实验探究题
例1 全世界每年因生锈损失的钢铁，约占世界年产量的1/4．某学生想弄清楚铁生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入A、B、C三支试管中，进行研究．
(1)在下列的每支试管中画出并标明所需的物质和用品．
(2)一周后，编号为＿＿的试管中铁钉最易生锈
(3)比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是＿＿．
A
B
C
【分析】 本题研究铁生锈的条件，打破以往给出铁生锈的几种实验环境，判断铁生锈快慢的传统命题思路．而是依据提出的问题进行假设、确定实验条件、标明所需物质和用品、进行现象观察与分析、结论得出与应用．这对学生的综合实验能力和探究应用能力要求较高．故本题是典型的研究性试题．
铁生锈是否必须同时有空气和水．研究时，假设只有空气，或只有水，或同时有空气和水三种条件下进行实验．故A试管加入蒸馏水(刚煮沸过)，浸没铁钉，再用植物油液封，以隔绝空气，保证铁钉只与水接触；B试管加入蒸馏水将铁钉部分浸没，使铁钉与空气和水接触；C试管用酒精灯烘干，放入铁钉，并塞上橡胶塞，保障铁钉只与干燥空气接触．见下图．
一周后发现，B中铁钉最易生锈．所以铁生锈的条件：必须同时有空气和水．
吐鲁番盆地和海南岛相比，吐鲁番盆地气候干燥，铁生锈相对较慢．
A
B
C
本题的解答，体现了研究性学习的主体性和过程性．在研究活动中，学到了科学研究方法：提出问题→进行假设→实验探究→得出结论→应用实践；也潜移默化、有效地培养学生的探究能力和创新精神．
例2 小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是Cu(OH)CO．
[提出问题]铜是在什么条件下锈蚀的?小林对此进行了探究．
[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与水、＿＿＿＿、＿＿＿＿共同作用的结果．
[设计与实验]借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计“铜片锈蚀条件的探究”实验如下图所示：
A
B
C
D
(1)实验较长时间后，发现＿＿试管中的光亮铜片最先生锈(填字母编号)．
(2)从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件．C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为＿＿．
(3)D试管中除光亮铜片外，还有的另外两种物质为＿＿；从D试管的实验中，获得的结论是＿＿．
[评价与改进]我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是(可图示)＿＿＿＿．
[反思与小结]通过铜片锈蚀条件的探究实验，我获得的启示是：＿＿．
【分析】 本题以一个研究课题为背景，要求学生在理解题意的基础上提出问题、进行猜想、设计方案、实验探究、评价交流、反思体悟等，力图通过学生的亲身经历和体验科学探究活动的过程，激发学习的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习探究的方法，促进学生由接受学习向探究式学习转变．
解答 O、CO(或填名称，下同)
(1)B；
(2)CO(或O)；
(3)CO和O，水是铜生锈的必要条件之一．(或缺少这个条件，铜就不能生锈)
取一支试管，放入一块光亮铜片，加入少量蒸馏水浸没部分铜片，充入O(或CO)后，塞紧橡皮塞，放置对比观察．(或用下图示表示)．(说明：此实验中充入的气体必须与(2)的答案相反，否则此空错误)
从实验可知，铜生锈比较困难(或铜生锈是铜、水、氧气和二氧化碳相互作用的结果；或猜想要有一定的依据，不能凭空想象；或实验探究，可采用多组对比实验的方法；或化学是一门以实验为基础的学科；或要有善于猜想、勤于思考、大胆设计和勇于创新的精神……)．(说明：只要符合三维目标，言之有理均可．)
例3 下面是某科研人员对“蜡烛燃烧前后各物质质量之和会发生变化吗”进行实验探究的例子，他给出了实验探究的一般步骤．
1．假设
(1)会发生变化．(2)不会发生变化．
2．收集、整理资料
(1)蜡烛燃烧需要氧气，生成CO和HO．
(2)O、CO等为气体．
(3)由(1)(2)可知实验必须在密闭容器中进行．
3．设计并进行实验
(1)将一支蜡烛放在集气瓶中，盖上玻璃片，称其质量为wg．
(2)将蜡烛点燃，立即盖上玻璃片．
(3)待蜡烛熄灭，集气瓶冷却，再称其质量为wg．
4．分析现象，得出结论
(1)如果w=w，则蜡烛燃烧前后各物质的质量之和不变．
(2)如果w≠w，则蜡烛燃烧前后各物质的质量之和发生变化．
请模拟上例，对“液化石油气里含氢元素吗”进行实验探究．
【分析】 要重点了解科学探究活动的两大要素．
要素一：猜想与假设，根据化学知识和生活经验，对所探究的问题进行合理猜想，提出假设．
要素二：收集证据可采取三种途径．
(1)温习、回忆课本基础知识．认识到化学反应前后元素种类不变．
(2)查阅资料．了解质量守恒定律发现的化学史实，是探究问题的理论基石．
(3)实验探究与交流表达．根据猜想，结合定量分析的实验方法，设计出探究过程，经过分析讨论，从而得出结论．
解答 1．假设
(1)含氢元素．(2)不含氢元素．
2．收集、整理资料
(1)液化石油气可在空气(氧气)中燃烧生成水．
(2)化学反应前后元素的种类不变．
(3)氧气中不含氢元素，而水中含有氢元素．
3．设计并进行实验
点燃液化石油气，将冷且干燥的烧杯罩在火焰上方，观察烧杯内壁是否有水珠产生．
4．分析现象，得出结论
(1)如有水珠产生，说明液化石油气里含氢元素．
(2)如无水珠产生，说明液化石油气里不含氢元素．
例4 为了较准确测定氯酸钾完全分解产生氧气的体积，可进行以下实验：称取2．5g氯酸钾与适量二氧化锰混合，然后加热直至无气体放出，过一会儿读取进入量筒里的气体体积，请填空：
(1)测量气体体积时，可将反应发生装置和收集装置中的气体冷却至室温再进行．则收集气体应选下图中的＿＿＿＿装置才合理，理由是＿＿＿＿．
A
B
(2)若这时氧气密度约为1．33g/L，应选用＿＿＿＿规格的量筒．(选填字母序号)
A．100mL B．200mL
C．500mL D．1000mL
【分析】 这道题着重考查学生对实验过程中产生的数据进行收集、分析和处理的能力．根据题目要求，要想准确测定出氯酸钾分解产生氧气的体积，则量筒内增加的气体体积必须与试管内氯酸钾受热分解产生的氧气体积相等．装置A中，发生装置中试管内的气体(包括原有的空气和氯酸钾受热产生的氧气)由于受热而被排到量筒内，在试管冷却至室温过程中由于温度的下降，量筒内的水部分被倒吸入导管而水位下降，造成了量筒内所增加的气体体积与发生装置内产生的氧气体积不一致，从而影响实验数据的准确性．而在B装置中，由于量筒内的气体与试管内的气体以导管相通，当发生装置和收集装置的温度降低到室温时，两者内部仍然维持着动态平衡．量筒内增加的气体体积即为氯酸钾受热时产生氧气的体积．
答案 (1)B防止水被倒吸入导管(2)D
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