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第六讲 科学探究实验

大纲要求

考试内容
考试要求
目标层次
科学探究
提出问题
依据所给资料提出有探究价值的问题。
★★★
查阅资料
从所给资料中获取信息。
★★★
猜想与假设
对问题可能的答案作出猜想或假设，并作出论证。
★★★
设计方案
根据所要探究的问题设计简单化学实验方案。
★★★
实施方案
进行实验操作，观察并记录实验现象
★★★
解释与结论
分析实验现象和处理实验数据，得出结论。
★★★
反思与评价
反思探究过程，评价探究结果。
★★★
表达与交流
表述探究过程和结果。
★★★

知识要点

一、 提出问题
问题是整个学习过程的起点，是否能形成较高的探究能力与问题的发现、提出有直接关系。
1. 问题的来源
（1）各种自然现象、社会生活、生产实践时产生化学问题的重要来源。如加油站为什么要严禁烟火？
（2）实验过程中无法解释的、新异的现象，与经验不符的实验步骤或环节，理论和实验间的差异都是问题来源。
（3）阅读资料的过程是产生化学问题的又一源泉。
2. 发现问题的方法
发现问题最重要的方法是用心观察、仔细思考，有意改变思考问题的角度、方法，即使对于显而易见的事实也多想一想为什么。
二、 猜想与假设
猜想和假设是根据已有的知识和经验，运用一定的科学方法提出的。凭空想象、随意提出猜想或假设，只能导致探究失败。无论是在什么情况下提出猜想、假设，应从客观物质本身、物质所处环境、 物质和环境间的联系等几个方面进行。
三、 探究过程中获取、处理信息的常见方法
1. 观察
（1）观察要目的明，重点清，具有典型性。如：做关于物质性质的化学实验，重点观察物质的形状的改变，包括气味的改变、气体逸出、沉淀产生或溶解、颜色的变化或改变。
（2）观察要准确、仔细，事物变化有时微妙、偶然，在偶然、微妙中包含真知，只有观察仔细、精确，才会有所收获。如：对于葡萄球菌培养皿中生长出的霉菌可杀死葡萄球菌这一现象，发现了造福于人类的青霉素。
（3）观察时应对某一事物发生变化前后的现象进行比较，或对相关事物发生变化的现象进行比较，看看相同之处、不同之处，以便从中发现规律。
2. 比较分类
比较分类也是一种常用的方法，关键是在于将学习对象或所研究问题以一定标准分门别类进行对比，找出异同点，分清楚研究问题和对象的特征及相互关系。如：区分化学变化和物理变化时，需要找出区分标准——是否有新物质生成。
3. 归纳演绎
归纳演绎是解决一般与特殊间重要的方法。归纳时应注意对某些或个别地化学现象、化学问题进行观察，总结他们的共同点。
四、 根据以上现象得出结论
根据上述实验过程的分析，和实验现象的总结归纳可以得到一个明确的结论，有的是数字结果，有的是文字结论。注意化学用语的合理使用，注意条理性和准确性。
五、 拓展
解决探究的问题后，我们通过这道题还能掌握哪些知识，在此基础上还有哪些可以加以运用的。

2011一模试题

1、（11东城7分）生活中离不开水。若水的硬度过大，会影响人体健康，因此需要进行软化处理。
（1）小文利用阳离子交换树脂对某硬水水样进行软化，其原理示意如右图所示。树脂的作用是除去硬水中的
（2）生活中通过煮沸能够降低水的硬度。小文取此水样煮沸后，发现有水垢生成。为探究水垢的成分，他进行了以下实验：
【实验过程】
实验序号
实验操作
实验现象
Ⅰ

