中的某几步组成。其特点是题干较长，分值较大，步骤较繁琐，知识综合性强，能力要求高，在一定程度上体现了课程改革和中考改革的方向，现已成为各地市中考命题的热点和亮点。然而，在平时的复习备考中，学生对这类试题的解答并非得心应手，多数考生被题目的冗长和繁琐而吓到，常常表现出为难情绪，试题答案五花八门，漏洞百出，历次考试中失误率较严重、失分较多。针对这一问题，本文将个人对该题型的探讨举例浅析如下。一、常见命题视角：科学探究的八大要素包

2、括：提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流。其中的任何一个要素都可以作为命题的切入点进行考查。主要命题视角如下：1.考查探究中提出问题或猜想的能力；2.考查设计和实施实验方案的能力；3.考查解释或表达探究结果的能力；4.考查反思与评价探究过程或方法的能力等。二、解题思路与方法探究性试题一般以科学探究的八大要素为线索，从实验、生活、现象、图表、标签、资料图片等材料中发现问题并进行猜想，然后设计实验方案进行探究，从实验中得到探究结果并加以解释等。因此，在解答此类试题时，我们应遵循探究规律，做到以下几点：1、提出问题 合理猜想 “提出问题，进行猜想”是

3、科学探究的第一步，它决定了探究的目的与方向。解题时首先要认真阅读题目，找出关键词或关键句，学会从题干或图片信息中发现问题，然后根据题目要求，从不同的角度或侧面提出问题，并依据化学原理、客观事实等作出合乎情理的猜想或假设。做出的猜想一定要紧扣题意、符合实际，具有严密性、合理性、科学性，不能毫无根据地随意乱猜。2、依据猜想 制定方案根据提出的问题和猜想确定实验方案，设计的实验方案要紧扣提出的假设，要求考生必须具备一定的知识储备和创新精神，有一定的分析与解决问题的能力及实验设计能力。实验方案要从理论上合理，实际上可行，操作上简便、安全，药品上经济环保；另外设计的方案要具有针对性、科学性，现象要明显，

4、要能够说明或验证所猜想问题的正确与否等。3、分析现象 得出结论结论的得出要与提出的问题或猜想相对照。猜想是否正确，要依据实验现象和知识间的相互联系进行分析比较、归纳概括，从而得出正确的结论并对结论作出正确的解释。要注意透过现象抓本质，注意知识间的相互联系，对所收集的数据和获得的信息进行简单的加工和整理，要有较强的实证意识和语言表达能力，能够准确精炼地对实验结果进行总结、表述或解释。4、分析结果 反思评价反思与评价一般是对实验方案、实验操作、结论或应用等方面的思考与提升，是探究题中难度最大的一个环节。对反思与评价的考查常见的有两种情况：一是对探究结果的考查，即对所获得的事实、证据或结论进行分析，

5、对探究活动作出反思与评价；解题时可用对比分析、概括归纳等方法，利用逆向思维及缺点发现法对实验事实进行加工处理，对探究的结果进行评价。二是对实验方案优劣的考查。由题目提出一套或多套实验方案，要求学生从某一角度或某几个方面评价实验方案的优劣或对实验方案进行完善。可采用优化法，从理论正确、操作可行、推理严密、经济划算、节约环保等方面分析对比，选择最优方案作出评价。5、归纳总结 拓展迁移拓展与迁移是科学探究的延续与升华，它是在理解与透析整道试题的基础上，对实验结果、规律性知识或探究过程与方法的归纳与拓展、迁移与提升，是探究的精髓与终极目标。答题时要根据要求，可以联系生活实际对实验结果进行拓展，也可以从

