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新的课程标准指出,九年级化学课程目标包括:“认识科学探究的意义和过程,能提出问题,尽心初步的探究”。随着新一轮的课程改革,研究新学习的开展,给考试内容的改革带来了勃勃生机。纵观近几年来的化学中考试题,探究性试题比比皆是。它们往往从生活、生产实际出发,对身边常见物质或有趣的现象进行探究,既考查了学生综合运用知道的能力,又让学生体验科学探究的魅力,同时将探究结论应用在实际生活,体现了科学探究的意义和价值,这正是新课标的要求和方向。
一、科学探究一般包括八个步骤
提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。
二、科学探究题主要有以下三个基本类型
1、通过实验探究物质的性质或变化规律。如金属活动性的探究、溶液酸碱性的探究、药品是否变质的探究、缺失标签的药品成分的探究等。2、通过实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素。如探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等。3、通过实验探究物质的组成成分以及含量。如食品干燥剂的成分探究、化肥有效成分含量的探究、味精中食盐含量的探究等。
三、解科学探究题,要注意以下几个方面
1、敢于质疑,大胆猜想。科学探究题不仅要求学生结合题目进行科学猜想,而且还要求说出猜想的理由或依据,因此学生要善于从实验、生活、现象、图表、资料、图片等材料中发现问题。
2、提炼原理,学会迁移。科学探究题中的探究内容有些为教科书之外的内容,这就要求学生从题给的信息中获取有用的信息,从有用信息中提炼出规律和原理,并根据已学过的化学知识和生活经验,对未知的问题进行真正意义上的科学探究。
3、设计实验,分析推理。科学探究注重过程和方法,学生要根据实际问题设计合理的实验方案并收集记录实验数据,或画出图像并运用科学的方法进行分析、比较,从而得出结论。
【经典例题】
例1 碱式碳酸铜[化学式Cu2(OH)2CO3 ,相对分子质量为222]加热完全分解后生成的黑色固体是什么?甲、乙、丙、丁四位同学对此进行了探究。他们称取了4.44 g碱式碳酸铜在试管中高温加热的使之完全分解,冷却至室温,称量黑色固体产物的质量为3.2 g。
他们结合碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出如下猜想:①可能是氧化铜 ②可能是碳粉③可能是碳粉和氧化铜的混合物。以上猜想的理由是__________________。
1、甲同学设计的实验方案是:向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸,充分震荡,静置后观察现象。
如果猜想①正确,现象应该是_________________。
如果猜想③正确,现象应该是___________________。
2、乙同学从资料中得知:碳、氢气、一氧化碳在加热或高温条件下都能夺取金属氧化物中的氧,使其变为金属单质。他经过思考后,认为猜想③可以排除。他的理由是:______________________。
3、丙同学通过对得到的实验数据进行计算,排除了猜想②,她的理由是(通过计算式说明):______________________。
科学探究的方法和途径有多种。丁同学通过查找化学史料,证实了前几位同学的实验和推理是正确的。
解析 因为碱式碳酸铜中含有Cu、C、H、O四种元素,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,碱式碳酸铜受热分解后的固体产物中也一定含有这四种元素,而这四种元素组成的黑色固体只有碳粉和氧化铜,故碱式碳酸铜受热分解后的黑色固体可能是碳粉、氧化铜或两者的混合物。
1、由于碳粉与稀硫酸不反应,则碳粉不溶于稀硫酸,而CuO与稀硫酸发生反应:CuO+H2SO4 CuSO4 +H2O ,氧化铜溶于稀硫酸,溶液会由无色变成蓝色。据此问题可迎刃而解。
2、高温下碳能还原氧化铜,因此高温下碳和氧化铜不能共存。
3、由碱式碳酸铜的化学式可知,4.44 gCu2(OH)2CO3中m(C)=4.44 g×Cu2(OH)2CO3中C元素的质量分数=4.44g×12/222=0.24 g<3.2 g,因此3.2 g黑色固体不可能是碳粉。
答案 根据质量定恒定律,化学反应前后元素种类不变,氧化铜和碳粉都是黑色的。
1、黑色粉末全部溶解,溶液呈蓝色;黑色粉末部分溶解,溶液呈蓝色。2、碳和氧化铜在高温下能发生反应,因此高温下碳粉和氧化铜不可能共存。3、4.44 gCu2(OH)2CO3中m(C)=4.44 g×Cu2(OH)2CO3中C元素的质量分数=4.44 g×12/222=0.24 g<3.2 g。
例2 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存放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。
解析:答题的关键是在于推测烧碱样品中可能含有的杂质。思维的起点在于分析题给信息,由信息“ 在化工生产中,原料往往不能全部转化成产品”可知:电解纯净的饱和食盐水的方法来得到烧碱时,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,又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 。检验Cl-通常用A gNO3溶液和稀硝酸;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。实验方案设计中一定要注意排除CO32-对Cl-鉴别的干扰以及OH-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-。
