化学实验探究题的解法探讨

综观五年（2007年―2011年）的广东省高考试题，化学实验探究试题的命题日趋成熟。试题很好地体现了课程标准主旨。试题注重思维过程和语言表达能力的考查，是新课程高考的亮点和精华所在。

一、实验探究题的特点分析

从科学探究一般过程看，实验探究包括“提出问题、作出假设和设计实验方案”。广东高考实验探究题是以给出材料为基础，作出假设，设计实验方案，预测实验结果，并对实验结果进行合理的分析和解释，以考查考生“使用恰当的方法验证简单的化学事实”和“具有对一些化学问题进行初步探究”的能力。

二、实验探究题的解法归纳

实验探究题的逻辑性很强，题目中的每一个条件，每一个步骤，都有着紧密的联系。遇到实验题时，着重考查能否根据问题提出假设，能否利用身边的材料设计探究假设的实验方案（包括设计对照实验），能否按照实验计划准备实验材料，有步骤地进行实验，能否按照实验操作的规范要求完成实验，能否安全地使用各种实验器具，能否依据现象归纳得出结论等等。

1． 假设时注意：假设的内容是由问题决定的；假设的作出与基本预测有关系（如果基本预测是肯定的，假设就是肯定的假设；如果基本预测是否定的，假设就是否定的假设；如果预测是中立的，假设就是中立的假设）；作出的假设是可以检验的（假设在实验之前没有正确和错误之分只有可检验和不可检验之分）。

2． 设计实验方案要从实际实验角度制定，充分考虑相关实验基本操作和试剂用量的基础上，形成具体的实验步骤。如果实验材料和用具是给定的，要考虑每一种材料和用具的作用，要根据实验材料和用具来推断实验步骤；如果材料是自选的，也可以先确定实验方法，根据实验具体操作步骤来推断实验材料和用具。

3． 探究性实验的实验结论的基本句式是“如果……，那么……。”，“如果”后面跟的是预测的现象，“那么”后面跟的是相应的结论。

三、实验探究题的典例分析

【例1】已知FeSO4在不同条件下分解得到的产物不同，可能是FeO和SO3，也可能是Fe2O3、SO3和SO2。某研究小组探究在酒精喷灯加热条件下FeSO4分解的气体产物。已知SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃。

（1）装置Ⅱ的试管中不装任何试剂，其作用是_______________________，试管浸泡在50℃的水浴中，目的是________________________________。

（2）装置Ⅲ和装置Ⅳ的作用是探究本实验气体产物成分。请完成实验设计，填写检验试剂、预期现象与结论。

限选试剂：3mol・L－1H2SO4、6mol・L－1NaOH、0.5mol・L－1BaCl2、0.5mol・L－1Ba(NO3)2、0.01mol・L－1酸性KMnO4溶液、0.01mol・L－1溴水。

（3）装置Ⅴ的作用是防止尾气污染环境，烧杯中应加入的试剂是 。

解析：该题是与实验装置相结合的实验探究题，实验以FeSO4的分解为素材，考查基本仪器的使用和常见气体的检验。（1）由图可知，装置Ⅰ是用以FeSO4在高温下的分解，分解所得的气体产物可能是SO3或SO3和SO2的混合气，由于SO3的沸点是44.8℃，若温度低于44.8℃，则会转变为液态，为防止SO3液化，所以把试管浸泡在50℃的水浴中；由于SO3和SO2均易与水反应，在通入溶液前连接一个空载装置的目的是为了防止发生倒吸现象。（2）依据试题所提供试剂，探究气体产物中含有SO3可选用0.5mol・L－1BaCl2溶液，为防止在酸性条件下HNO3氧化SO2，影响SO2的检验，不得选用0.5mol・L－1Ba(NO3)2溶液，探究产物中是否含有SO2可选用0.01mol・L－1酸性KMnO4溶液或0.01mol・L－1溴水，依据溶液颜色的变化确定是否含有SO2。（3）由于反应产生的酸性气体会污染环境，所以必须用碱性试剂吸收尾气。

答案：（1）防止溶液倒吸入装置Ⅰ，防止SO3液化或凝固（2）

（3）6mol・L－1NaOH溶液

【方法归纳1】书写步骤时，一要注意取样，如试样是固体一般是“取适量试样研磨成粉，将粉末在烧杯中溶解……”；试样是液体或溶液一般是“取试样少许或上层清液或洗涤液于试管中……”；试样是草本植物一般是“取试样少许灼烧成灰，将灰在烧杯中溶解溶解，过滤……”。二要注意试剂的选择，不要选择试题没有提供的试剂，如试题提供的氧化剂是稀硝酸，就不能用没用提供的酸性高锰酸钾溶液；再如试题提供浓硫酸没有提供稀硫酸，而实验必须用到稀硫酸，就一定要有浓硫酸的稀释过程。三要注意标明试剂的浓度和用量，浓度可以是试题提供的，用量一定要考虑试剂的性质，反应的要求。格式可以为“向0.1mol/L‘XX’溶液中加入适量或少量或过量0.1mol/L‘YY’”。

【例2】纯碱、烧碱等是重要的化工原料。

（1）利用图2所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应：将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是

，反应的离子方程式是 。

（2）向100mL2mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反应后将溶液在一定条件下蒸发结晶，得到少量的白色固体。试设计实验确认该白色固体的成分。

①提出合理假设。假设1. 该白色固体为NaOH和Na2CO3；假设2. 该白色固体为只有Na2CO3；假设3． 该白色固体为只有NaHCO3；假设4. 该白色固体为 。