水垢变白、变疏松，
澄清石灰水变浑浊
Ⅱ

固体部分溶解，
放出热量，
滤液的pH约为12
Ⅲ

【实验分析及结论】
①由实验Ⅰ可知，水垢分解的产物中一定有
②实验Ⅲ小试管内发生反应的化学方程式为
③根据实验探究，推测此水垢的成分中可能含有
（3）小文另取该水样，加入澄清石灰水，溶液变浑浊，其反应为：
A + Ca(OH)2 == 2CaCO3↓ + 2H2O，则A的化学式为
2、（11西城7分）某同学对“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐，与豆腐同食会引起结石”的说法产生了兴趣。
探究一 菠菜里是否含有可溶性草酸盐和碳酸盐？
【查阅资料】
（1）可溶的草酸盐、碳酸盐能与CaCl2溶液反应生成难溶于水的草酸钙（CaC2O4）、碳酸钙。
（2）醋酸（化学式用HAc表示）不与草酸钙反应，但能与碳酸钙反应生成可溶性盐。
操作①

②加入足量
CaCl2溶液
③加入足量
醋酸溶液
白色
沉淀B
菠菜样品在
少量开水中煮
沸2~3min
溶液A
白色
沉淀C
无色
气体D
残渣
【实验流程】

根据流程回答问题：
（1）操作①是_
（2）加入足量CaCl2溶液的目的是
（3）已知气体D能使澄清石灰水变浑浊，步骤③的化学反应方程式为
【实验结论】菠菜里含有可溶性草酸盐和碳酸盐。
探究二 人体结石的主要成分是草酸钙，草酸钙高温分解的产物是什么？
【查阅资料】
（1）草酸钙高温完全分解得到两种气态氧化物
和一种固态氧化物。
（2）12.8 g的草酸钙分解过程中温度与剩余固体
的质量关系如右图所示。
【实验分析】
（1）草酸钙高温完全分解的化学方程式为_
（2）通过上图数据分析，700℃时剩余固体的成分是_
请你设计实验，验证700℃时剩余固体的成分。[来
实验操作
实验现象
实验结论

3、（11海淀8分）小军家的下水管道堵了。爸爸买回一种“管道通”，使用后堵塞的管
道畅通无阻了。小军对此很好奇，于是想探究“管道通”中的物质成分。
【提出问题】“管道通”中的物质是什么？
【查阅资料】主要内容如下。
（1）下水管里的淤积物主要为油污、食物残渣、毛发等。
（2）氢氧化钠是强碱，能去除油污，腐蚀毛发一类的东西。常用于疏通管道。
（3）铝粉为银灰色固体。铝与酸、碱溶液都能反应放出氢气，反应时放出大量热。
①铝与盐酸反应的化学方程式是
②铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是 2Al+2NaOH + ==2NaAlO2 +3H2↑
【猜想与验证】小军打开一盒“管道通”，内有一袋白色固体颗粒和一袋银灰色粉末。
（1）猜想：白色固体颗粒为氢氧化钠。
实验操作
实验现象
①将几粒白色固体颗粒放在表面皿上，放置一会儿。

②将几粒白色固体颗粒放入盛有少量水的试管中，并用手触摸试管外壁。

③向步骤②得到的溶液中放入一段羊毛线，加热一段时间。
羊毛线逐渐消失。
结论：白色固体颗粒为氢氧化钠。
（2）猜想：银灰色粉末为铝粉。
实验操作
实验现象
② 照下图安装两套仪器。

②两套仪器中分别依次加入银灰色粉末和稀盐酸；银灰色粉末和
都产生大量无色气体，试管外壁温度明显升高。
③待导管口有气泡均匀持续冒出时，收集1试管气体，验纯。（两套仪器操作相同）
验纯时的操作和现象：（两套仪器相同）

④在导管口点燃气体。（两套仪器操作相同）
都产生淡蓝色火焰。
结论：银灰色粉末为铝粉。
【应用】使用管道通时，先将其中银灰色粉状固体添加于被堵塞的管道中，然后再加入白色固体颗粒，倒一杯水，堵上管道口。一会儿，管道内发生化学反应。根据题目信息，推测管道内的反应现象是

【反思】①老师告诉小军，氢氧化钾和氢氧化钠的性质非常相似。要确认猜想（1）是否正确，还需要学习如何检验钠元素的存在。
②根据本实验分析，使用“管道通”时，应注意的事项有（填一条即可）

