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课 题 2 化 学 是 一 门以 实 验 为 基 础 的 科 学 尖子生学案九年级化学上新课标（人） 化 学 实 验 是 进 行 科 学 探 究 的 重 要 途 径 .实 验 方 案 设 计 是 实 验 探究 的 重 要 环 节 .为 保 证 实 验 的 客 观 性 ,设 计 实 验 的 时 候 必 须 明 确 :(1)实 验 目 的 ,即 想 探 究 的 问 题 是 什 么 ;(2)实 验 自 变 量 ,即 需 要 改 变 的 因 素 是 什 么 ;(3)实 验 因 变 量 ,即 需 要 观 察 测 量 的 因 素 是 什 么 ;(4)控 制 变 量 ,即 需 要 保 持 不 变 的 因 素 是 什 么 . 用 科 学 探 究 的 方 法 解 决 实 际 问 题 (规 律 方 法 ) . 在 点 燃 蜡 烛 时 ,小 明 发 现 有 一 根 烛 芯 沾 有 食 盐 的 蜡 烛 比 普通 蜡 烛 燃 烧 时 间 长 一 些 .请 你 与 小 明 一 起 探 究 ,并 回 答 相 关 问 题 .【 提 出 问 题 】 食 盐 是 否 能 延 长 蜡 烛 的 燃 烧 时 间 ?【 猜 想 】 一 定 量 的 食 盐 可 延 长 蜡 烛 的 燃 烧 时 间 .【 实 验 探 究 】 探 究 不 同 量 的 食 盐 对 蜡 烛 燃 烧 时 间 的 影 响 .【 实 验 方 案 】 取 6支 相 同 的 蜡 烛 ,在 其 中 5支 的 烛 芯 周 围 分 别 放 入 不同 量 的 食 盐 ,另 1支 做 对 照 实 验 ,分 别 测 定 它 们 的 燃 烧 时 间 .食盐质量(g) 0 0.1 0.5 0.7 0.9 1.0燃烧时间(分钟) 10 15 18 23 25 27燃烧稳定性正 常 正 常 正 常 正 常 易 灭 极 易 灭例 1 . 【 实 验 结 果 】 【 实 验 结 论 】 从 所 得 实 验 结 果 可 初 步 分 析 出 两 点 结 论 : , . 【 实 验 反 思 】 此 实 验 方 案 还 有 一 些 问 题 值 得 进 一 步 研 究 ,如 (至 少 写 出一 点 ) . 食 盐 可 以 延 长 蜡 烛 燃 烧 的 时 间所 加 食 盐 并 非 越 多 越 好 ,从 本 实 验 看 ,加 入 0.7 g时 效 果 最 好进 行 多 次 实 验 取 其 平 均 值 、 观 察 加 入 食 盐 后 对 烛 光 亮 度 的 影 响 等 【 解 题 归 纳 】 实 验 过 程 中 要 对 实 验 现 象 、 实 验 数 据 进 行 分 析 ,找 出它 们 的 规 律 ,然 后 思 考 这 些 数 据 说 明 了 什 么 ,对 你 的 假 设 是 否 有 帮 助 .对整 体 中 各 部 分 的 研 究 是 认 识 整 体 过 程 的 基 础 . 解 析 本 题 给 出 了 探 究 的 方 法 和 探 究 所 获 得 的 数 据 ,综 合 分 析 食 盐质 量 、 燃 烧 时 间 及 燃 烧 稳 定 性 三 个 变 量 ,可 得 出 两 个 结 论 :一 是 食 盐可 延 长 蜡 烛 的 燃 烧 时 间 ,二 是 食 盐 并 非 加 得 越 多 越 好 . 1.在 对 蜡 烛 及 其 燃 烧 的 探 究 实 验 中 ,小 明 发 现 蜡 烛 刚 熄 灭 时 有 白 烟 产 生 ,于 是 他 进 行 了下 面 的 思 考 与 实 验 :【 提 出 问 题 】 蜡 烛 刚 熄 灭 时 ,总 有 一 缕 白 烟 冒 出 ,它 的 成 分 是 什 么 呢 ?【 猜 想 与 假 设 】 白 烟 是 燃 烧 时 生 成 的 二 氧 化 碳 ; 白 烟 是 燃 烧 时 生 成 的 水 蒸气 ; 白 烟 是 石 蜡 蒸 气 凝 结 成 的 石 蜡 固 体 小 颗 粒 .