6、题目中所涉及物质的性质、用途进行类比推理；或对实验探究的过程与方法进行拓展、迁移到对同类其他物质的探究中。三、中考题型示例1、有关物质成分、纯度或含量的探究探究物质成分试题的选材一般包括对某未知粉末成分的探究、某反应后溶液中溶质成分的探究、某混合气体成分的探究、某缺失标签的药品成分的探究及某矿石、样品纯度或含量的探究等。此类试题可以从学生身边的事物、生活用品、实验室废弃的未知药品、化学反应（如酸碱中和）后的生成物、课本中的某句话或某个实验片段等多方面取材，命题范围较广，因此是中考探究题中的主力军。如2013年兰州中考卷第32题，以“受损标签中的药物成分”为探究主题；山东聊城卷第6题以疏通下水道

7、的“管道通”的成分为探究主题；重庆卷第21题、陕西卷第22题等均以 “几种物质反应后的废液中含有的溶质成分”为探究主题；山东青岛第30题以“探究化肥的成分”为线索确定探究主题；广东揭阳第20题分别 “以炼铁后产生的黑色固体和无色气体的成分”为探究主题；山东烟台第28题以“排污井内的气体成分”为线索确定探究主题；四川资阳第15题，以课本中的一句话“为什么汗水有咸味？”设置探究主题来探究汗水的成分等。探究物质的纯度时有时要涉及到化学计算，如2013年江苏淮安第17题对“牙膏中的摩擦剂碳酸钙的含量”进行了探究；2013年云南丽江第34题对“烧碱样品的纯度”进行了探究等。可见，探究题中涉及的探究主题具

8、有多样性，探究方案的设计五花八门，因此解答方法也并非千篇一律。无论是探究混合物中物质的组成成分，还是探究矿石、样品的含量或纯度，答题时，都要认真读题、审题，首先要找出探究的主题；然后根据题意，利用化学原理，结合实验产生的现象、记录的数据和资料中的信息等逐步分析解答。 【例1】（2013内蒙古包头，17题）小明同学在实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳完毕后，对废液中溶质的成分产生了兴趣。请你一同参与探究并回答下列问题：【提出问题】废液中的溶质是什么物质？【作出猜想】小明同学认为废液中溶质只有氯化钙。 你认为还可能有的溶质是_（填化学式）。【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。【实验与结论】（1）小明

9、同学取少量废液与试管中，滴入几滴无色酚酞试液后，酚酞不变色。于是小明同学认为自己的猜想是正确的。（2）你认为小明同学的实验_（填能或不能）证明他的猜想，理由是_。（3）如果要证明你的猜想是正确的，你选择的试剂是_，实验中可以看到的现象是_。【拓展与应用】（1）实验证明你的猜想是正确的。要想处理废液只得到氯化钙溶液，你的实验步骤是_。（2）通过以上探究，如果该废液未经处理直接倒入下水道，可能造成的危害是_（写一条）。【交流与反思】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑_。【答案】【做出猜想】HCl 【实验与结论】（2）不能；盐酸也不能使酚酞变红，无法确定是否含有HCl （

10、3）紫色石蕊试液；石蕊试液变红（其他合理答案均给分。例如：用pH试纸或活泼金属（钾、钙、钠除外）或部分金属氧化物如CuO、Fe2O3等或部分碱如Cu(OH)2， Fe(OH)3等或碳酸盐。只要有明显现象且描述准确皆可） 【拓展与应用】（1）加入过量或足量的CaCO3或大理石或石灰石，然后过滤（学生若答出加入适量的CaO或Ca(OH)2、或CaCO3也给分）（2）腐蚀铁质管道（或污染地下水源） 【交流与反思】反应物是否有剩余【解析】本题探究的主题是“大理石和稀盐酸反应后废液中溶质的成分”。 猜想时应依据题意和反应方程式进行分析，不能漏掉一切可能存在的因素。【做出猜想】反应物是石灰石和稀盐酸，生产

