化学是一门实验性学科.docx

化学是一门实验性学科.docx

《化学是一门实验性学科.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学是一门实验性学科.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

化学是一门实验性学科

化学是一门实验性学科，为了避免学生在平时学习过程中只重视元素化合物知识和基本概念的掌握与应用，而忽略了化学实验的操作和表达,近几年中考突出了对学生实验能力的考查。

随着课程改革的不断深入，要求学生不仅学会知识，更重要的是掌握方法。

学习化学的一个重要的途径就是实验探究，因此试卷上的实验探究题成为热门题，也是学生答题过程中丢分最多的一种题型。

这类实验探究题关注学生学习过程中的思维方式、个人经验及对信息资料的整合，它强调学生自主学习，力图通过学生的主动探究来培养创新精神、实践能力和解决问题的能力。

在复习过程中，通过对学生平时答题中出现较多的问题进行分析，我认为实验探究题的解法应从以下几个方面入手：

1、要熟知初中化学实验基本规则

2、通读全题 了解题意

 大多数考生在做题时，都担心时间不够用，习惯看一小问做一小问，这是不科学的，因为实验讲究的是严密性，实验的步骤是一环扣一环，缺一不可，而且因为有的实验探究题比较长，学生读到后面，前面的内容又忘了，也会影响答题。

答题时通读全题是非常重要的，这样可以做到心里有数，明确题意，避免答题的盲目性。

3、回归教材 确定知识点

中考试卷中的题目，一般不会是我们做过的原题，看上去比较陌生，但出题者也必将以新课标、新教材为依据，俗话说：

“万变不离其中”，我们在教材上总能找到它的“影子”。

4、细心分析 明确设计意图

这一步关键是分析题中的设计方案和实验装置图。

5、解答问题 注意细节

经过以上分析，就可以下笔答题了，但在答题时要注意以下几个细节：

①涉及到化学方程式书写要考虑到气体符号、沉淀符号、反应条件、是否配平、化学式书写是否正确。

②注意化学用语的准确性，如检验CO2应该用澄清的石灰水，不能说石灰水。

③语言叙述时要作到简练明了，注意答题的完整性。

一、物质成份的探究

例1、（05黄岗）室验室开放日，我与小娜、小佳、小华、小丽等同学来到实验室，看到实验桌上摆放着四瓶无标签的试剂，分别是两瓶固体和两瓶液体，我们决定对“固体与液体”之间的反应进行一些探究。

（1）  小娜同学从一瓶固体和一瓶液体中各取少量试剂于试管中进行混合，立即

产生了一种无色气体，对气体是何物质，同学们进行了大胆的猜想，小佳同学的

猜想可能是①         　；②        ；……。

（2）我想设计一个实验证明小佳同学猜想①是正确的，实验设计如下：

实 验 步骤

现 象 及 结 论

将气体通入澄清石灰水中

[将试管口堵一会儿，点燃此气体；或将带火星的木条插入试管中…]…

石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。

[或能燃烧，产生淡蓝色火焰；或听到爆鸣声，则证明是氢气；或木条复燃，证明是氧气……]

（3）小华想用右上图给定的收集装置收集一瓶小佳同学猜想②中的气体，则气体

由      （填a或b）端进入。

②中如果是氢气填a （如是氧气或二氧化碳填b）

（4）小丽同学从另外两瓶试剂中各取少量试剂于试管中，发现混合后，固体发生了变化，但无气泡放出。

同学们对加入试管中的固体和液体从不同的反应类型、物质类别等方面进行了大胆的猜想：

 猜想一：

金属与盐溶液发生置换反应；

猜想二：

金属氧化物与酸溶液反应；

猜想三：

碱与酸溶液发生复分解反应；

猜想四：

氧化物（如CaO）与水发生化合反应

猜想五：

可溶于水的固体物质

分析：

首先要知道在初中化学利用固体和液体接触来制取的气体主要有哪些，然后针对所猜想的气体设计实验方案进行探究，同样，对固体和液体反应不产生气体的情况进行分析后，提出猜想的可能。