【 进 行 实 验 】 (1)吹 灭 蜡 烛 ,立 即 用 一 只 内 壁 沾 有 澄 清 石 灰 水 的 烧 杯 罩 住 白 烟 ,其 目 的 是 为 了 验 证 假设 ,但 是 这 样 做 并 不 能 得 出 正 确 的 结 论 ,原 因 是 . (2)吹 灭 蜡 烛 ,立 即 用 一 块 干 而 冷 的 玻 璃 片 放 在 白 烟 上 ,玻 璃 片 上 没 有 出 现 水 雾 ,说 明 白烟 不 是 . (3)吹 灭 蜡 烛 ,立 即 用 燃 着 的 木 条 去 点 燃 白 烟 ,发 现 蜡 烛 重 新 被 点 燃 ,说 明 白 烟 具 有 可 燃性 ,这 就 为 假 设 提 供 了 证 据 ,同 时 可 排 除 假 设 ,因 为 . 蜡 烛 燃 烧 产 生 的 二 氧 化 碳水 蒸 气 二 氧 化 碳 不 能 燃 烧还 没 有 完 全 散 去 提 示 :实 验 (1)想 通 过 是 否 能 使 澄 清 石 灰 水 变 浑 浊 来 验 证 假 设 ,但 不 能 “ 立 即 ” 就 开 始 做 ,因 为 蜡 烛 燃 烧 产 生 的 二 氧 化 碳还 没 有 完 全 散 去 ;实 验 (2)的 玻 璃 片 上 没 有 出 现 水 雾 ,说 明 白 烟不 是 水 蒸 气 ,假 设 不 成 立 ;实 验 (3)中 点 燃 白 烟 时 白 烟 能 够 燃烧 ,说 明 是 可 燃 性 物 质 ,因 此 可 推 断 白 烟 是 石 蜡 小 颗 粒 ,同 时 排除 假 设 ,因 为 二 氧 化 碳 不 能 燃 烧 . 实 验 现 象 一 般 是 指 人 的 感 官 能 直 接 感 觉 到 的 事 物 的 表 面 状 况 ,如 物质 外 部 形 态 的 变 化 ,以 及 伴 随 的 颜 色 、 能 量 等 的 变 化 等 .至 于 生 成 物 是什 么 ,要 根 据 实 验 现 象 进 行 分 析 推 断 得 出 .因 此 描 述 化 学 实 验 现 象 时 应注 意 :(1)不 能 以 实 验 结 论 代 替 现 象 .(2)注 意 “ 烟 ” 和 “ 雾 ” 的 区 别 .“烟 ” 是 固 体 小 颗 粒 扩 散 形 成 的 ,“雾 ”是 小 液 滴 扩 散 形 成 的 . 实 验 现 象 的 描 述 (易 错 点 ) 下 列 属 于 蜡 烛 燃 烧 的 实 验 现 象 的 是 ( )A.蜡 烛 燃 烧 时 火 焰 分 为 三 层 ,外 层 最 亮B.蜡 烛 燃 烧 时 生 成 二 氧 化 碳 和 水C.蜡 烛 燃 烧 生 成 的 二 氧 化 碳 使 澄 清 的 石 灰 水 变 浑 浊D.罩 在 火 焰 上 方 的 烧 杯 内 壁 出 现 白 烟 解 析 火 焰 分 为 三 层 ,外 层 最 亮 ,是 观 察 到 的 现象 ;“生 成 二 氧 化 碳 和 水 ” 与 “ 生 成 的 二 氧 化 碳 使 澄 清的 石 灰 水 变 浑 浊 ” 都 是 实 验 结 论 ,不 是 实 验 现 象 ;罩 在火 焰 上 方 的 烧 杯 内 壁 出 现 的 不 是 白 烟 .例 2 A 【 解 题 归 纳 】 实 验 现 象 是 通 过 观 察 直 接 得 出 的 ,如 物 质 在 变 化 前后 状 态 的 改 变 、 颜 色 的 改 变 、 是 否 有 气 体 生 成 、 是 否 放 热 等 .而 实验 结 论 是 对 实 验 现 象 进 行 分 析 后 得 出 的 一 种 推 断 .例 如 “ 蜡 烛 燃 烧放 热 ,生 成 可 使 澄 清 石 灰 水 变 浑 浊 的 气 体 ,罩 在 火 焰 上 方 的 烧 杯 内 壁有 水 珠 出 现 ” ,这 是 描 述 蜡 烛 燃 烧 时 的 现 象 ,而 “ 生 成 水 和 二 氧 化 碳气 体 ” 则 是 实 验 结 论 .在 描 述 时 切 不 可 将 实 验 结 论 当 作 实 验 现 象 . 