例談猜想型實(shí)驗(yàn)探究題解題策略

方佳鑫

新高考中猜想型的實(shí)驗(yàn)探究題是具有廣東特色題型，針對(duì)這樣的題型，如何正確解答呢？本文通過(guò)三個(gè)典例介紹猜想型的實(shí)驗(yàn)探究題的解題策略，

一、探究實(shí)驗(yàn)的影響因素

試題呈現(xiàn)1（2021.廣東真題節(jié)選）某合作學(xué)習(xí)小組進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究.

①實(shí)驗(yàn)任務(wù).

通過(guò)測(cè)定溶液電導(dǎo)率，探究溫度對(duì)AgCI溶解度的影響.

②查閱資料.

電導(dǎo)率是表征電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量，溫度一定時(shí)，強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液的電導(dǎo)率隨溶液中離子濃度的增大而增大;離子濃度一定時(shí)，稀溶液電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大.25℃時(shí)，Ksp（AgCI）=1.8×10 -10.

③提出猜想.

猜想a：較高溫度的AgCI飽和溶液的電導(dǎo)率較大.

猜想b：AgCI在水中的溶解度S（45℃）>S（35℃） >S（25℃）.

④設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證猜想.

取試樣I、Ⅱ、Ⅲ（不同溫度下配制的AgCI飽和溶液），在設(shè)定的測(cè)試溫度下，進(jìn)行表l中實(shí)驗(yàn)1 -3，記錄數(shù)據(jù)，

⑤數(shù)據(jù)分析、交流討論，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為A3>A2>A1.小組同學(xué)認(rèn)為，此結(jié)果可以證明③中的猜想a成立，但不足以證明猜想b成立.結(jié)合②中信息，猜想b不足以成立的理由有

，

⑥優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，小組同學(xué)為進(jìn)一步驗(yàn)證猜想b.在實(shí)驗(yàn)1-3的基礎(chǔ)上完善方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4和5.請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上完成表2中內(nèi)容.

⑦實(shí)驗(yàn)總結(jié).根據(jù)實(shí)驗(yàn)1 -5的結(jié)果，并結(jié)合②中信息，小組同學(xué)認(rèn)為猜想b也成立，猜想b成立的判斷依據(jù)是 ，

答案：⑤測(cè)試溫度不同，根據(jù)電導(dǎo)率結(jié)果無(wú)法判斷不同溫度下飽和溶液的溶解度

⑥ 45℃ Ⅱ 45℃

⑦A3>B2>B1

分析⑤實(shí)驗(yàn)1-3中，不同的飽和溶液濃度不同且測(cè)試溫度不同，根據(jù)資料顯示離子濃度一定時(shí)，稀溶液電導(dǎo)率隨溫度的升高而增大，所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)1-3無(wú)法判斷溫度較高的飽和溶液離子濃度大，進(jìn)而不能得出溶解度關(guān)系，故答案為：測(cè)試溫度不同，根據(jù)電導(dǎo)率結(jié)果無(wú)法判斷不同溫度下飽和溶液的溶解度：

⑥如果要判斷AgCI在水中的溶解度隨溫度的變化情況，可以設(shè)計(jì)不相同溫度下的飽和溶液在相同溫度下測(cè)試，如果溫度較高下的飽和溶液電導(dǎo)率比溫度較低的飽和溶液電導(dǎo)率高，則可以得出溫度升高飽和溶液中離子濃度高，所以可以設(shè)計(jì)試樣I在45℃下測(cè)試與實(shí)驗(yàn)3比較;設(shè)計(jì)試樣Ⅱ在45℃下測(cè)試與實(shí)驗(yàn)3比較.

故答案為：45℃;Ⅱ;45℃;⑦猜想b成立的判斷依據(jù)是A3>B2>B1，故答案為：A3 >B2 >B.，

策略小結(jié)在探究實(shí)驗(yàn)的影響因素時(shí)，有一個(gè)原則就是確保每組實(shí)驗(yàn)中只有唯一的變量，其他的影響因素都是一樣的，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，

二、根據(jù)結(jié)論反推操作、現(xiàn)象和假設(shè)

試題呈現(xiàn)2某化學(xué)活動(dòng)小組設(shè)計(jì)如圖1所示（部分夾持裝置已略去）實(shí)驗(yàn)裝置，以探究潮濕的CI2與Na2 CO3反應(yīng)得到的固體物質(zhì).

已知：通人一定量的氯氣后，測(cè)得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，其為含氯氧化物.可以確定的是C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO3，現(xiàn)對(duì)C成分進(jìn)行猜想和探究.

