實(shí)驗(yàn)探究題旨在讓同學(xué)們深入理解化學(xué)原理，培養(yǎng)同學(xué)們設(shè)計實(shí)驗(yàn)、科學(xué)推理及解決實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)探究題通常為試卷壓軸大題，難度較高，近年來對同學(xué)們應(yīng)用實(shí)踐和遷移創(chuàng)新能力的考查尤為側(cè)重。

考點(diǎn)提煉

1.常見步驟

①提出問題；②猜想假設(shè)（包含一定程度的證據(jù)推理）；③設(shè)計和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；④證據(jù)推理；⑤初步結(jié)論；⑥反思評價；⑦調(diào)整改進(jìn)；⑧得出結(jié)論；⑨遷移應(yīng)用。

2.常見實(shí)驗(yàn)方法

（1）對照實(shí)驗(yàn)法：兩組實(shí)驗(yàn)條件相同，只有一個變量不同，通常具有該不同變量的實(shí)驗(yàn)組為實(shí)驗(yàn)主體。利用對照實(shí)驗(yàn)排除溫度、壓強(qiáng)、空氣、時間、加水稀釋等外界因素對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的干擾?；蛘呃脤φ諏?shí)驗(yàn)突出實(shí)驗(yàn)組的現(xiàn)象變化，例如對比觀察確定顏色改變等。

（2）控制變量法：對于多變量問題，設(shè)計擁有全部變量條件的實(shí)驗(yàn)組，再設(shè)計多個只改變某一變量的對照組，進(jìn)而確定各變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在進(jìn)行現(xiàn)象分析時，實(shí)驗(yàn)組必選，然后逐一選擇對照組進(jìn)行小結(jié)。

3.典型問題

（1）補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟

①補(bǔ)全提出問題或猜想假設(shè)：優(yōu)先依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，其次結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟。若實(shí)驗(yàn)步驟對多種情況進(jìn)行了討論，則提出問題不能有結(jié)論性語言，通常表述為“探究××內(nèi)容”或“××內(nèi)容是什么”。若實(shí)驗(yàn)步驟有非常明確的指向性，則問題通常表述為“驗(yàn)證××內(nèi)容”。

②補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)設(shè)計：依據(jù)對照實(shí)驗(yàn)或控制變量的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析。對照實(shí)驗(yàn)中應(yīng)找到需排除的無關(guān)因素或需要突出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。控制變量法中應(yīng)優(yōu)先尋找具有完整變量的實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)而設(shè)計改變變量的對照組實(shí)驗(yàn)。

③推測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論進(jìn)行分析。

④推測結(jié)論：依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)，參考問題與假設(shè)，實(shí)驗(yàn)方案現(xiàn)象進(jìn)行歸納。注意題目中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要物盡其用，明確答出變化規(guī)律、大小關(guān)系、數(shù)據(jù)關(guān)系，例如：隨著溫度升高，甲的××升高；甲物質(zhì)××大于乙；甲的××數(shù)據(jù)是乙的2倍。

⑤補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)反思：分析實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計的合理性，尋找實(shí)驗(yàn)結(jié)論證據(jù)不足之處，考慮環(huán)保以及實(shí)驗(yàn)安全性問題。尤其注意如果后續(xù)存在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，則該反思應(yīng)起到承上啟下的作用，需要能引出后續(xù)改進(jìn)。

⑥完整設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案：需要根據(jù)上文或教材重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模型構(gòu)建，結(jié)合控制變量或?qū)φ諏?shí)驗(yàn)方法進(jìn)行模仿設(shè)計。

（2）論證及分析解釋能力的考查

①實(shí)驗(yàn)設(shè)計的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論證據(jù)的充分性論證：例如驗(yàn)證汽水冒出的氣體是二氧化碳，如果直接將澄清石灰水加入汽水中則存在多方面問題。首先題目要求驗(yàn)證冒出的氣體是二氧化碳，而實(shí)驗(yàn)操作對象氣體是在汽水溶液中未冒出的，其次無法排除汽水中其他成分對實(shí)驗(yàn)的影響，無論澄清石灰水是否變渾濁都無法確定二氧化碳的存在。

