幾類中考化學實驗探究題的有效解題策略

孔大偉

（安徽省明光市第二中學 安徽 明光 239400）

科學探究既是初中化學課程的重要學習方式，也是重要的學習內容和目標，更是中考考查的重點和熱點。本文以典型中考題為例，剖析中考化學實驗探究題的命題特點、常見題型及解題策略，供參考。

一、命題特點

中考對實驗探究題的命題主要是圍繞科學探究的八個要素為著眼點來設計，試題往往呈現的是一個完整的探究過程，但不注重考查探究全過程，一般都是側重地考查其中的一點或幾點。主要側重以下幾個方面：一是收集和處理信息的能力，如提出問題，探究并明確問題的本質，查閱并收集資料，調查研究等；二是從事探究的能力，如制定計劃、建立假設、模型、設計實驗，以及比較差異、分類概括、推測、分析評價等；三是表達交流能力，如提問、討論、解釋數據、制作圖表以及描述、交流等。考查的熱點和趨勢就是以化學實驗為基礎，聯系生產、生活、科學研究、學習過程、最新時事、社會熱點等去發現問題、設計實驗探究和解決問題的試題來考查學生的科學探究能力。其中有關物質性質的探究試題占很大比例， 一般是將物質性質、實驗設計方案、探究過程緊密相連，注重的是用實驗解決問題的科學態度和創新能力的考查從而培養科學素養。

二、常見題型及有效解題策略

1．假設、驗證類探究題

該類試題要求在已有知識和經驗的基礎上，對問題的各種可能答案作出合理的猜想或假設，并設計出實驗方案進行驗證。解答此類題的關鍵是：一是要圍繞問題從不同的角度、不同的側面進行假設或猜想，假設越全面，結論也就越可靠；二是假設或猜想要合理，要符合化學規律、化學原理，不能憑空設想；三是要從本質上去認識分析現象，透過現象抓本質，抓住本質提出假設或猜想。

［例］小紅發現，金店里有兩種不同的“白金”，單價相差懸殊，小紅很好奇，打算進行研究。

［查閱資料］市場上所謂的“白金”通常有兩種，一種是金、鎳、銅、鋅的合金，稱為白色金；另一種是鉑金，鉑是一種銀白色的貴重金屬，用于耐腐蝕的化學儀器及首飾等，俗稱“白金”［platinum］——元素符號Pt。小紅結合化學課上學習的金屬活動性順序，展開了下列實驗活動。

（1）鑒別兩種白金，她的方法可能是 __________。

（2）探究Zn、Ni（鎳）、銅的活動性順序。

［作出假設］對三種金屬的活動性順序提出可能的假設①Zn＞Ni＞Cu； ②Zn＞Cu＞Ni 你覺得還有其他的可能性嗎？ 請把它們寫出來（一種即可）假設：③_____……

［查閱資料］小紅同學查閱了部分含鎳化合物的溶解性如下表，且得知鎳能與酸反應。

?

［設計實驗］同溫下，取大小、厚度相同的這三種金屬薄片， 分別投入等體積等濃度的足量稀鹽酸中，觀察現象。

［記錄現象］請幫助小紅把實驗現象填寫完整

金屬 Ni Zn Cu與鹽酸反應的現象氣體產生緩慢，金屬逐漸溶解氣體產生激烈，金屬迅速溶解

［得出結論］原假設中正確的是 ________（填序號）；寫出鎳與鹽酸反應的化學方程式 _______ 。

［結論應用］

①根據探究結果，請你預測鎳與硫酸銅溶液___（填“能”或“不能”）反應，理由是 ____ 。

②除小紅的實驗設計外， 你能否象小紅一樣，設計另一組實驗， 也這樣一次驗證上述假設的正確與否，你的設計所用的一組物質的化學式是 _______ （只寫出一組即可）。

