探究性实验题的解法专题讲座

探究性实验题的解法专题讲座第一页，共五十八页，编辑于2023年，星期三

2013年《考试大纲》中把能力要求的具体内容归纳为四个方面。其中一个就是实验与探究能力。

纵观近年来的新课改省分高考试题，主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。探究性试题具有条件的不完全性，结论的不确定性，知识的综合性等特点，学生必须从多角度多层次运用多种模式去解决问题。这类试题对学生的发散思维能力，分析问题的能力提出了较高要求。科学家的研究过程往往是发现问题，提出假设，设计实验探究，分析实验结果，得出结论。化学是一门以实验为基础的学科，探究性实验试题正起源于此。高考命题趋势第二页，共五十八页，编辑于2023年，星期三所以在备战高考的复习过程中，要充分分析探究性实验试题的特点，把握命题趋势，制订相应的复习策略。探究性实验题以其创新、灵活的特点也正在取代陈旧的命题套路，成为高考命题的热点题型。第三页，共五十八页，编辑于2023年，星期三

同时应特别注意：实验问题设计一般是以课本基本实验为依托，考查化学实验方案的设计、改进与评价以及化学基本理论与基础知识等。因此，可以预测，2013年的高考化学实验命题，将是课本某些实验的巧妙组合，问题设计难度可能有所加强，考查学生实验探究能力有所加大。因此，在平时的实验复习中，一定要重视课本实验的复习，不要脱离了课本，同时要重视实验探究能力的培养与训练。实验装置设计要关注对常规仪器设置非常规实验装置与非常规仪器设置常规实验装置相结合的典型实验的研究与训练。

第四页，共五十八页，编辑于2023年，星期三探究性实验题的分析与解法

第五页，共五十八页，编辑于2023年，星期三提出问题（即探究目的）实验设计（实验探究）提出假设预测现象、得出结论一、实验探究题的结构第六页，共五十八页，编辑于2023年，星期三二、探究实验题的解法明确实验目的学会合理假设设计实验方案规范答题格式第七页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（一）明确实验目的关注题头，抓住实验目的。在题头中创设情境，说明探究的课题（目的）总结：看清题目，去伪存真抓住关键，联系书本第八页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（二）学会合理假设

依据题目的提示和限制，对原理、材料、变量、结果进行分析，提出合理的假设。第一种模式：假设1：只有A成立；假设2：只在B成立；假设3：A和B都成立。第二种模式：假设1：只有A成立；假设2：只在B成立；假设3：A和B都不成立。第九页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（三）实验方案的设计

（1）原理要具有科学性，不能凭空捏造；（4）必须消除各请况之间可能存在的相互干扰。（3）所涉及的仪器和药品必须和题目提供的一致（2）实验操作必须简易、安全可行；“限选”中有思路！试剂选择是关键（5）探究实验方案设计的答题模式A、取适量的

物质（药品）进行

实验（操作）如果有

(现象)，则得出

（结论）。B、（对另一种情况设计判断）另取等量的

物质（药品）进行

对照实验（操作）如果有（现象），则得出

（结论）。“限选”中有思路！试剂选择是关键第十页，共五十八页，编辑于2023年，星期三

（四）规范答题格式

1.语言要规范

2.现象与结论的描述要全面，准确4.实验步骤：

取样品于

(仪器)中,加入

(试剂)。当样品是固体时，一般先取少量试样。根据物质的溶解性，可以加溶解，也可以加溶解，还可以是加溶解。配成溶液蒸馏水酸碱3.物质检验4步曲：结论取样加试剂现象→→→5.取样品时要注意什么：第十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期三试剂的用量和浓度本质上决定于操作的目的1~2滴少量过量/足量加指示剂、要观察褪色的一般的检验除杂、分离、酸化6.加入试剂要注意什么？是否限选？第十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期三检验的离子所加试剂H+、OH-（溶液酸碱性）I2Fe2+Fe3+酸碱指示剂淀粉酸性KMnO4溶液KSCN溶液或苯酚（1-2滴）7.加完试剂如何操作？混合操作：

分离操作：

充分振荡静置，取上层清液；或过滤，取滤液或滤渣）第十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期三8、预期现象和结论格式（开放性探究实验，不是验证性的，写两方面）

则假设

成立;则假设

成立;结合步骤

中的

,（1）若有（现象）,（2）若没有（现象）,则假设

成立。第十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【“假设推理实验题”完成实验步骤答题模版（表述方法）】：实验步骤预期现象和结论步骤I：取少许固体样品于试管中，加水溶解，再加入╳╳溶液（微热/振荡）