例2、（03宜昌）“旺旺雪饼”袋内有一个小纸袋，上面写着“干燥剂，主要成分是生石灰”。

⑴生石灰（CaO）可作干燥剂的理由是（用化学方程式表示）                            。

（2）我对它作了一系列探究，获得较多收益，其实验方案如下：

问题与猜想

实验步骤

实验现象

实验结论

问题1：

小纸袋中的物质能否继续作干燥剂？

取足量小纸袋中固体放入烧杯中，加入适量水，触摸杯壁。

不能做干燥剂

问题2：

我猜想变质后的物质可能是       

         （可图示）

我对它还有一个要再探究的新问题：

                                              。

分析：

首先是要清楚生石灰可作干燥剂的化学原理，同时要分析生石灰在空气中久置会发生一些什么变化以及变化后的产物，针对产物的性质特点设计实验方案进行探究。

例3、（05眉山）小李和小王两位同学对碱式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]受热完全分解后的黑色固体产物的成分进行探究。

（1）小李根据碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物做出以下猜想：

①可能是碳，②可能是氧化铜，③可能是碳和氧化铜的混合物。

他做出以上猜想的依据是                     ；

（2）小王根据碳的化学性质，认为猜想③可以排除，理由是                   ；

（3）为验证①、②猜想，他们设计如下实验方案：

向盛有少量黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，振荡，待完全反应后静置观察现象。

若猜想①正确，现象应该是         

             ；若猜想②正确，现象应该是                          。

分析：

化学反应前后元素的种类不变，碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜和碳都有可能，且都是黑色的，但氧化铜和碳在加热的条件下能发生反应，即猜想③可以排除。

对猜想①、②的可根据氧化铜和碳与稀硫酸作用的不同现象加以验证。

二、物质变化条件的探究

例4、（03宜昌）小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是Cu2（OH）2CO3。

[提出问题]铜是在什么条件下锈蚀的?

小林对此进行了探究。

[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、        、       共同作用的结果。

[设计与实验]借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验如下图所示：

（1）实验较长时间后，发现          试管中的光亮铜片最先生锈（填字母编号）。

（2）从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件。

C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为             

（3）D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质，为        ；从D试管的实验中，获得的结论是                                                             。

[评价与改进]我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是（可图示）                                                。

[反思与小结]通过铜片锈蚀条件的探究实验，我获得的启示是：

分析：

金属在空气中锈蚀都跟氧气有关，而根据碱式碳酸铜的化学式可以分析，铜在空气中锈蚀还可能跟含碳的气体，即二氧化碳气体和水有关，借鉴铁钉锈蚀条件的探究方式来分析回答、评价小林同学的实验方案。

答案：

 O2、CO2（或名称，下同） ⑴ B ⑵ CO2（或O2）⑶CO2和O2    

 水是铜生锈的必要条件之一（或缺少水这个条件，铜不能生锈。

）  

       取一支试管，放入一块光亮铜片，加入少量蒸水浸没部分铜片，充入O2（或CO2）后，塞紧橡皮塞，放置对比观察。

（或用右图示表示）。

（说明：

此实验中充入的气体必须与⑵相反，否则此空不得分） 

例5、（05威海）铁暴露在空气中会生锈。

不知你注意了没有，将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，也好象是生了“锈”一样。

某化学活动小组对此进行了探究。

【提出问题】切开的苹果“生锈”与什么因素有关？

【猜想与假设】

猜想①：

可能与空气没有关系，只是果肉内的物质自身相互反应而“生锈”。

猜想②：

可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”；

猜想③：

可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”；

猜想④：

可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”；

猜想⑤：

可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”，并且苹果“生锈”的速度还可能与温度有关。

【收集证据】

（一）查阅有关资料：

已知苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。

（二）实验探究：

针对上面的猜想①至猜想⑤，化学活动小组依次设计了实验方案，进行了实验验证，并依次观察到下列实验现象。

请你将他们设计的可行的实验探究方案，填写在下表中。

猜想

可行的实验方案

观察到的实验现象

猜想①

将一小块果肉浸入盛有蒸馏水的烧杯中，观察现象。

 果肉表面不变色。

猜想②

果肉表面变色。

猜想③

果肉表面不变色。

猜想④

 果肉表面不变色。

猜想⑤

 温度高的先变色。

【得出结论】                                                      。

【反思与评价】

（1）在②—⑤四种猜想中，你认为猜想          （填代号）最不合理，理由是                                            。

（2）在验证猜想①时，同学们发现，如果水不与空气隔绝，果肉放在水中时间长了也会变色，其可能的原因是                                          。