4、（11朝阳8分）三聚氰胺（化学式为C3H6N6）是一种白色结晶粉末，因其低毒、含氮量高，俗称“蛋白精”。不法分子为了提高奶粉中的蛋白质含量而加入三聚氰胺，导致发生婴幼儿泌尿结石病例。某化学兴趣小组同学欲探究三聚氰胺的制取原理：
【查阅资料】
（1）化工企业常用尿素合成法制取三聚氰胺。即以尿素[化学式CO(NH2)2]为反应物，硅胶为催化剂，在380℃至400℃的温度下，沸腾反应、冷凝得到三聚氰胺，同时产生两种无色气体，其中一种气体具有刺激性气味。
（2）NO是无色气体，不溶于水，在空气中能迅速氧化为棕色NO2气体。
【提出问题】反应生成的两种气体是什么？
【假设猜想】根据资料及反应物判断，生成的两种气体可能是：
①二氧化碳和水蒸气 ②二氧化碳和氨气（NH3）
③二氧化碳和氮气 ④二氧化碳和二氧化氮
提出以上猜想的依据是
你认为合理的猜想是（填序号） ，理由是
【设计实验】同学们在老师的指导下，设计如图所示的实验模拟制取三聚氰胺，并验证猜想。

【实验现象和分析】
（1）A装置的作用是
（2）实验时观察到B中棉花变红，证明生成了 ，同时看到D中 现象，说明还生成了二氧化碳。
（3）C中浓硫酸的作用是
【实验结论】根据资料和实验现象分析可知，用尿素分解制取三聚氰胺的化学方程式为

5、（11丰台7分）某化学兴趣小组对水蒸气通过灼热的焦炭后，得到的混合气体主要成分产生了兴趣。同学们决定通过实验进行探究。
【提出猜想】该混合气体主要成分为一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气。
【查阅资料】a．无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
b．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
c．氢气、一氧化碳均能在加热的条件下与氧化铜反应。
【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。

（1）装置A中无水硫酸铜变蓝，装置B中澄清石灰水变浑浊。由此得出的结论为
写出装置B中反应的化学方程式
（2）装置C和D中的药品分别为
（3）同学们通过观察装置E、F中的现象后，证明了混合气中含有氢气。为了证明第四种气体的存在，装置G中的药品、现象和结论是
【实验结论】猜想正确。
【实验反思】
经过讨论，同学们将上图中装置C~H进行了简化，改进后的装置如下图所示。
（3）干燥管中碱石灰的作用为

实验操作
实验现象
实验结论
①
在尖嘴处点燃气体，

②

（4）同学们为了验证通过干燥管后气体的成分，继续进行的实验为：

6、（11石景山8分）已知木炭粉（假设木炭粉中不含杂质）和氧化铁粉末在加热条件下能发生化学反应，某兴趣小组对该反应展开了如下的探究活动。
【查阅资料】将CO通入氯化钯溶液中，会出现黑色沉淀。
【实验过程】同学们设计了如下图所示装置(部分夹持仪器已略去)。

A B C D E

澄清 氢氧化 氯化钯
石灰水 钠溶液 溶液

⑴探究反应中产生气体的成分
称取9.0 g氧化铁和1.2 g木炭粉，混合均匀后进行实验。打开止水夹a通一段时间的氮气，关闭a。再对木炭粉和氧化铁粉末的混合物加热一段时间，观察到澄清石灰水变浑浊，氯化钯溶液中出现黑色固体。
木炭粉与氧化铁粉末反应一定生成了 气体；E处酒精灯的作用是 ；B中发生反应的化学方程式为 ；加热前通一段时间氮气的原因是
⑵探究反应后剩余固体的成分
【提出猜想】
猜想1：只含有铁； 猜想2：含有铁和木炭；
猜想3：含有 ； 猜想4：含有铁、木炭和氧化铁。
【实验验证】
小组同学测得剩余固体质量为6.6 g，将剩余固体置于烧杯中，向其中加入足量的稀盐酸，固体全部溶解且有大量气泡出现，猜想不成立的是 ，剩余固体中含有的物质及质量分别为
2012一模试题

