賞析三例實驗探究試題

文章編號：1005－6629(2008)08－0072－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

基于科學探究既是課程標準的內(nèi)容，又是課程改革的突破口，目前實驗探究試題是新課程背景下中考化學試卷中的一大亮點。該類題以綜合性強、考察知識面廣、能力要求高的特點，綜合反映新課程理念下評價方式的多元化。筆者結(jié)合自己對該類題型的思考，在教學實踐中原創(chuàng)的三例科學探究試題，供同行們參考。

1 過程方法類探究

該類題型的特點是先結(jié)合一定的情境提出探究課題，然后針對課題呈現(xiàn)出過程或方法中的一部分，讓學生結(jié)合自己所學知識，來完善過程或方法中的另一部分。

原創(chuàng)題1：某化學科技活動小組的同學學過氨氣知識后，查閱資料發(fā)現(xiàn)氨氣是一種密度比空氣小、且極易溶于水的氣體，在常溫下遇到HCl氣體，會產(chǎn)生大量白煙，白煙的主要成分是這兩種氣體化合形成的銨鹽M的固體小顆粒。帶著極大的興趣，小組的同學想先制取干燥的氨氣，然后利用它來探究與HCl氣體的反應(yīng)。經(jīng)過小組討論，他們設(shè)計了如下的實驗裝置：

注：整套裝置的氣密性良好（圖2中的①和②裝置還不完善，有待于同學們在實驗過程中選擇和補充），試管D內(nèi)有一張濕潤的紅色石蕊試紙；E裝置的作用是吸收反應(yīng)產(chǎn)生的剩余氨氣，防止其進入空氣，造成污染；堿石灰固體是氫氧化鈉固體和生石灰固體的混合物。

（1）銨鹽M固體的化學式是____________；請寫出A裝置內(nèi)反應(yīng)的化學方程式：______________

_______________________________；該反應(yīng)屬于____________反應(yīng)（填一反應(yīng)類型）。

（2）請你參與小組的探究：

解析：本題是一道結(jié)合實驗來考察氨氣相關(guān)性質(zhì)的試題。解決問題（1）時，通過分析“銨鹽M是由氨氣和HCl化合形成的”這一信息，便可推斷出M是NH4Cl，它與氫氧化鈣固體的反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng); 解決問題（2）一定要明確實驗的目的，在制取一瓶干燥氨氣時，由于圖2中②濃硫酸會與氨氣反應(yīng)，所以要用①堿石灰固體來干燥氨氣，又因為氨氣的密度比空氣小，所以要采用向下排空氣法來收集，燒瓶內(nèi)的導(dǎo)管必須遵循“短進長出”原則，即連接止水夾K1的導(dǎo)管要短，連接K3的導(dǎo)管要長。等到D中的濕潤紅色石蕊試紙變藍時，證明C裝置中的燒瓶充滿了氨氣；在探究氨氣與HCl氣體反應(yīng)時，由于化合形成了NH4Cl，導(dǎo)致密封體系內(nèi)的壓強降低，干癟的氣球在外界大氣壓的作用下，逐漸膨脹。

2 結(jié)果評價類探究

該類試題的特點是在提供了探究過程和方法的基礎(chǔ)上，讓學生對探究過程中所獲得的事實、證據(jù)進行歸納，得出正確的結(jié)論，對探究活動進行反思、對探究結(jié)果的可靠性進行評價。解答時，可用比較、分類、概括、歸納等方法對證據(jù)和事實進行加工處理，用逆向思維法、缺點發(fā)現(xiàn)法對探究結(jié)果進行評價。

原創(chuàng)題2：過氧化鈉（Na2O2）是一種淡黃色固體。在一次科技活動中，某化學興趣小組的同學將包有Na2O2固體的棉花放入下圖1的燒杯中，通入CO2后發(fā)現(xiàn)處于下位的蠟燭先熄滅，上位的后熄滅；同時也驚奇地發(fā)現(xiàn)棉花燃燒起來。

（1）實驗過程中“下位的蠟燭先熄滅，上位的蠟燭后熄滅”的現(xiàn)象說明二氧化碳具有________________、________________的性質(zhì)。

