一、歸納總結型：分析此類探究題時應注意：(1)閱讀材料要認真、仔細，善于挖掘顯性信息和隱含信息;(2)結合原有知識及相關信息，對材料進行全面分析,然后總結歸納找出解決問題的關鍵。
例1、某研究性學習小組為研究Cu與濃H2SO4的反應，設計如下實驗探究方案(裝置中的固定儀器和酒精燈均未畫出)
實驗選用細銅絲、98.3% H2SO4、品紅溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等藥品，銅絲被卷成螺旋狀，一端沒入濃H2SO4中，另一端露置在液面上方。
以上是該學習小組部分交流記錄及后續(xù)探究實驗的記錄,根據(jù)上述材料回答下列問題：
(1)A試管上方的長導管的作用是_________;D、E兩支試管中CCl4的作用是_______。
(2)加熱過程中，觀察到A試管中出現(xiàn)大量白色煙霧，起初部分煙霧在試管上部內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì)，在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時，淡黃色固體物質(zhì)又慢慢地消失。寫出淡黃色固體消失的化學反應方程式：_____________________________________。
(3)對A試管中的濃H2SO4和銅絲進行加熱，很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色，但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀。你的猜想是：________ ___ 。
設計實驗驗證你的猜想________________ 。
(4)根據(jù)上述研究，結合所學知識，你認為液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是_______。(寫化學式)
解析：(1)由于銅與濃硫酸加熱反應可生成SO2氣體和水蒸氣，而SO2氣體易溶于水，如果不把水蒸氣冷凝、回流，則影響SO2氣體的檢驗。因此A試管上方的長導管的作用是冷凝、回流。由于SO2氣體易溶于水，且易與堿反應，若將進氣導管直接插入堿溶液，易發(fā)生倒吸，但SO2氣體難溶于CCl4，D、E兩支試管中CCl4的作用是防止倒吸。
(2)試管上部內(nèi)壁析出淡黃色固體物質(zhì)顯然是硫，在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時，硫被濃硫酸氧化生成SO2，所以淡黃色固體物質(zhì)又慢慢地消失。化學反應方程式：S+2H2SO4(濃)?3SO2↑+2H2O
(3)對A試管中的濃H2SO4和銅絲進行加熱，很快發(fā)現(xiàn)C試管中品紅溶液褪色，說明產(chǎn)生SO2氣體的速率快,但始終未見D試管中澄清石灰水出現(xiàn)渾濁或沉淀,這是由于SO2溶解度較大，立即生成了Ca(HSO3)2溶液的緣故。取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成(或者加熱、加鹽酸檢驗SO2氣體等方法)。
(4)根據(jù)實驗1、實驗2 、學生3中我查資料發(fā)現(xiàn)：2Cu+S=Cu2S(黑色)，可知液面下方銅絲表面的黑色物質(zhì)成分是CuO、Cu2S;再由實驗3可知黑色物質(zhì)中還一定有CuS，因為反應Cu2S+2O2==2CuO+SO2前后固體質(zhì)量不變，而反應2CuS+3O2==2CuO+2SO2前后固體質(zhì)量減少。答案如下：
(1)冷凝、回流。防止倒吸。 (2)S+2H2SO4(濃)
3SO2↑+2H2O
(3)由于SO2溶解度較大，生成了Ca(HSO3)2溶液的緣故。取樣后，向其中加入氫氧化鈉溶液，觀察是否有沉淀生成。(或者加熱、加鹽酸檢驗SO2氣體等方法)
(4)CuO、CuS、Cu2S
二、數(shù)據(jù)分析型：分析此類探究題時應注意：(1)觀察數(shù)據(jù)要細致;(2)結合原有知識、分析角度要全面;(3)影響變量要遵循“多定一變”的原則。
