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(共38张PPT)
专题八 科学探究
技巧点拨
题型专练
类型1 空气成分探究
1.（2021山西）2021年3月16日，沙尘暴席卷我国西北地区，次日多地又遇到降雨。该地某校环境监测实践小组的同学们对沙尘暴的成因、危害、成分、防护、治理以及降雨后雨水酸碱度的异常变化产生了浓厚的兴趣，在老师的指导下，他们紧急立项，开启了项目性学习的探究之旅。
当人暴露于沙尘天气中时，含有各种有毒的化学物质、病菌等的尘土可进入到口、鼻、眼、耳中引发各种疾病。除此之外，沙尘暴还会产生的危害是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（写一条）
同学们参与当地环境监测。他们在10 m 高台上，利用“风向风速器”，测得风速为 10 m/s 时，有大量的沙尘被卷入空中，能见度迅速降低。引发这一自然现象的根本原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（写一条）
土质疏松（或大气层不稳定，合理即可）
影响出行（或影响户外工作，合理即可）
任务一：监测沙尘暴的成因 任务二：分析沙尘暴的危害
任务三：探究沙尘暴的成分
【信息检索】我国西北地区，含有大量钠盐的干涸盐湖和盐碱地总面积约有 50 万平方公里，为沙尘暴的形成埋下隐患。
【猜想假设】此次沙尘暴中可能含有碳酸钠等碱性物质。
【进行实验】
取少量盐碱地的土壤，将土壤与蒸馏水按1∶5 的质量比在烧杯中混合，充分搅拌后静置，取上层清液，用右图装置完成如下实验。
项目 实验步骤 实验现象 实验结论
方案 ①挤压胶头滴管 a，滴入＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 产生白色沉淀 沙尘暴中含有Na2CO3， 不含NaOH
②挤压胶头滴管 b，滴入几滴酚酞溶液 酚酞溶液不变色 过量（或适量）的 CaCl2溶液（或BaCl2 溶液，合理即可）
【反思评价】（1）步骤①中发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）自然界的土壤通常不含 NaOH，理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）若加入的 X 是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（填化学式），则只能证明沙尘暴中含有 Na2CO3，而不能 确定是否含有 NaOH。
Ca(OH)2［或 Ba(OH)2 ］
NaOH 易与空气中的 CO2
CaCO3↓+ 2NaCl（或 BaCl2 + Na2CO3 BaCO3↓+ 2NaCl，合理即可）
CaCl2 + Na2CO3
反应
任务四：评价雨水pH 异常的原因
【数据监测】小组同学在老师的帮助下，从环保部门获得了当地雨水的 pH 数据。
【表达交流】3 月 17 日，雨水 pH 出现异常的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【检查进度】该项目性学习还没有进行的探究项目是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
沙尘暴中含有
对沙尘暴的防护、
测定时间 3 月5 日 3 月 17 日 3 月28 日 3 月31 日
pH 5.57 5.73 5.60 5.59
Na2CO3，引起雨水 pH 增大（合理即可）
治理
类型2 水资源探究
2.（2022山西）胜利中学与某沿海学校建立了“手拉手，结对子 ”的联盟校。今年，由于受到疫情影响，两所学校的同学无法实地交流，于是借助数字化平台进行了“云端”活动，他们对海洋中海水利用 概况、海水处理技术、车间废水成分以及海洋发展前景等展开了项目式学习的探究。
任务一：调查海水利用概况
【查阅资料】我国海水利用主要有海水直接利用、海水淡化、海水化学资源利用等。
【分析交流】两所学校的同学们共同获悉，海水里的化学资源有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（写一种）。
钠（或碘，合理即可）
氯化
任务二：咨询海水处理技术
【咨询专家】同学们通过数字化平台，向海洋专家进行了咨询，专家介绍海水淡化使用了反渗透膜淡化技术，其工作原理如图所示。
【小组讨论】同学们对以下两个问题，进行了网上交
流并达成共识。
