探究性試題解法淺探

石海燕++張文君

探究性試題是近幾年中考試卷中的重要題型之一，此類試題主要由試題背景、探究問題和八個探究步驟中的某幾步組成。其特點是題干較長、分值較大、步驟較繁瑣、知識綜合性強、能力要求高，在一定程度上體現了課程改革和中考改革的方向，現已成為各地市中考命題的熱點和亮點。然而，在平時的復習備考中，學生對這類試題的解答并非得心應手，多數學生被題目的冗長和繁瑣而嚇倒，常常表現出畏難情緒，試題答案五花八門、漏洞百出，歷次考試中失誤率較嚴重、失分較多。針對這一問題，本文將個人對該題型的探討舉例淺析如下。

一、常見命題視角

科學探究的八大要素包括：提出問題、猜想與假設、制訂計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流，其中的任何一個要素都可以作為命題的切入點。主要命題視角包括：考查探究中提出問題或猜想的能力，考查設計和實施實驗方案的能力，考查解釋或表述探究結果的能力，考查反思與評價探究過程或方法的能力等。

二、解題思路與方法

探究性試題一般以科學探究的八大要素為線索，從實驗、生活、現象、圖表、標簽、資料圖片等材料中發(fā)現問題并進行猜想，然后設計實驗方案進行探究，從實驗中得到探究結果并加以解釋等。因此，在解答此類試題時，我們應遵循探究規(guī)律，做到以下幾點：

1.提出問題合理猜想

“提出問題，進行猜想”是科學探究的第一步，它決定了探究的目的與方向。解題時首先要認真閱讀題目，找出關鍵詞或關鍵句，學會從題干或圖片信息中發(fā)現問題，然后根據題目要求，從不同的角度或側面提出問題，并依據化學原理、客觀事實等作出合乎情理的猜想或假設。作出的猜想一定要緊扣題意、符合實際，具有嚴密性、合理性、科學性，不能毫無根據地隨意亂猜。

2.依據猜想制訂方案

根據提出的問題和猜想確定實驗方案，設計的實驗方案要緊扣提出的假設，要求考生必須具備一定的知識儲備和創(chuàng)新精神，有一定的分析與解決問題的能力及實驗設計能力。實驗方案要從理論上合理，實際上可行，操作上簡便、安全，藥品上經濟環(huán)保。另外，設計的方案要具有針對性、科學性，現象要明顯，要能夠說明或驗證所猜想問題的正確與否等。

3.分析現象得出結論

結論的得出要與提出的問題或猜想相對照。猜想是否正確，要依據實驗現象和知識間的相互聯系進行分析比較、歸納概括，從而得出正確的結論，并對結論作出正確的解釋。要注意透過現象抓本質，注意知識間的相互聯系，對所收集的數據和獲得的信息進行簡單的加工和整理，要有較強的實證意識和語言表達能力，能夠準確精練地對實驗結果進行總結、表述或解釋。

4.分析結果反思評價

反思與評價一般是對實驗方案、實驗操作、結論或應用等方面的思考與提升，是探究題中難度最大的一個環(huán)節(jié)。對反思與評價的考查常見的有兩種情況：一是對探究結果的考查，即對所獲得的事實、證據或結論進行分析，對探究活動作出反思與評價。解題時可用對比分析、概括歸納等方法，利用逆向思維及缺點發(fā)現法對實驗事實進行加工處理，對探究的結果進行評價。二是對實驗方案優(yōu)劣的考查。由題目提出一套或多套實驗方案，要求學生從某一角度或某幾個方面評價實驗方案的優(yōu)劣或對實驗方案進行完善。可采用優(yōu)化法，從理論正確、操作可行、推理嚴密、經濟劃算、節(jié)約環(huán)保等方面分析對比，選擇最優(yōu)方案作出評價。

5.歸納總結拓展遷移

拓展與遷移是科學探究的延續(xù)與升華，它是在理解與透析整道試題的基礎上，對實驗結果、規(guī)律性知識或探究過程與方法的歸納與拓展、遷移與提升，是探究的精髓和終極目標。答題時要根據要求作答，可以聯系生活實際對實驗結果進行拓展，也可以從題目中所涉及物質的性質、用途等方面進行類比推理，或對實驗探究的過程與方法進行拓展、遷移到對同類其他物質的探究中。