2.在 下 列 蜡 烛 燃 烧 的 实 验 中 ,对 有 关 实 验 现 象 的 描 述 错 误 的 是 ( )A.实 验 1中 蜡 烛 火 焰 逐 渐 熄 灭B.实 验 2中 白 瓷 板 表 面 无 明 显 变 化C.实 验 3中 外 焰 部 分 的 火 柴 梗 最 先 炭 化D.实 验 4中 将 一 个 内 壁 沾 有 澄 清 石 灰 水 的 烧 杯 倒 扣 在 火 焰 上 方 ,石 灰 水 变浑 浊 B 提 示 :用 烧 杯 扣 住 燃 烧 的 蜡 烛 ,燃 烧 的 蜡 烛 因 缺 少 氧 气 而 熄 灭 .把 白瓷 板 放 在 火 焰 的 上 方 ,蜡 烛 燃 烧 产 生 的 炭 黑 会 使 白 瓷 板 变 黑 .蜡 烛 火焰 的 外 焰 温 度 最 高 ,外 焰 部 分 的 火 柴 梗 最 先 炭 化 .蜡 烛 燃 烧 产 生 二 氧化 碳 ,二 氧 化 碳 使 烧 杯 内 壁 的 石 灰 水 变 浑 浊 . (1)科 学 探 究 的 基 本 方 法 控 制 变 量 法 是 在 研 究 和 解 决 问 题 的 过 程 中 ,对 影 响 物 质 变 化 规律 的 因 素 和 条 件 加 以 人 为 控 制 ,只 改 变 某 个 变 量 的 大 小 ,而 保 证 其他 的 变 量 不 变 ,最 终 解 决 所 要 探 究 的 问 题 的 一 种 探 究 方 法 . 比 较 法 是 将 两 个 相 似 或 者 不 相 似 的 事 物 做 一 比 较 ,然 后 对 比 分析 ,并 从 中 得 出 所 要 探 究 的 问 题 的 一 种 常 用 探 究 方 法 . 实 验 方 案 设 计 的 技 巧 与 方 法 (拓 展 点 ) (2)设 计 实 验 应 注 意 几 个 设 计 原 则 科 学 性 原 则 .方 案 所 依 据 的 原 理 要 符 合 基 本 规 律 ,并 能 通 过 实 验 现 象 揭 露其 本 质 ,达 到 测 量 、 研 究 和 探 索 的 目 的 . 安 全 性 原 则 .实 验 设 计 时 应 避 免 使 用 有 毒 药 品 和 进 行 具 有 一 定 危 险 性 的实 验 操 作 . 可 行 性 原 则 .实 验 设 计 应 切 实 可 行 ,所 选 用 的 化 学 药 品 、 仪 器 、 设 备 和 方法 等 在 中 学 现 有 的 实 验 条 件 下 能 够 得 到 满 足 . 简 约 性 原 则 .实 验 设 计 应 尽 可 能 简 单 易 行 ,应 采 用 简 单 的 实 验 装 置 ,用 较少 的 实 验 步 骤 和 实 验 药 品 ,并 能 在 较 短 的 时 间 内 完 成 实 验 . 某 探 究 性 学 习 小 组 的 同 学 为 了 探 究 人 体 呼 出 的 气 体 与 吸入 的 空 气 中 的 氧 气 、 二 氧 化 碳 和 水 蒸 气 的 含 量 有 什 么 不 同 ,设 计 了简 单 的 实 验 方 案 ,其 主 要 操 作 步 骤 如 图 所 示 .请 根 据 图 示 回 答 : (1)第 一 步 应 如 何 操 作 ? . (2)下 表 是 他 们 的 探 究 方 案 ,请 你 填 写 完 整 . 例 3用 排 水 法 收 集 两 瓶 呼 出 的 气 体 ,另 收 集 两 瓶 空 气 探究内容实验方法判断依据 二 氧 化 碳的 含 量 是 否相 同 氧 气 的 含量 是 否 相 同 水 蒸 气 的含 量 是 否 相 同 根 据 玻 璃 片 上 水 雾 的 不 同判 断 水 蒸 气 的 含 量 不 同将 澄 清 石 灰 水 分 别 滴 入 盛有 呼 出 的 气 体 和 空 气 的 集气 瓶 中 根 据 石 灰 水 变 浑 浊 的 程度 不 同 判 断 二 氧 化 碳 的含 量 不 同 将 燃 着 的 小 木 条 分 别 伸入 盛 有 呼 出 气 体 和 空 气的 集 气 瓶 中 根 据 小 木 条 燃 烧 情 况 的 不同 判 断 氧 气 的 含 量 不 同取 两 块 干 燥 的 玻 璃 片 ,对 着 其 中 一 块 呼 气 解 析 本 题 是 一 道 实 验 探 究 题 ,目 的 是 探 究 人 体 呼 出 的 气体 与 吸 入 的 空 气 中 的 氧 气 、 二 氧 化 碳 及 水 蒸 气 的 含 量 有 什 么 不 同 ,因 此 必 须 先 收 集 样 品 .