11、物是氯化钙、水和二氧化碳，残余“废液”中不含固体和气体物质，因此分析时首先要排除该反应中的非液体物质石灰石和二氧化碳，则反应后溶液中除了一定含有氯化钙外，还可能是盐酸过量，故废液中还可能有HCl。【实验与结论】废液不能使酚酞变色，只能说明废液中不含有碱，当废液呈中性或酸性时，酚酞都不会变色，故不能以此说小明的猜想正确；要证明废液中含有盐酸，可选用紫色石蕊、活泼金属如锌、氧化铜、碳酸盐、pH试纸、氢氧化铜或氢氧化铁等物质，看到的现象分别是紫色石蕊变红、产生气泡、黑色粉末消失溶液变为蓝色（或绿色）、产生气泡、pH<7、蓝色（或红褐色沉淀）消失等。【拓展与应用】可在废液中加入过量的石灰石（或大

12、理石、生石灰、碳酸钙等），完全反应后过滤即可；废液中含有盐酸，如果直接倒入下水道，会腐蚀铁质管道、污染地下水源等。【交流与反思】在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物、物质的状态外，还需要考虑反应物是否有剩余。2.有关物质性质或变化规律的探究 物质的性质及变化规律，是化学研究及中考命题的重要内容，如二氧化碳性质的探究、金属活动性顺序的探究、溶液酸碱性的探究等，因此，此类试题是中考探究题中的重要题型之一。试题主要以“物质的理、化性质”为题材来确定探究主题，并将科学探究的八大要素贯穿到整个实验过程中进行考查。如2013年辽宁沈阳中考卷第23题、四川雅安第17题等，都是以探究“酸的化学性质

13、”为主题进行的命题；江西卷第23题以探究“碱的化学性质”为主题命题；贵州贵阳第37题以“探究金属的性质”为主题命题；北京卷第32题以探究“二氧化碳和氢氧化钠的反应”为主题设置实验；江苏南京第28题以“氯化氢气体是否呈酸性”为主题设置探究实验等。解答此类试题时要紧扣物质的物理性质、化学性质或物质的形状、组成、浓度等，学会知识和方法的迁移应用，借助同类物质的相似性质进行分析，将新旧知识加以对比或整合，从中寻找规律、探寻解题思路。【例2】（2013年四川雅安，17题）对比学习有利于发现事物的共性与个性。为探究酸的性质，同学们进行了如下实验。实验内容实验现象分析与结论镁带 醋酸溶液醋酸晶体醋酸晶体试管

14、内 （1），醋酸溶液试管中镁带表面冒气泡。酸的很多反应通常在水溶液中才能完成。用玻璃棒蘸硫酸在白纸上写字浓硫酸稀硫酸玻璃棒（2）（填“浓”或“稀”）硫酸使白纸炭化。即使是同种酸，由于 （3） 不同，它们的性质不完全相同。C D稀硫酸Na2CO3溶液稀盐酸两试管中均产生 （4）不同的酸具有相似的性质，这是因为酸的组成中都含有 （5） （填元素符号）。E F稀硫酸BaCl2溶液稀盐酸E试管中产生 （6） ，F试管中无明显现象。不同的酸根会导致酸的“个性”差异。因此，可用氯化钡溶液鉴别盐酸和硫酸。清洗试管时，小乔同学将C、F两试管中的无色液体同时倒入一个洁净的废液缸，废液缸中立刻冒气泡并出现白色沉淀

15、。请分析上述现象并回答：. 废液缸中产生气体的化学方程式为 （7） 。. 废液缸里最终产生的白色沉淀中一定有硫酸钡，可能有 （8） （填化学式）。【答案】（1）无现象或无明显现象（1分） （2）浓（1分） （3）浓度或溶质质量分数等合理答案 （1分） （4）气泡（1分） ；（5）H或H+（1分）（6）白色沉淀 （1分）（7）2HCl+Na2CO32NaCl+H2O +CO2 （2分） （8）BaCO3 （1分）【解析】（1）根据实验结论“酸的很多反应通常在水溶液中才能完成”可知，醋酸晶体和醋溶液的性质不同，醋酸晶体中没有自由移动的氢离子，故镁在醋酸晶体中无明显现象。（2）浓硫酸的腐蚀性比稀硫酸