分析：在商品經濟社會，假冒偽劣商品、虛假廣告是一個令人頭痛的問題，消費者稍不注意就會上當受騙。本題就是基于上述原則命題的一道新情景類探究題，在考查學生接受處理信息能力、有根據的合理猜想能力、由現象得出結論的能力、實驗設計能力、類比遷移能力、開放性思維能力的同時，著重考查的是應用所學的知識分析解決實際問題的能力——辨別產品的偽劣，突出知識的應用價值。對于（1），根據兩種白金成分（白色金含有金、鎳、銅、鋅，而鉑金只含鉑）不同，化學性質不同，抓住金屬活動性順序表，可設計出多種不同的方法將其區別開，操作最簡單、現象最明顯的應該是加稀鹽酸或稀硫酸。對于（2），在已知鋅和銅活動性的情況下， 鎳與它們活動性大小相比較，不外乎有如下幾種情況：Zn＞Ni＞Cu；Ni＞Zn＞Cu；Zn＞Cu＞Ni。由記錄現象可知，Ni 與酸能反應，但沒有鋅與酸反應劇烈，說明Ni 沒有鋅活潑，而銅在金屬活動性順序表中排在氫后，不能與酸反應，所以將銅放到稀鹽酸中，無明顯現象或無氣泡產生，也說明Ni 在金屬活動性順序表中排在銅的前面，即Ni 比銅活潑，能置換出硫酸銅溶液中的銅。類比金屬與酸反應的規律不難寫出鎳與鹽酸反應的化學方程式。探究Zn、Ni（鎳）、銅的活動性順序方法還有很多， 在預測金屬活動性后，設計實驗的最佳方案是：①將一強一弱的兩種金屬放入活動性處在中間的這種金屬的鹽溶液中；②將處在中間的這種金屬分別放入一強一弱的兩種金屬的鹽溶液中， 所以本題還可設計如下兩種方案：Zn、NiSO4溶液、Cu，或ZnSO4溶液、Ni、CuSO4。

點評：金屬活動性順序及其應用一直是中考考查的重中之重，該考點久考不衰的經典題型有：金屬活動性順序的判斷；金屬與酸、鹽反應圖像、圖表的分析、處理或用圖像、圖表反應金屬與酸、鹽反應的有關規律；“平均組成法”討論金屬混合物與酸反應放出氫氣的多少或討論混合物的組成；金屬與鹽（或酸）溶液反應后濾渣、濾液成分的分析及金屬與溶液量的變化情況；工業廢水回收金屬的處理（一般考慮用廉價易得的金屬去置換貴重金屬，達到既消除了污染，又使金屬得到回收利用的目的）； 設計實驗探究金屬活動性的強弱；設計實驗制取鹽或評價制取鹽途徑的合理性；等。在準確記憶金屬活動性順序及其意義、掌握必要方法（如平均組成法、進行科學探究的方法等）的基礎上，認真讀懂題意，細致進行分析，就能做到萬無一失解決問題，就能突破這一難點。

2．發現問題類探究題

該類試題通過試題呈現出生活、生產、學習、自然和科學研究中的各種信息，要求通過閱讀信息，從中發現并選出有價值的問題， 然后進行一系列的探究。解答此類題的關鍵是要通過觀察、分析、聯想，提出問題。需要注意的是：提出的問題要有探究價值，要有利于設計實驗方案，有利于現象的觀察和描述，有利于結論的順利得出。

［例］同學們在學習堿的化學性質時，進行了如下圖所示的實驗。

實驗結束后，同學們將甲、乙、丙三個實驗的廢液倒入同一個干凈的廢液缸中，最終看到廢液渾濁并呈紅色，產生疑問。

［提出問題］_________________________。

［交流討論］①一定含有的物質：碳酸鈣、指示劑、水和 ______ （寫物質名稱）。②還含有能使廢液呈堿性的物質。能使廢液呈堿性的物質是什么？ 同學們有如下猜想。

小云認為：只有碳酸鈉；小紅認為：只有氫氧化鈣；小林認為：是氫氧化鈉和碳酸鈉；你認為還可能是____________。（寫一種猜想）

［實驗設計］小方想用氯化鈣溶液來驗證小云、小紅、小林的猜想。查閱資料獲悉氯化鈣溶液呈中性，并設計如下實驗。請你將小方的實驗設計補充完整。

實驗內容 預計現象 預計結論取少量廢液缸中上層清液于試管中，加入過量氯化鈣溶液，靜置。①有白色沉淀，溶液呈紅色。_____的猜想正確。②_____________。_____的猜想正確。③_____________。_____的猜想正確。

