研究生招生信息网_研究地解题与解研究性习题
高中化学新课程倡导研究性学习，它不仅指开展课题形式的研究学习，而是渗透在化学学习的过程中。以研究的态度解化学题就是其中的一种体现形式。请看下例：高一化学新教材第18页习题四：在烧杯里盛半杯氢氧化钡溶液，插入两根连接电灯泡的石墨电极，接通电源，然后用滴定管向容器里滴入稀硫酸。随着硫酸的滴入，电灯就渐渐变暗，滴至一定量时，电灯完全熄灭。为什么？如果继续滴入硫酸，电灯又会逐渐亮起来，为什么？在滴入硫酸的同时，能观察到溶液里有什么现象发生？如果用盐酸代替硫酸，能观察到同样的现象吗？为什么？（原图略）
单纯解决此题并不复杂，从离子反应入手来分析就能初步解决。但仅仅做到解出此题是不够的。我们有没有想过以下问题：
1、电灯完全熄灭时，氢氧化钡与硫酸是否完全中和？
2、电灯熄灭能否被利用为两溶液反应达到终点的“指示剂”？
为了解决这些问题，我们需要通过实验来研究。在设计研究方案时，我们需了解解决上述问题的关键是什么。即电灯完全熄灭时，有无离子存在？通过什么途径或方法可以判断离子是否存在？
以下实验方案和实验结果供大家参考：
1、当电灯完全熄灭时，加入酚酞进行检验。
2、向溶液中加入酚酞，再逐渐滴入硫酸，当酚酞变无色时，观察电灯是否熄灭。
电灯熄灭与酚酞变无色不同步，电灯完全熄灭时，溶液仍为红色，继续加硫酸，电灯才熄灭，再加一定量的硫酸，电灯处在熄灭状态，当硫酸加入较多时，电灯又隐隐发光，再逐渐变亮。
可见，电灯熄灭时，两者并不完全中和；电灯熄灭不能被利用为两溶液反应达到终点的“指示剂”。电灯熄灭是一个区间而不是一个点。两者完全中和时，电灯完全熄灭。
我们还可以继续研究：影响电灯亮度的因素有哪些？我们针对这个问题能做出哪些猜想以及如何验证这些猜想的正确性？
这样解题，会给我们带来新的启示。那么，会给我们带来考试上的好处吗？请看下例：
2003年上海卷第26题：实验室有CuO和Cu粉的混合物，请你利用给出的实验仪器及试剂，设计两种测定样品（已称得其质量为m克）中氧化铜质量分数的方法，并填写空格中的有关内容。
实验可能用到的仪器：①托盘天平，②启普发生器，③硬质玻璃管，④泥三角，⑤烧杯，⑥坩埚，⑦酒精灯，⑧玻棒，⑨漏斗，⑩干燥管。实验可能用到的试剂：a锌粒，b稀硫酸，c氯化钠溶液，d浓硫酸。
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该题既有基本知识的要求，又需有扎实的研究性学习的意识。本题还有一点也很重要，反映的是在评卷答案上：本题解答若操作简单、现象明显、不是化学教材中讲过的常规方法应属创新，经认可后可给予奖励。
该题的实验目的是测定CuO的质量分数，在已知样品质量的情况下，则只须测定CuO的质量即可。而得到CuO的质量可从CuO和Cu两个角度求解。
（1）将混合物与稀硫酸反应即可得到的混合物中的铜，测其质量可得CuO的质量（从Cu的角度）。
（2）利用氢气还原CuO测定反应前后质量差，可计算出CuO的质量（从CuO的角度）。
（3）将Cu氧化为CuO，测定反应前后质量差，可计算出CuO的质量。
故有三种方法测定该样品中的氧化铜质量分数。与以往的试题相比较，它有意识地回避了学生比较熟悉的测量氧化铜还原后水的质量的方法，也没有拘泥于传统的某些具有的实验操作等方面的考查。
可见，我们要研究地解题，才能更好地解研究性习题。
再举一题，请你尝试一下：
用实验确定其酸HA是弱电解质。两同学的方案是，甲：①称取一定质量的HA配制0.1mol/L的溶液100mL；②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝1的两种酸溶液各100mL；②分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。
（1）在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是。
（2）甲方案中，说明HA是弱电质的理由是测得溶液的pH1（选填＞，＜，＝）；乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是_________（多选扣分）。
（a）装HCl溶液的试管中放出H2的速率快；
（b）装HA溶液的试管中放出H2的速率快；
（c）两个试管中产生气体速率一样快。
（3）请你评价：乙方案中难以实现之处和不妥之处。
（4）请你再提出一个合理而比较容易进行的方案（药品可任取），作简明扼要表述。
【解析】该题是从验证某酸是弱电解质的课题出发，涉及到实验、理论、元素化合物、pH的简单换算等知识，同时也考察了同学研究性学习的能力。
（1）配制一定物质的量浓度的溶液所必需的定量仪器是容量瓶，但必须要求同学指出容量瓶的容量（100mL）。
（2）甲方案中，0.1mol/L的某弱酸HA，由于它部分电离，H+浓度小于0.1mol/L，pH>1。乙方案中，将两种溶液分别稀释到原来体积的10倍时：弱酸HA电离度增大，H+的物质的量增加；而强酸HCl中H+的物质的量不变1。因此，在两种稀释液中同时加入纯度相同的锌粒后，装HA溶液的试管中因H+的物质的量浓度大，所以放出H2的速率快。
（3）此题可以从实验的条件入手，就迎刃而解了。乙方案中，要求配制某一定pH的弱酸溶液，但影响溶液pH的因素很多，如温度变化等，导致配制的溶液的pH不稳定。因此配制pH＝1的弱酸HA溶液难以实现。不妥之处，因为是液体与固体反应，固体的表面积对反应速率的影响大，仅仅用反应产生气体的速率来判断溶液中H+浓度的大小，说服力不强。
（4）要证明某酸是弱酸还有很多方法。如：配制NaA的盐溶液，再测量溶液的pH，pH＞7，说明HA是弱酸。
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