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摘要:猜想与假设能力既是科学探究能力组成部分之一,也是科学探究能力的核心要素,因此,猜想与假设试题作为考查学生的科学探究能力近些年来出现在各类考试中。本文从以下四个方面来探讨猜想与假设试题解题策略:化学反应的本质;根据问题相关的已有知识和经验的归纳;根据问题相关的物质组成成分的分析和根据问题相关的外界环境的推理等来进行猜想与假设。
关键词:猜想与假设;解题策略
猜想与假设是科学探究过程的核心要素,猜想与假设能力是科学探究能力构成内容的核心要素。正因如此,猜想与假设试题近些年来出现在各种资料、参考书、考试中,尤其把它作为中考化学的亮点出现在中考试卷中,作为考查学生的科学探究能力的重要组成部分。并且随着高中新课程标准的贯彻与实施,猜想与假设试题也是未来高考化学命题趋势之一,如首批实施高中新课程标准四个试点实验区之一的广东,05年高考化学试题第20题第三问就是一个猜想与假设的试题,可以说这也是今年化学高考的一个亮点。然而,这类试题的得分率不高,究其原因就是学生拿到这类试题不知道怎解,即没有掌握解猜想与假设试题的策略。所以,本文探讨一下猜想与假设试题的解题策略。
一、从化学反应的本质出发。进行猜想与假设
例1:在一次学生实验中。学生用铝片分别跟相同体积和相同的H 浓度的稀盐酸和稀硫酸反应,发现铝片与稀盐酸反应现象非常明显,而与稀硫酸几乎不发生反应,这与课本上的内容:铝能与稀盐酸和稀硫酸反应放出氢气不符。是试剂、药品出了问题吗?为了寻找原因,某同学在老师的指导下重新用分析纯浓盐酸和浓硫酸配置一定相同体积和相同H 浓度的溶液,然后分别加入0.1×10×25mm大小、纯度≥99.5%的铝片验证是否存在上述现象,实验结果如下表:(注:分析纯是指不含其它的杂质)
(3)小丽同学从另外两瓶试剂中各取少量试剂于试管中,发现混合后,固体发生了变化,但无气泡放出。同学们对加入试管的固体和液体从不同的反应类型、物质类别等方面进行了大胆的猜想:
猜想一:___________;
猜想二:___________;
猜想三:___________;
分析:这是一道典型的猜想与假设的试题,要你依据给出的信息和已有的知识与经验进行猜想,并且要你验证所作的猜想与假设:
(1)学生根据与问题有关的已有知识和经验归纳得出:无色气体在初中阶段常见的气体不就是以下几种:CO2、H2、O2、CH4、CO等,所以学生猜想的气体可以是这几种的任何两种。
(2)根据自己所填的①中的气体,进行实验设计,验证所提出的猜想与假设。
(3)题意给出的是固体与液体混合发生了变化但没有气体生成的信息,根据已有的知识和经验,固体与液体混合发生了变化但没有气体生成的反应很多,如金属与盐溶液反应;金属氧化物与酸反应;酸性氧化物与碱反应;酸碱中和反应;氧化物与水反应;还可以是具体物质之间的反应或固体的溶解等。从这也可得之学生不能胡乱的猜想与假设,一定是以已有的知识和经验为基础,进行科学的、合理的、可检性的猜想与假设。
三、根据与问题相关的物质组成成分的分析来进行猜想与假设
例3:我们知道NaOH溶液可以使无色的酚酞试液变红,请你设计一个简单的实验研究下面的问题:可能是NaOH溶液中的哪一种粒子使无色的酚酞试液变红?(写出实验步骤、观察到的现象以及由此得出的结论)
分析:本题是一道猜想与假设的试题,解决该问题过程是先对“NaOH溶液中的究竟是哪一种粒子使无色的酚酞试液变红”进行猜想与假设,然后设计实验验证猜想与假设。进行猜想与假设前提,应该根据物质组成的成分分析NaOH溶液中存在哪些粒子,否则猜想与假设就无从下手或者是胡乱猜想与假设。分析得出溶液中存在三种粒子:H2O分子、Na 和OH-2O分子使无色的酚酞试液变红;(2)可能是Na 使无色的酚酞试液变红;(3)可能是OH-使无色的酚酞试液变红。
根据已有的知识和经验,设计实验,验证上述三种猜想与假设:实验一、假设是H2O分子使无色的酚酞试液变红,用试管盛装少许蒸馏水,向其中滴加几滴无色的酚酞试液,观察是否变红?实验二、假设是Na 使无色的酚酞试液变红,用试管盛装少许NaCl溶液或NaNO3溶液,向其中滴加几滴无色的酚酞试液,观察是否变红?实验三、假设是OH-使无色的酚酞试液变红,取几种含OH-的不同物质的溶液(如KOH,Ba(OH)2等)滴加在几个试管中,并分别滴加几滴无色的酚酞试液,观察是否变红?最后得出结论:是NaOH溶液中的OH-使无色的酚酞试液变红。