【应用】根据上述结论，要防止果汁变质，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是

 【收集证据】

猜想

可行的实验方案

猜想②

将一小块切开的苹果放入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。

猜想③

将切开的苹果放入盛有氮气的集气瓶中，观察现象。

猜想④

将切开的苹果放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察现象。

猜想⑤

各取一小块苹果分别放入两支集满氧气的试管中，将其中一支试管放入热水中，观察两试管中苹果的变色速度。

【得出结论】是果肉中的成分与氧气作用的结果，“生锈”的速度与温度有关，温度越高，果肉变色速度越快。

【反思与评价】

（1）③ 氮气化学性质很稳定，通常不与其它物质反应。

（2）水中溶解了氧气

【应用】将水果在隔绝空气的条件下加工，采用真空包装并低温保存。

三、物质性质的探究

例6、（03辽宁）实验室常用石蕊试纸检验物质的酸碱性：

酸性物质使蓝色的石蕊试纸变红，碱性物质使红色的石蕊试纸变蓝。

某学生欲探究碳酸具有酸性而二氧化碳不具有酸性，按右图进行实验。

请回答：

（1）该学生通过上述实验能否得出满意的结论?

⑵若能，请说明理由；若不能，请你设计还需进行的实验，以得出满意结论。

（用语言叙述或图示均可）

分析：

首先要知道水不能是石蕊试纸变色，二氧化碳气体若具有酸性，则应该能使干燥的石蕊试纸变色，而实验（Ⅲ）只能说明碳酸具有酸性，因而上述实验不能得出满意的结论。

还需设计干燥的二氧化碳气体通入实验（Ⅰ）装置来进行验证。

答案：

不能得出满意的结论，因为该实验不能说明二氧化碳有没有酸性。

例7、（05潍坊）维生素C又名抗坏血酸，易溶于水，已被氧化，能与碘反应。

人体缺乏维生素C可能引发多种疾病。

某研究性学习小组对它研究如下：

（1）猜想：

维生素C可能具有酸性？

（2）实验方案：

提供试剂：

维生素C片、蒸馏水、紫色石蕊试液、无色酚酞试液、稀盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、pH试纸。

根据以上试剂，请你帮助他们设计出两种实验方案，并写出实验现象：

实验内容

实验现象

方案Ⅰ：

方案Ⅱ：

（3）结论：

维生素C具有酸性。

根据维生素C的性质，判断下列物质中能与维生素C反应的是（ ）。

A.金属镁 B.食盐 C.氢氧化钠 D.硫酸铜

（4）某同学联想到西红柿等蔬菜、水果中含有丰富的维生素C，放置时间长短是否对维生素C的含量产生影响。

他设计了如下实验方案：

Ⅰ把新鲜西红柿和放置一周的西红柿分别捣碎，用纱布将汁液挤入两个烧杯中；

Ⅱ取两支盛有2mL蓝色碘的淀粉溶液的试管，分别滴加上述两种汁液，边加边振荡，直到蓝色刚好消失，记录滴数如下：

汁 液

新鲜西红柿的汁液

放置一周的西红柿的汁液

滴数

      12

       20

请回答下列问题：

①你认为西红柿中维生素C含量高的是             。

②你从中得到的启示是                     。

分析：

首先认识酸性物质具有的性质，根据性质设计验证的实验方案。

答案：

（2）①将维生素C片溶于蒸馏水配成溶液，向其中滴加石蕊试液；溶液变红色。

②将维生素C片溶于蒸馏水配成溶液，用玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上，跟比色卡比较；pH试纸变红色或pH小于7。

③将维生素C片溶于蒸馏水配成溶液，把维生素C的溶液逐滴滴入氢氧化钠的酚酞溶液；红色消失。

（3）A、C    

（4）①新鲜的西红柿    

②有坏血酸的病人要多吃含维生素C高的蔬菜和水果；要吃新鲜的蔬菜和水果

例8、（04镇江）某化学兴趣小组的同学在学习了纯碱（Na2CO3）的性质后，联想到家中蒸制馒头时常用的物质小苏打（NaHCO3）,于是采用市售的小苏打样品进行了如下实验探究。