或取少许固体样品于试管中，加╳╳溶液，（微热/振荡）或取╳╳╳溶液少许于试管中，加入加╳╳溶液，（微热/振荡）或把样品（溶于水后）分为两等份，一份加╳╳╳，另一份加入╳╳若...........,则假设.......................成立若...........,则假设.......................成立步骤II：取步骤1试管内上层清夜少许与另一试管，再加╳╳╳试剂（微热/振荡）或取步骤1的滤液少许与另一试管，再加╳╳╳试剂（微热/振荡）向步骤1的试管内加入╳╳╳溶液（微热/振荡）若...........,结合步骤I中╳╳，则假设.......................成立若...........,结合步骤I中╳╳,则假设.......................成立第十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期三探究实验题的分类及例析探究化学反应机理（或条件、现象等）探究物质的组成探究物质的性质探究化学实验方案探究对化学物质的制备探究化学规律第十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【例1】（09年安徽28，13分）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP为例，探究有关因素对该降解反应速率的影响。[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。

以处理工业废水创设情境，给出探究的课题（目的）。一、探究化学反应机理（或条件、现象等）第十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期三编号实验目的T/KpHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+①为以下实验作参考29836.00.30②探究温度对降解反应速率的影响③298106.00.30探究溶液PH值对降解反应速率的影响313

3

6.00.30（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。第十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期三[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。第十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（2）请根据右上图实验①曲线，计算降解反应在50~150s内的反应速率：（p-CP）=

mol·L-1·s-1[解释与结论]（3）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因

。（4）实验③得出的结论是：PH等于10时

（5）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：

[思考与交流]第二十页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（2）8.0×10-6(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解。（4）反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止）（5）将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10（或将所取样品骤冷等其他合理答案均可）第二十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【例2】（11年安徽28，13分）地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响以模拟地下水脱氮创设情境，给出探究的课题（目的）第二十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（2）右图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式

。

t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4＋的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是

。4Fe＋NO3-＋10H＋＝4Fe2+＋NH4+＋3H2O

生成的Fe2+的水解（或和溶液中的OH－结合）

第二十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：溶液的pH；假设二：

；假设三：

；……温度

铁粉颗粒大小

铁粉用量，KNO3溶液的浓度，合适催化剂第二十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期三

（4）请你设计实验验证上述假设一：溶液的pH；写出实验步骤及结论。(已知：溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定)实验步骤及结论：分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；分别向上述溶液中加入足量等质量的同种Fe粉；用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3-的浓度。第二十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【例1】（2010广东卷）某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在Cl-、OH-和SO42-．请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的CO2的影响）．

提出合理假设

假设1：只存在SO32-；

假设2：既不存在SO32-也不存在ClO-；

假设3：_____________．只存在ClO-二、探究物质的组成第二十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期三①设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3

mol·L－1H2SO4、1

molL－1NaOH、0.01mol·L－1KMnO4、淀粉－KI溶液、紫色石蕊试液。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3molL－1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中。步骤2：

步骤3：

第二十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期三(3)①SO32-、ClO-都存在②实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3moLL-1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中步骤2：在A试管中滴加紫色石蕊试液若先变红后退色，证明有ClO-，否则无步骤3：在B试管中滴加0.01molL-1KMnO4溶液若紫红色退去，证明有SO32-，否则无第二十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【例1】（2008广东卷）已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol/L硫酸、2mol/L硝酸、2mol/LNaOH溶液、20%KSCN溶液。完成以下实验探究过程：(1)提出假设：假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有_________元素；假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有_________元素；假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素；(2)设计实验方案：基于假设3，设计出实验方案(不需要作答)。(3)实验过程，根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。实验操作预期现象和结论第二十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期三答案用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量2mol·L-1NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用。样品部分溶解，并有气体放出。往试管A的剩余固体中加过量1mol·L-1硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁。

第三十页，共五十八页，编辑于2023年，星期三往试管B中加入少许2mol·L-1稀硝酸，再滴加20%KSCN溶液溶液先变黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁。往②剩余固体中加入2mol·L-1稀硝酸，再滴加2mol·L-1NaOH溶液固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜。第三十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期三1、常见物质分离提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取、渗析法等