四、根据与问题相关的外界环境的推理来进行猜想与假设
例4: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。(2003年湖北宜昌市中考试题)
[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、1,2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,小林设计了“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3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4。
(3)D试管中除光亮铜片外,还有的另外两种物质为5;从D试管的实验中,获得的结论是6。
[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—个实验是(可图示)7。
[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:8。
分析:本题是一道科学探究性试题,但重点考查的是科学探究能力中的猜想与假设能力和设计实验验证猜想与假设能力。解题的关键是能对铜在什么条件下生锈了。根据铜制镜框所处的环境,即是在空气中生锈,空气又是由氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳、稀有气体等气体组成,氮气和稀有气体化学性质又稳定,所以铜生锈的可能是水、氧气、二氧化碳共同作用的结果,该问题就解决了。
解答:1、2 O2、CO2(或名称,下同)3B 4CO2(或O2)5 CO2和O268(略)7取一支试管,放人一块光亮铜片,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。(或用图表示)。
上述所探讨的猜想与假设的解题策略是相互联系,只是侧重点不同。通过对猜想与假设的解题策略的探讨,我们不仅要指导学生学会解题,更重要的把这些方法应用到探究性教学中,提高学生的科学探究能力和科学素养。
(责任编辑:张华伟)
关键词:猜想与假设;解题策略
猜想与假设是科学探究过程的核心要素,猜想与假设能力是科学探究能力构成内容的核心要素。正因如此,猜想与假设试题近些年来出现在各种资料、参考书、考试中,尤其把它作为中考化学的亮点出现在中考试卷中,作为考查学生的科学探究能力的重要组成部分。并且随着高中新课程标准的贯彻与实施,猜想与假设试题也是未来高考化学命题趋势之一,如首批实施高中新课程标准四个试点实验区之一的广东,05年高考化学试题第20题第三问就是一个猜想与假设的试题,可以说这也是今年化学高考的一个亮点。然而,这类试题的得分率不高,究其原因就是学生拿到这类试题不知道怎解,即没有掌握解猜想与假设试题的策略。所以,本文探讨一下猜想与假设试题的解题策略。
一、从化学反应的本质出发。进行猜想与假设
例1:在一次学生实验中。学生用铝片分别跟相同体积和相同的H 浓度的稀盐酸和稀硫酸反应,发现铝片与稀盐酸反应现象非常明显,而与稀硫酸几乎不发生反应,这与课本上的内容:铝能与稀盐酸和稀硫酸反应放出氢气不符。是试剂、药品出了问题吗?为了寻找原因,某同学在老师的指导下重新用分析纯浓盐酸和浓硫酸配置一定相同体积和相同H 浓度的溶液,然后分别加入0.1×10×25mm大小、纯度≥99.5%的铝片验证是否存在上述现象,实验结果如下表:(注:分析纯是指不含其它的杂质)
(3)小丽同学从另外两瓶试剂中各取少量试剂于试管中,发现混合后,固体发生了变化,但无气泡放出。同学们对加入试管的固体和液体从不同的反应类型、物质类别等方面进行了大胆的猜想:
猜想一:___________;
猜想二:___________;
猜想三:___________;
分析:这是一道典型的猜想与假设的试题,要你依据给出的信息和已有的知识与经验进行猜想,并且要你验证所作的猜想与假设:
