中考冲刺：化学探究题（基础） 知识讲解

中考冲刺：化学探究题（基础）
 

【中考展望】

探究性试题是在新情境中，将真实的实验事实作为探究的基础，需要学生以科学探究方式，利用已有的知识，通过猜想或假设，设计实验步骤和方案进行验证，最终解决问题，得出结论，并能进一步发展和应用的一类试题。

探究性试题体现了素质教育的要求，突出了新课标、新教材的特点，代表了中考改革的方向，在近几年的中考中起到了一定的导向作用，因此，此类试题在中考中频频出现，且分值相对较高，现已成为中考命题的热点和亮点。预计今后的命题将更加注重学科知识与生活、生产实际以及现代科技等紧密结合，以培养学生的科学素质、自主探究精神和创新思维能力。

【方法点拨】

一、化学探究题的题型特点（高清课堂《探究实验1》）

1．从试题结构看，试题主要由“情景设置”“探究过程”和“问题”三部分组成。其中“问题”部分贯穿于整个探究过程。

    2．从情景内容来看，主要取材于实验情景、日常生活情景和社会问题情景等；命题方式主要有文字叙述、图表数据、实验装置及实验报告等形式；探究内容是从“情景设置”中提出的具有一定研究价值的小课题，比如物质的化学成分、组成、结构、性质、制备、用途、元素含量或数据处理、理论推测等。

    3．从答题要求看，具有“高起点，低落点”的特点，即题目看起来新颖独特、要求高，但解决问题用到的知识却很基础。

    4．从中考题型来看，探究题主要涉及填空、简答、实验等，尤其侧重实验探究，一般不涉及选择题。

二、化学探究题的解题方法和策略（高清课堂《探究实验2》）

1.猜想与假设验证类探究题：要仔细分析题目，可从不同的角度提出问题，并进行猜想和假设。提出的假设要严密、合理，有科学的理论依据。

    2.实验方案设计类探究题：根据试题的要求、结合已有的化学知识和生活经验，设计简单的化学探究性实验。设计探究性实验是综合考查学生能力的题目，对学生的要求很高。它不仅要求学生对物质的性质、检验和制备很熟悉，而且还要求实验方案简单易行，原料价格低廉，无污染等。对于该类问题同学们实际上只要根据题意搞清或确定实验的原理，然后紧紧抓住原理进行设计，难点也就化解了。

3.收集证据解释类探究题：此类探究题是运用调查、查阅资料等方式收集解决问题的证据，并对所收集的证据和获得的信息进行简单的加工与整理，通过分析、比较、分类、归纳、概括等方法，认识知识之间的联系，从而得出正确的结论，并对结论作出正确的解释。

    4.分析评价类探究题：要会对简单的化学实验探究方案的优劣进行评价，并提出自己的建议。科学探究的目的是为了让学生学会科学探究的方法，并在探究的过程中学会运用所学知识分析解决实际问题的能力，同时让学生学会创新，养成“勇于实践，敢于质疑”的科学品质。而近几年中考探究性试题中设置的对探究性实验方案的评价内容，应该说是上述精神最好的体现。对一个实验方案的评价，要注意从如下几个方面人手：①原理是否正确，即能否达到实验的目的；②所用原料是否常见、易得、廉价；③是否节约药品，即原料的利用率是否高；④操作是否简单，即操作过程是否简捷优化；⑤是否对环境产生污染；⑥是否有实验误差；⑦方案是否有新创意；⑧安全性是否好等。能达到上述八点要求的实验方案应该说是最优实验方案。至于提出合理化建议，也就是基于上述几个方面，结合题意来提出符合要求的建议。

类型一、猜想与假设验证类探究题

1.南南同学跟妈妈学烧紫甘蓝（紫卷心菜），用油炒后加入食醋，发现紫色的叶片立即变红，激发了他的探究欲望。

    【提出问题】紫甘蓝的汁液能作酸碱指示剂吗？

    【进行实验】取紫甘蓝叶片少许在研钵中捣烂，用少量水浸泡，滤出蓝紫色的汁液。将汁液分别滴入下列液体中，观察其显示的颜色并记录如下表。

    【得出结论1】紫甘蓝的汁液________（选填“能”或“不能”）作酸碱指示剂。

    【质疑并求证】紫甘蓝的汁液在均为碱性的肥皂水和纯碱溶液中，为何显示不同颜色？用pH试纸测得上述肥皂水和纯碱溶液的pH分别为9和11，则肥皂水的碱性比纯碱溶液的碱性（选填“强”或“弱”）________。