2、常见气体的制备、净化、干燥、收集方法。

3、熟悉重点操作：（1）气密性检查（2）量气操作（3）防倒吸、防污染操作(4)蒸发、灼烧操作……虽然探究性实验主要考察学生的探究能力，但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考察，如：通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质一一的检验来推测出究竟含有哪些物质。

[反思.心得]对未知产物的探究第三十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期三

[例1]某学生按图示方向将A装置与下面所示装置相连，设计如下实验，请帮助完成实验报告。三、物质性质的探究（一）实验目的：研究铁与浓硫酸的反应（二）实验药品：铁钉、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、氧化铜、硫酸铜溶液（三）实验步骤：第三十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期三实验内容和步骤实验现象结论①连接好装置并检查气密性②将铁钉加入到烧瓶中，在向其中滴加浓硫酸未见明显现象③先点燃A再点燃G处酒精灯片刻后烧瓶中溶液有颜色变化，并有气泡产生铁遇冷的浓硫酸发生钝化铁表面的氧化物被破坏并发生反应，溶液有Fe3+生成，并伴随有SO2气体产生。第三十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期三（四）问题探究：该学生在实验过程中，观察到D装置中溶液颜色逐渐变浅，E装置中溶液颜色未见明显变化，再过一段时间后，G装置中氧化铜粉末由黑色转变为红色，气球H逐渐鼓起，此时E装置中溶液颜色仍未明显变化。⑴G装置中氧化铜由黑变红，请结合化学方程式说明原因是_____________。第三十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期三⑵为证明铁钉与浓硫酸在不加热时是否发生反应，可采用的方法是______________。取两根无锈铁钉，一根放置在冷的浓硫酸浸泡一段时间后，一根不做任何处理；然后将两根铁钉分别置于等浓度的硫酸铜溶液中，观察铁钉表面是否有红色物质析出：若在冷的浓硫酸中浸泡过的铁钉上没有红色物质析出，则表明在不加热时，铁钉与浓硫酸发生反应，否则铁钉与浓硫酸不发生反应。对比实验：第三十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期三[例1]过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。

Ⅰ.测定过氧化氢的含量Ⅱ.探究过氧化氢的性质该化学兴趣小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。（实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选。）第三十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期三请将他们的实验方法和实验现象填入下表：实验内容实验方法实验现象验证氧化性

验证不稳定性

第三十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期三实验内容

实验方法

实验现象验证氧化性适量饱和硫化氢溶液于试管中，滴入过氧化氢溶液（取适量碘化钾淀粉溶液于试管中，加入过氧化氢溶液）产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊（溶液变蓝色）

验证不稳定性取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验（取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中）产生气泡，木条复燃（溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生）第三十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期三2、无论是无机物、还是有机物性质的探究，都必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证，脱离了元素化合物知识孤立的看实验问题是不科学的。只有灵活运用已有的元素化合物知识，就能变探究性实验为验证性实验，使复杂问题简单化。1、在探究过程中往往可以通过对比实验，即设置几组平行实验来对照，比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。

[反思.心得]第四十页，共五十八页，编辑于2023年，星期三

可见，重大的发现可能就来自于平时的生活中，只要你勤于发现，勇于探究；在对所研究事物或现象的原因未知情况下，根据已有的认识，在观察和实验的基础上，通过对化学事实和现象的归纳、类比，作出判断性解释或说明，这就是化学中的假说；事实上，在化学发展史上，化学理论的形成和发展就是化学假说不断被提出、证实和证伪的过程。

[反思.心得]第四十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期三四、对实验方案的探究例、Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后，产生蓝色沉淀，请你推测可能有哪些产物？并设计试验来验证。[提示]

经查资料得知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水。假设一：__________________________假设二：__________________________假设三:

___________________________Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后直接发生沉淀反应，生成CuCO3沉淀。Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后发生双水解反应，生成Cu(OH)2沉淀。Na2CO3溶液和CuSO4溶液混合后既发生沉淀反应，又发生双水解反应，生成CuCO3和Cu(OH)2两种沉淀的混合物。2023/6/10第四十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期三方案一：向洗涤干净并低温烘干的沉淀中加入盐酸，证明生成物中含CuCO3，另取沉淀加热灼烧，检验生成的水，证明生成物中含Cu(OH)2。澄清Ca(OH)2粘有无水CuSO4的棉球第四十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期三方案二：将洗涤干净并低温烘干的沉淀直接加热灼烧，将生成的气体依次通过无水硫酸铜、澄清石灰水，检验生成的水或二氧化碳，证明生成物中含Cu(OH)2或CuCO3或两者兼有。