（2）棉花為什么會燃燒呢？小組同學聯(lián)想起物質(zhì)燃燒的相關(guān)知識，推理出棉花要燃燒，除了滿足“棉花是可燃物”這一條件，還另需滿足a：_____________、b：______________兩個條件。

提出問題：在上述實驗中是如何給棉花提供a和b這兩個燃燒條件的呢？

查閱資料：在常溫下Na2O2和CO2能發(fā)生化學反應(yīng)。

設(shè)計實驗：經(jīng)過討論后，小組同學設(shè)計了如下圖2的實驗進行探究。

實驗步驟：①檢查整套裝置的氣密性；②把相關(guān)的試劑放入對應(yīng)的儀器內(nèi)，并按圖2組裝整套實驗儀器；③用力推動針筒的活塞，把稀鹽酸注入試管內(nèi)；④一段時間后，在P處放置一根帶火星的小木條，觀察現(xiàn)象。

注：整個實驗中不考慮稀鹽酸的揮發(fā)和空氣對實驗的影響，但要考慮到A裝置制取的二氧化碳氣體中混有的水蒸氣的存在。

實驗現(xiàn)象：①無水硫酸銅沒有變藍色；②帶火星的小木條復(fù)燃；③飽和的澄清石灰水出現(xiàn)白色不溶物氫氧化鈣。

實驗分析：①檢查整套裝置的氣密性的方法：____________________________________________

___________________________________________。

②A裝置中發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是______________________________________；D裝置的燒杯內(nèi)出現(xiàn)白色不溶物的原因是_________________________________________。

③為了保證進入D裝置的氣體中不含水蒸氣，小組設(shè)計的實驗裝置中B裝置的作用是_______；C裝置的作用是____________________________。

得出結(jié)論：①“小木條復(fù)燃”說明Na2O2和CO2反應(yīng)產(chǎn)生了________，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件a；②“飽和的澄清石灰水變渾濁”說明Na2O2和CO2反應(yīng)要________（填“吸收”或“放出”）熱量，使圖1中的棉花滿足了燃燒條件b。

解析：本題是探究燃燒的條件，以包有過氧化鈉固體的棉花自燃為設(shè)計載體。問題（1）根據(jù)蠟燭熄滅的情況，可以比較簡單地得出二氧化碳不支持燃燒、密度比空氣大的結(jié)論。問題（2）要根據(jù)物質(zhì)燃燒的條件，認識到燃燒必須棉花充分與氧氣接觸、溫度必須達到棉花的著火點。為了探究圖1實驗中是如何給棉花提供這兩個燃燒條件的，先通過圖2中的A裝置制取一定量的二氧化碳，并用濃硫酸吸收二氧化碳氣體中混有的水蒸氣，再通過“無水硫酸銅沒有變藍色”證明CO2中的水蒸氣確實已被除去，到達D裝置U型管內(nèi)的氣體是干燥的CO2氣體，然后在P處的帶火星的小木條復(fù)燃，說明Na2O2和CO2反應(yīng)產(chǎn)生了氧氣，可使棉花滿足了與氧氣充分接觸的條件，飽和澄清石灰水中析出氫氧化鈣固體，說明Na2O2和CO2反應(yīng)放出熱量，并足以使棉花的溫度達到著火點。本題檢查裝置的氣密性是難點，關(guān)鍵是要抓住整套裝置的“一頭一尾”，檢查的方法可以是先在U型管內(nèi)裝入水，使U型管左右液面保持相平，然后向下推針筒活塞，若U型管左邊液面下降，右邊液面上升，并穩(wěn)定一段時間則說明氣密性良好。

3 全過程類探究

該類試題的特點是對科學探究基本過程中的六大主要要素進行全方位考察，體現(xiàn)探究學習的全過程。解答時，要注意結(jié)合實踐經(jīng)驗和親自體驗，始終圍繞提出的問題，用觀察到的現(xiàn)象和紀錄的數(shù)據(jù)、事實進行推理和判斷，思維要具有開放性。