例2、(2007海南高考)下表是稀硫酸與某金屬反應的實驗數(shù)據(jù)：
實驗序號
金屬質(zhì)量/g
金屬狀態(tài)
C(H2SO4)/mol·L-1
V（H2SO4）
/mL
溶液溫度/℃
金屬消失的時間/s
反應前
反應后
1
0.10
絲
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
絲
0.7
50
20
36
250
4
0.10
絲
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
絲
1.0
50
20
35
125
7
0.10
絲
1.0
50
35
50
50
8
0.10
絲
1.1
50
20
34
100
9
0.10
絲
1.1
50
20
44
40
分析上述數(shù)據(jù)，回答下列問題：
(1)實驗4和5表明，對反應速率有影響，反應速率越快，能表明同一規(guī)律的實驗還有___________(填實驗序號)。
(2)僅表明反應物濃度對反應速率產(chǎn)生影響的實驗有__________(填實驗序號)。
(3)本實驗中影響反應速率的其他因素還有_____________，其實驗序號是_______。
(4)實驗中的所有反應，反應前后溶液的溫度變化值(約15℃)相近，推測其原因：_____。
解析：(1)4和5中金屬質(zhì)量、c(H2SO4)、V(H2SO4)、反應前溶液溫度均相同，結果反應后溶液溫度和反應速率不同，由反應速率的影響因素可知其原因是金屬狀態(tài)不同，即固體表面積的影響。固體表面積越大，反應速率越快。能表明同一規(guī)律的實驗還有1和2。
(2)根據(jù)探究(1)的方法可知僅表明反應物濃度對反應速率產(chǎn)生影響的實驗有2和5，1、3、4、6、8中任意兩組的組合。(3)本實驗中影響反應速率的其他因素還有溫度和催化劑，其實驗序號是分別是7(與6比較)和9(與8比較)。(4)實驗中的所有反應，反應前后溶液的溫度變化值(約15℃)相近，其原因是反應物物質(zhì)的量相差無幾，溶液體積相同，放熱總值相差無幾，故溶液的溫度變化值(約15℃)相近。
答案：(1)固體表面積。固體表面積越大。1和2。(2)2和5，1、3、4、6、8中任意兩組的組合。(3)溫度和催化劑。7、9。(4)實驗中的所有反應，反應前后溶液的溫度變化值(約15℃)相近，其原因是反應物物質(zhì)的量相差無幾，溶液體積相同，放熱總值相差無幾，故溶液的溫度變化值(約15℃)相近。
三、方案評價型：分析此類探究題時應注意：(1)根據(jù)試題的要求，利用自己的知識，仔細分析每個方案的可行性。(2)對每個方案進行優(yōu)劣評價。評價的角度常見有綠色化學(環(huán)保)、原子經(jīng)濟、實驗條件的可行性等。
例3、某化學課外興趣小組在做銅與濃硝酸、稀硝酸反應實驗時發(fā)現(xiàn)：“相同質(zhì)量的銅分別與等體積且足量的濃硝酸、稀硝酸充分反應后，前者溶液顏色是綠色的，后者溶液的顏色是藍色的。”⑴一種觀點認為：這可能是Cu2+濃度差異的結果，你同意這種看法嗎?(填“同意”或“不同意”)___________,原因是_______。⑵另一種觀點認為：溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應時產(chǎn)生的NO2溶于過量濃硝酸顯黃色，加上和藍色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色。為了驗證推斷是否正確，甲、乙、丙三位同學分別設計了三種方案進行驗證：
甲同學方案：將盛綠色溶液的試管加熱，看是否有紅棕色氣體產(chǎn)生。
①你認為甲同學的方案是否妥當?為什么?______________________。
②乙同學方案：用雙氧水和二氧化錳制得氧氣，并把氧氣通入綠色溶液中，觀察其溶液是否變藍色。請用方程式表示其中的反應原理__________________。
