5.3 科学探究-【暑假大串联】2024-2025学年初升高化学衔接教材

第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 5.3 科学探究 一、科学探究的含义 科学探究是学生积极主动地获取化学知 识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它 涉及提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实 验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达 与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科 学探究活动,激发学习化学的兴趣,增进对科 学的情感,学习科学探究的基本方法,初步形 成科学探究能力。科学探究对发展学生的科 学素养具有不可替代的作用。 二、科学探究的内容 要素 目标要求 提出 问题 1.能从日常现象或化学学习中,独立 地或经过启发发现一些有探究价值 的问题。 2.能比较明确地表述所发现的问题。 猜想 与 假设 1.能主动地或在他人的启发下对问 题可能的答案作出猜想或假设。 2.具有依据已有的知识和经验对猜 想或假设做初步论证的意识。 制订 计划 1.在教师指导下或通过小组讨论,提 出活动方案,经历制订科学探究活动 计划的过程。 2.能在教师指导下或通过小组讨论, 根据所要探究的具体问题设计简单 的化学实验方案。 3.具有控制实验条件的意识。 进行 实验 1.能积极参与化学实验。 2.能独立地或与他人合作进行实验 操作。 3.能在实验操作中注意观察和思考 相结合。 收集 证据 1.认识收集证据的重要性。 2.学习运用多种手段对物质及其变 化进行观察。 3.能独立地或与他人合作对观察和 测量的结果进行记录,并运用图表等 形式加以表述。 4.初步学习运用调查、查阅资料等方 式收集证据。 解释 与 结论 1.能对事实与证据进行加工与整理, 初步判断 事 实 证 据 与 假 设 之 间 的 关系。 2.能在教师的指导下或通过讨论,对 所获得的事实与证据进行归纳,得出 合理的结论。 3.初步学习通过比较、分类、归纳、概 括等方法逐步建立知识之间的联系。 反思 与 评价 1.有对探究结果的可靠性进行评价 的意识。 2.能在教师的指导下或通过讨论,对 探究学习活动进行反思,发现自己和 他人的长处与不足,并提出改进的具 体建议。 3.能体验到探究活动的乐趣和学习 成功的喜悦。 96 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 表达 与 交流 1.能用口头、书面等方式表述探究过 程和结果,并能与他人进行交流和 讨论。 2.与他人交流讨论时,既敢于发表自 己的观点,又善于倾听他人的意见。 三、科学探究的基本方法 1.科学探究的基本方法有观察法、类比 法、调查法、实验法等。 (1)观察法 观察法是科学探究的一种基本方法。科 学的很多重大发现或发明都源于细致的观察。 观察法就是在自然状态下,研究者按照一定的 目的和计划,用自己的感观外加辅助工具,对 客观事物进行系统的感知和描述,以发现和验 证科学结论。 ①观察的类型。 ②科学观察的特点。 第一,要有明确的目的。 第二,要掌握正确的观察方法,即从宏观 到微观、从整体到局部。 第三,观察时要全面、细致和实事求是。 第四,及时做好观察记录。 (2)调查法 调查是科学探究常用的方法之一,调查者 以正确的理论与思想作指导,通过访谈、问卷、 测验等手段,有计划地广泛了解掌握相关资 料。在此基础上进行分析、综合、得出结论。 科学调查的步骤:明确调查的目的和调查 对象→制订合理有序的调查方案→实施实验 调查方案并如实做好记录→对调查情况和结 果进行整理和分析→写出调查报告。 (3)实验法 实验法就是利用特定的器具和材料,通过 有目的、有步骤的实验操作和观察,记录、分 析,发现或验证科学结论。 (4)类比法(略) 2.