實驗探究專題突破

實驗探究題旨在讓同學們深入理解化學原理，培養同學們設計實驗、科學推理及解決實際問題的能力。實驗探究題通常為試卷壓軸大題，難度較高，近年來對同學們應用實踐和遷移創新能力的考查尤為側重。

考點提煉

1.常見步驟

①提出問題；②猜想假設（包含一定程度的證據推理）；③設計和進行實驗；④證據推理；⑤初步結論；⑥反思評價；⑦調整改進；⑧得出結論；⑨遷移應用。

2.常見實驗方法

（1）對照實驗法：兩組實驗條件相同，只有一個變量不同，通常具有該不同變量的實驗組為實驗主體。利用對照實驗排除溫度、壓強、空氣、時間、加水稀釋等外界因素對實驗現象的干擾。或者利用對照實驗突出實驗組的現象變化，例如對比觀察確定顏色改變等。

（2）控制變量法：對于多變量問題，設計擁有全部變量條件的實驗組，再設計多個只改變某一變量的對照組，進而確定各變量對實驗結果的影響。在進行現象分析時，實驗組必選，然后逐一選擇對照組進行小結。

3.典型問題

（1）補全實驗步驟

①補全提出問題或猜想假設：優先依據實驗結論，其次結合實驗步驟。若實驗步驟對多種情況進行了討論，則提出問題不能有結論性語言，通常表述為“探究××內容”或“××內容是什么”。若實驗步驟有非常明確的指向性，則問題通常表述為“驗證××內容”。

②補全實驗設計：依據對照實驗或控制變量的實驗方法進行分析。對照實驗中應找到需排除的無關因素或需要突出的實驗現象。控制變量法中應優先尋找具有完整變量的實驗組，進而設計改變變量的對照組實驗。

③推測實驗現象：依據物質性質，根據實驗步驟和結論進行分析。

④推測結論：依據物質性質，參考問題與假設，實驗方案現象進行歸納。注意題目中的實驗數據要物盡其用，明確答出變化規律、大小關系、數據關系，例如：隨著溫度升高，甲的××升高；甲物質××大于乙；甲的××數據是乙的2倍。

⑤補全實驗反思：分析實驗步驟設計的合理性，尋找實驗結論證據不足之處，考慮環保以及實驗安全性問題。尤其注意如果后續存在進一步實驗改進，則該反思應起到承上啟下的作用，需要能引出后續改進。

⑥完整設計實驗方案：需要根據上文或教材重點實驗進行模型構建，結合控制變量或對照實驗方法進行模仿設計。

（2）論證及分析解釋能力的考查

①實驗設計的科學性、嚴謹性，實驗結論證據的充分性論證：例如驗證汽水冒出的氣體是二氧化碳，如果直接將澄清石灰水加入汽水中則存在多方面問題。首先題目要求驗證冒出的氣體是二氧化碳，而實驗操作對象氣體是在汽水溶液中未冒出的，其次無法排除汽水中其他成分對實驗的影響，無論澄清石灰水是否變渾濁都無法確定二氧化碳的存在。

②圖象、表格數據的分析：需要注意圖象與坐標軸截距的意義、圖象拐點的意義、圖象的趨勢（尤其是縱坐標數值不變時對應的實際情況），使用圖象數據時要對橫、縱坐標都進行描述。表格數據通常需要結合控制變量法進行分析，但要注意有些表格還可能會表達某種數據取用的規律，例如多種藥品的總質量恒定，溶液總體積恒定，藥品投入呈現比例規律等。

（3）創新思維能力的考查

①獲取信息，設計實驗：此類題目只需認真閱讀題目中“已知”“小資料”等相關內容，基本可以直接套用。

②通過已有或在試題中習得的知識，解決真實情境中的問題：需要總結實驗模型，進行類比分析。例如學習氫氧化鈉變質程度的檢驗后，總結檢驗反應進行程度實驗的一般思路等。

③定性到定量的，具體到抽象的思維轉變：例如已知氧氣支持燃燒，則應聯想到氧氣濃度對燃燒劇烈程度的影響。已知酸堿中和反應進行程度的檢驗方法，推理出一般性的復分解反應進行程度的檢驗思路。

④開放性問題，需要自圓其說：此類問題答案不唯一，需要回答核心內容 + 解釋說明，只要解釋說明部分符合初中生認知或符合科學真理即可。

⑤如遇到設計基本合理，但要求分析實際操作中會遇到的問題，通常需要多方面考慮物質實際的理化性質，大概率會出現某些物理方面的原因（例如受浮力、總體積、總質量、散熱問題等）導致實驗無法按照預期完成。如果沒有思路可以從藥品用量多對環境污染大、現象劇烈易發生危險、藥品用量少現象不明顯或裝置復雜程度等方面進行展開。