③丙同學方案：在通風櫥內(nèi)，將一根下端彎成螺旋狀且可抽動的銅絲插在盛有足量濃硝酸的試管甲中，立即可觀察到試管中充滿紅棕色的NO2氣體。將氣體經(jīng)導管通入到傾斜的另一支盛有淡藍色Cu(NO3)2試管乙中，隨著實驗進行，試管乙中的溶液藍色加深，很快又變成綠色，繼續(xù)通入NO2，綠色保持不變，向上抽起銅絲，使反應停止。 寫出銅與濃硝酸反應的離子方程式_____________________________。
④從環(huán)保的角度看，你認為三個方案中最好的是哪一個__________，其原因是_ 。
解析：(1)因“足量的濃硝酸、稀硝酸且體積相同，與相同質(zhì)量的銅反應”，所以c(Cu2+)相同，此觀點不正確。(2)①加熱的目的是趕出溶液中的NO2氣體，但是忘記了4HNO3=2H2O+4NO2+O2，所以甲同學的方案不妥當。②乙同學方案妥當。既然硝酸銅溶液的“綠色”是溶解了NO2的緣故，氧氣通入，4NO2+O2+2H2O=4HNO3，“綠色”應變?yōu)樗{色。此即“對癥下藥”驗證法。③丙同學方案也可以，此即反向驗證法。
答案：
(1)不同意。因為銅片質(zhì)量相同，溶液體積相同，生成的銅離子濃度相同。
(2)①不妥當，硝酸是過量的，即使溶液里沒有二氧化氮，加熱過程中因為硝酸的分解也會產(chǎn)生二氧化氮，應當通過觀察其溶液是否變藍色來加以驗證
②4NO2+O2+2H2O=4HNO3.③Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2+2H20.④乙，因為乙方案中沒有有毒氣體產(chǎn)生。
四、完善實驗型：分析此類探究題時應注意：(1)通讀全題可知實驗目的，實驗目的和實驗結論的概括要完整、簡練，化學用語要規(guī)范，語言要符合邏輯。(2)考慮問題要仔細、全面。
例4、已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于質(zhì)量分數(shù)大于或等于98%的硫酸，而乙不溶�，F(xiàn)有一份甲和乙的混合物樣品，通過實驗進行分離，可得到固體甲。(實驗中使用的過濾器是用于過濾強酸性液體的耐酸過濾器)
請?zhí)顚懕碇锌崭�，完成由上述混合物得到固體甲的實驗設計。
序號
實驗步驟
簡述實驗操作（不必敘述如何組裝實驗裝置）
①
溶解
將混合物放入燒杯中，加入98%H2SO4,充分攪拌直到固體不再溶解
②
③
④
⑤
洗滌沉淀
⑥
檢驗沉淀是否洗凈
解析：此題能考查學生是否真正做過實驗并具有設計實驗親自動手完成實驗的能力。特別是分離過程中要使用濃H2SO4這種特殊溶劑，對學生實驗能力，特別是實驗中注意事項是很好的考查。利用混合物中各種物質(zhì)在一種溶劑中溶解度的不同，進行分離，是中學化學實驗的基本要求。本題中用來分離甲、乙兩種化學合物的溶劑比較特殊，是98%的濃H2SO4。因此本題除考查設計簡單的實驗能力及溶解、過濾、沉淀洗滌等實驗基本操作外，還重點考查使用濃H2SO4安全操作。
題中所涉及的甲和乙兩種化學合物在實際中如1，8-二硝基萘(
)和1，5-二硝莖萘(
)兩種異構體就具有此性質(zhì)。本題中樣品經(jīng)溶解、過濾、稀釋(或沉淀)、過濾、洗滌五個實驗步驟可以得到固體甲。實驗時，首先將混合物樣品放入大小適宜的燒杯中，加入適量98%的濃H2SO4，充分攪拌后過濾，濾液為甲的濃H2SO4溶液。再將濾液倒入水中稀釋，充分攪拌，分離出化合物甲。在操作中要特別注意安全。
(1)為避免濃H2SO4灑到儀器外邊或沾到手上在轉移液體時一定要沿玻璃棒慢慢加入。
(2) 由于濃H2SO4溶液稀釋時會放出在量的熱因此從化合物甲的濃H2SO4溶液中使甲析出時，一定是邊攪拌、邊把甲的濃H2SO4溶液慢慢加到水中，而不能反其道而行之。
(3)為使混合物中的甲充分溶解到濃H2SO4中并使甲從濃H2SO4溶液中充分析出。在①、
③兩步操作中都要注意充分攪拌溶液。
答案如下：
序號
實驗步驟
實驗操作及注意事項（簡述）
①
溶解
將混合物放入燒杯中，加入98?H2SO4，充分攪拌直到固體不現(xiàn)溶解
②
過濾
安裝好過濾裝置，將①的懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾
③
稀釋
（或沉淀）