探究实验遵循的一般原则:单一变量 原则和对照原则。 (1)单一变量原则:控制其他因素不变,只 改变其中一个因素(要研究的因素),观察其对 实验结果的影响。遵循单一变量原则,既便于 对实验结果进行科学的分析,又能增强实验结 果的可信度和说服力。 (2)对照原则:通常一个实验分为实验组 和对照组。实验组是接受实验变量处理的对 象组。对照组,也称控制组,对实验组而言,是 不接受实验变量处理的对象组。从理论上说, 由于无关变量对实验组与对照组的影响是相 等的,故实验组与对照组两者的差异,则可认 定为是来自实验变量的效果,这样的实验结果 是可信的。按对照实验的内容和形式上的不 同,通常可分为:空白对照、自身对照、相互对 照和条件对照。 【例】 醉驾现已入刑,醉酒的原因是酒中含有 一种物质叫乙醇,对人的神经系统有刺激作 用。醉酒后驾车会带来严重的社会危害。 (1)乙醇(C2H5OH)易燃烧,燃烧的化学 方程式为 。 (2)交警进行呼气酒精检测的原理是:橙 色的K2Cr2O7 酸性溶液遇乙醇迅速生成蓝绿 色的硫酸铬,硫酸铬由Cr3+和SO2-4 组成,则 硫酸铬的化学式为 。 (3)白酒是乙醇的水溶液,酒中乙醇在微 生物的作用下能被氧化成乙酸,现有一瓶密封 放置了十几年的某种白酒,想知道该白酒的组 成情况,设计了如下探究实验: 【提出问题】 白酒中的溶质有哪些? 07 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 【查阅资料】 材料一:乙醇(C2H5OH), 俗称酒精,易溶于水,水溶液呈中性。 材料二:乙酸(CH3COOH),又名醋酸,易 溶于水,具有酸的通性。 【猜 想】 猜想1:只有乙醇 猜想2:只有乙酸 猜想3: 【实验探究】 实验操作 实验现象 实验结论 ①取少量白酒于 试管中,滴入几 滴 橙 色 的 K2Cr2O7 酸 性 溶液 ② 猜想3成立 【思路点拨】 乙醇燃烧是和氧气发生化学反 应,反应条件是点燃;由Cr3+和SO2-4 可知化 合价分别为+3、-2,根据化合价代数和为0 即可写出化学式;白酒中溶质有哪些? 猜想 1:只有乙醇,猜想2:只有乙酸(已经给出),猜 想3当然是两者都有;由题中信息可知:橙色 的K2Cr2O7 酸性溶液遇乙醇迅速生成蓝绿色 的硫酸铬,乙酸(CH3COOH),又名醋酸,易溶 于水,具有酸的通性,即可答出。 【答案】 (1)C2H5OH+3O2 点燃 􀪅􀪅2CO2+ 3H2O (2)Cr2(SO4)3 (3)【猜 想】 猜想3:既有乙醇,也有 乙酸。 【实验探究】 实验现象①:橙色变蓝绿色 (或变蓝绿色) 实验操作② 实验现象② 答案1 取少量白酒于试管中,滴入几滴石蕊试液 变红色 答案2 取少量碳酸钠溶液于试管中,加入一定量白酒 有气泡生成 答案3 取少量碳酸钠固体(或石灰石等)于试管中,加入一定量白酒 有气泡生成 答案4 取少量铁粉(或镁、铝、锌等)于试管中,加入一定量白酒 有气泡生成 答案5 取少量氧化铜(或氧化铁等)于试管中,加入一定量白酒 固体逐渐溶解 答案6 在玻璃片上放一小片pH试纸,用滴管取少量白酒滴到试纸上 试纸变红色或橙色 1.对实验现象的认真分析有助于我们理 解科学本质。下列根据实验现象得出的关于 物质组成成分的结论中,正确的是 ( ) A.将某固体溶于水放出热量,说明该固 体中含有氢氧化钠 B.将白色硫酸铜粉末露置在空气中变蓝 色,说明空气中含有氧气 C.将氯化钡溶液滴加到某溶液中,出现 白色沉淀,说明该溶液中含有硫酸根离子 D.将干冷的烧杯罩在蜡烛的火焰上方, 内壁出现小水珠,说明蜡烛中含有氢元素 17 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 2.分类是学习和研究科学的常用方法。 对下列纯净物的分类,正确的是 ( ) A.碳酸钙和葡萄糖均含有碳元素,都是 有机物 B.二氧化碳和臭氧均含有氧元素,都是 氧化物 C.氧化铜和高锰酸钾均由不同种元素组 成,都是化合物 D.氢氧化钠和碳酸钠溶于水后均能使无 色酚酞溶液变红,都是碱 3.将“跳跳糖”放入水中,有无色气体产 生。