①提出合理假設(shè)，

假設(shè)1：存在兩種成分：NaHCO，和____;

假設(shè)2：存在三種成分：NaHCO，和____、____.

②設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn).請(qǐng)按表3所示寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論（可不填滿）.

限選實(shí)驗(yàn)試劑和儀器：蒸餾水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、試管、小燒杯.

分析通過(guò)步驟3“向6試管中滴加過(guò)量的稀HNO3溶液，再滴加AgNO3溶液”和預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論，很明顯是檢驗(yàn)氯離子的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合本題是探究潮濕的CI2與Na2 CO3，可推出其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖是想證明C中NaCI的存在.題中提到“C中含氯元素的鹽只有一種”，假設(shè)1和假設(shè)2中都含有NaCI.另外還有一種組分，應(yīng)為未完全反應(yīng)的Na2 CO3，故假設(shè)1為NaCI，假設(shè)二為NaCl、Na2 C03.根據(jù)步驟1將C中固體加水溶解后分為a、b兩支試管，步驟3用了b試管檢驗(yàn)NaCI的存在，那步驟2的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖是用了a試管檢驗(yàn)Na2 CO3的存在，檢驗(yàn)試劑可選擇限選試劑中的BaCI2溶液并完成預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論的回答，

策略小結(jié)逆向推導(dǎo)解題策略是問(wèn)題解決策略的一種.它的推導(dǎo)方式和正向推導(dǎo)正好相反，它是由結(jié)論出發(fā)，逐級(jí)驗(yàn)證該結(jié)論的正確性，直至已知條件.針對(duì)本題的特點(diǎn)，題中告知步驟3的實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論，由此逆推分析，確定實(shí)驗(yàn)方案及假設(shè).

三、根據(jù)問(wèn)題提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

試題呈現(xiàn)3 三草酸合鐵酸鉀晶體K3[ Fe（ C2O4）3].3H2O可用于攝影和藍(lán)色印刷，某小組將無(wú)水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究，請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗(yàn)證和探究過(guò)程.

限選試劑：濃硫酸、1.0 mol.L-1 HN03、1.0 mol. L-l鹽酸、1.0 mol. L-l NaOH、3%H2 O2、0. 1mol.L-lKI、0.1 mol.L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水.

（1）將氣體產(chǎn)物依次通過(guò)澄清石灰水（A）、濃硫酸、灼熱氧化銅（B）、澄清石灰水（C），觀察到A、C中澄清石灰水都變渾濁.B中有紅色固體生成，則氣體產(chǎn)物是____.

（2）該小組同學(xué)查閱資料后推知，固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K2CO3.固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究，

①提出合理假設(shè)

假設(shè)1：____;假設(shè)2._____;假設(shè)3.____.

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明你的假設(shè)（不要在答題卡上作答）

③實(shí)驗(yàn)過(guò)程

根據(jù)②中方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在答題卡上按表4的格式寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論.

答案：（1）CO2和CO

（2）①全部為鐵單質(zhì)全部為FeO 同時(shí)存在鐵單質(zhì)和FeO

③見(jiàn)表5

分析 （1）將產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物依次通過(guò)澄清石灰水，石灰水變渾濁，說(shuō)明產(chǎn)生的氣體中含有CO2，然后再通過(guò)灼熱氧化銅、澄清石灰水，觀察到有紅色固體生成，澄清石灰水都變渾濁，氣體中含有CO;（2）固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K2CO3，可推測(cè)鐵元素只能以亞鐵及鐵單質(zhì)的形式存在或它們的組合;在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)Fe與FeO的性質(zhì)的特點(diǎn)，結(jié)合限選試劑，設(shè)計(jì)合理檢驗(yàn)方案.

策略小結(jié)根據(jù)問(wèn)題提出假設(shè)，需要結(jié)合客觀存在和邏輯組合，分析可能存在的各種情況對(duì)應(yīng)假設(shè).在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案要緊靠假設(shè)的提出，把假設(shè)驗(yàn)證轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的檢驗(yàn)，如本題例中就是轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)檢驗(yàn)Fe和FeO實(shí)驗(yàn)方案.

以上三個(gè)典例只是拋磚引玉之舉而已，在高三復(fù)習(xí)中，更要注重做好以下兩個(gè)方面，首先學(xué)生要回歸教材，扎實(shí)必備知識(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，會(huì)根據(jù)不同物質(zhì)選擇不同的檢驗(yàn)試劑，其次學(xué)生要通過(guò)近幾年高考真題，總結(jié)實(shí)驗(yàn)探究題的思維特點(diǎn)和規(guī)律，積累解題經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)根據(jù)不同題意要求設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案.

（收稿日期：2022 - 03 - 20）