科學(xué)探究專題解讀

科學(xué)探究題在中考中占有重要地位，它是對(duì)同學(xué)們的化學(xué)思維、探究能力和解決問題的技巧的一次綜合檢驗(yàn)?？茖W(xué)探究的基本過程包括提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。同學(xué)們需要理解每個(gè)環(huán)節(jié)的作用，并能在具體探究活動(dòng)中準(zhǔn)確識(shí)別和運(yùn)用。

考點(diǎn)提煉

科學(xué)探究題中重點(diǎn)環(huán)節(jié)的考點(diǎn)如下。

（1）提出問題。

基于情境與現(xiàn)象：?jiǎn)栴}通常源于特定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、生活中的化學(xué)現(xiàn)象或生產(chǎn)實(shí)際等情境。例如，看到鐵生銹的現(xiàn)象，提出問題：鐵生銹的條件是什么？

關(guān)注變量與因果關(guān)系：在提出問題時(shí)，會(huì)涉及對(duì)影響某個(gè)化學(xué)現(xiàn)象或結(jié)果的因素的思考，以及對(duì)變量之間因果關(guān)系的探尋。例如，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，提出問題：溫度是否會(huì)影響過氧化氫分解的速率？

（2）猜想與假設(shè)。

科學(xué)性：猜想與假設(shè)需依據(jù)已有的化學(xué)知識(shí)、科學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)事實(shí)等，不能憑空臆想。例如，在探究鐵生銹的條件時(shí)，根據(jù)鐵與水、氧氣接觸易生銹等知識(shí)，可猜想鐵生銹可能與水、氧氣有關(guān)，而不能無端猜想鐵生銹與二氧化碳等因素有關(guān)。

合理性：所提出的猜想和假設(shè)要符合邏輯，能合理解釋所觀察到的現(xiàn)象或問題。例如，對(duì)于氫氧化鈉溶液變質(zhì)的探究，結(jié)合氫氧化鈉能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，可合理猜想變質(zhì)后的成分可能是碳酸鈉，或碳酸鈉與氫氧化鈉的混合物。

多樣性：對(duì)于同一問題，往往可以有多種不同的猜想與假設(shè)。例如，在探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，可能會(huì)猜想反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑、反應(yīng)物接觸面積等多種因素會(huì)影響反應(yīng)速率，體現(xiàn)了該環(huán)節(jié)的開放性和思維的多樣性。

（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

原理正確：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須基于科學(xué)的化學(xué)原理和概念，以確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確地探究所提出的問題。

方法合理：選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)手段，使實(shí)驗(yàn)具有可操作性和可靠性。

控制變量：當(dāng)研究多個(gè)因素對(duì)一個(gè)結(jié)果的影響時(shí)，需要控制其他因素不變，只改變其中一個(gè)因素來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如，在探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí)，要控制反應(yīng)物的濃度、催化劑等其他條件相同，僅改變溫度這一變量。

（4）解釋與結(jié)論。

基于證據(jù)推理：解釋與結(jié)論必須建立在收集到的可靠證據(jù)基礎(chǔ)之上，運(yùn)用科學(xué)的思維方法和化學(xué)知識(shí)進(jìn)行邏輯推理，從而得出合理的結(jié)論。例如，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生沉淀、顏色變化等現(xiàn)象的分析，結(jié)合化學(xué)方程式和物質(zhì)的性質(zhì)，推斷反應(yīng)的發(fā)生和產(chǎn)物的生成。

考慮全面性：需要綜合考慮實(shí)驗(yàn)過程中的各種因素和可能的影響，對(duì)證據(jù)進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，避免片面地得出結(jié)論。例如，在探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，要考慮到溫度、濃度、催化劑等多種因素的相互作用，不能僅僅根據(jù)單一因素的變化就輕易下結(jié)論。

緊扣探究主題：解釋與結(jié)論環(huán)節(jié)要緊密圍繞探究的問題和假設(shè)展開，回答所提出的問題，驗(yàn)證或否定之前的假設(shè)，使整個(gè)科學(xué)探究過程具有明確的指向性和連貫性。例如，探究鐵生銹的條件，最終的結(jié)論就要明確指出鐵生銹與哪些因素有關(guān)，與探究主題無關(guān)的內(nèi)容不應(yīng)在結(jié)論中出現(xiàn)。