装置B、C能否调换位置？第四十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期三对实验方案的探究，首先要明确实验目的和要求，然后结合问题运用有关化学知识和实验技能对实验的仪器、步骤、方法进行逐步的分析研究。其中，有关方案的设计要特别明确：首先原理要具有科学性，不能凭空捏造。最后实验装置要简易，操作必须安全可行，效果要明显。

[反思.心得]第四十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期三例题：已知硝酸铜溶液颜色为蓝色。某校化学课外小组同学们在做铜与浓硝酸反应的实验中，发现铜和浓硝酸反应后溶液为绿色且有红棕色的气体产生。为此他们进行了实验探究【实验】在一支试管中放入一小块铜片，加入浓HNO3(14mol.L-1)，立即用蘸有NaOH的棉花封住试管口。充分反应后铜无剩余。（1）Cu与浓HNO3反应的离子方程式_________________________________(2)用蘸有NaOH的棉花封住试管口的原因_____________

已知NO2与NaOH溶液反应中，其中NO2的还原产物是亚硝酸盐（NO2-）写出反应的化学反应式（1）Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O

防止生成的气体污染大气2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2

+H2O第四十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【提出假设】假设一、因为溶液中硝酸铜的质量分数较高所致假设二、溶液呈绿色是因为是该溶液中溶解了生成的气体的缘故【设计实验方案，验证假设】（3）同学们设计几个实验方案验证，请帮他们完成下表中内容实验方案预期现象和结论方案①取铜与浓硝酸反应所得的绿色溶液于试管中，多次振荡、静置方案②_______________________方案③________________________

……溶液颜色由绿色转变为深蓝色，证明假设二成立。___________________________________

……加热该绿色溶液，观察颜色变化向该绿色溶液中通入N2，观察颜色变化

第四十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期三【分析推理】（4）铜和稀硝酸反应后溶液为蓝色的原理______________________________________________

Cu与稀HNO3反应后生成无色NO气体，故溶液为蓝色

第四十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期三1、细心审题是关键：目的、原理要画出。2、认真分析是核心：①原理分析②材料分析③变量分析④结果分析

3、正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要按格式答题，同时要体现出科学、等量、单一变量与对照性等原则，提高实验的得分率。

探究实验题的解答注意点第四十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期三综上所述，在解决探究性试题的过程中，首先要明确实验目的和要求，然后结合问题运用有关化学知识和实验技能对实验的仪器、步骤、方法进行逐步的分析研究。其中，有关方案的设计要特别明确：首先原理要具有科学性，不能凭空捏造。其次要有对照性，往往为了更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验，考虑到各种因素可能对实验有影响所以要控制变量，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。最后实验装置要简易，操作必须安全可行，效果要明显。第五十页，共五十八页，编辑于2023年，星期三应对策略1.重视化学基本概念和理论的复习。探究性实验试题涉及化学知识的范围广泛，有关于化学基本概念原理方面内容的，也有关于元素化合物知识或有机官能团的性质及反应的。2.重视复习课本实验基本操作。对于每一个实验都弄清原理、相关的仪器装置，注重操作细节，对于每个实验，都要做到：（1）怎么做？（2）为什么要这样做？（3）如果不这样做，会引起什么后果？（4）还能怎么做？对实验中所涉及到的重要化学方程式和重要实验现象均应做到熟练理解和掌握。

第五十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期三3.在对于实验数据及现象的分析、处理过程中，注重思维的有序性和条理性的训练，对于有关结论的概括，要用规范的语言来表达。

4.注重发散性思维的训练。化学实验中的一个实验多种现象，一个实验现象多种原因，一种仪器多种用途，一种用途多种装置，一种仪器多种用法，一种物质多种制法，一组物质多种鉴别方法等问题，都是培养发散性思维能力的好素材。第五十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期三巩固练习第五十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期三[高考真题]

:（2007天津）在一次学生实验中，学生用铝片分别跟稀盐酸、稀硫酸反应，发现铝片跟稀盐酸反应现象非常明显，而跟稀硫酸几乎不反应。这和课本上的内容“铝能跟稀盐酸或稀硫酸起反应生成氢气”不一致。是什么原因呢？是试剂出了问题吗？为了寻找原因，某学生在教师指导下重新用分析纯浓盐酸和浓硫酸配制了一定浓度的溶液，然后加入0.1×10×25mm、纯度≥