16、强，浓硫酸能使纸张、木头等炭化，而稀硫酸不能；（3）说明同一种酸，由于浓度不同，性质不完全相同。（4）稀硫酸和稀盐酸均能与碳酸钠反应产生二氧化碳，观察到有汽泡产生；（5）不同的酸具有相似的化学性质，其原因是这两种酸在水溶液中都能离解出氢离子，即酸的组成中都含有氢元素。（6）稀硫酸能与氯化钡溶液反应生成不溶于水的白色固体，因此观察到有白色沉淀生成；盐酸与氯化钡不反应；这两种酸表现出了不同的性质，其原因是酸在水溶液中离解出的阴离子（酸根离子）不同。（7）“将C、F两试管中的无色液体同时倒入一个洁净的废液缸，废液缸中立刻冒气泡并出现白色沉淀”，说明 C试管中滴加的碳酸钠过剩，则C试管溶液中的溶质是N

17、a2SO4和Na2CO3；由于氯化钡和盐酸不反应，所以试管F中溶液的溶质是BaCl2和HCl，两支试管中溶液混合后， HCl和Na2CO3反应产生气体，Na2SO4和BaCl2反应生成BaSO4白色沉淀；（8）若碳酸钠过量，过量的Na2CO3再与BaCl2反应生成BaCO3白色沉淀，所以最终所得白色沉淀中还可能含有BaCO3。本题以探究酸的性质为载体，通过设置对比实验，对同种或同类物质的共性与个性进行了探究，答题时要根据题意，围绕酸的浓度、状态、组成不同时对酸的个性产生的影响进行分析。三、有关物质变质问题的探究 “变质”是指物质在常温下与空气中的某种成分（如氧气、水蒸气、二氧化碳等）发生反应而

18、生成其他物质的现象，如食品变质、药品变质等。氢氧化钠是一种重要的碱，固体氢氧化钠（或氢氧化钾）在实验室中保存不当时，极易与空气中的二氧化碳反应而变质，因此有关氢氧化钠变质问题的探究自然成为历年探究题中的高频考点。如2013年云南红河中考卷第28题，探究一瓶“未盖瓶塞的固体氢氧化钠是否变质及变质的程度”；山东威海第17题探究“长期暴露在空气的氢氧化钠样品是否完全变质”；广东广州第25题“对一瓶未密封的氢氧化钾固体的成分进行研究”等。此类试题的解答具有共性，其变质原理均为：碱与空气中的二氧化碳反应生成新的物质碳酸盐。当固体部分变质时，一定含有相应的碱和碳酸盐；全部变质时只含有碳酸盐，设置实验方案时

19、一般是围绕验证生产物“碳酸盐”展开，利用碳酸根遇酸分解放气、遇钡离子、钙离子产生沉淀等性质选择探究试剂等，因此解答时难度不大。【例3】 (2013四川内江，30题)某化学实验活动小组的同学为了探究实验室中久置的氢氧化钠固体的成分，进行了有关实验。请你参与他们进行的探究活动： 【提出问题】久置氢氧化钠固体的成分是什么？【猜想与假设】猜想：全部是NaOH；猜想：全部是Na2CO3；猜想： 。【实验与探究】（1）实验如下：实验操作步骤实验现象结论及解释步骤一：取少量固体样品于试管中，加蒸馏水完全溶解，然后加入足量的稀盐酸。实验过程中始终没有气泡产生。则证明猜想 成立。步骤二：另取少量固体样品于试管中

20、，加蒸馏水完全溶解，然后滴加氯化钡溶液。实验过程中产生 。则证明猜想或成立。此过程中发生反应的化学方程式为 。(2)为了进一步的验证猜想结果，小明同学提出如下实验方案：继续步骤二的实验，过滤，然后向滤液中滴加无色酚酞试液，若酚酞变红，则猜想成立；若酚酞不变红，则猜想成立。小华同学立即对小明同学的方案提出了质疑，通过查阅资料知道，氯化钡溶液呈中性，不能使无色酚酞试液变红，但碳酸钠溶液呈 性（填“酸”或“碱”），能使酚酞变红，因此他认为该方案的操作步骤中应该改进的是 。(3)实验小组的同学展开讨论，又提出了一个定量实验方案，通过测定产生沉淀的质量来证明猜想或成立。实验如下：准确称取m克固体样品于试