典例精講

例 適當補充維生素C可增強免疫力，某維生素C泡騰片相關信息如下所示。

[主要成分：維生素C（C6H8O6）、碳酸氫鈉（NaHCO3）、檸檬酸（C6H8O7）等

用法用量：每片4 g，每片加水200 mL ]

同學們在飲用氣泡豐富的維生素C泡騰片飲品后，積極動腦開展如下探究：

實驗探究一

【提出問題】維生素C泡騰片溶于水后產生的氣體是什么？

【猜想假設】可能是CO2、O2、CO、H2、N2中的一種或幾種。

【證據推理】（1）不可能含有CO和H2，因為從食品安全角度考慮，H2易燃易爆，CO屬于有毒氣體。不可能含有N2，依據是_________。

經過討論，同學們一致認為該氣體可能含有CO2、O2中的一種或兩種。

【進行實驗】（2）小組同學收集維生素C泡騰片與水反應產生的氣體進行如表1實驗。

①甲實驗可以得到的結論是___________________________。

②乙實驗不足以證明氣體中不存在氧氣，其原因是__________________。

（3）為進一步探究氣體成分，小組同學將裝有氣體樣品的集氣瓶倒扣入足量的氫氧化鈉溶液中，若氣體中不存在氧氣，請預測實驗現象_________ 。

實驗探究二

小組同學購買了食品級的碳酸氫鈉和檸檬酸準備自制泡騰片。

【提出問題】（4）探究泡騰片中_________ 對氣泡產生速率的影響。

【設計方案】按照表2稱量兩種固體藥品壓制成片，投入水中。

（5）表中x的取值為_________g。

【補充方案】（6）為了和商品維生素C泡騰片進行有效對比，有同學提出應再加入等量的維生素C，你認為還應控制的變量是_________。

實驗探究三

【提出問題】查閱資料，已知檸檬酸是一種固態酸。類比稀鹽酸能與碳酸氫鈉反應的性質，小組同學對檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體能否反應產生興趣。

【進行實驗】

[操作 現象 結論 檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體混合壓片，將其與盛有適量澄清石灰水的小燒杯共同密封在玻璃鐘罩內 2天后澄清石灰水變渾濁 檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體能緩緩反應 ]

【反思評價】（7）指出該實驗設計的不妥之處__________________。

【遷移歸納】（8）改進實驗后得出了正確結論：檸檬酸固體不能與碳酸氫鈉固體反應。依據該結論推測檸檬酸固體沒有酸的一般通性，微觀上不具有自由移動的__________________。

【拓展實驗】（9）請選擇試劑進一步驗證上述結論，試劑名稱_________。

解析：（1）考查元素守恒；（2）①考查檢驗常見物質的思路方法；②氧氣濃度過低不足以支持燃燒，故木條熄滅時仍可能存在氧氣；（3）二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收，如果沒有氧氣，則吸收后不剩余氣體；（4）、（5）、（6）根據表格可知每組實驗藥品總量和商品維生素C泡騰片每片質量一樣，均為4 g，所以調整的只能是兩種藥品的比例，其質量之和為4 g，為了與商品維生素C泡騰片進行對比，應該按照其每片規定用水量加水，同時體現控制變量思想；（7）澄清石灰水放出的水蒸氣可能會使檸檬酸固體部分溶解，導致反應不符合固體與固體的設計初衷，該實驗可以改進為壓片后稱量固體總質量，密封干燥保存一段時間后，再次稱量質量，如果質量不變，則檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體不反應；（8）酸的通性的相關微粒是氫離子；（9）開放問題，只要選取能與酸反應的物質，驗證其與檸檬酸固體不發生化學反應即可。

答案：（1）原料不含氮元素 （2）①氣體中含有二氧化碳 ②氧氣濃度過低，木條也會熄滅 （3）氫氧化鈉溶液充滿集氣瓶 （4）碳酸氫鈉和檸檬酸的質量比 （5）1 （6）每次加入200 mL水 （7）澄清石灰水逸散的水蒸氣會促使檸檬酸與碳酸氫鈉固體反應 （8）氫離子 （9）鋅粉（或“碳酸鈉粉末”等合理即可）

總結提升

實驗探究核心方法是對照實驗法和控制變量法，同時應注意以下答題技巧。

（1）認真閱讀題目中材料，包括圖片、資料、注釋等。

（2）熟悉實驗步驟間的關系，能依據實驗整體設計思路推理補全實驗步驟。

（3）充分利用題目中數據，能定量描述的內容，不可以僅用定性描述。

（4）實驗結論應建立在充分的證據基礎上。對于實驗反思類問題應從科學性、嚴謹性入手，實驗反思應承上啟下。

（5）開放性問題，需要將直接答案和解釋說明都答出。

（作者單位：阜新市第十二中學）