創(chuàng)新類實驗探究題的解題策略

申艷秋

創(chuàng)新類實驗探究題的特點主要是情境新、考查方式新，此類試題一般利用真實情境或信息，轉(zhuǎn)變問題的呈現(xiàn)方式，還常將傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化的化學(xué)實驗結(jié)合，體現(xiàn)化學(xué)的新技術(shù)、定量實驗、初高中的銜接等。此類試題考查同學(xué)們對數(shù)據(jù)、現(xiàn)象、曲線的分析歸納能力、實驗設(shè)計能力及邏輯推理能力。由于該類試題靈活、思維量大，能夠考查化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)，具有較好的區(qū)分度。

典例探究

（2021·四川·成都，節(jié)選）某學(xué)習(xí)小組對鐵銹蝕進(jìn)行探究。

【提出問題】鐵銹蝕與哪些因素有關(guān)？

【查閱資料】（1）氯化鈣固體可作干燥劑;（2）一定條件下，碳可加快鐵的銹蝕，但碳本身不參加反應(yīng);（3）常溫常壓下，氫氣密度是d g/mL。

【設(shè)計與實驗】

實驗一：定量探究鐵銹蝕的因素

小組設(shè)計了圖1裝置，檢查氣密性，將5 g鐵粉和2 g木炭粉加入三頸燒瓶，t1時刻加入2 mL飽和NaCl溶液后，再將一只裝有5 mL稀鹽酸的注射器插到燒瓶上，采集數(shù)據(jù)。

（1）據(jù)圖2，t2時刻后，反應(yīng)并未停止，溫度卻開始降低，原因是________________。

（2）據(jù)圖3，對比AB段和BC段說明_________，分析t3時刻壓強突然變大的原因是_______________。

實驗二：測定鐵銹含量

將實驗一燒瓶中剩余的物質(zhì)過濾、洗滌、干燥，得m g固體，連接如圖4裝置，檢查氣密性，加入固體與足量稀鹽酸進(jìn)行實驗。

（3）完全反應(yīng)后，常溫常壓下測得生成氣體的體積為V mL，則該固體中鐵銹質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為________________。

（4）該實驗條件下測得鐵銹質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小的原因是________________解決方法是________________________________。

解析：（1）鐵生銹放出熱量，t2時刻后，溫度開始降低，原因是此時裝置散失的熱量大于鐵生銹放出的熱量。

（2）BC段壓強比AB段壓強減小程度大很多，說明加氯化鈉溶液后，鐵生銹的速率加快。鐵銹蝕消耗氧氣，裝置內(nèi)壓強減小，t3時刻注射器內(nèi)的稀鹽酸被吸入燒瓶，稀鹽酸與鐵粉反應(yīng)產(chǎn)生較多的氫氣，裝置內(nèi)的壓強突然變大。

（3）解：設(shè)鐵的質(zhì)量為x。

[Fe56 x+H2SO4 ? ? ? ? FeSO4+H2↑ 2Vd g]

[562=xVd g] x = [28 Vd g]

m g固體中有2 g木炭粉、28Vd g鐵粉和若干鐵銹，故鐵銹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為[m-2-28 Vdm×100%]。

（4）鐵銹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，原因應(yīng)為所測氫氣的體積偏大，導(dǎo)致計算出鐵的質(zhì)量偏大。誤差原因可能是注射器中收集到的氣體體積還包含了加入的稀鹽酸的體積（或氫氣未干燥，含有水蒸氣，答案合理即可），故解決方法是改用注射器加入一定體積的稀鹽酸，氫氣體積 = 收集到的氣體體積 - 稀鹽酸的體積。（或在乙、丙裝置間加一個干燥裝置，答案合理即可）

思路點撥

許多創(chuàng)新類實驗探究題都源于教材，同學(xué)們要充分挖掘課本資源，拓寬知識內(nèi)容，掌握解題技巧，歸納解題方法，提高邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。常用的解題思路如下：（1）認(rèn)真讀題，找出關(guān)鍵語句，審清題意，明確要求;（2）找出題目中與教材相聯(lián)系的知識點;（3）靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決問題。

創(chuàng)新實驗探究題的解題過程是分析與歸納、發(fā)散與聚合、聯(lián)想與類比、組合、頓悟等多種創(chuàng)造性思維活動的結(jié)果。解題關(guān)鍵是抓住本質(zhì)，有序思考，規(guī)范表達(dá)。同學(xué)們在復(fù)習(xí)時要對教材中的實驗進(jìn)行梳理和整合，注重典型例題剖析，加強綜合題的分解訓(xùn)練，要具備將綜合題分解成基礎(chǔ)知識點和從中提取有用信息的能力。

思維發(fā)散

學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用長柄W形玻璃管，完成了課本上的多個化學(xué)實驗。請你一起完成下列探究。（圖中夾持儀器已略去）

（1）探究微粒的性質(zhì)。

①如圖5，向玻璃管左端加入試劑X，觀察到無色酚酞溶液變紅，濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)，試劑X可能是_________。

②從微觀角度解釋上述現(xiàn)象：_________。

③該裝置的優(yōu)點有_________ ?（答1點）。

（2）探究燃燒的條件。

在圖6所示裝置中，向W形玻璃管中放入足量紅磷和白磷，塞好橡皮塞，然后將其放入80 ℃的熱水中，觀察到紅磷不燃燒而白磷燃燒，說明可燃物燃燒應(yīng)具備的條件是__________________。大燒杯中水的作用是______________。

（3）探究煉鐵原理。

①甲酸（HCOOH）在熱的濃硫酸的作用下，分解生成一氧化碳和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。

②如圖7，實驗時，A處可以觀察到的現(xiàn)象是_________________。

③寫出一種證明有鐵生成的方法：______________。

（4）探究物質(zhì)的性質(zhì)。

①如圖8，先點燃酒精燈，可觀察到C處有微弱的______________火焰，然后滴加過氧化氫溶液，B處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________，可觀察到C處的主要現(xiàn)象是_______，得到的結(jié)論是______________。

②燒杯中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

答案：（1） ①濃氨水②濃氨水易揮發(fā)，揮發(fā)出的氨分子不斷運動到玻璃管右端，與酚酞溶液和石蕊試紙作用③裝置簡單（或節(jié)約藥品、環(huán)保，答案合理即可） （2）溫度達(dá)到可燃物的著火點吸收有毒的P2O5，防止污染空氣（3）①HCOOH [濃硫酸△]

CO↑+ H2O ? ②紅棕色粉末變成黑色 ? ③取樣少許，用磁鐵吸，能被吸引（或加入稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生;加入硫酸銅溶液，有紅色固體生成，答案合理即可）（4）①淡藍(lán)色2H2O2 [ ?MnO2 ] 2H2O + O2↑? 產(chǎn)生明亮的藍(lán)紫色火焰氧氣助燃，濃度越大，燃燒越劇烈 ? ? ②2NaOH + SO2 [ ? ? ? ? ? ? ?] Na2SO3 + H2O

（作者單位：遼寧省實驗學(xué)校）