［反思拓展］在分析化學反應后所得物質的成分時，除了考慮生成物外還需考慮________。

分析：本題是一道以探究堿的化學性質為中心設計的綜合性探究題。試題將整個探究過程較為完整的提供，目的在于讓學生學習科學探究的思路，明白到化學實驗中要多觀察、多思考，多關注細節，考查接受處理信息能力、提出問題能力、實驗設計能力、準確描述實驗現象的能力、由現象得出結論能力、推理能力、思維的嚴密性及靈活應用所學知識分析解決問題的能力等。本題考查的重點是反應后溶液成分的探究：抓住反應后產生的疑問、結合［交流討論］中的分析，提出的問題應該是：廢液中含有哪些物質？ 至于反應后廢液的成分，考慮反應生成物、所加試劑的成分及所加試劑量的多少是可以準確提出各種可能的：廢液中肯定含有的成分有：原試劑中的溶劑水，反應后的生成物：甲中生成的氯化鈉、水；乙中生成的水，而乙中生成的碳酸鈉與丙中生成的不溶物碳酸鈣、氫氧化鈉是否一定含有，取決于甲中所加的鹽酸；丙中所加澄清石灰水量的多少，由于廢液顯堿性，所以廢液中還一定含碳酸鈣，可能含溶于水后使溶液顯堿性的物質：碳酸鈉，或氫氧化鈉；或氫氧化鈣，或碳酸鈉、氫氧化鈉，或氫氧化鈉、氫氧化鈣，但不可能同時含碳酸鈉、氫氧化鈣。導致廢液顯堿性的可能情況清楚了，抓住氯化鈣與碳酸鈉反應，加入過量氯化鈣溶液后可能產生的現象及結論也就不言自明了： 有白色沉淀，溶液呈紅色，說明廢液中既含碳酸鈉，又含氫氧化鈉，小林的猜想正確；有白色沉淀，溶液由紅色變為無色，說明廢液中只含碳酸鈉，小云猜想正確；沒有白色沉淀，溶液呈紅色，說明廢液中只含氫氧化鈉，或只含氫氧化鈣，或既含氫氧化鈉，也含氫氧化鈣，小紅的猜想正確，或自己的猜想正確。由上可見，在分析化學反應后所得物質的成分時，除了考慮生成物外，還需考慮反應物是否有剩余。

點評：反映化學學科的學科價值、學科特點和教學價值的試題一直是中考化學的熱點，本題是比較好的例證。該類試題一般緊扣課標、教材，瞄準生產、生活、學習、科學研究等實際，構思別致，題材新穎，富于靈活性和創造性，是一種在較高層次上考查考生將課堂所學知識應用于解決實際問題能力的好題。

3．分析推理類探究題

該類試題在試題的情景中呈現出實驗現象、實驗數據，要求針對實驗現象、實驗數據進行分析推理得出結論。解答此類題要注意用比較、分類、概括、歸納、總結等方法對證據和事實進行加工處理，并用逆向思維法和缺點發現法對探究結果進行評價。

［例］某化工廠為綜合利用生產過程中的副產品CaSO4，與相鄰的化肥廠聯合設計了制備（NH4）2SO4的工藝流程。

［工藝流程及原理］

沉淀池中發生的主要化學反應為：

［討論交流］略

［硫酸銨化肥等級測定］

（1）判斷（NH4）2SO4化肥中有無NH4HCO3：取少量試樣溶于水，滴加足量的 _______，無氣泡產生，則可判斷該化肥中不存在NH4HCO3。

（2）化肥中氮元素含量的測定（已確定該化肥中不存在NH4HCO3雜質）：

②工業判斷硫酸銨化肥等級指標如下：

?