1、（西城.33.6分）化学兴趣小组同学发现实验台上按如下顺序摆放着7瓶不同的无色溶液（如图所示），其中4、5号试剂瓶标签破损。

1 2 3 4 5 6 7
【提出问题】这两瓶试剂的成分分别是什么？
【查阅资料】①碱性的亚硫酸钠（Na2SO3）溶液、Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液均可发生复分解反应，产生白色沉淀。
②Na2SO3 + 2HCl=2NaCl + SO2↑ + H2O。
③CO2与SO2均可以使澄清石灰水变浑浊。
【作出猜想】根据受损标签的信息，推测4、5号溶液可能分别是NaOH溶液、Na2CO3溶液、Na2SO3溶液或NaCl溶液中的一种。
【实施方案】各取少量4、5号溶液于试管中，分别进行下列两组实验。
实验操作
实验现象
实验结论
滴加适量___号溶液
实验1

溶液均由无色变成红色
4、5号溶液均不可能是上述猜想中的 溶液。
滴加适量3号溶液
实验2

均产生白色沉淀
4、5号溶液可能分别是Na2SO3溶液和Na2CO3溶液中的一种。写出其中一个反应的化学方程式 。
【继续实验】为了进一步确定4、5号溶液的成分，同学们分别取少量4、5号溶液于试管中继续实验。
实验操作
实验现象
实验结论
滴加适量2号溶液

___ __
4号溶液是Na2CO3溶液
5号溶液是Na2SO3溶液。

【实验反思】同学们经过分析认为4号溶液还可能是变质的NaOH溶液。于是设计了以下实验方案进行验证。请完成下列实验报告。
实验操作
实验现象
实验结论

4号溶液是部分变质的NaOH溶液。

2、（海淀.33.8分）在户外聚会时，化学老师点燃了一支自制的蜡烛，同学们发现这支蜡烛不易被风吹灭， 原来在蜡烛的棉芯里藏了两根相互缠绕的银白色金属丝。老师指出金属丝的成分可能是Mg、Al、Fe中的一种或两种。回校后，老师提供了Mg、Al、Fe三种已知金属和MgSO4、Al2(SO4)3、FeSO4、CuSO4四种盐溶液，以及未知金属的样品。指导同学们先进行了参照实验，之后探究未知金属的成分。
（1）三种已知金属的参照实验
试剂
Mg
Al
Fe
MgSO4溶液
有气泡产生。
▲
▲
Al2(SO4)3溶液
有大量气泡产生，一段时间后金属表面有白色固体附着。
▲
▲
FeSO4溶液
有大量气泡产生，一段时间后金属表面有灰黑色固体附着。
试管底部有灰黑色固体析出。
▲
CuSO4溶液
有大量气泡产生，一段时间后金属表面有红色固体附着。
一段时间后金属表面有红色固体附着。
一段时间后金属表面有红色固体附着。
用“▲”标记的实验有相同的现象，“▲”处应记录的是 ；表中的“灰黑色固体”的成分为
Al与CuSO4溶液反应的化学方程式为
（2）未知金属成分的探究
该小组同学将两根未知金属丝分开，如图所示放入CuSO4溶液中，观察到的现象记录如下：
试剂
两根未知金属丝

CuSO4溶液
一根金属丝上有大量气泡产生，另一根金属丝上没有气泡；一段时间后，两根金属丝表面都有红色固体附着。

通过与参照实验对比，可以获得的结论是：两种金属丝的成分不同，有气泡冒出的金属丝成分是
用老师提供的试剂再进行一个实验，就能证明另外一种金属丝的成分，实验方案为
（3）实验反思
同学们在反思实验原理时，提出还可将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中，有的同学认为可以通过“金属产生气泡的快慢”这一现象进行判断，有的同学认为这种判断依据不够合理，理由是
但是“将另一种金属直接放入稀硫酸或稀盐酸中”还是可以判断出金属的成分，依据的现象是
3、（石景山33．（8分）在化学实验室，某小组同学实验时发现一瓶没有密封好的NaOH已经结块。
【提出问题】结块后的固体成分是什么？
【猜想与假设】猜想一：固体为碳酸钠
猜想二：固体为碳酸钠和氢氧化钠。
用化学方程式表示固体中有碳酸钠的原因________。
【查阅资料】 Na2CO3溶液pH>7，BaCl2溶液pH=7，Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl
【进行实验】从瓶中取出一定量的固体，加入足量水溶解，再将溶液分三等份分别装入A、B、C三支试管，进行如下实验。