（1）海水通过反渗透膜，发生改变的是＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）淡化后的海水可用于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿（写一种）。
（或密度减小，合理即可）
合理即可）
含盐量降低
生活用水（或工业用水，
任务三：探究海水提取车间废水成分
沿海学校的同学获得一瓶海水提取车间的废水，在“云端”共同完成了如下探究。
【教师指导】①提取车间未经处理的废水含有酸性物质。②BaSO4 为难溶于水的白色沉淀。
【猜想假设】该强腐蚀性废水中可能含有硫酸和盐酸。
【进行实验】设计实验方案，探究废水成分。
项目 实验步骤 实验现象 实验结论
方案 ①取少量废水于试管中，滴入几滴紫色石蕊溶液 ＿＿＿＿＿＿
废水中含有硫酸和盐酸
②另取少量废水于试管中，滴加过量Ba(NO3)2溶液，静置 产生白色沉淀 ③取步骤②的上层清液于试管中，滴加几滴＿＿＿＿＿＿ 产生白色沉淀 硝酸银溶液
溶液变红
【反思评价】（1）废水中不含的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）步骤③中发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
HCl + AgNO3 AgCl ↓ +
与H+不能共存
（或碳酸根离子能与氢离子发生反应）
HNO3
任务四：展望海洋发展前景
【小组交流】同学们了解到随着海水农业技术的创新和推广，富含碘、硒等微量元素的海水食物将为人类健康提供必要的保障，他们一致认为，经常食用可预防的疾病是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（写一种）。
【成果分享】通过“云端”合作，同学们知道了海洋作为人类重要的资源宝库，不仅可以提供丰富的自然资源，还可以通过科技手段推动可再生资源的开发和利用。
甲状腺肿大（或癌症、皮肤角质化）
类型3 土壤资源探究
3. 土壤是植物生长发育的基质，研究土壤酸碱性对种植业及其发展具有重要意义。吉林省西部地区的苏打盐碱地因盐分重、碱化度高，一些作物难以优势生长。化学活动小组对苏打盐碱地的土壤样本进行了项目式探究。
任务一：测定苏打盐碱地土壤酸碱性
【实验步骤】
（1）选取一定量的土壤样本，将土壤样本与蒸馏水按 1∶5 的质量比在烧杯中混合，充分搅拌后静置，过滤后得到土壤浸出液。
（2）取少量土壤浸出液于试管中，滴加无色酚酞溶液，溶液变为＿＿色。
（3）用干燥洁净的玻璃棒蘸取土壤浸出液，点在 pH 试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡比较。
【形成结论】苏打盐碱地土壤呈碱性，pH ≈ 9，在农业生产中可因地制宜选择或改良作物。结合下表选出该地区适合种植的作物是＿＿＿＿＿。
红
海水稻
作物 小麦 燕麦 大豆 海水稻
适宜生长的pH范围 6.0～7.0 6.0～7.5 6.5～7.5 8.0～9.2
任务二：探究苏打盐碱地土壤的成分
【提出猜想】同学们结合已有知识，猜想苏打盐碱地土壤的成分中可能含有 Na2CO3 和 NaHCO3。
【查阅资料】NaHCO3 与 CaCl2 不反应。
【进行实验】
实验操作 实验现象 实验结论
步骤1：向土壤浸出液中滴加少量CaCl2溶液，充分反应后过滤，得到滤液 有白色沉淀产生 土壤浸出液中含有 Na2CO3
步骤2：向步骤 1 的滤液中滴加足量稀盐酸 ＿＿＿＿＿＿＿＿ 土壤浸出液中含有 NaHCO3
有气泡产生
【交流反思】（1）请写出步骤 1 中的化学方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）有的同学认为步骤2的结论不正确，理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【改进实验】应在进行步骤1时滴加＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，才能确定土壤浸出液中含有 NaHCO3。小组同学调整方案后，重新进行了实验。
【形成结论】苏打盐碱地土壤中含有 Na2CO3 和 NaHCO3。
Na2CO3 + CaCl2
2NaCl + CaCO3↓
足量的 CaCl2 溶液
步骤 1 中加入的是少量 CaCl2溶液，滤液中可能有 Na2CO3 的残留，Na2CO3 也能与酸发生反应产生气泡
任务三：探索苏打盐碱地土壤的治理和综合利用
【治理】结合所学知识将下列苏打盐碱地土壤改良方法与改良原理补充完整。
【综合利用】吉林省推进苏打盐碱地综合利用，曾经颗粒无收的盐碱地变成了沃土良田。