按右圖所示裝置進行實驗。

（1）實驗過程中，往燒瓶中加入足量濃氫氧化鈉溶液， 并加熱使硫酸銨充分反應完全轉化為NH3。

（2） 燒杯中的試劑是為了吸收產生的氨氣，下列最適宜的試劑是（填序號）；

①水 ②濃HCl ③稀H2SO4④NaOH 溶液

燒杯中干燥管的作用是___________。

交流討論：

實驗小組的同學認為，用上述實驗裝置測得的結果可能會出現下列情況。

（1）甲同學認為：應在實驗裝置A、B 之間增加一個裝有_________（填“濃硫酸”或“堿石灰”）的干燥裝置，否則實驗測得的硫酸銨化肥含氮量可能偏高。

（2）乙同學認為：在實驗裝置A、B 之間增加正確的干燥裝置后進行實驗，測得的硫酸銨化肥含氮量可能偏低，理由是 ________。

實驗測定：經討論后，他們改進了實驗裝置，排除了可能產生誤差的因素，重新進行實驗。

取硫酸銨化肥樣品13．5 g 進行實驗，測得B 裝置增重與反應時間的關系如右圖所示。請通過計算判斷該化肥的等級。該化肥的等級為____品。

分析：本題是本著“變害為利，變廢為寶”的原則設計的一道以化工廠廢物綜合利用和測定氮肥中氮元素含量為試題情景的綜合性的、填補型、定性分析和定量計算相結合的探究性試題，全面考查學生研究問題、分析問題、解決問題的能力。對于判斷（NH4）2SO4化肥中有無NH4HCO3，可直接加酸。而化肥中氮元素含量的測定，根據題給信息，抓住測定原理和相關物質的性質、結合裝置圖可快速解答：為了較好地吸收氨氣，用稀硫酸比用水好； 由于氨氣極易溶于水并被酸吸收，所以為了防止燒杯中的液體被倒吸入燒瓶中影響實驗，因此要有防倒吸涉及，干燥管顯然起的就是這一作用。要想準確測定化肥中氮元素含量，燒杯中只能吸收氨氣，所以在A、B 之間要增加一個干燥裝置來吸收被氨氣帶出的水分， 由于濃硫酸既能吸收水分，又能吸收氨氣，所以干燥劑不能選擇濃硫酸，只能選擇堿石灰。但如果最后不能把裝置中殘留的氨氣趕出，也會導致所測得的硫酸銨化肥含氮量偏低。至于最后的計算，抓住B 裝置增加的量就是生成氨氣的質量，由圖就可獲得生成氨氣的質量為3．4g，并進一步求出化肥中氮元素含量的測定，最后確定等級（具體計算過程見答案）。

點評：聯系實際、按照科學探究的要素進行設置的探究性試題，是探究類試題命題的主角，這類試題設置的主要目的就是讓同學們在讀題與解題過程中感受到實實在在的化學， 化學就在我們的生活中，就在我們的身邊，領悟到科學探究的思想，培養進行科學探究的能力，增進對科學探究方法與過程的理解。

4．方案設計類探究題

根據假設或猜想設計實驗方案。方案設計要遵循四個原則：科學性：實驗原理、實驗方法和操作過程必須科學、嚴謹、合理；安全性：實驗操作要安全可靠、對環境無污染或污染小、對人身無傷害；可行性：方案要切實可行，所選儀器、藥品、裝置經濟可靠；簡約性：裝置簡單，操作簡便，步驟少，現象明顯，效果好。

［例］（1）課本中“‘復分解反應發生條件’的活動與探究” 用到H2SO4、Ba （NO3）2、NaOH、K2CO3四種溶液。某校化學興趣小組的同學對實驗后的廢液進行了探究。

取廢液少許，測得其pH 為12。

［提出問題］：廢液中除含OH－外，還含有哪些離子呢？

［理論分析］：廢液是由四種鹽混合而成的。這四種鹽 電離出的8 種離子 （H＋、SO42－、Ba2＋、NO3－、Na＋、OH－、K＋、CO32－） 之間會相互發生反應。廢液的pH 為12，顯堿性，所以一定不存在的一種離子是 _______；有三種離子在任何條件下都會存在， 它們是NO3－、K＋和___________。

［猜想與假設］：甲同學：另外，可能還含有SO42－、CO32－；乙同學：另外，可能還含有Ba2＋；丙同學：另外，可能還含有Ba2＋、SO42－、CO32－。

以上甲、乙、丙三位同學的假設中，________同學的假設一定不成立，原因是__________。

［實驗驗證］： 選擇其中一種可能成立的假設，設計實驗進行驗證。我選擇 _________同學的假設，實驗方案如下：

?

分析：本題在考查學生對物質之間反應規律及復分解反應條件準確把握的同時，還著重考查學生靈活應用知識分析解決問題的能力、推理能力及實驗設計能力。由廢液顯堿性可知，廢液中一定含OH－，一定不含能和OH－反應的陽離子， 所以廢液中一定不含H＋，而不能與其他離子相互結合生成沉淀、氣體和水的NO3－、Na＋、K＋三種離子在任何條件下都會存在。甲、乙、丙三位同學的猜想與假設中， 丙同學肯定是不成立的， 因為Ba2＋與SO42－和CO32－均能結合生成不溶于水的沉淀，所以它們不能共存。至于設計實驗驗證甲、乙的假設是否成立，實際上就是檢驗溶液中是否含有SO42－、CO32－、Ba2＋， 在掌握了SO42－、CO32－、Ba2＋性質的基礎上，檢驗方案也就非常清晰的呈現出來（具體見答案）。

點評：化學概念和原理是化學知識的精髓，是學好化學知識的關鍵，中考所設計的概念和原理類的探究題一般都是考查同學們對概念和原理的準確理解和掌握情況，都是可借助教材上的原型啟發（化學思想、方法）來獲得解題的思路，解答與化學概念和原理有關的化學探究題的關鍵就是緊緊抓住化學概念和原理，用概念和原理來分析和思考。

［1］教育部．義務教育化學課程標準（2011年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，2012

［2］夏建華等．2014年安徽省初中畢業學業考試綱要 （化學）［M］．合肥：合肥工業大學出版社，2014