空 的 集 气 瓶 中 已 充 满 空 气 ,因 此 不 用 再 收 集空 气 ;收 集 呼 出 的 气 体 时 ,因 排 空 气 法 无 法 验 满 ,且 排 空 气 法 收 集到 的 气 体 不 纯 ,所 以 采 用 排 水 法 .要 想 知 道 二 氧 化 碳 、 氧 气 、 水 蒸气 含 量 的 多 少 ,就 要 知 道 它 们 的 特 性 ,利 用 它 们 的 特 性 去 判 断 .二氧 化 碳 的 特 性 是 能 使 澄 清 石 灰 水 变 浑 浊 ,且 二 氧 化 碳 含 量 越 高 ,石灰 水 越 浑 浊 ;氧 气 的 特 性 是 能 支 持 燃 烧 ,且 氧 气 浓 度 越 大 ,燃 烧 越旺 盛 ;水 蒸 气 的 特 性 是 很 容 易 液 化 . 3.已 知 :空 气 中 氮 气 的 含 量 最 大 ,氮 气 的 性 质 稳 定 ,难 溶 于 水 且 不 支 持 燃 烧 . 某 同 学 用 排 水 法 收 集 一 瓶 呼 出 的 气 体 ,把 一 根 燃 着 的 木 条 伸 入 瓶 内 ,很 快 熄灭 了 .据 此 ,对 呼 出 气 体 的 成 分 ,该 同 学 提 出 了 下 列 观 点 :A.认 为 是 二 氧 化 碳 ; B.认 为 是 氮 气 ; C.认 为 是 二 氧 化 碳 和 氮 气 的 混 合 物 . 为 了 弄 清 它 的 真 实 成 分 ,该 同 学 设 计 了 下 列 实 验 :实验步骤与内容实验现象实验结论(1)取 一 瓶 呼 出 的 气 体 ,倒 入 足 量 澄清 的 石 灰 水 后 ,立 即 盖 上 玻 璃 片振 荡 澄 清 的 石 灰 水 变 浑浊(2)把 步 骤 (1)中 的 集 气 瓶 倒 立 在 水 槽中 ,并 在 水 下 拿 开 玻 璃 片 瓶 内 液 面 上 升 至 一定 高 度 后 便 不 再上 升(3)把 步 骤 (2)中 的 集 气 瓶 取 出 ,向 瓶 内 插 入 一 根 燃 着 的 木 条 木 条 立 即 熄 灭 呼 出 气 体 中 含 有二 氧 化 碳呼 出 气 体 中 含 有 不溶 于 水 的 气 体该 气 体 不 支 持 燃 烧 提 示 :取 一 瓶 呼 出 的 气 体 ,倒 入 足 量 澄 清 的 石 灰 水 后 ,澄 清 的 石 灰 水变 浑 浊 ,可 知 呼 出 的 气 体 中 一 定 含 有 二 氧 化 碳 ,足 量 的 石 灰 水 能 将 二氧 化 碳 全 部 吸 收 ,然 后 将 集 气 瓶 倒 立 在 水 槽 中 ,并 在 水 下 拿 开 玻 璃 片 ,瓶 内 液 面 上 升 至 一 定 高 度 后 便 不 再 上 升 ,可 知 呼 出 气 体 中 含 有 不 溶于 水 的 气 体 ,向 瓶 内 插 入 一 根 燃 着 的 木 条 ,木 条 立 即 熄 灭 ,可 知 该 气体 不 支 持 燃 烧 ,结 合 提 示 氮 气 的 性 质 ,可 知 含 有 氮 气 .实 验 无 法 确 定呼 出 的 气 体 中 是 否 含 有 水 蒸 气 ,结 合 实 验 过 程 可 知 呼 出 的 气 体 中 一定 含 有 二 氧 化 碳 和 氮 气 .【 实 验 反 思 】 能 否 由 上 述 实 验 确 定 呼 出 的 气 体 中 含 有 水 蒸 气 ? (填 “ 能 ” 或 “ 否 ” ). 综 上 所 述 ,他 得 出 的 结 论 是 :呼 出的 气 体 中 一 定 含 有 . 