答案:1、NaCl、Na2CO3
总之,“化学探究”不仅是一种理念,更是一种学习的方法,又是课程的一部分,同时也是习题和试题的一种。这类题目提供的探究内容通常不拘泥于教材,更接近同学们的社会生活实际。课题没有惟一的答案,同学们可以从不同的角度、不同的方法权衡利弊,进行探索与评价。
(河北省迁安市迁安镇于洪庄中学)
一、科学探究一般包括八个步骤
提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。
二、科学探究题主要有以下三个基本类型
1、通过实验探究物质的性质或变化规律。如金属活动性的探究、溶液酸碱性的探究、药品是否变质的探究、缺失标签的药品成分的探究等。2、通过实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素。如探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等。3、通过实验探究物质的组成成分以及含量。如食品干燥剂的成分探究、化肥有效成分含量的探究、味精中食盐含量的探究等。
三、解科学探究题,要注意以下几个方面
1、敢于质疑,大胆猜想。科学探究题不仅要求学生结合题目进行科学猜想,而且还要求说出猜想的理由或依据,因此学生要善于从实验、生活、现象、图表、资料、图片等材料中发现问题。
2、提炼原理,学会迁移。科学探究题中的探究内容有些为教科书之外的内容,这就要求学生从题给的信息中获取有用的信息,从有用信息中提炼出规律和原理,并根据已学过的化学知识和生活经验,对未知的问题进行真正意义上的科学探究。
3、设计实验,分析推理。科学探究注重过程和方法,学生要根据实际问题设计合理的实验方案并收集记录实验数据,或画出图像并运用科学的方法进行分析、比较,从而得出结论。
【经典例题】
例1 碱式碳酸铜[化学式Cu2(OH)2CO3 ,相对分子质量为222]加热完全分解后生成的黑色固体是什么?甲、乙、丙、丁四位同学对此进行了探究。他们称取了4.44 g碱式碳酸铜在试管中高温加热的使之完全分解,冷却至室温,称量黑色固体产物的质量为3.2 g。
他们结合碱式碳酸铜的化学式对黑色固体产物作出如下猜想:①可能是氧化铜 ②可能是碳粉③可能是碳粉和氧化铜的混合物。以上猜想的理由是__________________。
1、甲同学设计的实验方案是:向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸,充分震荡,静置后观察现象。
如果猜想①正确,现象应该是_________________。
如果猜想③正确,现象应该是___________________。
2、乙同学从资料中得知:碳、氢气、一氧化碳在加热或高温条件下都能夺取金属氧化物中的氧,使其变为金属单质。他经过思考后,认为猜想③可以排除。他的理由是:______________________。
3、丙同学通过对得到的实验数据进行计算,排除了猜想②,她的理由是(通过计算式说明):______________________。
科学探究的方法和途径有多种。丁同学通过查找化学史料,证实了前几位同学的实验和推理是正确的。
解析 因为碱式碳酸铜中含有Cu、C、H、O四种元素,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,碱式碳酸铜受热分解后的固体产物中也一定含有这四种元素,而这四种元素组成的黑色固体只有碳粉和氧化铜,故碱式碳酸铜受热分解后的黑色固体可能是碳粉、氧化铜或两者的混合物。
1、由于碳粉与稀硫酸不反应,则碳粉不溶于稀硫酸,而CuO与稀硫酸发生反应:CuO+H2SO4 CuSO4 +H2O ,氧化铜溶于稀硫酸,溶液会由无色变成蓝色。据此问题可迎刃而解。
2、高温下碳能还原氧化铜,因此高温下碳和氧化铜不能共存。
3、由碱式碳酸铜的化学式可知,4.44 gCu2(OH)2CO3中m(C)=4.44 g×Cu2(OH)2CO3中C元素的质量分数=4.44g×12/222=0.24 g<3.2 g,因此3.2 g黑色固体不可能是碳粉。
答案 根据质量定恒定律,化学反应前后元素种类不变,氧化铜和碳粉都是黑色的。
1、黑色粉末全部溶解,溶液呈蓝色;黑色粉末部分溶解,溶液呈蓝色。2、碳和氧化铜在高温下能发生反应,因此高温下碳粉和氧化铜不可能共存。3、4.44 gCu2(OH)2CO3中m(C)=4.44 g×Cu2(OH)2CO3中C元素的质量分数=4.44 g×12/222=0.24 g<3.2 g。
例2 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存放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。
解析:答题的关键是在于推测烧碱样品中可能含有的杂质。思维的起点在于分析题给信息,由信息“ 在化工生产中,原料往往不能全部转化成产品”可知:电解纯净的饱和食盐水的方法来得到烧碱时,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,又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 。检验Cl-通常用A gNO3溶液和稀硝酸;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。实验方案设计中一定要注意排除CO32-对Cl-鉴别的干扰以及OH-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-。
答案:1、NaCl、Na2CO3
总之,“化学探究”不仅是一种理念,更是一种学习的方法,又是课程的一部分,同时也是习题和试题的一种。这类题目提供的探究内容通常不拘泥于教材,更接近同学们的社会生活实际。课题没有惟一的答案,同学们可以从不同的角度、不同的方法权衡利弊,进行探索与评价。
(河北省迁安市迁安镇于洪庄中学)