    【查阅资料】

    【得出结论2】紫甘蓝的汁液在不同pH范围内显示的颜色不同，利用紫甘蓝的汁液还可以区分液体碱性的________。

    【拓展应用】柠檬酸是制汽水的原料之一，为探究其固体是否显酸性，南南同学联想到教材上二氧化碳相关实验的设计，准备了三朵用紫甘蓝的汁液染成蓝紫色的干燥小花。

    取干燥的花①和喷上水的花②，分别放入盛满二氧化碳的两个集气瓶中，发现花①不变色，花②变成了________色。在干燥的花③上直接撒少量柠檬酸固体，花不变色，说明了________；再向该花喷水，蓝紫色的花上出现了红色。

    【反思】上述花的变色均与水有关，水的作用分别是：

    花②中________；花③中________。

【思路点拨】

1．由题给信息可知：

（1）紫甘蓝汁液滴入酸碱性不同的液体能显示不同颜色，可判断它能作酸碱指示剂；

（2）当溶液显碱性时，pH越大碱性越强，在pH为7～14的碱性区间内紫甘蓝汁液显示不同颜色。

2．拓展应用：

（1）CO2和H2O反应生成H2CO3，它和白醋一样在水中能电离出H+，使紫甘蓝变红色；

（2）柠檬酸的固体不显酸性，它在水溶液中电离出了H+，才显示了它的酸性。

【答案与解析】

【得出结论l】能  【质疑并求证】弱  【得出结论2】相对强弱  【拓展应用】红

柠檬酸固体不显酸性【反思】水与二氧化碳反应生成碳酸，碳酸在水中会解离出H+柠檬酸溶解于水，在水中会解离出H+

【总结升华】本题主要考查学生对酸碱指示剂概念的理解及pH与溶液酸碱性的关系。

举一反三：

【变式】小侯同学在学习了燃烧与燃料的有关知识后，观察到家庭用的燃煤通常加工成蜂窝状，这样会燃烧得更充分。由此她联想到细铁丝在空气中不能燃烧，而在氧气中能剧烈燃烧。于是引发了思考：哪些因素能影响可燃物燃烧的剧烈程度呢？她做出两种猜想并进行了实验探究。请你回答有关问题：

    （1）她提出的两种猜想是：

    ①________________________________；

    ②________________________________。

    （2）请选择其中的一种猜想，设计实验加以探究（你所选择的猜想序号是________）：

（3）为了使燃料能够得到充分利用，节约能源，请你结合燃料使用的实际，提出一条具体建议：________。

【思路点拨】

    1．把煤做成蜂窝状，蜂窝煤的表面积增大，与空气接触的表面积也就增大，为充分燃烧提供更多的氧气；说明可燃物燃烧的剧烈程度与氧气的接触面积有关。

    2．根据“细铁丝在空气中不能燃烧，而在氧气中能剧烈燃烧的信息”，此时变化的只有氧气浓度的不同；说明氧气的浓度也会影响燃烧的剧烈程度。

【答案】

（1）①氧气的浓度  ②可燃物与氧气的接触面积

    （2）若选①：

    若选②：

    （3）将煤或其他燃料加工成粉末状（或燃料燃烧时不断地鼓入空气）

类型二、实验方案设计类探究题

2.氢氧化铜固体受热分解能得到两种产物，其中一种为固体。某学习小组为确定这种固体产物是什么，进行了如下探究活动。

    【提出假设】生成的固体产物可能是氧化亚铜（Cu2O），也可能是________。

    【查阅资料】Cu2O是红色固体。

【进行实验】将新制的氢氧化铜粉末放入试管中，使其在加热条件下分解（如图），观察到蓝色粉末逐渐变成黑色。

    【推测结论】该黑色粉末是氧化铜，推测的依据是________、________。

    验证结论：设计一个简单的实验，证明这种推断是正确的。（填写下列实验报告）

【思路点拨】由质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变。因此可猜测生成的固体是CuO或Cu或Cu2O。

【答案】

【提出假设】氧化铜或铜（写化学式也可）

    【推测结论】质量守恒定律铜与氧化亚铜固体都不是黑色的（或氧化铜是黑色粉末）

【验证结论】取少量黑色粉末放入试管中，加入足量稀硫酸  黑色粉末逐渐溶解而消失，溶、液变为蓝色

【解析】本题模仿科学家进行科学探究的基本过程以课题的形式出题，然后进行科学假设“氢氧化铜固体受热分解得到的固体产物可能是氧化亚铜（Cu2O），也可能是氧化铜或铜”，接下来是查阅资料：“Cu2O是红色固体”，紧接着进行实验探究，观察现象，收集证据，再就是分析现象及证据，作出科学推测：该粉末是氧化铜，推测的依据是：一是一切化学反应都遵守质量守恒定律，二是探究实验中观察到的现象：“蓝色粉末逐渐变成黑色”及资料和所学知识。本题的精妙之处是在推测出结论后，又要求学生设计一个简单实验验证结论，证明这种推断是正确的，由于氧化铜能溶于稀硫酸或稀盐酸得到蓝色溶液，显然可利用上述反应原理设计出一个简单实验，证明推断结论“该黑色粉末是氧化铜”是正确的，完全体现了“实践一理论一实践”的认识客观事物的规律的要求及研究性学习的一般思路和方法的要求。

