实验探究题

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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＿＿．

【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．

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Cu₂(OH)₂CO₃．

[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：

(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 O₂、CO₂(或填名称，下同)

(1)B；

(2)CO₂(或O₂)；

(3)CO₂和O₂，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O₂(或CO₂)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)

(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】 这道题著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，两者内部仍然维持著动态平衡．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