三、中考題型示例

1.有關物質成分、純度或含量的探究

探究物質成分試題的選材一般包括：對某未知粉末成分的探究，某反應后溶液中溶質成分的探究，某混合氣體成分的探究，某缺失標簽的藥品成分的探究，及某礦石、樣品純度或含量的探究等。此類試題可以從學生身邊的事物、生活用品、實驗室廢棄的未知藥品、化學反應（如酸堿中和反應）后的生成物、課本中的某句話或某個實驗片段等多方面取材，命題范圍較廣，因此是中考探究題中的主力軍。如2013年甘肅蘭州卷第32題，以“受損標簽中的藥物成分”為探究主題；山東青島卷第30題，以“探究化肥的成分”為線索確定探究主題；廣東揭陽卷第20題，以“煉鐵后產生的黑色固體和無色氣體的成分”為探究主題；四川資陽卷第15題，以課本中的一句話“為什么汗水有咸味？”設置探究主題來探究汗水的成分等。探究物質的純度時有時要涉及化學計算，如2013年江蘇淮安卷第17題，對“牙膏中的摩擦劑碳酸鈣的含量”進行了探究等?？梢?，探究題中涉及的探究主題具有多樣性，探究方案的設計五花八門，因此解答方法也并非千篇一律。無論是探究混合物中物質的組成成分，還是探究礦石、樣品的含量或純度，答題時都要認真讀題、審題，首先要找出探究的主題，然后根據題意，利用化學原理，結合實驗產生的現象、記錄的數據和資料中的信息等逐步分析解答。

【例1】（2013年內蒙古包頭，17題）小明同學在實驗室用大理石和稀鹽酸反應制取二氧化碳完畢后，對廢液中溶質的成分產生了興趣。請你一同參與探究并回答下列問題。

【提出問題】廢液中的溶質是什么物質？

【作出猜想】小明同學認為廢液中溶質只有氯化鈣。

你認為還可能有的溶質是（填化學式）。

【查閱資料】氯化鈣溶液呈中性。

【實驗與結論】（1）小明同學取少量廢液于試管中，滴入幾滴無色酚酞溶液后，溶液不變色。于是小明同學認為自己的猜想是正確的。

（2）你認為小明同學的實驗（填“能”或“不能”）證明他的猜想，理由是。

（3）如果要證明你的猜想是正確的，你選擇的試劑是，實驗中可以看到的現象是。

【拓展與應用】（1）實驗證明你的猜想是正確的。要想處理廢液只得到氯化鈣溶液，你的實驗步驟是。

（2）通過以上探究，如果該廢液未經處理直接倒入下水道，可能造成的危害是（寫一條）。

【交流與反思】在分析化學反應后所得物質的成分時，除了考慮生成物外，還需要考慮。

【答案】【作出猜想】HCl【實驗與結論】（2）不能鹽酸也不能使酚酞溶液變紅，無法確定廢液中溶質是否含有HCl（3）紫色石蕊溶液溶液變紅（合理即可）【拓展與應用】（1）加入過量或足量的CaCO3（或大理石或石灰石），然后過濾（2）腐蝕鐵質管道（合理即可）

【交流與反思】反應物是否有剩余

2.有關物質性質或變化規(guī)律的探究

物質的性質及變化規(guī)律，是化學研究及中考命題的重要內容，如二氧化碳性質的探究、金屬活動性順序的探究、溶液酸堿性的探究等，因此，此類試題是中考探究題中的重要題型之一。試題主要以“物質的物理性質、化學性質”為題材來確定探究主題，并將科學探究的八大要素貫穿到整個實驗過程中進行考查。如2013年遼寧沈陽卷第23題、四川雅安卷第17題等，都是以探究“酸的化學性質”為主題進行的命題；江西卷第23題，以探究“堿的化學性質”為主題命題；北京卷第32題，以探究“二氧化碳和氫氧化鈉的反應”為主題設置實驗；江蘇南京卷第28題，以“氯化氫氣體是否呈酸性”為主題設置探究實驗等。解答此類試題時要緊扣物質的物理性質、化學性質或物質的形狀、組成、濃度等，學會知識和方法的遷移應用，借助同類物質的相似性質進行分析，將新舊知識加以對比或整合，從中尋找規(guī)律、探尋解題思路。

【例2】（2013年四川雅安，17題）對比學習有利于發(fā)現事物的共性與個性。為探究酸的性質，同學們進行了如下實驗。

實驗內容實驗現象分析與結論醋酸晶體試管內（1），醋酸溶液試管中鎂帶表面冒氣泡酸的很多反應通常在水溶液中才能完成用玻璃棒蘸硫酸在白紙上寫字

（2）（填“濃”或“稀”）硫酸使白紙?zhí)炕词故峭N酸，由于（3）不同，它們的性質不完全相同兩試管中均產生（4）不同的酸具有相似的性質，這是因為酸的組成中都含有（5）（填元素符號）元素E試管中產生（6），F試管中無明顯現象不同的酸根會導致酸的“個性”差異。因此，可用氯化鋇溶液鑒別鹽酸和硫酸清洗試管時，小喬同學將C、F兩試管中的無色液體同時倒入一個潔凈的廢液缸，廢液缸中立刻冒氣泡并出現白色沉淀。請分析上述現象并回答：