與其他環(huán)節(jié)相呼應(yīng)：該環(huán)節(jié)與科學(xué)探究的其他環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、相互支撐。解釋與結(jié)論環(huán)節(jié)是在提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時(shí)又為反思與評(píng)價(jià)等后續(xù)環(huán)節(jié)提供依據(jù)，共同構(gòu)成一個(gè)完整的科學(xué)探究過程。

（5）反思與評(píng)價(jià)。

對(duì)探究過程的審視：以批判的眼光對(duì)整個(gè)科學(xué)探究過程進(jìn)行回顧和檢查，包括提出的問題是否具有探究?jī)r(jià)值、猜想與假設(shè)是否合理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范準(zhǔn)確、收集證據(jù)是否全面可靠等，找出其中可能存在的問題和不足之處。

多維度評(píng)價(jià)：需要從多個(gè)角度對(duì)科學(xué)探究進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)。

真題精講

例自熱食品中的發(fā)熱包浸泡在水中即可發(fā)熱。同學(xué)們開展了“探秘發(fā)熱包\"實(shí)踐探究活動(dòng)。

【查閱資料】I.發(fā)熱包發(fā)熱溫度能保持在 72^°C 以上 10～15 分鐘。

Ⅱ.發(fā)熱包中發(fā)熱粉的主要成分為Al粉、 CaO 和 Na₂CO₃ ，加水后發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

反應(yīng) ① D：CaO+H₂O=-Ca（OH）₂o 反應(yīng) 反應(yīng) （3）_：2Al+2NaOH+6H₂O=2Na[Al（OH）₄]+3H₂↑ 問題1：上述哪個(gè)反應(yīng)是使發(fā)熱包溫度達(dá)到 72°C 以上的主要原因？

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】分別取 3g 不同樣品，各加 10mL 水，其溫度與時(shí)間變化的曲線如下圖。

曲線a：發(fā)熱粉（Al粉、CaO、 .Na₂CO₃ ））

曲線b：CaO

曲線c：Al粉、NaOH

曲線d：Al粉、 .Ca（OH）₂.Na₂CO₃

注意： Ca（OH）₂ 和 Na₂CO₃ 樣品與水

融合后，溫度變化不明顯，未在圖中呈現(xiàn)

【分析討論】（1）通過曲線b可知，反應(yīng) （填序號(hào)）不能使溫度達(dá)到 72°C 以上。

（2）甲同學(xué)認(rèn)為，通過曲線c可知，主要是反應(yīng) ③ 使發(fā)熱包溫度達(dá)到 72^°C 以上；乙同學(xué)認(rèn)為此結(jié)論不準(zhǔn)確，曲線c對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)中使用了 NaOH 固體，溫度較高的原因也可能與 有關(guān)；對(duì)此，甲同學(xué)補(bǔ)充說明，通過曲線d可知，反應(yīng) ③ 是發(fā)熱包溫度達(dá)到 72°C 以上的主要原因，請(qǐng)說明他得出此結(jié)論的理由

問題2：能否只用Al粉和NaOH作發(fā)熱粉？

【分析討論】大家認(rèn)為，可從經(jīng)濟(jì)、安全、發(fā)熱效果等視角進(jìn)行分析。

（3）經(jīng)調(diào)查，Ca0價(jià)格為420元/kg， Na₂CO₃ 價(jià)格為450元/kg，Na0H價(jià)格為1130元/kg根據(jù) NaOH 的來源不同，計(jì)算可知：若直接用 8kgNaOH 作發(fā)熱粉原料，成本為9040元。若用 CaO 和 Na₂CO₃ 為原料制取 8kgNaOH ，理論上，所需Ca0的成本為2352元，則CaO和 Na₂CO₃ 的總成本為 元，成本更低。

（4）針對(duì)問題2，請(qǐng)你先做出判斷，再分別從物質(zhì)性質(zhì)和曲線變化趨勢(shì)兩個(gè)角度說 出判斷理由

問題3：發(fā)熱粉能持續(xù)發(fā)熱 10～15 分鐘的原因是什么？

【分析討論】（5）對(duì)比曲線 a，c，d 可知，發(fā)熱粉持續(xù)發(fā)熱的原因可能是：反應(yīng)（填序號(hào)）能夠逐漸地產(chǎn)生 NaOH ，產(chǎn)生的 NaOH 再與Al粉反應(yīng)，持續(xù)放出熱量。