21、管中，加蒸馏水完全溶解，然后滴加足量氯化钡溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥称得沉淀的质量为n克，若猜想成立，则m与n的关系式为（用含m和n的等式或不等式表示，下同） ；若猜想成立，则m与n的关系式又为 。【反思与交流】久置的固体氢氧化钠变质的原因是(用化学方程式表示) 。【答案】（12分）【猜想与假设】猜想NaOH与Na2CO3的混合物【实验与探究】（1）猜想 白色沉淀Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3+ 2NaCl (2)碱 先加入足量的氯化钡溶液，充分反应后，再滴加无色酚酞溶液 （补充答案 106n=197m m= n=） m(补充答案 n)【反思交流】2NaOH + CO2 =

22、 Na2CO3 + H2O【解析】本题的探究主题是“验证久置氢氧化钠固体的成分”，解题时要特别注意实验的步骤，尤其要关注所滴加试剂的用量“少量”、“适量”、“足量”，直接影响探究的结果。久置的氢氧化钠易与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钠而变质，故固体可能是氢氧化钠和碳酸钠的混合物；取样加入足量稀盐酸后，无气泡产生，说明没有碳酸钠，故猜想正确；若猜想或成立，说明固体中含有碳酸钠，碳酸钠与氯化钡反应，生成白色沉淀碳酸钡和氯化钠；步骤二中加入的氯化钡没说明用量，若加入少量的氯化钡，则不能把碳酸钠完全消耗掉，碳酸钠溶液呈碱性，滴加无色酚酞后，溶液变红，则不能说明溶液中含有氢氧化钠，故要在滴加酚酞前，先

23、加入足量的氯化钡溶液；若猜想成立，固体中全部为碳酸钠，根据反应的化学方程Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3+ 2NaCl，可得出m与n的关系为106n=197m；若猜想成立，固体成分为碳酸钠和氢氧化钠的混合物，碳酸钠的质量小于m,根据上述化学反应方程可得出m与n的关系为m；通过实验知，氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钠和水。四、有关“条件类”、“影响因素类”问题的探究有关“物质变化的条件”和“影响物质变化的因素”的探究题常涉及到以下几种情况：探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等，其中影响化学反应速率的因素包括是否使用催化剂、反应时的温度、物质的浓度及

24、反应物的接触面等。如2013年河北中考卷第28题设置实验对“燃烧的条件”进行探究；江苏连云港中考卷第38题设置“对比实验”，对燃烧的条件、铁钉生锈的条件、分子运动现象及证明二氧化碳与氢氧化钠的反应等进行了探究；2013年安徽第15题对“影响锌与硫酸反应速率的因素”进行了探究；云南昆明第28题通过对比实验对“过氧化氢分解时使用何种催化剂更好”进行了探究等。解答时要根据题意，认真分析实验现象、实验数据、反应条件及影响反应的因素，通过对比与推理等，得出合理答案。【例4】（2013安徽，15题）“五一”假期，小兵对“锌与硫酸反应快慢的影响因素”进行了探究。【提出问题】锌与硫酸反应的快慢受哪些因素的影响

25、呢？【猜想与假设】a.可能与硫酸的质量分数有关；b.可能与锌的形状有关。【设计并实验】小兵用不同质量分数的硫酸和不同形状的锌进行如下实验。实验编号硫酸的质量分数（均取20mL）锌的形状（均取1g）氢气的体积（mL）（均收集3分钟）20%锌粒31.720%锌片50.920%锌粒61.730%锌片79.9（1）写出稀硫酸与锌反应的化学方程式_。（2）小兵用右图装置收集并测量氢气的体积，其中量筒的作用是_，氢气应从_（填e或f或g）管通入。【收集证据】（3）要比较不同质量分数的硫酸对反应快慢的影响，应选择的实验编号是_。【得出结论】（4）结论是_。【评价与反思】（注意：若答对（5）（6）两小题奖励4