Ⅰ.廢液缸中產生氣體的化學方程式為（7）。

Ⅱ.廢液缸里最終產生的白色沉淀中一定有硫酸鋇，可能有（8）（填化學式）。

【答案】（1）無現象（或無明顯現象）（2）濃

（3）濃度（或溶質質量分數等合理答案）（4）氣泡（5）H（6）白色沉淀（7）2HCl+Na2CO3＝2NaCl+H2O+CO2↑（8）BaCO3

3.有關物質變質問題的探究

“變質”是指物質在常溫下與空氣中的某種成分（如氧氣、水蒸氣、二氧化碳等）發(fā)生反應而生成其他物質的現象，如食品變質、藥品變質等。氫氧化鈉是一種重要的堿，固體氫氧化鈉（或氫氧化鉀）在實驗室中保存不當時，極易與空氣中的二氧化碳反應而變質，因此有關氫氧化鈉變質問題的探究自然成為歷年探究題中的高頻考點。如2013年山東威海卷第17題，探究“長期暴露在空氣中的氫氧化鈉樣品是否完全變質”；廣東廣州卷第25題，“對一瓶未密封的氫氧化鉀固體的成分進行研究”等。此類試題的解答具有共性，其變質原理均為：堿與空氣中的二氧化碳反應生成新的物質碳酸鹽。當固體部分變質時，一定含有相應的堿和碳酸鹽，全部變質時只含有碳酸鹽，設置實驗方案時一般是圍繞驗證生產物“碳酸鹽”展開，利用碳酸根遇酸分解放氣，遇鋇離子、鈣離子產生沉淀等性質選擇探究試劑等，因此解答時難度不大。

【例3】(2013年四川內江，30題)某化學實驗活動小組的同學為了探究實驗室中久置的氫氧化鈉固體的成分，進行了有關實驗。請你參與他們進行的探究活動。

【提出問題】久置氫氧化鈉固體的成分是什么？

【猜想與假設】猜想Ⅰ：全部是NaOH；猜想Ⅱ：全部是Na2CO3；猜想Ⅲ：。

【實驗與探究】

（1）實驗如下：

實驗操作步驟實驗現象結論及解釋步驟一：取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后加入足量的稀鹽酸實驗過程中始終沒有氣泡產生則證明猜想成立步驟二：另取少量固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加氯化鋇溶液實驗過程中產生則證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立。此過程中發(fā)生反應的化學方程式為(2)為了進一步的驗證猜想結果，小明同學提出如下實驗方案：繼續(xù)步驟二的實驗，過濾，然后向濾液中滴加無色酚酞溶液，若溶液變紅，則猜想Ⅲ成立；若溶液不變紅，則猜想Ⅱ成立。

小華同學立即對小明同學的方案提出了質疑，通過查閱資料知道，氯化鋇溶液呈中性，不能使無色酚酞溶液變紅，但碳酸鈉溶液呈（填“酸”或“堿”）性，能使酚酞溶液變紅，因此他認為該方案的操作步驟中應該改進的是。

(3)實驗小組的同學展開討論，又提出了一個定量實驗方案，通過測定產生沉淀的質量來證明猜想Ⅱ或Ⅲ成立。實驗如下：準確稱取m克固體樣品于試管中，加蒸餾水完全溶解，然后滴加足量氯化鋇溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥，稱得沉淀的質量為n克，若猜想Ⅱ成立，則m與n的關系式為（用含m和n的等式或不等式表示，下同）；若猜想Ⅲ成立，則m與n的關系式又為。

【反思與交流】久置的固體氫氧化鈉變質的原因是(用化學方程式表示)。

【答案】【猜想與假設】NaOH與Na2CO3的混合物【實驗與探究】（1）Ⅰ白色沉淀Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl(2)堿先加入足量的氯化鋇溶液，充分反應后再滴加無色酚酞溶液（3）mn=106197m＜106n197【反思與交流】2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

4.有關“條件類”、“影響因素類”問題的探究

有關“物質變化的條件”和“影響物質變化的因素”的探究題常涉及以下幾種情況：探究金屬銹蝕的條件、可燃物燃燒的條件、影響化學反應速率的因素等，其中影響化學反應速率的因素包括是否使用催化劑、反應時的溫度、物質的濃度及反應物的接觸面等。如2013年河北卷第28題，設置實驗對“燃燒的條件”進行探究；江蘇連云港卷第38題，設置“對比實驗”對燃燒的條件、鐵釘生銹的條件、分子運動現象及證明二氧化碳與氫氧化鈉的反應等進行了探究；安徽卷第15題，對“影響鋅與硫酸反應速率的因素”進行了探究等。解答時要根據題意，認真分析實驗現象、實驗數據、反應條件及影響反應的因素，通過對比與推理等，得出合理答案。