②圖象、表格數(shù)據(jù)的分析：需要注意圖象與坐標(biāo)軸截距的意義、圖象拐點(diǎn)的意義、圖象的趨勢（尤其是縱坐標(biāo)數(shù)值不變時對應(yīng)的實(shí)際情況），使用圖象數(shù)據(jù)時要對橫、縱坐標(biāo)都進(jìn)行描述。表格數(shù)據(jù)通常需要結(jié)合控制變量法進(jìn)行分析，但要注意有些表格還可能會表達(dá)某種數(shù)據(jù)取用的規(guī)律，例如多種藥品的總質(zhì)量恒定，溶液總體積恒定，藥品投入呈現(xiàn)比例規(guī)律等。

（3）創(chuàng)新思維能力的考查

①獲取信息，設(shè)計實(shí)驗(yàn)：此類題目只需認(rèn)真閱讀題目中“已知”“小資料”等相關(guān)內(nèi)容，基本可以直接套用。

②通過已有或在試題中習(xí)得的知識，解決真實(shí)情境中的問題：需要總結(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，進(jìn)行類比分析。例如學(xué)習(xí)氫氧化鈉變質(zhì)程度的檢驗(yàn)后，總結(jié)檢驗(yàn)反應(yīng)進(jìn)行程度實(shí)驗(yàn)的一般思路等。

③定性到定量的，具體到抽象的思維轉(zhuǎn)變：例如已知氧氣支持燃燒，則應(yīng)聯(lián)想到氧氣濃度對燃燒劇烈程度的影響。已知酸堿中和反應(yīng)進(jìn)行程度的檢驗(yàn)方法，推理出一般性的復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行程度的檢驗(yàn)思路。

④開放性問題，需要自圓其說：此類問題答案不唯一，需要回答核心內(nèi)容 + 解釋說明，只要解釋說明部分符合初中生認(rèn)知或符合科學(xué)真理即可。

⑤如遇到設(shè)計基本合理，但要求分析實(shí)際操作中會遇到的問題，通常需要多方面考慮物質(zhì)實(shí)際的理化性質(zhì)，大概率會出現(xiàn)某些物理方面的原因（例如受浮力、總體積、總質(zhì)量、散熱問題等）導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法按照預(yù)期完成。如果沒有思路可以從藥品用量多對環(huán)境污染大、現(xiàn)象劇烈易發(fā)生危險、藥品用量少現(xiàn)象不明顯或裝置復(fù)雜程度等方面進(jìn)行展開。

典例精講

例 適當(dāng)補(bǔ)充維生素C可增強(qiáng)免疫力，某維生素C泡騰片相關(guān)信息如下所示。

[主要成分：維生素C（C6H8O6）、碳酸氫鈉（NaHCO3）、檸檬酸（C6H8O7）等

用法用量：每片4 g，每片加水200 mL ]

同學(xué)們在飲用氣泡豐富的維生素C泡騰片飲品后，積極動腦開展如下探究：

實(shí)驗(yàn)探究一

【提出問題】維生素C泡騰片溶于水后產(chǎn)生的氣體是什么？

【猜想假設(shè)】可能是CO2、O2、CO、H2、N2中的一種或幾種。

【證據(jù)推理】（1）不可能含有CO和H2，因?yàn)閺氖称钒踩嵌瓤紤]，H2易燃易爆，CO屬于有毒氣體。不可能含有N2，依據(jù)是_________。

經(jīng)過討論，同學(xué)們一致認(rèn)為該氣體可能含有CO2、O2中的一種或兩種。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（2）小組同學(xué)收集維生素C泡騰片與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行如表1實(shí)驗(yàn)。

①甲實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是___________________________。

②乙實(shí)驗(yàn)不足以證明氣體中不存在氧氣，其原因是__________________。

（3）為進(jìn)一步探究氣體成分，小組同學(xué)將裝有氣體樣品的集氣瓶倒扣入足量的氫氧化鈉溶液中，若氣體中不存在氧氣，請預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_________ 。

