科學探究試題的一般解題方法

1、科學探究試題的一般解題方法 安徽廬江四中吳海洋科學探究是人們獲取科學知識的，認識世界的重要途徑，它既是新課標理念實施中的一種全新的學習方法，也是九年級化學學習的重要內容?？茖W探究活動能有效激發(fā)學生對化學學習的興趣，能讓學生學會從日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究中或從化學問題的實際情景中，發(fā)現(xiàn)有探究價值的問題。科學探究活動可有效的培養(yǎng)學生的實驗能力、探究能力、創(chuàng)新能力。因而科學探究能力也就理所當然成為中考考查的重點和熱點，但不少同學對于科學探究類試題，往往不知如何入手去解答。實際上該類問題一般來說是在同學們已有知識和經(jīng)驗的基礎上設計的，只要基礎扎實，掌握了科學探究的一般步驟（科學探究的一般步驟為提

2、出問題猜想與假設制定計劃進行實驗收集證據(jù)解釋與結論反思與評價表達與交流），可以說并不難解，本文結合近幾年典型探究類中考題，從科學探究的步驟出發(fā)，剖析該類試題解題的一般思路和方法，供參考。一、要在已學知識和經(jīng)驗的基礎上，敢于和大膽的做出合理的猜想和假設實際上科學探究試題中的許多內容都是平時學習時已學過的，或生活中司空見慣的，關鍵問題是很多同學做題時聯(lián)想不到，這就要求我們每一個同學在平時的學習和生活中要多問幾個為什么，要注意從化學的視角去觀察思考學習和生產(chǎn)生活中的各種問題，并能根據(jù)自己已有的化學知識和經(jīng)驗對問題做出有意義的猜想和假設。例1.甲同學在某食品包裝袋內，發(fā)現(xiàn)有一個裝有白色顆粒狀固體A的小

3、紙袋，上面寫著“生石灰干燥劑，請勿食用”。甲同學隨手將小紙袋拿出來放在空氣中，經(jīng)過一段時間后，發(fā)現(xiàn)紙袋內的白色顆粒粘在一起成為塊狀固體B。請你與甲同學一起對塊狀固體B進行探究。（1）猜想一：塊狀固體B中除氧化鈣外還可能有： 、 。寫出白色顆粒狀固體A在空氣中轉化為塊狀固體B的化學反應方程式： ； 。（2）猜想二：塊狀固體B溶于水可能有 現(xiàn)象（填“放熱”或“吸熱”）。請設計實驗方案驗證你的這一猜想（至少寫出兩種方案，如果寫出三種正確方案獎勵1分）： ； ； 。（3）取適量塊狀固體B加入盛有一定量水的試管中，振蕩、靜置、過濾，得到少量白色固體C。就白色固體C的成分，甲同學與乙同學進行討論，一起猜想

4、。甲同學認為，白色固體C可能是：氫氧化鈣；乙同學認為，白色固體C可能是：碳酸鈣；你認為，白色固體C還可能是： 。請設計實驗證明你的猜想（填寫下表）：方 案現(xiàn) 象 和 結 論思路點撥本題是一道較為典型的探究性中考題，它的命題緊扣課標和各版本的教材，同時又對學生們知識的掌握情況及思維能力、實驗設計能力、探究能力及綜合能力提出了較高的要求。它以生活中司空見慣的食品干燥劑生石灰作為試題的情景，通過分析生石灰放在空氣中變成塊狀固體的原因進行猜想和探究。事實上本題考查的仍然是知識的應用，考查的是相關物質的性質。解題的關鍵是抓住生石灰氧化鈣及其在空氣中變質后一系列物質的性質（生石灰與水反應生成熟石灰氫氧化鈣

5、，同時放出熱；而氫氧化鈣是堿，水溶液顯堿性，并能與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣和水；所生成的碳酸鈣能與稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體）。一旦做到這一點，思維就很通暢，解題就很順手，所有設置的探究性問題也都會迎刃而解，這也就平時一再強調雙基重要性的原因，也是“問渠哪得清如許，惟有源頭活水來”的原因之所在。規(guī)范解題Ca(OH)2；CaCO3（填物質名稱同樣對）CaO+H2O=Ca(OH)2；Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O放熱；取適量塊狀固體B放入燒杯中，加入少量水，用手觸摸燒杯外壁。取適量塊狀固體B放入燒杯中，加入少量水，立即用溫度計測定溶液溫度的變化。在試管中加入適量塊狀固體B，加入少

