探究性化学实验题的解题技巧

化学是一门以实验为基础的学科，其中探究性实验题不仅要求学生掌握扎实的理论知识，而且需要他们能够将这些知识应用于具体实验中，从而培养学生的科学探究能力和创新思维．本文探讨探究性化学实验题的解题技巧，帮助学生在实验设计、数据收集与处理、结果分析和结论提炼等方面提高效率和准确性．

１ 探究性化学实验概述

探究性化学实验题的特点在于它们往往没有标准答案，鼓励学生运用科学的方法来探索未知，通过实验的方式来验证假设，提出并证实自己的理论．探究性实验题的类型多样，题目通常包括对已知化学现象的进一步探索，或是对陌生化合物和反应的实验研究，既可以是定量的，也可以是定性的，有时是开放式的问题，有时则是需要验证特定科学假设的实验．探究性化学实验基本模式如图１所示．

２ 探究实验常见类型

２.１ 探究反应原理

例１ 小明同学在进行实验时，发现当铜和稀硝酸反应时，最终的溶液呈现蓝色．当将稀硝酸换成浓硝酸，再次进行反应时，溶液呈现绿色．为探究原因，请完成下列问题：

[猜想假设]

假设１： ______;

假设２：NO２ 气体溶解在硝酸铜溶液中．

[实验操作及现象分析]

实验１：将硝酸铜晶体添加至蒸馏水中，不断增加晶体的添加量，最后配成饱和溶液．发现该溶液从始至终呈现蓝色，并没有绿色出现．

小明同学根据实验１的现象，分析出假设１并不成立，请回答假设１的内容．

实验２：小明同学在实验１的基础上，对假设２进行了验证，实验结果初步证明了其猜想成立，则具体的实验操作和实验现象为______．

小红同学在观看了小明同学的实验之后，认为假设２不严谨，并对实验２进行了进一步的探究．

实验３：向浓硝酸和铜反应后的混合溶液中通入氮气．产生大量红棕色气体，短时间内溶液会保持绿色，但经过较长时间后，溶液呈现蓝色．

根据实验３的操作和现象，小红同学认为假设２不严谨的原因是______．

小红同学经过查阅资料，发现以下知识：

① 铜与浓硝酸反应后溶液呈现绿色是由于HNO２（或NO－ ２ ）与铜离子作用的结果．

② 金属和浓硝酸的反应一旦发生后速率不断加快，原因是反应过程中有HNO２ 生成．如Cu与浓硝酸反应，开始生成的NO２ 溶于水形成HNO２，HNO２ 再与Cu反应，反应速率就大大加快．

实验４：小红同学通过表１所述实验证实了反应过程中有HNO２ 的生成．

请解释实验Ⅲ产生该现象的原因是______．

解析

结合实验１操作可知，实验探究的是硝酸铜溶液浓度对溶液颜色的影响，故假设１是硝酸铜溶液颜色与溶液浓度有关．假设２为硝酸铜溶液中溶解了NO２，且初步验证了假设２成立，则实验设计是加热硝酸铜溶液，温度升高，NO２ 气体溶解度减小而逸出，放出红棕色气体，溶液颜色变为蓝色，说明颜色的变化与溶解了NO２ 气体有关．实验３向混合溶液中通入氮气会将溶液中溶解的NO２ 气体带出，而溶液仍保持一段时间绿色，说明绿色的产生不是溶解NO２ 气体的原因，所以认为假设２不严谨．实验Ⅲ中反应较慢，溶液变为蓝色的原因是过氧化氢具有强氧化性，过氧化氢与亚硝酸反应生成硝酸，导致溶液中亚硝酸的浓度降低，反应速率减小，溶液变蓝．

２.２ 探究物质性质

物质性质探究通常是对我们比较熟悉的物质进行性质验证，该类探究题的思维模型如图２所示．

例２ 某学习小组设计了如图３所示装置用于制取SO２ 并验证其性质．

（１）实验时装置E中反应的离子方程式为______．

（２）若装置B中溶液无明显现象，装置C中溶液红色褪去，则使品红的水溶液褪色的含硫微粒一定不是______（填化学式）．

（３）该实验小组的甲、乙两位同学为进一步探究SO２ 的漂白性，按如图４所示装置继续进行实验并记录相关现象．研究发现２种气体用量不同现象不同．

① 装置中浓硫酸除了干燥气体以外的作用为______．

② 根据表２中实验现象做出合理解释．

（４）装置D 中没有白色沉淀产生，但随着反应的进行，发现装置D 中产生了少量白色沉淀．为进一步探究产生沉淀的原因，丙同学分别用煮沸和未煮沸过的蒸馏水配制的Ba（NO３）２ 和BaCl２ 溶液，进行如图５所示实验．

实验中G、H、I烧杯中观察到的现象如表３所示．

① 据G中现象推测D中产生的白色沉淀的化学式是______．

② 据I中出现白色沉淀的速率比H 中快很多的现象，推测其根本原因可能是______．

解析

（１）装置E 中发生的反应为２Fe３＋ ＋SO２＋２H２O＝SO２４－ ＋２Fe２＋ ＋４H＋，实验现象为溶液由棕黄色变为浅绿色．

（２）若装置B中溶液无明显现象，装置C中溶液红色褪去，说明使品红的水溶液褪色的含硫微粒是SO２ 与 H２O反应生成的 H２SO３ 或SO２３－ 或 HSO３－，一定不是SO２．

（３）① 由实验装置图可知，装置中浓硫酸的作用为通过观察集气瓶中气泡的多少，判断气体流速，从而控制２种气体的比例．② 由甲中品红溶液几乎不褪色可知，SO２ 和Cl２ 在品红溶液中恰好完全反应生成没有漂白性的盐酸和硫酸，反应的化学方程式为Cl２＋SO２＋２H２O＝２HCl＋H２SO４．由乙中品红溶液的颜色随时间的推移变得越来越浅，说明某种气体流速过快，导致Cl２ 或SO２ 过量，使品红溶液漂白褪色．

（４）① 由G中无白色沉淀产生，pH 传感器测的溶液pH＝５３可知，D中SO２ 与溶液中的氧气反应生成硫酸，硫酸与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化氢．② 由I中出现白色沉淀的速率比H 中快很多的现象可知，没有煮沸的蒸馏水中溶有的氧气与SO２ 的反应速率比NO－ ３ 在酸性条件下与SO２ 反应的速率快，说明在水溶液中O２ 氧化SO２ 比NO－ ３ 氧化SO２ 活化能小，生成沉淀速率快．

３ 解题技巧总结

解题的流程可以分为以下几个步骤．

１）细致审题：该步骤要求学生仔细阅读题目，识别题目中的关键信息，并将其与已有的化学知识联系起来．

２）逻辑推理：在明确了题目要求之后，学生需要运用逻辑思维和化学知识来推导出解题的途径．这个过程中，他们需要清晰地规划解题步骤，并快速找到解决问题的方法．

３）理解原理：深刻理解化学反应的基本原理对于解答探究题至关重要．学生需要根据题目条件，分析预期的化学反应和结果，教师应通过讲解和实验演示来帮助学生理解化学反应的本质，并鼓励他们通过实验来验证理论．

总之，解决化学探究题需要学生具备良好的审题能力、逻辑推理能力．教师的作用是通过各种教学方法和实践活动，引导学生掌握这些能力，从而提高他们解决问题的效率和准确性．

（完）