例谈猜想型实验探究题解题策略

2022-06-19 14:28方佳鑫
中学生理科应试 2022年6期
关键词:饱和溶液石灰水电导率

方佳鑫

新高考中猜想型的实验探究题是具有广东特色题型,针对这样的题型,如何正确解答呢?本文通过三个典例介绍猜想型的实验探究题的解题策略,

一、探究实验的影响因素

试题呈现1(2021.广东真题节选)某合作学习小组进行以下实验探究.

①实验任务.

通过测定溶液电导率,探究温度对AgCI溶解度的影响.

②查阅资料.

电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量,温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大.25℃时,Ksp(AgCI)=1.8×10 -10.

③提出猜想.

猜想a:较高温度的AgCI饱和溶液的电导率较大.

猜想b:AgCI在水中的溶解度S(45℃)>S(35℃) >S(25℃).

④设计实验、验证猜想.

取试样I、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的AgCI饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表l中实验1 -3,记录数据,

⑤数据分析、交流讨论,实验结果为A3>A2>A1.小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想a成立,但不足以证明猜想b成立.结合②中信息,猜想b不足以成立的理由有

⑥优化实验,小组同学为进一步验证猜想b.在实验1-3的基础上完善方案,进行实验4和5.请在答题卡上完成表2中内容.

⑦实验总结.根据实验1 -5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想b也成立,猜想b成立的判断依据是 ,

答案:⑤测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度

⑥ 45℃ Ⅱ 45℃

⑦A3>B2>B1

分析⑤实验1-3中,不同的饱和溶液浓度不同且测试温度不同,根据资料显示离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大,所以根据实验1-3无法判断温度较高的饱和溶液离子浓度大,进而不能得出溶解度关系,故答案为:测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度:

⑥如果要判断AgCI在水中的溶解度随温度的变化情况,可以设计不相同温度下的饱和溶液在相同温度下测试,如果温度较高下的饱和溶液电导率比温度较低的饱和溶液电导率高,则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度高,所以可以设计试样I在45℃下测试与实验3比较;设计试样Ⅱ在45℃下测试与实验3比较.

故答案为:45℃;Ⅱ;45℃;⑦猜想b成立的判断依据是A3>B2>B1,故答案为:A3 >B2 >B.,

策略小结在探究实验的影响因素时,有一个原则就是确保每组实验中只有唯一的变量,其他的影响因素都是一样的,通过对比实验得出结论,

二、根据结论反推操作、现象和假设

试题呈现2某化学活动小组设计如图1所示(部分夹持装置已略去)实验装置,以探究潮湿的CI2与Na2 CO3反应得到的固体物质.

已知:通人一定量的氯气后,测得D中只有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯氧化物.可以确定的是C中含氯元素的盐只有一种,且含有NaHCO3,现对C成分进行猜想和探究.

①提出合理假设,

假设1:存在两种成分:NaHCO,和____;

假设2:存在三种成分:NaHCO,和____、____.

②设计方案,进行实验.请按表3所示写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满).

限选实验试剂和仪器:蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯.

分析通过步骤3“向6试管中滴加过量的稀HNO3溶液,再滴加AgNO3溶液”和预期现象和结论,很明显是检验氯离子的实验设计,结合本题是探究潮湿的CI2与Na2 CO3,可推出其实验设计意图是想证明C中NaCI的存在.题中提到“C中含氯元素的盐只有一种”,假设1和假设2中都含有NaCI.另外还有一种组分,应为未完全反应的Na2 CO3,故假设1为NaCI,假设二为NaCl、Na2 C03.根据步骤1将C中固体加水溶解后分为a、b两支试管,步骤3用了b试管检验NaCI的存在,那步骤2的实验设计意图是用了a试管检验Na2 CO3的存在,检验试剂可选择限选试剂中的BaCI2溶液并完成预期现象和结论的回答,

策略小结逆向推导解题策略是问题解决策略的一种.它的推导方式和正向推导正好相反,它是由结论出发,逐级验证该结论的正确性,直至已知条件.针对本题的特点,题中告知步骤3的实验步骤及预期现象和结论,由此逆推分析,确定实验方案及假设.

三、根据问题提出假设并设计实验方案

试题呈现3 三草酸合铁酸钾晶体K3[ Fe( C2O4)3].3H2O可用于摄影和蓝色印刷,某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究,请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程.

限选试剂:浓硫酸、1.0 mol.L-1 HN03、1.0 mol. L-l盐酸、1.0 mol. L-l NaOH、3%H2 O2、0. 1mol.L-lKI、0.1 mol.L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水.

(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊.B中有红色固体生成,则气体产物是____.

(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3.固体产物中铁元素存在形式的探究,

①提出合理假设

假设1:____;假设2._____;假设3.____.

②设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)

③实验过程

根据②中方案进行实验.在答题卡上按表4的格式写出实验步骤、预期现象与结论.

答案:(1)CO2和CO

(2)①全部为铁单质全部为FeO 同时存在铁单质和FeO

③见表5

分析 (1)将产生的气体产物依次通过澄清石灰水,石灰水变浑浊,说明产生的气体中含有CO2,然后再通过灼热氧化铜、澄清石灰水,观察到有红色固体生成,澄清石灰水都变浑浊,气体中含有CO;(2)固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3,可推测铁元素只能以亚铁及铁单质的形式存在或它们的组合;在设计实验时,根据Fe与FeO的性质的特点,结合限选试剂,设计合理检验方案.

策略小结根据问题提出假设,需要结合客观存在和逻辑组合,分析可能存在的各种情况对应假设.在设计实验方案要紧靠假设的提出,把假设验证转化为物质的检验,如本题例中就是转化为设计检验Fe和FeO实验方案.

以上三个典例只是抛砖引玉之举而已,在高三复习中,更要注重做好以下两个方面,首先学生要回归教材,扎实必备知识实验基础,会根据不同物质选择不同的检验试剂,其次学生要通過近几年高考真题,总结实验探究题的思维特点和规律,积累解题经验,学会根据不同题意要求设计不同的实验方案.

(收稿日期:2022 - 03 - 20)

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