改良方法 用沙土掩埋覆盖 淡水浇灌排盐碱 混用南方酸性土
改良原理 限制盐分的上移 降低盐分的浓度 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
与碱性物质反应
类型4 环境保护探究
4.（2024山西）氢能作为极具发展潜力的多元化能源，在我国经济发展中具有重要的地位。某校实践小组的同学们对此产生了浓厚的兴趣，他们对氢气的制取方法、应用优势、储存手段和发展前景等展开了项目式问题探究。
任务一：调查氢能制取方法
【咨询专家】小组同学通过数字化平台向专家进行咨询，知道了氢气可用多种工艺过程制备，方法有电解水制氢和工业副产品制氢等。
【模型建构】用可再生能源电解水制氢，将是应用广泛、技术成熟的一种手段。过程如下：
【交流讨论】（1）近年来，能用来发电的可再生能源有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）化石燃料也可用于氢的制取，但不足之处有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
太阳能（合
造成环境污染（合理
理即可）
即可）
任务二：探究氢能应用优势
【提出问题】氢气作为理想能源的原因是什么？
【进行实验】设计纯净氢气与天然气燃烧的对比实验。
实验步骤 实验现象 实验结论
①分别在带尖嘴的导管口点燃氢气和天然气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 均有水生成
②迅速把①中的烧杯倒过来，分别注入少量澄清石灰水，振荡 罩在天然气火焰上方的烧杯内的澄清石灰水变浑浊，而氢气火焰上方的烧杯内无变化 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
烧杯内壁均有水雾
天然气燃烧生成了二氧化碳，氢气燃烧不生成 二氧化碳
【反思评价】（1）通过上述实验对比，氢气作为燃料的优点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）在理想状态下，小组同学通过图 1 实验，将测得的实验数据绘制成图像，如图 2 所示，分析图像， 可得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
只生成
等质量的氢气和天然气
水，无污染
完全燃烧，氢气放出的热量多
任务三：调研氢能储存手段
【查阅资料】我国绿氢规模化储存是商业化应用的基本保障，为了进行大量储存，通常将氢气转化为液氢，从微观角度分析，发生改变的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
分子间的间隔
任务四：展望氢能发展前景
【市场调研】目前，氢燃料电池在公共交通中应用已较为成熟，其工作原理如图 3 所示，发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。未来，氢能将在航空、航天、电力和建筑领域大力推广。
2H2 + O2 2H2O
催化剂
成果分享：通过问题探究，大家对氢能有了较为全面的认识。氢气作为一种理想的新型能源，其产业链包括“制—储—输—用”四个主要环节。因此，降本增效、规模化发展，将是我国经济增长和服 务民生的一项重要举措。
类型5 生活物质探究
5.据世界卫生组织统计：胃病在人群中发病率高达 80%，尤其是慢性胃炎的发病正呈现年轻化趋势。化学实践小组的同学，在团队合作中对常见胃病的诊断、药物治疗、食物调养等展开项目式探究。
任务一：胃病诊断
【专家咨询】通过专家介绍，同学们了解到检查胃病有呼气试验、X线钡餐等多种方法。
（1）呼气试验是用C-13 或 C-14 标记的尿素胶囊，检查是否存在传染性胃病。
（2）X 线钡餐是先口服含有 BaSO4的白色悬浊液，再进行 X 线的检查诊断。
【小组交流】（1）C-13 与 C-14 同属于元素分类中的＿＿＿＿＿元素。
（2）BaSO4 可作为 X 线钡餐的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
非金属
不溶于水（或不与盐酸反应）
任务二：药物治疗
【查阅资料】治疗胃酸过多的药物有复方氢氧化铝片[主要成分是Al(OH)3]、小苏打片等。
【提出问题】这两种药物治疗胃酸过多的原理是什么？
【教师指导】氢氧化铝为不溶于水的白色固体。
【进行实验】模拟胃酸反应，设计实验方案，并按图1操作，完成实验过程。
【反思评价】（1）步骤①中药品未完全溶解，说明药品中还含有＿＿＿＿＿＿。步骤②中发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