【总结升华】本题是一道比较典型的实验探究题。解答此类探究性学习题的基本方法是：熟悉探究性学习的一般思路和方法，了解探究性学习题（如实验探究题等）的要求。针对试题的内容和研究对象，选取合理的研究程序：假设→查阅资料→探究（含实验探究）观察现象、收集证据→推测结论→验证结论→反思与评价、表达与交流等。认真观察、操作、归纳、探究、联想、发现、总结，采取对应的形式解答问题。

3.在化工生产中，原料往往不能全部转化成产品。工业上常用电解纯净的饱和食盐水的方法来得到烧碱溶液，再经过浓缩、蒸发等步骤制成固体烧碱。现要分析一种仓库里的工业固体烧碱样品。

    （1）猜测一下，该烧碱样品中可能含有的杂质是（填化学式）________。

    （2）设计一个实验方案，来验证你的猜想是正确的。

【思路点拨】

1．杂质的断定：

（1）思维的起点在于分析题给信息，信息“在化工生产中，原料往往不能全部转化为产品”。 电解纯净的饱和食盐水的方法得到烧碱时，NaCl不能全部转化为产品，可以推测出烧碱样品中可能含有NaCl。

    （2）由于烧碱生产和贮存过程中会吸收空气中的CO2而生成Na2CO3，还可以推测烧碱样品中可能含有Na2CO3。

2．检验：

（1）检验Cl－通常用AgNO3溶液和稀硝酸。

    （2）检验CO32－通常用酸溶液，为防止对Cl－鉴别产生干扰，酸溶液只能用稀硝酸。

【答案与解析】

（1）NaCl、Na2CO3

（2）

【总结升华】答题的关键在于推测烧碱样品中可能含有的杂质。检验方案设计中注意的问题：实验方案设计中一定要注意排除CO32－对Cl－鉴别的干扰，因此实验顺序应为：溶解样品→检验CO32－并除去CO32－、OH－→检验Cl－。

类型三、收集证据解释类探究题

4.化学小组同学在课外读物中看到：“通常CO2可作灭火剂，但有些物质（如Na）着火，不能用CO2熄灭。”他们决定探究CO2与Na反应的产物。

    提出猜想：CO2与Na反应可能生成4种物质：C、CO、Na2O和Na2CO3。

    【查阅资料】

    ①Na是非常活泼的金属，常温下与O2、H2O等物质反应。

    ②碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液发生复分解反应。

    ③Na2O是白色固体，与H2O反应生成NaOH。

    ④向氯化钯（PdCl2）溶液中通入CO，产生黑色沉淀。

    【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如图所示的装置（部分夹持仪器已略去）。

    （1）实验记录

    （2）实验反思

    ①实验记录②中，E中出现浑浊再点燃酒精灯的目的是________。

    ②若无装置C，对实验有影响的物质是________。

    ③检验第4种物质是否存在的实验方案：取D中白色固体于试管中，________。

【思路点拨】钠在二氧化碳中的燃烧：

1．产物的验证：①加入稀盐酸能产生使澄清石灰水变浑浊的气体，即CO2与Ca(OH)2发生反应生成了CaCO3沉淀和H2O；

    ②根据D中发生的现象内壁附着黑色物质说明产生碳，根据G中产生黑色沉淀说明产物中有CO；

③D中固体放于试管中加水溶解，再加入石灰水产生白色沉淀，说明产物中有Na2CO3。

2．实验反思：由于空气中含有多种气体防止空气的干扰，应将装置中的空气排净；没有装置C，水能与Na发生反应产生H2，对实验产物有影响；

    ③检验第4种物质的存在，可加入水溶解，再加入过量的CaCl2溶液使沉淀完全，静置后向上层清液中滴加酚酞试液，若溶液变红，说明溶液仍显碱性，则产物中有Na2O，若溶液不变色，则产物中没有Na2O。

【答案与解析】

（1）①CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O  ②C  CO  ③Na2CO3 

（2）①排出装置中的空气，防止空气的干扰  ②水  ③加水溶解，加入过量的CaCl2溶液使其沉淀完全，静置，向上层清液中滴加酚酞溶液。若溶液变红，则产物中有Na20；若溶液不变色，则产物中没有Na2O

【总结升华】本题看似复杂，但仔细分析，不难看出其实质就是：CO2、CO、OH－、CO32－的验证实验。

举一反三：

【变式】科学探究是奇妙的过程。在一次实验中，小明不小心把硫酸铜溶液滴加到了盛有5％ H2O2的溶液中，立即有大量气泡产生。硫酸铜溶液中含有三种粒子（H2O，SO42－，Cu2+），小明知道硫酸铜溶液中的哪种粒子能使双氧水分解的速率加快。请你和小明一起通过下图所示的三个实验完成这次探究活动，并填写空白。