在另一燒杯中，放適量蒸餾水，將②的濾液沿用玻璃棒慢慢加入該燒杯中，并不斷攪拌
④
過濾
重新安裝過濾裝置，將③的懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾
⑤
洗滌沉淀
向④的過濾器中注入少量蒸餾水，使水面浸過沉淀物，等水濾出后，再次加水洗滌，連洗幾次
⑥
檢驗沉淀
是否洗凈
用小試管從⑤漏斗下口取少量洗出液，滴入BaCl2溶液，沒有白色沉淀，說明沉淀已選凈
五、原理探究型： 分析此類探究題時應注意：(1)對于題中的異�，F(xiàn)象要根據(jù)自己的原有知識進行大膽的排查、推測。(2)推測的正確性要靠實驗的驗證，如題中已給出了驗證試驗，要仔細分析其是否合理;如題中沒給出了驗證試驗，自己要設計合理的實驗驗證。
例5、某研究性學習小組研究HNO3的氧化性，設計了如下實驗：
在盛有新制FeSO4稀溶液的試管中滴入2滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象，然后再滴入幾滴濃HNO3，溶液的顏色變紅，但是將紅色溶液放置一會兒則發(fā)現(xiàn)溶液由紅色快速變?yōu)樗{色，并產(chǎn)生紅棕色氣體，這一奇特現(xiàn)象激起了同學的好奇心與求知欲望，對此現(xiàn)象設計了探究性實驗。
⑴甲同學認為是溶液中的Fe2+的干擾造成的，大家經(jīng)過理性分析，認為可以排除Fe2+的干擾，理由是_____________。
⑵乙同學認為紅色消失，說明Fe(SCN)3被破壞，紅棕色NO2說明了某些離子與HNO3發(fā)生了氧化還原，推測可能是KSCN與HNO3作用。 根據(jù)乙同學的觀點，設計了實驗方案1，往濃HNO3中逐滴加入KSCN溶液，實驗開始時無明顯現(xiàn)象，一段時間后溶液慢慢變紅色至深紅色，突然劇烈反應產(chǎn)生大量氣泡，放出紅棕色氣體，而溶液紅色消失變?yōu)闇\綠色，溶液溫度升高;繼續(xù)滴入KSCN，溶液變?yōu)闇\藍色，最后變成無色。將產(chǎn)生的氣體通入過量的Ba(OH)2溶液，產(chǎn)生渾濁，并剩余一種非極性氣體;向反應后的溶液中加入BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀，加足量鹽酸白色沉淀不溶解。寫出向濃HNO3中滴入KSCN的離子方程式______________________。
⑶丙同學認為SCN-的性質(zhì)還可進一步探究，設計了方案2，向Fe(SCN)3中分別滴加過量的氯水、溴水，溶液的紅色均消失變?yōu)辄S色，而加入碘水時溶液的顏色基本不變。丙同學的設計意圖是____________________________。
⑷通過本次探究，可以得出以下結論，a、用SCN-間接檢驗Fe2+時應注意___________;b、與SCN-反應使溶液變紅的不一定是Fe3+。
解析：⑴甲同學的觀點顯然錯誤,因滴入幾滴濃HNO3后亞鐵離子已被氧化成三價鐵離子。
(2)乙同學的觀點是有道理的，同時也驗證了濃HNO3與KSCN反應使溶液顏色變化符合題中現(xiàn)象。濃HNO3與KSCN反應時由題中敘述可知其產(chǎn)物有NO2、CO2、非極性氣體應為N2、溶液中還有SO42-。
(3)方案2中“黃色”應為Fe3+顏色，說明Fe(SCN)3被破壞，氯水、溴水氧化了SCN-，而碘水不能氧化了SCN-。說明硫氰根離子的還原性比氯離子、溴離子的還原性強，硫氰根離子的還原性比碘離子的還原性弱。
⑷通過本次探究可知：用SCN-間接檢驗Fe2+時應注意要加入氧化劑，但氧化劑不要過量，否則即使出現(xiàn)紅色也不見得是Fe3+的現(xiàn)象，當然也不能確定Fe2+的存在。
答案：
(1)滴入幾滴濃HNO3后亞鐵離子已被氧化成三價鐵離子。
(2)2SCN- + 20H+ + 22NO3-===2SO42- + 2CO2 + N2 + 22NO2 + 10H2O
(3)比較硫氰根離子與氯離子、溴離子、碘離子的還原性強弱。
(4)加入氧化劑如氯氣等必須少量。
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