【例4】（2013年安徽，15題）“五一”假期，小兵對“鋅與硫酸反應快慢的影響因素”進行了探究。

【提出問題】鋅與硫酸反應的快慢受哪些因素的影響呢？

【猜想與假設】a.可能與硫酸的質量分數有關；b.可能與鋅的形狀有關。

【設計并實驗】小兵用不同質量分數的硫酸和不同形狀的鋅進行如下實驗。

實驗編號硫酸的質量分數

（均取20mL）鋅的形狀

（均取1g）氫氣的體積/mL

（均收集3分鐘）①20%鋅粒31.7②20%鋅片50.9③30%鋅粒61.7④30%鋅片79.9（1）寫出稀硫酸與鋅反應的化學方程式：。

（2）小兵用右圖裝置收集并測量氫氣的體積，其中量筒的作用是，氫氣應從（填“e”、“f”或“g”）管通入。

【收集證據】（3）要比較不同質量分數的硫酸對反應快慢的影響，應選擇的實驗編號是。

【得出結論】（4）結論是。

【評價與反思】

（5）下表是小兵第①組實驗的詳細數據。

時段（均

為1分鐘）第1

分鐘第2

分鐘第3

分鐘第4

分鐘第5

分鐘第6

分鐘H2的體積3.1mL16.7mL11.9mL9.6mL7.6mL6.0mL請描述鋅與硫酸反應的快慢的變化并解釋原因：。

（6）鋅與硫酸反應的快慢可能還受哪些因素影響？設計實驗驗證：。

【答案】（1）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

（2）測量排出水的體積，即氫氣的體積f（3）①③（或②④）（4）硫酸越濃反應越快，鋅片比鋅粒反應快（意思相近即可）（5）第1分鐘反應慢，因為有氧化膜、油污等覆蓋在鋅粒的表面；從第2分鐘以后，隨著反應的進行，硫酸的質量分數減小，反應逐漸變慢（6）影響因素的猜想合理（如溫度、催化劑等），設計的實驗能驗證猜想即可。

5.有關“規(guī)律類”、“實質類”問題的探究

這類試題常以某種物質熟知的性質、變化規(guī)律或有違常規(guī)的反?，F象為背景命題，設置實驗對產生變化的原因或發(fā)生反應的實質進行探究。如2013年湖北黃岡卷第46題，探究“氫氧化鈉溶液中哪種成分使酚酞溶液變色”等。解答時要依據物質的性質及變化規(guī)律，認真分析并大膽猜想產生變化的原因或化學變化的實質。

【例5】（2013年湖北黃岡，46題）小東、小林和小雨同學對氫氧化鈉溶液使酚酞溶液變紅的現象很感興趣，決定做實驗進行探究：氫氧化鈉溶液中到底是哪一種粒子使酚酞溶液變紅？

實驗中可供使用的用品有鹽酸、氯化鈉溶液、氯化鈣溶液、氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、酚酞溶液及若干支試管。

【提出假設】假設（1）：使酚酞溶液變紅的是H2O；假設（2）：使酚酞溶液變紅的是Na+；假設（3）：使酚酞溶液變紅的是。

小東認為不做實驗即可說明假設（1）不成立，原因是。

【實驗驗證】（完成下列實驗步驟、實驗現象及實驗結論）

實驗步驟實驗現象實驗結論（1）向裝有氫氧化鈉溶液的試管中滴加酚酞溶液溶液變?yōu)榧t色（2）小雨認為向實驗步驟（1）后的試管中加入鹽酸也可得出正確結論，你同意她的觀點嗎？（填“同意”或“不同意”）。

【實驗拓展】小林將酚酞溶液滴入碳酸鈉溶液中，發(fā)現溶液也變紅。他們經過分析、討論、歸納，得出的結論是。

【答案】【提出假設】OH-酚酞溶液中含有水，而酚酞溶液無色【實驗驗證】向裝有氯化鈉溶液的試管中滴加酚酞溶液溶液仍為無色假設（2）不成立，假設（3）成立同意【實驗拓展】使酚酞溶液變紅的不一定是堿溶液（或其他合理答案）

總之，探究性試題題干較長、綜合性較強、難度相對較大，復習時教師要把握好深度和難度，及時把近幾年各省、市典型的探究題作為范例，將該題型設為專題進行講解，使學生明確試題的組成與結構，逐漸適應該題型的給題方式，掌握該題型的閱讀與解答技巧。本文的典例分析只起到拋磚引玉的作用，相信大家通過研究與探討，一定能找到解答此類試題的靈丹妙藥。