原創(chuàng)題3：[提出問題]某課外興趣小組的同學按照下圖裝置1所示，先將一定量的CO通入裝有Fe2O3和Cu的玻璃管中，排盡管內(nèi)空氣，再加熱反應(yīng)一段時間后停止加熱。待玻璃管冷卻后停止通CO，取出管內(nèi)的固體，并對該固體的組成進行猜想。

[猜想假設(shè)]反應(yīng)后的固體中一定含有______；可能含有Fe2O3。

[進行實驗]為了確定反應(yīng)后的固體中是否存在Fe2O3，并測定該固體中所含物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，小組同學設(shè)計了如下框圖2的實驗方案進行探究。方案如下：（假設(shè)框圖2中涉及的每步化學反應(yīng)都恰好完全反應(yīng)）

根據(jù)上述實驗，回答下列有關(guān)問題。

（1）按裝置1進行實驗，要先通入一定量的CO，排盡管內(nèi)空氣的目的是________________；尾端的酒精燈的作用是__________________。

（2）按框圖2進行實驗，固體B是__________；固體C是_____________。

[實驗結(jié)論]經(jīng)過探究之后，小組同學確定反應(yīng)后的固體中一定含有氧化鐵，其理由是按照框圖2進行實驗，可以得到__________。（選填序號：①有色溶液D；②有色溶液E；③氣體F）

[實驗反思]由框圖2中提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，小組同學通過計算，得出反應(yīng)后的固體中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)是____________（保留一位小數(shù)）；反應(yīng)前“氧化鐵和銅的混合物”中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)是______________。

解析：本題是一道定性和定量相結(jié)合的綜合探究題。結(jié)合CO與Fe2O3反應(yīng)，可知反應(yīng)后的固體中一定含有反應(yīng)生成的Fe和未發(fā)生反應(yīng)的Cu，可能還含有未反應(yīng)完的Fe2O3。解決問題（1）時，要學會將教材中CO與氧化鐵反應(yīng)時的相關(guān)知識遷移，明確排盡管內(nèi)空氣的目的是防止CO與空氣混合加熱，發(fā)生爆炸，尾端酒精燈的作用是防止未反應(yīng)完的CO進入大氣，污染環(huán)境。問題（2）中，由于固體B與稀鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體F，說明用磁鐵吸引后的固體B是Fe，又因為固體A與稀鹽酸混合后能得到有色溶液D，說明固體A不僅含有Cu，還含有Fe2O3。實驗反思中計算氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)有一定的難度。先根據(jù)氣體F的質(zhì)量，計算出10.4g反應(yīng)后的管內(nèi)固體中含有Fe5.6g(可產(chǎn)生0.2g H2)，固體C即是Cu，質(zhì)量是3.2g，反應(yīng)后的管內(nèi)固體中Fe2O3的質(zhì)量是10.4g-5.6g-3.2g=1.6g，其質(zhì)量分數(shù)=1.6g/10.4g=0.154。在求反應(yīng)前“氧化鐵和銅的混合物”中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)時，要先根據(jù)5.6gFe的質(zhì)量，求算出參加反應(yīng)的氧化鐵的質(zhì)量是8g，然后確定反應(yīng)前固體中含氧化鐵的質(zhì)量是8g（已反應(yīng)的）+1.6g（未反應(yīng)的）=9.6g，求算出氧化鐵在反應(yīng)前固體中的質(zhì)量分數(shù)=9.6g/（9.6g+3.2g）=0.75。

展現(xiàn)探究特色，堅持創(chuàng)新綜合，是中考試題設(shè)計的靈魂。在新課程背景下，實驗探究題一直是中考試卷命題者在不斷探索和突破的一類新題型。窺視中考試卷中的實驗探究題，一般是借助于某一情境或某一知識核心，進行有效的信息呈現(xiàn)、知識鋪墊，設(shè)計一系列難度層次分明、思維層次遞進的問題。相信隨著課改的不斷深入，該類試題也會逐漸地走向成熟，成為中考試卷中“化學味”較強的一類試題。

參考文獻：

[1]趙華. 設(shè)計實驗探究題的兩個重要途徑[J].化學教學，2007，（12）：3～5.

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