实验一：

探究碳酸氢钠的化学性质

（１）  取样品溶于适量的水中，测得溶液的ＰＨ大于７。

（２）  向小苏打样品中滴加盐酸，有大量气泡产生，经检验该气体是二氧化碳。

该反应的化学方程式为                         。

（３）  向小苏打的溶液中加入澄清石灰水，生成了白色沉淀。

（４）  同学们通过查阅资料，在老师的指导下采用了右图所示装置对小苏打和纯碱做了对比实验。

实验中小试管内沾有无水硫酸铜粉末的棉花球变成蓝色，a烧杯中石灰水无明显现象，b烧杯中石灰水了现白色浑浊。

试回答：

①在实验结束时，操作上要注意的问题是：

②由实验（４）可以得出的结论是                  。

请归纳出小苏打的化学性质（至少三点）                                                        。

分析：

本题只要认真阅读实验探究的过程和实验现象，并通过对现象的分析，即可得出小苏打的化学性质。

答案：

（2）NaHCO3＋HClNaCl+CO2↑＋H2O

（4）①应先将导管从烧杯中取出，再熄灭酒精灯

    ②碳酸氢钠受热会分解，碳酸钠受热不分解（或碳酸钠比碳酸氢钠稳定）

      碳酸氢钠的水溶液呈碱性，能使酸碱指示剂变色；它可与酸发生反应；它可以与碱反应，它受热能分解。

（任选三个性质）

参考方案：

（1）取一定量固体样品加热至完全分解，称量残留固体质量，得到质量差即为气体二氧化碳的质量，可计算得到碳酸氢钠质量和质量分数并与样品的标注比较。

（2）取一定质量固体样品加入一定量的盐酸（足量）充分反应，称量反应后溶液质量，得到差量即为气体二氧化碳的质量，可计算得到碳酸氢钠质量和质量分数并与样品的标注比较。

（3）取一定量固体样品，加入一定质量分数的稀盐酸至恰好不再有气泡产生，根据消耗的稀盐酸质量，可计算得到碳酸氢钠质量和质量分数并与样品的标注比较。

（其它合理方案同样给分。

取样品质量用数字或字母表达均可，重在体现思维过程、表述达意即可。

）

实验探究题具有立意新、综合性强、考查知识面宽、能力要素高的特点，成了近几年中考比较热点的题型。

这就要求教师在平时的教学实践中，也要善于借鉴并总结各地高考和中考命题改革的经验，研究、改编和创新设计实验探究题。

本文结合自己在教学实践中改编、创新设计的一些实验探究题，谈谈这类试题的设计新视角。

1  注重对化学变化的再思考，设计实证性实验探究题

在课堂实验中，对于物质是否发生化学变化、变化后生成什么，仅凭一些表面的现象难以让学生信服，有时也经常出现某些实验后的产物与预期的情况不一致，有的是产物中含有杂质，有的是直接得不到预期的产物，这些往往需要通过实验来进一步证实。

教师要善于把握住这些在课堂实验中生成的问题，引导学生抓住化学变化的本质进行探究，并设计一些实证性实验探究题，培养学生严谨的科学态度，严密的思维能力。

[例1]某中学化学兴趣小组在学习了《金属与矿物》一章后，到实验室中模拟工业炼铁的原理，探究CO与Fe2O3反应后的产物（所用装置如下图所示）。

【搜集资料】

（1）铁有多种氧化物，常见的有：

Fe2O3、FeO（黑色）、Fe3O4（其中Fe元素化合价为+2、+3），都能与稀盐酸反应；

（2）通常所说的“加热”一般使用酒精灯，火焰的温度约在400~500℃；而“高温”一般使用酒精喷灯或煤气灯来实现，温度可达700~1000℃；

（3）铁的氧化物的热稳定性顺序是FeO﹥Fe3O4﹥Fe2O3。

【提出猜想】Fe2O3全部参加反应后所得固体的成分可能是①Fe，②FeO，③Fe3O4，④    ，⑤    ，⑥    ，⑦    ，⑧        （可不填满，也可添加）。

【实验探究】主要步骤如下：

①准确称取一定质量纯净的Fe2O3固体和澄清的石灰水并按上图要求进行实验；

②观察到管内固体全部变为黑色时停止加热，用磁铁靠近玻璃管，固体能被吸引；

③冷却后重新称量玻璃管内的固体以及变浑的石灰水的质量；

④取少量反应后的固体倒入试管中，向其中滴入足量的稀盐酸，并适当加热，发现固体逐渐溶解，溶液呈黄绿色，但自始自终都没有气泡产生；

⑤另取少量反应后的固体倒入试管中，向其中滴入2mLCuSO4的浓溶液，未见红色固体生成。

再用磁铁靠近试管，发现管内黑色固体仍然能被吸引。

实验所测定的有关数据如下：

实验数据

物质质量

实验前

实验后

数据Ⅰ

玻璃管内的固体质量（g）

3.0

2.9

数据Ⅱ

B装置（石灰水和广口瓶）的质量（g）

53.0

54.6

【实验分析】

（1）根据步骤②，可确定Fe2O3固体    （填“全部”、“部分”）参加了反应，理由是                  。

（2）根据步骤④⑤，可确定反应后的固体中一定不存在                            ，理由是                           。