②基于假设1. 设计实验方案进行实验证明固体的成分是NaOH和Na2CO3。请在答题卡上写出实验步骤及预期现象和结论。（步骤可不填满也可增加）限选实验试剂及仪器： 1moL・L－1HCl溶液、1mol・L－1MgCl2溶液、0.5moL・L－1BaCl2溶液、1mol・L－1Ba(OH)2溶液、甲基橙试液、酚酞试液、试管、胶头滴管、过滤装置。

解析：（1）由于NaOH与CO2反应，2OH-+CO2=CO32-+H2O（或OH-+CO2=HCO），使得烧瓶内气体的物质的量减少，压强小于外界大气压，所以广口瓶中的水会倒吸进入烧瓶中。（2）由于NaOH和CO2相对用量不同，可能发生不同的反应，所以蒸发结晶所得固体产物可能有四种情况：只有Na2CO3、只有NaHCO3、NaOH和Na2CO3和Na2CO3和NaHCO3，因为NaOH和NaHCO3会相互反应，所以不可能得到NaOH和NaHCO3。（3）由题给试剂检验NaOH最好用酚酞试液，由于Na2CO3在溶液中水解使溶液显碱性，会干扰NaOH的检验，所以要加入过量的0.5moL・L-1BaCl2溶液检验并排除对NaOH检验的干扰。

答案：（1）水沿导管由广口瓶进入烧瓶（或：水倒吸进入烧瓶），2OH-+CO2=CO+H2O（或OH-+CO2=HCO3-）（2）Na2CO3和NaHCO3

【方法归纳2】对于有关步骤、预期现象及结论的概括，要用规范的语言来表达，表达过程中一定要按格式答题，同时要体现出科学、等量、单一变量与对照性等原则。表述时要注意：取适量的物质……(取样：写明适量或少量,分成A、B、C等试管)，进行实验……(写滴加操作，写过量或少量或几滴，写浓度mol/l或%，再写操作振荡、静置、过滤等)，如果有……(现象)，则得出……(结论)，如果没有……(现象)，则得出……(结论)。

四、实验探究题的强化练习

1． 某同学为了验证Fe3+是否能氧化H2SO3生成了SO2-4，他用50mL0.1mol/LFeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，再进行以下实验：

（1）检验吸收液中的SO： ，则证明Fe3+能把H2SO3氧化为SO。

（2）请配平并完成上述反应中的化学方程式：2FeCl3+SO2+ =2FeCl2+H2SO4+2HCl，反应中的氧化产物是 （写化学式）。

（3）吸收液中除了含有H+、Cl－、SO以外，对其它成份（Fe3+、Fe2+、H2SO3）的可能组合进行探究：

①提出假设。假设1：溶液中存在Fe3+、Fe2+；假设2：溶液中存在 ；

假设3：溶液中存在Fe2+ 而不存在H2SO3（恰好完全反应）。

②设计方案、进行实验，验证假设。请在表中写出实验步骤以及预期现象和结论（可以不填满）。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1moL・L-1KMnO4、0.1moL・L-1KSCN溶液、品红稀溶液。

解析：（1）检验SO2-4必须防止SO2-3的干扰，所以检验时要先滴入足量的稀盐酸排除SO2-3的干扰，再加入氯化钡溶液。（2）依据质量守恒定律可知方程式右边的缺项为H2O，依据化合价升降的规律可知氧化产物为H2SO4。（3）由于用Fe3+可以氧化H2SO3，故Fe3+与H2SO3不能共存，溶液中有H2SO3就一定有Fe2+，依据假设1和假设3不难得出假设2为溶液中存在Fe2+、H2SO3。由题给信息可知步聚1是检验溶液中是否存在Fe3＋，因此可以加入0.1mol/LKSCN溶液；设计步骤2时要考虑到Fe2+和H2SO3均具有还原性，都能使KMnO4溶液褪色，不能使用KMnO4溶液，应该选用品红稀溶液。

答案：（1）取少量样品溶液于试管中（1分），先滴入足量的稀盐酸（1分），再滴入氯化钡溶液（1分），如果有白色沉淀生成（1分）（2）2H2O（2分），H2SO4（2分）（3）①假设2：Fe2+、H2SO3（2分）②

2． 某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe（NO3）3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究：

[实验]制备银镜，并与Fe（NO3）3溶液反应，发现银镜溶解。

[提出假设]

假设1： 。

假设2：Fe（NO3）3溶液显酸性，在此酸性条件下NO3―能氧化Ag。

假设3：Fe（NO3）3溶液中的Fe3＋和NO3- 都氧化了Ag。

[设计实验方案]

（1）基于假设1和假设2设计实验方案。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。（提示： NO3-在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生）。

（2）若假设1和假设2经验证均成立，是否能得出假设3成立。若能，请用离子方程式简述你的理由： 。

解析：解答此题应以“Fe（NO3）3溶液反应，发现银镜溶解”为事实基础，分析Fe（NO3）3溶液的成分及性质，并在此基础上提出假设。由于Fe3＋具有氧化性，可能氧化Ag，由于Fe3＋具有水解性，在酸性条件下NO-3也可能氧化Ag，同样也可能是在酸性条件下Fe3＋和NO-3共同作用的原因。验证假设1可以选用Fe（NO3）3溶液，验证假设2必须保证溶液中存在NO-3并显酸性。

答案：假设1：Fe3＋具有氧化性，能氧化Ag

（3）能（1分）4Fe3++6H2O+9Ag+3NO－3=4Fe（OH）3+9Ag++3NO

（作者单位：东莞中学松山湖学校）

责任编校 李平安