化學實驗探究題的探索與思考

　　科學探究性試題，透過表面現象，深入研究問題的實質，結合實驗的改進與創新。它們大多源于教材，又充分體現高于教材的命題思路。它既能考查學生對問題的分析能力，又能考查學生對問題的探究能力；既培養學生獨立思考、分析問題、收集信息、獲取新知的能力，又培養學生科學的思維方式和勇于鉆研的科學精神，同時這類試題也體現了實驗改革的方向。
　　題型一：探究物質的性質
　　例1．鐵與濃硫酸共熱時發生反應生成硫酸鐵和二氧化硫氣體，但在常溫下鐵遇濃硫酸，卻無明顯現象，試用簡單方法探究鐵與冷的濃硫酸是否發生化學反應。
　　解析：鐵遇冷的濃硫酸時無明顯變化，有兩種可能：一是鐵與冷的濃硫酸確實不發生化學反應；二是鐵與冷的濃硫酸發生反應后的產物附著在鐵釘表面，阻礙反應的進一步發生。
　　答案：將鐵釘放置在冷的濃硫酸中一段時間后，取出鐵釘置于硫酸銅溶液中，觀察鐵釘表面是否有紅色物質析出。若有紅色物質析出，則說明鐵釘與濃硫酸未發生化學反應；若無紅色物質析出，則說明鐵釘與濃硫酸發生了化學反應，在鐵的表面生成了一層新的物質，阻礙了Fe與Cu2+的反應。
　　題型二：探究化學反應的機理
　　例2．（1）將新制氯水逐滴滴入含有酚酞的氫氧化鈉溶液的稀溶液中，當滴到最后一滴時，紅色逐漸褪去。產生該現象的原因可能有兩個：
　　①是由于________________；
　　②是由于________________。
　　簡述怎樣用實驗證明紅色褪去的原因是①或是②。
　　（2）甲同學向品紅溶液中通入一種氣體，品紅溶液褪色，乙同學設計了一個很簡單的實驗便知甲同學通的是Cl2還是SO2。他的實驗方案是什么？
　　解析：（1）酚酞遇氫氧化鈉溶液顯紅色，含酚酞的氫氧化鈉溶液紅色消失的原因可能有兩種，在氯水中發生反應Cl2+H2O=HClO+HCl，一是氯水中的H+與氫氧化鈉溶液發生中和反應，使堿性環境消失了；二是氯水中的次氯酸有強氧化性，酚酞被氧化改變了原有的結構，遇堿性溶液不再變紅色。如果是第一個原因，溶液恢復堿性后，溶液可恢復紅色；如果是第二個原因，則即使溶液恢復堿性，溶液也不能恢復紅色。
　　（2）Cl2和SO2都能使品紅褪色，但發生反應的實質不同，Cl2與H2O反應生成次氯酸有強氧化性將品紅漂白，是永久漂白；而SO2與品紅反應生成不穩定的化合物，使其褪色，這種化合物受熱時能夠分解，再現紅色，屬于暫時漂白。
　　答案：（1）①氯水中的H+與氫氧化鈉溶液中和反應，使堿性環境消失了；②氯水中的次氯酸將酚酞氧化了。向紅色消失后的溶液中滴加氫氧化鈉溶液，若再現紅色，則為原因①所致；若不再現紅色，則為原因②所致。
　　（2）將褪色后的溶液加熱，若紅色再現，通入的是SO2；若不再變紅色，則通入的是Cl2。
　　題型三：探究反應的方案和效果
　　例3．甲同學按下圖裝置做新制氯水受日光照射分解放出O2的驗證實驗，結果現象不明顯。（1）寫出氯水受日光照射的化學方程式。
　　（2）乙同學反思了此實驗的本質后，將新制氯水先在暗處存放三四天，再拿出來做如圖實驗，結果十分明顯。請解釋乙同學實驗取得成功的原因。
　　（3）請再設計一種方法，使剛制的氯水經過簡單的處理后，做HClO受日光照射分解實驗，效果也十分明顯。
　　解析：氯水的次氯酸見光分解產生氧氣，因此次氯酸的濃度高低是決定本實驗的現象是否明顯的關鍵。促使氯水中溶解的氯氣盡可能多的與水反應生成次氯酸是提高其濃度的唯一方法。
　　答案：（1）2HClO=2HCl+O2↑
　　（2）氯氣與水的反應有一定的可逆性，新制氯水中HClO濃度不大，分解速率慢，產生O2少，而將這種氯水在暗處存放三四天，會使溶于水的氯氣盡可能多的與水反應，生成HClO的濃度明顯提高，實驗效果明顯。
　　（3）向新制的氯水中加入CaCO3粉末至不再產生氣泡為止，取過濾后的液體做光照實驗。
　　解決科學探究題的一般方法：
　　（1）根據已知條件綜合已學知識，提出猜想與假設；再設計實驗驗證猜想或假設的正確性。
　　（2）結合實驗的改進與創新、設計與評價，為達到更好的實驗效果，對所設計或原有的方案進行優化。
　　在解題過程中注意科學探究的步驟：提出問題→猜想與假設→制訂計劃→進行實驗或論證→搜集證據→交流評價→得出結論。
　　 這樣的解題過程和答案往往不唯一，試題具有較高的難度。但它對學生的個性發展和特長發展能起積極的作用，有利于培養學生的興趣愛好和意志品質。教師要不斷總結積累，為中學化學的個性化教學和開放式教學的實施提供一個有力的切入點。
　　（作者單位 河北省唐山開灤第一中學）