（3）实验中的数据           （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）不可靠，理由是                                                       。

【实验结论】该实验中CO与Fe2O3反应后的产物是                    （提示：

根据可靠的实验数据进行计算）。

此时发生反应的化学方程式为                                                                          。

【反思与评价】

（1）步骤③中所得溶液中的溶质为                                               。

（2）该实验中出现这样的结果可能与哪些因素有关？

请提出你的一种猜想                                                 。

解析：

【提出猜想】对于可能生成的三种物质Fe、Fe3O4、FeO运用组合思维就可得到答案。

【实验分析】

（1）固体全部变黑说明不存在Fe2O3。

（2）步骤④⑤验证了固体不具有铁的性质，从而确定不存在铁。

（3）实验中进行定量分析，从原理上两组数据都可以计算出Fe2O3失去的氧元素的质量；但仔细分析装置发现：

装置B是用石灰水来吸收CO2气体，石灰水本来较稀且B中的导管伸入广口瓶太浅，这将导致生成的CO2未被完全吸收，因此数据Ⅱ不可靠。

【实验结论】数据Ⅰ：

反应前后铁元素质量不变，失去的氧元素质量为m（O）=3.0g－2.9g=0.1g，所以生成物中铁、氧元素的质量分别为2.1g、0.8g；于是可推出生成物的化学式为Fe3O4。

根据反应物和生成物可写出：

CO+3Fe2O32Fe3O4+CO2。

【反思与评价】

（1）根据信息可知：

Fe3O4中Fe元素化合价为+2、+3，所以反应后的溶液中的溶质为HCl、FeCl2、FeCl3。

（2）铁的氧化物的热稳定性顺序是FeO﹥Fe3O4﹥Fe2O3，所以可推理出：

还原性的顺序是Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe。

因此，可以提出以下猜想：

可能是因为使用酒精灯的缘故或加热的时间不够长导致反应的温度不够高，从而未能使Fe2O3中的铁充分被还原出来。

接下来还可以提出改进方案，继续进行实验探究。

评析：

这类对化学变化再思考而设计的实验探究题，要求学生仔细分析实验过程，抓住实验的细节：

反应物（种类、纯度、用量）、实验操作的步骤、反应的条件等因素。

解决问题的过程中要抓住化学变化的本质、充分运用题目的信息并结合质量守恒定律进行理性分析、判断和推理。

类似上述实验的素材还有：

酸碱中和反应的确认、烧碱变质的研究、“氧立得”制氧奥秘、“污渍爆炸盐”除顽固污渍的奥秘、“暖手宝”发热的原理、镁在空气中的燃烧的产物、一氧化碳还原氧化铜的产物、氢气在氧气中燃烧的产物、镁条放入氯化铜溶液中的产物、乙醇燃烧的产物、钠与硫酸铜溶液反应的产物等。

2  注重对实验方案的再优化，设计定量性实验探究题

   在科学实验中经常需要进行定量研究，实验前要围绕实验目的进行思考：

运用什么原理？

需要测定的哪些数据？

怎样来测定这些数据？

有哪些方法？

哪些数据是有效的？

测定的过程中可能有哪些因素干扰？

怎样避免干扰？

教师把这些问题综合起来，设计一些定量性实验探究题，可培养学生开放性思维，使学生学会对所学的化学原理进行综合应用。

在搜集多种方案的过程中又培养学生缜密的思维和实验评价能力，学会分析误差的原因并设计实验来减少误差，保证实验数据的真实性。

[例2]在学习了盐的性质以后，某校化学兴趣小组的同学开展了测定Na2CO3和NaCl的固体混合物中Na2CO3质量分数的探究实验。

他们设计了如下的实验方案：

【方案一】气体分析法。

（1）如右图1所示，把Xg的混合物与足量稀硫酸反应后，测定产生的CO2气体的体积。

检查该装置的气密性的方法是：

                                  。

主要缺陷

对实验结果的影响

（2）有同学提出以图2代替图1中的收集装置，则所测CO2气体的体积  （填“偏大”、“偏小”、“不变”），理由是                            ，你的改进方案是                         ；广口瓶内原有的空气对实验结果                   （填“有