實(shí)驗(yàn)探究二

小組同學(xué)購買了食品級的碳酸氫鈉和檸檬酸準(zhǔn)備自制泡騰片。

【提出問題】（4）探究泡騰片中_________ 對氣泡產(chǎn)生速率的影響。

【設(shè)計方案】按照表2稱量兩種固體藥品壓制成片，投入水中。

（5）表中x的取值為_________g。

【補(bǔ)充方案】（6）為了和商品維生素C泡騰片進(jìn)行有效對比，有同學(xué)提出應(yīng)再加入等量的維生素C，你認(rèn)為還應(yīng)控制的變量是_________。

實(shí)驗(yàn)探究三

【提出問題】查閱資料，已知檸檬酸是一種固態(tài)酸。類比稀鹽酸能與碳酸氫鈉反應(yīng)的性質(zhì)，小組同學(xué)對檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體能否反應(yīng)產(chǎn)生興趣。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

[操作 現(xiàn)象 結(jié)論 檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體混合壓片，將其與盛有適量澄清石灰水的小燒杯共同密封在玻璃鐘罩內(nèi) 2天后澄清石灰水變渾濁 檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體能緩緩反應(yīng) ]

【反思評價】（7）指出該實(shí)驗(yàn)設(shè)計的不妥之處__________________。

【遷移歸納】（8）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后得出了正確結(jié)論：檸檬酸固體不能與碳酸氫鈉固體反應(yīng)。依據(jù)該結(jié)論推測檸檬酸固體沒有酸的一般通性，微觀上不具有自由移動的__________________。

【拓展實(shí)驗(yàn)】（9）請選擇試劑進(jìn)一步驗(yàn)證上述結(jié)論，試劑名稱_________。

解析：（1）考查元素守恒；（2）①考查檢驗(yàn)常見物質(zhì)的思路方法；②氧氣濃度過低不足以支持燃燒，故木條熄滅時仍可能存在氧氣；（3）二氧化碳能被氫氧化鈉溶液吸收，如果沒有氧氣，則吸收后不剩余氣體；（4）、（5）、（6）根據(jù)表格可知每組實(shí)驗(yàn)藥品總量和商品維生素C泡騰片每片質(zhì)量一樣，均為4 g，所以調(diào)整的只能是兩種藥品的比例，其質(zhì)量之和為4 g，為了與商品維生素C泡騰片進(jìn)行對比，應(yīng)該按照其每片規(guī)定用水量加水，同時體現(xiàn)控制變量思想；（7）澄清石灰水放出的水蒸氣可能會使檸檬酸固體部分溶解，導(dǎo)致反應(yīng)不符合固體與固體的設(shè)計初衷，該實(shí)驗(yàn)可以改進(jìn)為壓片后稱量固體總質(zhì)量，密封干燥保存一段時間后，再次稱量質(zhì)量，如果質(zhì)量不變，則檸檬酸固體與碳酸氫鈉固體不反應(yīng)；（8）酸的通性的相關(guān)微粒是氫離子；（9）開放問題，只要選取能與酸反應(yīng)的物質(zhì)，驗(yàn)證其與檸檬酸固體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)即可。

答案：（1）原料不含氮元素 （2）①氣體中含有二氧化碳 ②氧氣濃度過低，木條也會熄滅 （3）氫氧化鈉溶液充滿集氣瓶 （4）碳酸氫鈉和檸檬酸的質(zhì)量比 （5）1 （6）每次加入200 mL水 （7）澄清石灰水逸散的水蒸氣會促使檸檬酸與碳酸氫鈉固體反應(yīng) （8）氫離子 （9）鋅粉（或“碳酸鈉粉末”等合理即可）

總結(jié)提升

實(shí)驗(yàn)探究核心方法是對照實(shí)驗(yàn)法和控制變量法，同時應(yīng)注意以下答題技巧。

（1）認(rèn)真閱讀題目中材料，包括圖片、資料、注釋等。

（2）熟悉實(shí)驗(yàn)步驟間的關(guān)系，能依據(jù)實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計思路推理補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟。

（3）充分利用題目中數(shù)據(jù)，能定量描述的內(nèi)容，不可以僅用定性描述。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)建立在充分的證據(jù)基礎(chǔ)上。對于實(shí)驗(yàn)反思類問題應(yīng)從科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性入手，實(shí)驗(yàn)反思應(yīng)承上啟下。

（5）開放性問題，需要將直接答案和解釋說明都答出。

（作者單位：阜新市第十二中學(xué)）