26、分，化学试卷总分不超过60分）（5）下表是小兵第组实验的详细数据。时段（均为1分钟）第1分钟第2分钟第3分钟第4分钟第5分钟第6分钟H2的体积3.1mL16.7mL11.9mL9.6mL7.6mL6.0mL请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解释原因_。（6）锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因素影响？设计实验验证。_。【答案】（6分，化学方程式2分，其余每空1分）（1）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2（2）测量排出水的体积，即氢气的体积 f （3）或 （4）硫酸越浓反应越快，锌片比锌粒反应快（意思相近即可）（答对（5）（6）两小题共奖励4分，化学试卷总分不超过60分） （5）第1分钟反应慢，因为锌

27、粒表面有氧化膜、油污等覆盖在锌粒的表面；从第2分钟以后，随着反应的进行，硫酸的质量分数减小，反应逐渐变慢。（2分，合理解答即可）由慢到快然后逐渐减慢；随着反应的进行，硫酸被消耗，硫酸溶质质量分数变小。（6）影响因素的猜想合理（如温度、催化剂等等），设计的实验能验证猜想即可。（2分，只答影响因素没有实验设计不得分）【解析】本题以探究“锌与硫酸反应快慢的影响因素”为载体，重点考查了影响物质变化的因素、学生对实验方案的设计能力、实验现象的解释能力及对数据信息的分析与处理能力。（2）由图可知，当用量筒测量氢气的体积时，量筒中排出水的体积即为收集到的氢气的体积；收集时氢气从短管f进入集气瓶，瓶内的水从e

28、管排出进入量筒；（3）分析浓度对反应速率的影响时，应注意控制变量，即其它条件应相同，而硫酸浓度不同，故选用的实验编号是（都是锌粒）或（都是锌片）；（4）分析实验数据可知，硫酸的浓度越大，反应速率越快；锌粒比锌片的反应速率大，即反应物接触面积越大，反应速率越快；（5）由表格数据知，锌与硫酸反应时，第1分钟较慢，但第2分钟速度加快，随后有逐渐减慢，原因是刚开始时，锌粒表面的油污或氧化膜未除去，待反应一段时间后，氧化膜被除掉，反应速率加快；之后，由于硫酸被消耗，其浓度逐渐减小，则反应速率随之减慢；（6）温度和催化剂等都会影响反应速率；如温度：取质量相等的锌粒分别放入两只试管中，然后分别加入温度不同，

29、体积和溶质质量分数均相同的稀硫酸，测量收集等体积的氢气所需要的时间。五、有关“规律类”、“实质类”问题的探究这类试题常以某种物质熟知的性质、变化规律、或有违常规的反常现象为背景命题，设置实验对产生变化的原因或发生反应的实质进行探究。如2013年黄冈理综卷第46题，探究氢氧化钠溶液中哪种成分使酚酞变色；2013年黑龙江牡丹江第29题，对实验中的奇怪现象“氢氧化钠使酚酞先变红后又消失”的原因进行探究等。解答时要依据物质的性质及变化规律，认真分析并大胆猜想产生变化的原因或化学变化的实质。【例5】（2013黄冈理综，第46题）小东、小林和小雨同学对氢氧化钠溶液使酚酞溶液变红的现象很感兴趣，决定做实验进行探究：氢氧化钠溶液中到底是哪一种粒子使酚酞溶液变红？实验中可供使用的用品有盐酸、氯化钠溶液、氯化钙溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、酚酞溶液及若干支试管。【提出假设】假设（1）：使酚酞溶液变红的是H2O。假设（2）：使酚酞溶液变红的是Na+。假设（3）：使酚酞溶液变红的是_。小东认为不做实验即可说明假设（1）不成立，原因是 _。【实验验证】（完成下列实验操作、实验现象及实验结论）实验步