二 氧 化 碳 和 氮 气否 实 验 探 究 题 某 研 究 小 组 在 学 习 氧 气 的 化 学 性 质 时 发 现 :铁 丝 燃 烧 没 有 火 焰 ,蜡 烛 燃 烧 却 有 明 亮 的 火 焰 .该 小 组 同 学 进 行 了 如下 探 究 :(1)探 究 一 :蜡 烛 燃 烧 产 生 火 焰 的 原 因 是 什 么 ?点 燃 蜡 烛 ,将 金 属 导 管 一 端 伸 入 内 焰 ,导 出 其中 物 质 ,在 另 一 端 管 口 点 燃 ,也 有 火 焰 产 生 (如图 所 示 ).由 此 可 知 :蜡 烛 燃 烧 产 生 的 火 焰 是 由 (填 “ 固 态 ” 或 “ 气 态 ” )物 质 燃 烧 形 成 的 . (2)探 究 二 :物 质 燃 烧 产 生 火 焰 的 根 本 原 因 是 什 么 ?例 1气 态 物质熔点/ 沸点/ 燃烧时的温度/ 石 蜡 5070 300550 约 600铁 1535 2750 约 1800钠 97.8 883 约 1400由 上 表 可 知 :物 质 燃 烧 能 否 产 生 火 焰 与 其 (填 “ 熔 点 ” 或“ 沸 点 ” )和 有 关 . (3)由 此 推 测 :钠 在 燃 烧 时 , (填 “ 有 ” 或 “ 没 有 ” )火 焰 产生 ;铁 丝 在 燃 烧 时 , (填 “ 有 ” 或 “ 没 有 ” )火 焰 产 生 ;硫 在常 温 下 是 固 体 ,在 空 气 中 燃 烧 产 生 淡 蓝 色 的 火 焰 ,可 知 是 . 状 态 的 硫 在 燃 烧 . 沸 点燃 烧 时 的 温 度 有没 有 蒸 气 查 阅 资 料 解 析 火 焰 是 气 态 物 质 燃 烧 时 产 生 的 ,将 蜡 烛 燃 烧 时 内 焰 产生 的 物 质 用 金 属 导 管 导 出 后 ,在 另 一 端 能 点 燃 ,说 明 蜡 烛 燃 烧 产生 的 火 焰 是 由 气 态 物 质 燃 烧 形 成 的 .钠 的 沸 点 是 883 ,燃 烧 时温 度 约 为 1400 ,能 产 生 火 焰 .【 解 题 归 纳 】 解 答 假 设 、 验 证 类 探 究 题 ,对 问 题 有 可 能 的 答案 作 出 猜 想 或 假 设 ,并 据 已 有 的 知 识 经 验 对 猜 想 或 假 设 作 出 初步 验 证 计 划 ,以 便 设 计 方 案 .在 解 答 时 ,一 要 多 方 面 猜 想 或 假 设 ;二 要 注 意 猜 想 的 合 理 性 ;三 要 抓 本 质 提 出 假 设 . 实 验 设 计 题 人 体 吸 入 空 气 ,呼 出 二 氧 化 碳 气 体 .为 了 证 明 人体 呼 出 的 气 体 中 含 有 二 氧 化 碳 且 二 氧 化 碳 不 是 来 自 空 气 ,某 课 外 小组 设 计 了 如 图 所 示 的 实 验 装 置 .回 答 下 列 问 题 :(1) 瓶 中 澄 清 石 灰 水 的 作 用 是 . (2) 瓶 中 澄 清 石 灰 水 的 作 用 是 . (3) 瓶 起 到 的 作 用 是 . 防 止 人 在 吸 气 时 石 灰 水 进 入 口 中检 验 人 体 呼 出 的 气 体 中 含 有 二 氧 化 碳排 除 空 气 中 二 氧 化 碳 的 干 扰 例 2 解 析 这 套 装 置 比 较 复 杂 ,但 仔 细 分 析 不 难 看 出 其目 的 很 明 显 :为 了 证 明 人 体 呼 出 的 气 体 中 含 有 二 氧 化 碳 ,要 排 除 空 气 中 二 氧 化 碳 的 干 扰 ;为 了 证 明 人 体 呼 出 的 气体 中 含 有 二 氧 化 碳 ,就 要 用 澄 清 石 灰 水 来 鉴 别 ;为 了 保 证石 灰 水 不 倒 吸 ,用 瓶 作 安 全 瓶 .
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