6、量水，立即塞上帶導管的單孔橡皮塞，同時將導管的另一端放入盛水的水槽中，觀察導管口是否有氣泡放出。在試管中加入適量塊狀固體B，加入少量水，立即在試管口套上一只癟氣球，觀察氣球體積的變化。（只要寫出其中的正確答案或其他合理答案即可）（3）Ca(OH)2和CaCO3的混合物；方 案現(xiàn)象和結論步驟：將所得固體C加入到試管中，加入少量水，振蕩，再向其中滴入兩滴酚酞試液；步驟：再向試管中滴入稀鹽酸。若溶液變紅，則白色固體C中含有Ca(OH)2若溶液不變紅，則白色固體C中不含有Ca(OH)2若有氣泡產(chǎn)生，則白色固體C中含有CaCO3若無氣泡產(chǎn)生，則白色固體C中不含有CaCO3（其他合理方案，也對）二、根據(jù)試

7、題的要求、結合已有的化學知識和生活經(jīng)驗，設計簡單的化學探究性實驗設計探究性實驗是綜合考察學生能力的題目，對學生的要求很高。它不僅要求學生對物質的性質、檢驗和制備很熟悉，而且還要求實驗方案簡單易行，原料價格低廉，無污染等。對于該類問題同學們實際上只要根據(jù)題意搞清或確定實驗的原理，然后緊緊抓住原理進行設計，難點也就化解了。例鐵暴露在空氣中會生銹。不知你注意了沒有，將蘋果切開不久，果肉上就會產(chǎn)生一層咖啡色的物質，也好象是生了“銹”一樣。某化學活動小組對此進行了探究。【提出問題】切開的蘋果“生銹”與什么因素有關？【猜想與假設】猜想：可能與空氣沒有關系，只是果肉內的物質自身相互反應而“生銹”。猜想：可能

8、是果肉中的物質與空氣中的氧氣作用而“生銹”；猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的氮氣作用而“生銹”；猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的二氧化碳作用而“生銹”；猜想：可能是果肉中的物質與空氣中的氧氣作用而“生銹”，并且蘋果“生銹”的速度還可能與溫度有關。【收集證據(jù)】（一）查閱有關資料：已知蘋果“生銹”是果肉里的物質（酚和酶）與空氣中的一種物質發(fā)生反應，生成咖啡色的物質。（二）實驗探究：針對上面的猜想至猜想，化學活動小組依次設計了實驗方案，進行了實驗驗證，并依次觀察到下列實驗現(xiàn)象。請你將他們設計的可行的實驗探究方案，填寫在下表中。猜想可行的實驗方案觀察到的實驗現(xiàn)象猜想將一小塊果肉浸入盛有蒸餾水的燒杯

9、中，觀察現(xiàn)象。果肉表面不變色。猜想果肉表面變色。猜想果肉表面不變色。猜想果肉表面不變色。猜想溫度高的先變色?！镜贸鼋Y論】 ?！痉此寂c評價】（1）在四種猜想中，你認為猜想 填代號）最不合理，理由是 。（2）在驗證猜想時，同學們發(fā)現(xiàn)，如果水不與空氣隔絕，果肉放在水中時間長了也會變色，其可能的原因是 ?！緫谩扛鶕?jù)上述結論，要防止果汁變質，果品加工廠加工和保存果汁時可采取的措施是 。思路點撥本題是一道有典型性和代表性的探究性中考題，命題設計新穎、獨特，題材鮮活，情景真實。試題聯(lián)系生活實際，從同學們的生活中切入，選擇同學們在生活中熟視無睹、但蘊涵著豐富化學知識的蘋果生“銹”作為探究試題的情景，探究的是