（6曲線a對(duì)應(yīng)樣品比曲線d對(duì)應(yīng)樣品先開始發(fā)熱的原因是 。

【總結(jié)提升】可通過控制反應(yīng)物的成分來調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的路徑，以滿足生產(chǎn)生活的需要。

【拓展延伸】（7）使用發(fā)熱包時(shí)，撕開外包裝塑料袋，檢查裝有發(fā)熱粉的無紡布袋無破損后，放人涼水中。使用后妥善處理發(fā)熱包。試推測(cè)無紡布應(yīng)具備的性質(zhì)（答一條即可）。

解析：（1）通過曲線b可知，只用CaO作發(fā)熱粉，CaO與水反應(yīng)放熱不能使溫度達(dá)到 72^°C 以上，則反應(yīng) ① 不能使溫度達(dá)到 72^°C 以上。

（2）由于 NaOH 固體溶解時(shí)放出大量的熱，所以甲同學(xué)結(jié)論不準(zhǔn)確。曲線d對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了反應(yīng) ② 和反應(yīng) ③ ，反應(yīng) ② 中溫度變化不明顯，則發(fā)熱包的溫度達(dá)到72^°C 以上的主要原因是反應(yīng) ③ 放熱。

（3）設(shè)制取 8kgNaOH 需要 Na₂CO₃ 質(zhì)量為 x ，列出化學(xué)方程式 Ca（OH）₂+Na₂CO₃= CaCO₃↓+2NaOH ，列出比例式 ，解得 x=10.6kg ，則 Na₂CO₃ 的成本為10.6kg×450 元 /kg=4770 元，則 CaO 和 Na₂CO₃ 的總成本為2352元 +4770 元 =7122 元。

（4）NaOH具有強(qiáng)烈的腐蝕性，使用不當(dāng)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，通過曲線c的變化趨勢(shì)可以看出，發(fā)熱包溫度達(dá)到 72^°C 以上后，持續(xù)時(shí)間較短，溫度下降快，發(fā)熱包的發(fā)熱溫度不能保持在 72°C 以上 10～15 分鐘，所以不能只用A1粉和 NaOH 作發(fā)熱粉。

（5）由反應(yīng) （2）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH 及曲線a ?_?c_?d 可知，發(fā)熱粉持續(xù)發(fā)熱的原因可能是反應(yīng) ② 能夠逐漸地產(chǎn)生 NaOH ，產(chǎn)生的 NaOH 再與Al粉反應(yīng)，持續(xù)放出熱量。

（6）曲線a的發(fā)熱粉含有 CaO ，由于CaO先與水反應(yīng)放出大量的熱，所以曲線a對(duì)應(yīng)樣品比曲線d對(duì)應(yīng)樣品先開始發(fā)熱。

（7）為了快速提高食品溫度，無紡布應(yīng)具備的性質(zhì)是導(dǎo)熱性好

總結(jié)提升

在科學(xué)探究題解題過程中，同學(xué)們需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）認(rèn)真審題，明確要求：仔細(xì)研讀題目，理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、給定的條件和具體要求，確定研究的問題和探究方向，注意題目中的關(guān)鍵詞、限定詞等。

（2）夯實(shí)基礎(chǔ)，靈活運(yùn)用：掌握各學(xué)科的基本概念、原理和規(guī)律等基礎(chǔ)知識(shí)，并靈活運(yùn)用，將其遷移到不同的探究情境中，分析和解決實(shí)際問題。

（3）嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)，規(guī)范操作：在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要嚴(yán)格遵循科學(xué)探究的基本原則，設(shè)置合理的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確控制變量，確保實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性和可行性。在描述實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，要詳細(xì)、準(zhǔn)確、規(guī)范，注明實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法、藥品的用量、實(shí)驗(yàn)條件等。

（4）仔細(xì)分析，準(zhǔn)確表達(dá)：對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析。在得出結(jié)論時(shí)，要基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行合理的推理和判斷，準(zhǔn)確表述變量之間的關(guān)系，同時(shí)要考慮到實(shí)驗(yàn)的誤差和局限性等因素。

（5）關(guān)注熱點(diǎn)，聯(lián)系實(shí)際：新中考的科學(xué)探究題常結(jié)合生活生產(chǎn)中的熱點(diǎn)問題和科技發(fā)展的新成果，同學(xué)們要關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)，了解科技動(dòng)態(tài)，學(xué)會(huì)將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，提高科學(xué)探究的實(shí)用性和創(chuàng)新性。

（作者單位：沈陽市南昌初級(jí)中學(xué)）