    （1）你认为最不可能是哪一种粒子，理由是________。

    （2）检验实验①产生的气体的方法是________。

    （3）要证明另外两种粒子能否加快双氧水分解的速率，还需要进行实验②和③：

    在实验②中加入稀硫酸后，无明显变化，说明________不起催化作用；

    在实验③中加入________后，会观察到大量气泡，证明起催化作用的是________。

    （4）小明如果要确定硫酸铜是催化剂，还需通过实验确认它在化学反应前后________。

【思路点拨】（1）因为H2O2溶液有水，所以水分子不是催化剂。（2）将带火星的木条伸入试管①中，木条复燃，证明是氧气。（3）实验②加入稀硫酸，溶液中有SO42－，无明显变化，证明SO42－不起催化作用；实验③中加入的物质应能提供Cu2+，即加入CuCl2或Cu(NO3)2溶液，有大量气泡产生，证明Cu2+起催化作用。（4）催化剂在化学反应前后化学性质和质量都没有改变。

【答案】

（1）双氧水是水溶液，所以水分子不是催化剂 

（2）将带火星的木条伸入试管①中，木条复燃，证明是氧气

（3）SO42－（或硫酸根离子）  CuCl2（或氯化铜）或Cu(NO3)2（或硝酸铜）  Cu2+（或铜离子）

（4）化学性质和质量都没有改变

类型四、分析评价类探究题

5.“绿色化学”强调实验设计应采取有效措施，节约能源，防止对环境的破坏和污染。

    （1）如图中A是小欣同学设计的一氧化碳还原氧化铁的实验。该实验符合“绿色化学”要求，体现在：为了防止污染，通过燃烧除去未反应完的________，并充分利用其燃烧产生的热量，节约能源。

    （2）写出如图B中发生反应的化学方程式：________，该实验不符合“绿色化学”要求，这是因为反应产物会逸散而污染空气，请你就此实验设计一个消除或减小污染的方法________。

【思路点拨】①值得注意的是装置A的优点是省去了一个酒精灯，简化了装置。②对化学实验过程中将要产生的污染物可以从以下两方面消除或减轻：一是从源头上消除，即重新选择不同的化学原理以避免产生污染物；二是将产生的污染物除去，如对可燃性有毒气体可采用燃烧法，对酸性气体可采用碱液吸收法。

【答案】

（1）一氧化碳（或CO）

    （2）S+O2SO2  预先在集气瓶中加入少量氢氧化钠溶液（可溶性碱溶液均可）

【解析】

实验设计：

    1．装置A将尾气中有毒的CO通过燃烧转化为无毒的CO2，防止CO排入空气中污染大气。

    2．装置B中硫燃烧生成的有毒气体SO2会污染教室空气，影响师生；可采用直接吸收法除去，即在B瓶中事先装人少量的NaOH溶液（或其他碱液），发生反应：

SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O

【总结升华】本题是一道评价型实验设计题，要求在评价的基础上对实验方案作出改进或优化，考查了学生的创新能力及严谨的科学态度。

举一反三：

【变式】某化学实验小组为了除去混在N2中的O2，将混合气体通过红热的铜丝网后，发现铜丝网变黑。在研究如何除去黑色物质，回收再利用铜丝网的讨论中，制定了下列方案。

    请根据以上方案回答：

    （1）乙方案的烧杯中发生反应的化学方程式是（其中B物质自行确定）________。两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是________。

    （2）若采用甲、乙两种方案处理此黑色铜丝网，则回收的铜丝网a的质量________（填“＜”“＞”或“＝”）铜丝网b的质量。

（3）实验小组的同学发现，反应后烧杯中的液体有腐蚀性，应加以适当的处理。他们采取加入铁粉的方案处理废液。加入足量的铁粉充分搅拌，最后得到的溶液中溶质为________。

【思路点拨】分析甲、乙两种方案可知：甲方案是利用CO的还原性回收铜丝网，乙方案是利用金属氧化物与酸的反应除去铜丝表面的氧化铜。

1．甲方案利用CO还原CuO生成Cu，但CO没有进行尾气处理；乙方案利用酸与CuO反应而除去CuO；

    2．乙方案中CuO与酸反应生成铜盐，铜丝网质量减少；

    3．酸具有腐蚀性，利用铁与多余的酸及铜盐反应，生成亚铁盐溶液。

【答案】

（1）CuO+H2SO4CuSO4+H2O（若写盐酸与氧化铜反应也可）  需要制取CO且CO有毒；尾气CO未处理；实验装置复杂等（其他合理答案也可）

（2）＞  （3）硫酸亚铁（或氯化亚铁）（写化学式也可）