小军同学提出以下研究此气体成分的设 想,其中不可能获得正确结论的是 ( ) A.收集气体并观察 B.咨询生产厂家工程师 C.送交食品检验部门检测 D.查阅“跳跳糖”成分及制作原理 4.下图四支蜡烛都将熄灭,其中一支熄 灭的原因与另外三支不同的是 ( ) 5.经过一年的化学学习,我们亲身体验 了一系列的探究实验,感受了化学的无穷魅 力。小强在回顾整理下列实验中提炼了许多 探究的方法。 实验一:探究分子在不断运动(如图) 实验现象: 。 该实验的探究方法是:对看不见、摸不着 的粒子,要“观察”它的运动可以设计实验,通 过宏观的现象来间接认识。 实验二:探究二氧化碳与水的反应 取四朵用紫色石蕊试液染成紫色的干燥 的小花,进行下图所示实验。 (Ⅰ)喷稀醋酸 (Ⅱ)喷水 (Ⅲ)直接放入二氧化碳中 (Ⅳ)喷水后放入二氧化碳中 实验现象:(Ⅰ)、(Ⅳ)中的小花变红。 设计(Ⅱ)、(Ⅲ)实验的目的是 。 该实验的探究方法是:设计分析 (填“A”“B”或“C”),获得结论。 A.仅一个单因素的实验 B.有多种因素的对比实验 C.用前面实验的生成物继续实验 实验三:验证二氧化碳与氢氧化钠溶液确 实发生了反应 实验如下表所示: 方案 实验步骤 实验现象 1 取两个等体积的软塑 料瓶,充满二氧化碳, 然后 27 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 2 先将二氧化碳通入盛 有足量氢氧化钠溶液 的试管中,然后 我认为方案1的探究方法是 ,方案2的探究方法 是 。 小结:上述三个实验告诉我们:当某些化 学反应现象不明显或不足以说明问题时,要千 方百计通过设计出具有明显现象的实验,来准 确推知和认识化学反应。 6.“五一”假期,小兵对“锌与硫酸反应快 慢的影响因素”进行了探究。 【提出问题】 锌与硫酸反应的快慢受哪 些因素的影响呢? 【猜想与假设】 a.可能与硫酸的质量分 数有关;b.可能与锌的形状有关。 【设计并实验】 小兵用不同质量分数的 硫酸和不同形状的锌进行如下实验。 实验 编号 硫酸的质 量分数(均 取20mL) 锌的形状 (均取1g) 氢气的体 积 (mL) (均 收 集 3分钟) ① 20% 锌片 31.7 ② 20% 锌粒 50.9 ③ 30% 锌片 61.7 ④ 30% 锌粒 79.9 (1)写出稀硫酸与锌反应的化学方程式: 。 (2)小兵用如图装置收集并测量氢气的体 积,其中量筒的作用是 ,氢气应 从 (填“e”“f”或“g”)管通入。 【收集证据】 (3)要比较不同质量分数的硫酸对反应快 慢的影响,应选择的实验编号是 。 【得出结论】 (4)结论是 。 【评价与反思】 (5)下表是小兵第①组实验的详细数据。 时段(均为1分钟)第1第2第3第4第5第6 H2的体积/mL 3.116.711.99.67.66.0 请描述锌与硫酸反应的快慢的变化并解 释原因 。 (6)锌与硫酸反应的快慢可能还受哪些因 素影响? 设计实验验证。 7.现有一包固体粉末,可能由 CaCO3、 CaO、Na2CO3 中的一种或几种组成。为确定 其组成,进行了如图所示的实验(假设实验过 程无损耗)。 固体粉末 加足量水 过滤 白色沉淀→ 无色溶液→ 加稀盐酸 无色气体→ X溶液→ 37 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 请回答: (1)根 据 实 验 可 以 确 定 白 色 沉 淀 是 ;原固体粉末中一定含有 , 固体粉末的可能组成有 种。 (2)若实验取固体粉末20g,生成白色沉 淀10g,最后得到溶质质量分数为5.85%的X 溶液200g(只含一种溶质),则X溶液中溶质 的质量是 g,固体粉末由 (填 化学式,下同)组成,其中质量小于10g的是 。 8.实验室制取氧气是初中化学阶段的重 要实验。小元同学准确称取7.9g纯净的高锰 酸钾加热一段时间后,收集到氧气580mL(标 准状况)。 (1)请写出两个实验室用固体反应物制取 氧气的化学方程式: 、 。 (2)意 外 发 现:根 据 化 学 方 程 式 计 算, 7.9g高锰酸钾完全分解,应生成氧气560mL (标准状况)。小元通过数据分析,意外发现收 集到的氧气体积和理论计算的氧气体积不相 符合,并且在实验中还意外发现锰酸钾溶液呈 墨绿色。 (3)提出假设:小元取实验后的少量固体 残渣再次加热,经检验又产生了氧气。根据小 元发现的问题和上述实验结果可以做出如下 假设: 假设1:二氧化锰也可以受热分解产生 氧气 假设2:锰酸钾也可以受热分解产生氧气 假设3:二氧化锰和锰酸钾受热都可以放 出氧气 假设4: (只填一种)。 (4)设计实验:小元用最初加热所得的残 渣及必要的实验用品,设计如下实验流程验证 假设2。请在下面实验流程方框中的相应位 置填写各步骤的实验操作名称。 步骤1: → 步骤2: → 步骤3: → 步骤4:干燥 → 步骤5:验证假设2 请简要叙述步骤5的操作: 。 (5)得出结论:若观察到 , 则假设2成立;若观察到 ,则假 设2不成立。 47 5.A 6.A 7.排水 (1)CO2 (2)除去CO2 Ⅱ (3)CH4+2O2 点燃 􀪅􀪅CO2+2H2O 气体未干 燥 (4)Ⅱ Ⅳ 5.2 气体制备 1.D 2.C 3.D 4.D 5.(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 △ 􀪅􀪅CaCl2+ 2NH3↑+2H2O C (2)F 6.(1)①酒精灯 ②集气瓶 (2)催化 B C(或D或E) (3)2KClO3 MnO2 △􀪅􀪅􀪅􀪅2KCl +3O2↑ (4)将燃着的木条平放在集气瓶口 处,如果木条熄灭,说明收集满 (5)a (6)C (7)稀盐酸 5.3 科学探究 1.D 2.C 3.A 4.B 5.烧杯中的无色酚酞溶液变红 分别验 证水和二氧化碳是否能使紫色石蕊试液变色 B 实验步骤 实验现象 在一个塑料瓶中 加入适量的水, 在另一个塑料瓶 中加入等量的氢 氧化钠溶液 加入氢氧化钠溶液的软 塑料瓶比加入蒸馏水的 软塑料瓶变得更瘪 向试管中滴加稀 盐酸,观察现象 冒气泡(或有白色沉淀生 成) 通过密闭容器内气体压强变化的程度的 对比来判断反应的发生(或通过反应物量的减 少来判断反应的发生) 通过验证生成物的存 在来判断反应的发生 6.(1)Zn+H2SO4􀪅􀪅ZnSO4+H2↑ (2)根据进入量筒中水的体积,判断生成氢气 的体积 e (3)①③或②④ (4)硫酸的质量 分数越大,反应速率越快或锌与硫酸的接触面 积越大,反应速率越快 (5)由慢到快然后逐 渐减慢;因为随着反应的进行,反应放出热量, 反应速度加快,但随着硫酸被消耗,硫酸溶质 质量分数变小,反应速度又逐渐减慢 (6)温 度;取质量相等的锌粒分别放入两支试管中, 然后分别加入温度不同,体积和溶质质量分数 相同的稀硫酸,测量收集等体积的氢气所需要 的时间。(只要有控制变量的意识即可) 7.(1)CaCO3(或碳酸钙) Na2CO3(或碳 酸钠) 3 (2)11.7 CaCO3、CaO、Na2CO3 CaCO3、CaO 8.(1)2KClO3 MnO2 △􀪅􀪅􀪅􀪅2KCl+3O2↑ 2KMnO4 △ 􀪅􀪅K2MnO4+ MnO2+O2↑ (3)MnO2可以催化 K2MnO4 受热分解产生 O2(或K2MnO4 可以催化 MnO2 受热分解产 生O2 或KMnO4 在不同温度下以其他方式分 解产 生 更 多 氧 气 或 升 高 温 度 K2MnO4 和 MnO2 相互反应产生 O2)(合理假设均可) (4)溶解 过滤 蒸发 取干燥后的固体于试 管中充分加热,将带火星的木条(或燃着的木 条)插入试管中(合理即可) (5)带火星的木 条复燃(木条燃烧得更旺) 带火星的木条没 有复燃(木条没有燃烧得更旺) 第六章 化学计算 6.1 化学计算题类型归纳 1.A 2.A 3.D 4.C 5.C 6.D 7.(1)氢 (2)碳 8.(1)Zn+2HCl􀪅􀪅ZnCl2+H2↑ (2) 65 2= 0.65g x (或65 2= 9.10g-8.45g x ) (3)7.3% (4)8g (5)80% 9.(1)0.2 (2)6.5 ·5·