10、蘋果生“銹”與哪些因素有關。該題實際上是源于課本以教材中已學的探究鐵生銹條件為知識背景，但又高于課本拓展引申為探究蘋果生銹的原因，同時還滲透了類比和遷移的科學研究方法的運用。該題不僅考查了學生進行信息獲取、整理、加工的能力，而且將科學探究的過程完成的呈現(xiàn)給學生，目的是引導學生在解題過程中領悟科學探究的過程。最后的應用突出了探究的價值和社會意義，畫龍點睛?？梢哉f本題很好的體現(xiàn)了“化學源與社會，服務于社會”的新課標理念，引導學生在平時的學習過程中要注意從化學的視角去觀察、去思考，體味“處處留心皆學問”，我想做到這一點，就能真正感受“萬變不離其宗”的涵義。至于本題中的設計可行的實驗方案，抓住各種猜想

11、，在掌握基礎知識的情況下，設計是不難的。規(guī)范解題【收集證據(jù)】猜想可行的實驗方案猜想將一小塊切開的蘋果放入盛有氧氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。猜想將切開的蘋果放入盛有氮氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。猜想將切開的蘋果放入盛有二氧化碳的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。猜想各取一小塊蘋果分別放入兩支集滿氧氣的試管中，將其中一支試管放入熱水中，觀察兩試管中蘋果的變色速度。【得出結論】是果肉中的成分與氧氣作用的結果，“生銹”的速度與溫度有關，溫度越高，果肉變色速度越快?！痉此寂c評價】（1） 氮氣化學性質很穩(wěn)定，通常不與其它物質反應。（2）水中溶解了氧氣【應用】將水果在隔絕空氣的條件下加工，采用真空包裝并低溫保存。三、要善于對實驗

12、所得出的事實證據(jù)通過比較、歸納、概括、總結等方式進行處理，從而得出科學的結論，并由此解釋化學現(xiàn)象，說明問題對實驗所得出的事實證據(jù)進行比較、歸納、概括、總結等是初中化學學習中的重要方法，也是中考考查的重要內容。近幾年中考著重是通過呈現(xiàn)探究性實驗的事實來考查上述能力的，而上述能力并不是一朝一夕養(yǎng)成的，這就要求同學們在平時的學習過程中要逐步培養(yǎng)這些能力，當中考面對探究性試題中相關內容時，也就不會束手無策。例3.“用雙氧水和二氧化錳制氧氣”的反應方程式為： 。某同學做了該實驗后，展開了下列思考與探究：（1）催化劑MnO2的用量對反應速率有沒有影響呢？他做了這樣一組實驗：每次均用30mL10%的H202

13、溶液，采用不同量MnO2粉末做催化劑，測定各次收集到500mL氧氣時所用的時間，結果如下：（其他實驗條件均相同）實驗次序12345678910MnO2粉末用量（克）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0所用時間（秒分析表中數(shù)據(jù)回答：MnO2的用量對反應速率有沒有影響呢？如果有，是怎樣影響的呢？答： 。（2）H2O2溶液的溶質質量分數(shù)對反應速率有沒有影響呢？他又做了一組實驗：每次均取5mL30%的H2O2溶液，然后稀釋成不同溶質質量分數(shù)的溶液進行實驗。記錄數(shù)據(jù)如下：（實驗均在20室溫下進行，其他實驗條件也均相同）實驗次序12345678H2O2溶液

14、溶質質量分數(shù)1%3%5%10%15%20%25%30%MnO2粉末用量（克）0.20.20.20.20.20.20.20.2收集到540mL氣體時所用時間（秒）6602202058025943反應后液體溫度（）2434395665676970請分析表中數(shù)據(jù)回答：H2O2溶液的溶質質量分數(shù)對反應速率有沒有影響呢？如果有，是怎樣影響的呢？答： 。由表中數(shù)據(jù)還可看出，該反應是個 反應（填“放熱”或“吸熱”）。（3）還有哪些因素可能影響該反應的速率呢？請說出你的一個猜想： 。思路點撥本題是對探究性實驗事實進行處理并得出正確結論的最典型例子。解題的關鍵是抓住探究性實驗的事實，并對實驗事實通過比較、歸納、