同学们根据实验现象，认为结块固体中有碳酸钠和氢氧化钠。
【实验分析】
（1）根据同学们的实验结论，三支试管中观察到的实验现象分别是 ；B试管中现象产生的原因是（用化学方程式表示）
（2）同学们得出的结论是不正确的，原因是
【实验设计】为进一步确定固体的成分，请写出你设计的实验方案
【实验反思】
（1）试剂瓶中的固体结块的原因可能是
（2）在溶解固体时放出了一定的热量，依据此现象有同学认为该固体中一定有氢氧化钠，为验证该同学的结论是否正确，还应该进行的实验是
4、（丰台.33.9分）化学课上第一小组的同学做了碳酸钠溶液和A溶液反应的实验，有沉淀产生，同学们对浑浊液过滤，得到澄清滤液。第二小组甲、乙、丙三位同学对该实验进行了一系列的探究。
探究一 A溶液中的溶质是什么？
【相关资料】Ⅰ.CaCl2 + Na2CO3 CaCO3↓+ 2NaCl Ⅱ.CaCl2溶液呈中性
（1）【提出假设】第二小组同学认为A溶液的溶质有两种可能：
①是__ __，②是 CaCl2
（2）【设计实验】第二小组同学设计了如下方案并进行实验：
实验操作
实验现象
实验结论
取少量A溶液于试管中，向其中滴加 溶液

_
假设①正确。 碳酸钠与其反应的化学方程式为__
第一小组同学肯定了他们的实验结论。
探究二 过滤后澄清滤液中会有哪些溶质？
【提出假设】

（3）甲的合理猜想 ；丙的合理猜想
（4）【实验验证】乙同学针对自己的猜想进行了如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
取样于试管中，滴入几滴稀盐酸
没有气体产生
猜想不成立
你认为乙同学的实验结论是否正确？ ，其理由是 。
（5）【继续探究】请你设计实验方案确定滤液中溶质的组成。
实验操作
实验现象
实验结论

5、（东城.33.8分）（1）某实验小组在研究二氧化碳的性质时，根据下图进行实验。
请回答：A中的现象是____ __，B中反应的化学方程式是____ __
（2）该小组利用对比的方法研究二氧化硫的性质，进行如下探究。
【提出问题】二氧化硫与二氧化碳均属于非金属氧化物，是否具有相似的化学性质呢？
【查阅资料】二氧化硫具有漂白性，其原因是二氧化硫与某些有色物质（如品红溶液）反应生成不稳定的无色物质，实验室常用红色的品红溶液检验二氧化硫的存在。
【实验探究】实验装置如右图所示。
①装置C中紫色石蕊溶液变红，是由于二 氧化硫与水反应生成了亚硫酸（H2SO3）；装置D中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式是
②装置E的试管中溶液变无色，取该溶液加热，溶液又变为红色，
其原因是
③此装置有一个明显的不足之处是
④活性炭也能使品红溶液褪色，其褪色原理与二氧化硫
使品红溶液褪色的原理不相同，其理由是
【反思提高】某同学将二氧化硫通入到紫色的酸性高锰酸钾溶液中，观察到溶液由紫色变为无色，由此他得出的结论是：二氧化硫能将酸性高锰酸钾溶液漂白。请你设计实验证明此结论是否正确（要求写出操作、现象、结论）：

二氧化硫与二氧化碳有相似的化学性质，但二氧化硫还具有某些特殊的化学性质。
6.（朝阳.33.8分） 在化学实验技能考试中，有一题目是鉴别氢氧化钙溶液和氢氧化钠溶液，某同学进行了如下图所示的实验。