(1)学生根据与问题有关的已有知识和经验归纳得出:无色气体在初中阶段常见的气体不就是以下几种:CO2、H2、O2、CH4、CO等,所以学生猜想的气体可以是这几种的任何两种。
(2)根据自己所填的①中的气体,进行实验设计,验证所提出的猜想与假设。
(3)题意给出的是固体与液体混合发生了变化但没有气体生成的信息,根据已有的知识和经验,固体与液体混合发生了变化但没有气体生成的反应很多,如金属与盐溶液反应;金属氧化物与酸反应;酸性氧化物与碱反应;酸碱中和反应;氧化物与水反应;还可以是具体物质之间的反应或固体的溶解等。从这也可得之学生不能胡乱的猜想与假设,一定是以已有的知识和经验为基础,进行科学的、合理的、可检性的猜想与假设。
三、根据与问题相关的物质组成成分的分析来进行猜想与假设
例3:我们知道NaOH溶液可以使无色的酚酞试液变红,请你设计一个简单的实验研究下面的问题:可能是NaOH溶液中的哪一种粒子使无色的酚酞试液变红?(写出实验步骤、观察到的现象以及由此得出的结论)
分析:本题是一道猜想与假设的试题,解决该问题过程是先对“NaOH溶液中的究竟是哪一种粒子使无色的酚酞试液变红”进行猜想与假设,然后设计实验验证猜想与假设。进行猜想与假设前提,应该根据物质组成的成分分析NaOH溶液中存在哪些粒子,否则猜想与假设就无从下手或者是胡乱猜想与假设。分析得出溶液中存在三种粒子:H2O分子、Na 和OH-2O分子使无色的酚酞试液变红;(2)可能是Na 使无色的酚酞试液变红;(3)可能是OH-使无色的酚酞试液变红。
根据已有的知识和经验,设计实验,验证上述三种猜想与假设:实验一、假设是H2O分子使无色的酚酞试液变红,用试管盛装少许蒸馏水,向其中滴加几滴无色的酚酞试液,观察是否变红?实验二、假设是Na 使无色的酚酞试液变红,用试管盛装少许NaCl溶液或NaNO3溶液,向其中滴加几滴无色的酚酞试液,观察是否变红?实验三、假设是OH-使无色的酚酞试液变红,取几种含OH-的不同物质的溶液(如KOH,Ba(OH)2等)滴加在几个试管中,并分别滴加几滴无色的酚酞试液,观察是否变红?最后得出结论:是NaOH溶液中的OH-使无色的酚酞试液变红。
四、根据与问题相关的外界环境的推理来进行猜想与假设
例4: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。(2003年湖北宜昌市中考试题)
[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、1,2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,小林设计了“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3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4。
(3)D试管中除光亮铜片外,还有的另外两种物质为5;从D试管的实验中,获得的结论是6。
[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—个实验是(可图示)7。
[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:8。
分析:本题是一道科学探究性试题,但重点考查的是科学探究能力中的猜想与假设能力和设计实验验证猜想与假设能力。解题的关键是能对铜在什么条件下生锈了。根据铜制镜框所处的环境,即是在空气中生锈,空气又是由氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳、稀有气体等气体组成,氮气和稀有气体化学性质又稳定,所以铜生锈的可能是水、氧气、二氧化碳共同作用的结果,该问题就解决了。
解答:1、2 O2、CO2(或名称,下同)3B 4CO2(或O2)5 CO2和O268(略)7取一支试管,放人一块光亮铜片,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。(或用图表示)。
上述所探讨的猜想与假设的解题策略是相互联系,只是侧重点不同。通过对猜想与假设的解题策略的探讨,我们不仅要指导学生学会解题,更重要的把这些方法应用到探究性教学中,提高学生的科学探究能力和科学素养。
(责任编辑:张华伟)