15、概括、總結等方式進行處理，得出結論，然后應用結論分析解釋現(xiàn)象，說明問題。本題通過對實驗（1）、（2）所提供的數(shù)據(jù)進行比較分析可得出正確的結論：MnO2的用量對雙氧水分解反應的速率有影響，而且在一定的范圍內，MnO2的用量越大，反應越快；H2O2溶液的溶質質量分數(shù)對雙氧水分解反應的速率也有影響，且H2O2溶液的溶質質量分數(shù)越大，反應越快。由（2）中所提供的反應后液體溫度的變化情況還，雙氧水分解反應是一個放熱反應。對于（3），借助（1）與（2）的實驗事實的啟發(fā)、結合學習和生活經(jīng)驗可大膽的提出影響該反應速率的因素有：MnO2顆粒大小可能對反應有影響、環(huán)境溫度可能對反應有影響、氣壓可能對反應有影響、實

16、驗時是否振蕩可能對反應有影響等等。規(guī)范解題2H2O2MnO22H2O+O2 （1）有影響。在一定范圍內，MnO2的用量越大，反應越快。（2）有影響。H2O2溶液的溶質質量分數(shù)越大，反應越快。 放熱。（3）MnO2顆粒大小、環(huán)境溫度、氣壓、是否振蕩等，合理答案均可。四、要會對簡單的化學實驗探究方案的優(yōu)劣進行評價，并提出自己的建議科學探究的目的是為了讓學生學會科學探究的方法，并在探究的過程中學會運用所學知識分析解決實際問題的能力，同時讓學生學會創(chuàng)新，養(yǎng)成“勇于實踐，敢于質疑”的科學品質。而近幾年中考探究性試題中設置的對探究性實驗方案的評價內容，應該說是上述精神最好的體現(xiàn)。對一個實驗方案的評價，要注

17、意從如下幾個方面入手：原理是否正確，即能否達到實驗的目的；所用原料是否常見易得、廉價；是否節(jié)約藥品，即原料的利用率是否高；操作是否簡單，即操作過程是否簡捷優(yōu)化；是否對環(huán)境產(chǎn)生污染；是否有實驗誤差；方案是否有新創(chuàng)意；安全性是否好等等。能達到上述八點要求的實驗方案應該說不失為最優(yōu)實驗方案。至于提出合理化建議，也就是基于上述幾個方面、結合題意來提出符合要求的建議。例4化學活動小組的同學在探究金屬的化學性質時，發(fā)現(xiàn)銅與稀硫酸在常溫或短時間加熱的條件下均不反應。那么，銅與濃硫酸能否發(fā)生反應呢？猜想與假設猜想在常溫下能反應；猜想在常溫下不能反應，但在加熱條件下能反應；猜想在加熱條件下不能反應。實驗與事實操

18、作將一小塊銅片放入試管中，加入足量的濃硫酸，無明顯現(xiàn)象；操作加熱該試管，銅片上有氣泡產(chǎn)生，并聞到刺激性氣味；操作檢驗產(chǎn)生的有刺激性氣味的氣體（檢驗方法及現(xiàn)象略）；操作立即停止加熱；操作將試管中的殘液慢慢倒入少量水中，溶液呈藍色。結論與解釋（1）由以上探究可知：猜想_是正確的；（2）經(jīng)檢驗產(chǎn)生的氣體是 ；立即停止加熱是為了避免產(chǎn)生更多的 ；（3）銅跟濃硫酸在加熱條件下反應的產(chǎn)物是SO2和CuSO4。反思與評價（1）操作中，從安全角度考慮（填“能”或“不能”）_將水倒入剩余的液體里。（2）探究結論中對產(chǎn)物是SO2和CuSO4的判斷是否正確_，理由是_。拓展與應用根據(jù)以上探究和已掌握的知識，同學們又設計了兩個利用廢銅屑、硫酸為原料制取硫酸銅的實驗方案。甲方案：利用廢銅屑跟濃硫酸在加熱條件下反應制取。乙方案：在加熱條件下將廢銅屑在空氣中氧化成CuO，再將CuO與稀硫酸反應制取。請你從安全、節(jié)約、環(huán)保等方面進行評價，較好的方案是_，理由是（答出一點即可）_。思路點撥本題的拓展與應用中的對實驗方案的評價是評價題中的經(jīng)典題之一，抓住上述的評價要素，就會言之有物：由實驗原理“Cu+2H2SO4（濃）SO2+CuSO4+2H2O、2Cu+O22CuO CuO+H2SO4= CuSO4+H2O”可知，乙方案明顯的要比甲方案