实验步骤 实验现象 实验结论
①取 2 g 复方氢氧化铝片，放入盛有一定浓度的过量稀盐酸的试管中 药片部分溶解 氢氧化铝能与盐酸发生反应
②取 2 g 小苏打片放入盛有与①相同浓度的过量稀盐酸的试管中 药片部分溶解， ＿＿＿＿＿＿ 小苏打能与盐酸发生反应
有气泡产生
其他
成分
NaHCO3 + HCl NaCl
+ CO2↑+ H2O
（2）将 pH 计测量的数据绘制成图 2 所示的图像。分析图像，可得出的结论是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
复方氢氧化铝片和小苏打片均可使胃液的 pH 增大（或等质量的复方氢氧化铝片比小苏打片消耗的胃酸多，合理即可）
任务三：食物调养
【信息检索】平衡饮食是维护胃部健康的重要因素。 胃酸过多的人对食物的选择有一定的要求。食物种类及酸碱度如下表。
【交流讨论】胃酸过多的病人早餐尽量选择上表中的食物是＿＿＿＿＿。
食物种类 牛奶 鸡蛋清 玉米粥 苹果 牛肉
pH 5.8 ~ 7.1 8.6 ~ 9.5 6.8 ~ 8.0 2.9 ~ 3.3 5.4 ~ 5.7
鸡蛋清
任务四：宣传活动
在“护胃健康 你我同行”的宣传活动中，通过知识讲解，撰写实践报告。
成果分享：通过学习，同学们了解了胃病诊断、治疗等相关知识。除此之外，为防止传染性胃病的交叉感染，集体就餐时应＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
使用公筷（合理即可）
类型6 工业物质探究
6.山西“智”造助力“飞天”。从火箭发射平台到火箭发射塔架均用到了钢。学习小组的同学们走入某钢厂进行社会实践，他们对钢的生产工艺、生产钢后废水的成分、钢的防护方法等展开了项目式学习。
任务一：了解钢的生产工艺
【查阅资料】在钢的生产中，精炼是关键环节之一。氧气顶底复吹转炉炼钢法是利用氧气对铁水（熔化的生铁）进行精炼，从而得到钢。
【交流讨论】从物质成分进行分析，炼钢过程中，用氧气“吹”铁水的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
降低铁水中的含碳量
实验步骤 实验现象 实验结论
① 取少量废水于试管中，向其中加入适量＿＿＿ 有气泡产生，固体逐渐溶解，溶液由无色变为浅绿色 废水中含有H+
②另取少量废水于试管中，向其中滴加硝酸银溶液 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 废水中含有Cl-
任务二：检验生产钢后废水的成分
【咨询了解】同学们从钢厂技术员处了解到，生产钢的过程中产生的酸洗废水中主要含 H+、Cl-等。
【进行实验】同学们从钢厂获得了少量经过处理后的无色废水，并设计实验对废水中的离子进行了检验。
有白色沉淀产生
铁
【反思与评价】
（1）步骤②中发生反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）有同学认为步骤②中还需要加入稀硝酸以验证 Cl- 的存在，小晋同学反驳了这一观点，理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
废水本身呈酸性（合理即可）
HCl + AgNO3 AgCl↓+ HNO3
任务三：了解钢的防护方法
【专家介绍】钢厂的技术专家介绍，可以将塑料等防护材料涂在钢表面形成致密、均匀的保护膜，以延长钢的使用寿命。
【分析交流】同学们认为，钢经过以上处理后可以防止生锈，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。在火箭发射塔架上使用的防护材料应该具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（写一条）的性质。
塑料等防护材料隔绝了氧气（或空气）和水
耐高温（合理即可）
保护金属资源倡议书
亲爱的同学们：
实现金属资源的可持续利用，已成为人类社会不可回避的问题。地球上的金属资源有限，而每年都有很多金属被腐蚀，所以我们必须采取措施保护这些珍贵的资源。现提出以下倡议：
一、采用多种方法防止金属腐蚀。
二、 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
三、……
任务四：发起保护金属资源的倡议活动
成果分享：同学们在老师的引导和组织下发起了保护金属资源的倡议活动，请你完成以下倡议书的撰写。
回收利用废旧金属（合理即可）

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