⑴写出试管②中反应的化学方程式：
⑵当看到不同现象时停止通气体，将两支试管中的废液倒入同一个干净的烧杯中，并将废液进行过滤，同学们对滤液成分进行了探究。
【提出问题】滤液中除水外还含有哪些物质？
【查阅资料】①氯化钙溶液呈中性； ②Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
【猜想假设】 甲同学认为：只含有氢氧化钠 乙同学认为：只含有碳酸钠；
丙同学认为：含有氢氧化钠和氢氧化钙； 丁同学认为：含有氢氧化钠、碳酸钠和氢氧化钙；
你认为还可能是 （写一种猜想）。
【分析讨论】你认为哪位同学的猜想不合理并说明理由
【实验设计】设计一个简单的实验证明你的猜想正确。
实验步骤
实验现象
实验结论
取滤液于试管中，

猜想正确

【实验分析】甲同学针对自己的猜想进行了如下实验：
实验步骤
实验现象
实验结论
取样于试管中，滴入少量稀盐酸
无明显现象
猜想成立
你认为甲同学对实验结果判断是否正确？请说明理由。

【反思拓展】
下列实验方法可以区分氢氧化钠和氢氧化钙两种固体的是 （填字母）。
A.放置在空气中 B.观察颜色 C.加水溶解 D.利用溶解性

7、（平谷.33.9分）某校兴趣小组同学准备进行常见酸、碱、盐的性质实验时，发现实验台上放的药品中（如下图），有一装溶液的试剂瓶未盖瓶盖且标签破损，于是决定对这瓶溶液进行实验探究：
HCl来ll
Ca(OH)2

石蕊

酚酞

【提出问题】这瓶溶液是什么溶液？
【查阅资料】（1）酸、碱、盐的性质实验中用到含有钠元素的物质是氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠。
（2）碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液发生复分解反应。
【提出猜想】猜想一：这瓶溶液是：氯化钠溶液；
猜想二：这瓶溶液是：碳酸钠溶液；
猜想三：这瓶溶液是：
【实验验证】为了验证上述猜想是否正确，该兴趣小组的同学进行了如下实验探究活动
实验一：验证猜想一和猜想二
序号
实验操作
主要实验现象
实验结论和解释
①
取少量该溶液于一支试管中，向其中滴加2—3滴无色酚酞试液。
无色酚酞试液变红
该溶液不可能是
理由是
②
另取少量该溶液于一支试管中，向其中滴加足量的稀盐酸。

溶液中一定含有的溶质是碳酸钠，有关反应的化学方程式为_
由此，兴趣小组的同学得出结论：该溶液是碳酸钠溶液。你认为，该结论是否正确？理由是_
实验二：验证猜想三
实验操作
主要实验现象
实验结论和解释

该溶液是氢氧化钠溶液。

8、（房山.33.7分）“过氧化钠（Na2O2）”是一种淡黄色固体，能与水或二氧化碳反应放出氧气。实验室有一瓶放置了较长时间的过氧化钠粉末，已知发生了部分变质，同学们取3.00g变质粉末决定探究其中的成分及其质量。
【提出问题】变质的过氧化钠粉末中有哪些成分，它们的质量是多少？
【查阅资料】
①2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑ 2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2
②碳酸钠溶液显碱性，氯化钙溶液显中性。
③Na2CO3+ CaCl2═CaCO3↓+2 NaCl
【猜想与假设】
（1）粉末成分是Na2O2和NaOH的混合物
（2）粉末成分是________________________的混合物
（3）粉末成分是Na2O2、NaOH 和Na2CO3的混合物 ……
【设计实施方案】
实验步骤
实验现象
①取3.00g变质粉末于一支大试管内，加入适量的水，共收集到0.32g气体,然后用带火星木条检验生成的气体。

固体完全溶解，______________________
②继续向上述试管中加入足量的石灰水，充分反应。

__________________________________
③将②中物质过滤，得到滤渣,将其洗涤、干燥并称量，得固体1.00g。

【解释与结论】同学们经过认真分析，得出了以下结论。
粉末中含有的成分及质量

Na2O2
NaOH
Na2CO3
成分（填“有”或“没有”）

质量（g）

【反思与评价】
（1）实验室在保存过氧化钠时应注意_______________
（2）有同学提出把第②步实验中足量的石灰水改为足量氯化钙溶液，至沉淀不再生成时过滤，向滤液中滴加无色酚酞试液，若液体变红，则证明原粉末中有NaOH。你认为该方案是否合理并说明理由
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