2020-2021学年专题2 研究物质的基本方法第一单元 研究物质的实验方法第三课时学案

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第三课时　物质的检验　物质性质和变化的探究1．了解物质检验的基本要求和基本步骤。2．学会Cl－、SO、CO、NH等离子检验的基本技能，建立离子检验的思维模型。3．能用焰色反应法、离子检验法设计简单的实验方案探究某些常见物质的组成成分，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。4．了解利用化学实验探究物质的性质和变化的主要方法，培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    在含有离子的溶液体系中，常用化学反应来检验溶液所含的某些离子。根据反应生成的气体的气味及其性质或沉淀的颜色、溶解性等来判断离子的种类。1．NH的检验(1)试剂：强碱溶液，红色石蕊试纸(或pH试纸)。(2)现象：有刺激性气味的气体产生，湿润的红色石蕊试纸变。(3)化学方程式(以NH4Cl为例)：NH4Cl＋NaOHNaCl＋H2O＋NH3↑。2．Cl－的检验(1)试剂：AgNO3溶液、稀硝酸。(2)现象：有色沉淀生成，该沉淀不溶(填“溶”或“不溶”)于稀硝酸。(3)化学方程式(以NH4Cl为例)：NH4Cl＋AgNO3===AgCl↓＋NH4NO3。(4)注意：先用稀硝酸酸化(排除CO －的干扰)，再加AgNO3溶液。3．SO的检验(1)试剂：BaCl2溶液、稀盐酸。(2)现象：有色沉淀生成，该沉淀不溶(填“溶”或“不溶”)于稀盐酸。(3)化学方程式[以(NH4)2SO4为例]：(NH4)2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NH4Cl。(4)注意：①先用稀盐酸酸化(排除CO、SO、Ag＋等的干扰)，再加BaCl2溶液。②不能将稀盐酸换成稀硝酸，因为稀硝酸会将SO氧化为SO，从而影响SO的检验。4．焰色反应(1)概念：许多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这叫作焰色反应。(2)实验操作①取一根铂丝(或细铁丝)，放在酒精灯(或煤气灯)火焰上灼烧至无色。②用铂丝蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。③再用稀盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至无色，蘸取少量NaCl溶液，重复以上实验，观察实验现象。(3)实例：钠元素的焰色为黄色；钾元素的焰色(透过蓝色钴玻璃观察)为紫色。(4)注意：①焰色反应体现的是元素的性质，是物理变化。②直接观察火焰颜色呈黄色，该物质一定含有钠元素，可能含有钾元素。5．现代化学分析测试元素(1)用元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。(2)用红外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团。(3)用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素等。[问题探讨]1．如何确定溶液是Na2SO4溶液？提示：焰色反应呈黄色证明含有钠元素，加稀盐酸无明显现象，再加BaCl2溶液产生白色沉淀，证明含有SO，从而证明是Na2SO4溶液。2．如何鉴定一瓶溶液是CuCl2溶液？提示：加NaOH溶液产生蓝色沉淀，证明含有Cu2＋，加AgNO3溶液和稀硝酸产生白色沉淀，证明含有Cl－。1．常见阳离子的检验离子检验试剂现象化学方程式或原理H＋石蕊或甲基橙溶液溶液变红化学变化pH 试纸试纸变红化学变化NH加浓NaOH溶液，加热产生刺激性气味气体，该气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝NH4Cl＋NaOHNaCl＋H2O＋NH3↑Mg2＋加NaOH溶液产生白色沉淀，NaOH过量时沉淀不溶解MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaClCu2＋观察溶液颜色蓝色—加NaOH溶液产生蓝色沉淀CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4　　2.常见阴离子的检验 离子检验试剂现象化学方程式或原理OH－石蕊试剂溶液变蓝化学变化酚酞试剂溶液变红化学变化Cl－AgNO3溶液、稀硝酸产生白色沉淀NH4Cl＋AgNO3===AgCl↓＋NH4NO3 SO盐酸、BaCl2溶液生成白色沉淀(NH4)2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NH4ClCO(可溶性碳酸盐)CaCl2溶液、盐酸、澄清石灰水开始时产生白色沉淀，滴加稀盐酸时沉淀溶解，放出无色无味气体，此气体使澄清石灰水变浑浊Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaClCaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O [名师点拨]物质检验的一般方法和思路1．物质检验的两种方法(1)物理方法：常利用物质的颜色、气味、溶解性等加以区分，如可根据颜色区分CuCl2溶液和NaCl溶液，可根据溶解性区分Na2CO3和CaCO3。(2)化学方法：常用酸碱指示剂、点燃、加热、加试剂等方法，如区分盐酸、NaOH溶液和NaCl溶液，可用紫色石蕊溶液。2．物质检验的一般思路进行物质的检验时要做到原理正确、现象明显、方法简单、试剂用量少，解答物质检验有关题目时，应按“取样”“操作”“现象”“结论”顺序进行描述。具体应做到：(1)要“先取样，后操作”。若是固体样品，则一般先用水溶解，配成溶液后再检验。(2)要“各取少量溶液分别加入几支试管中”进行检验，不得在原试剂中检验。(3)要“先现象，后结论”。例如，向Na2CO3溶液中滴加盐酸，所观察到的现象应记录为“有气泡产生”或“有无色气体放出”，不能说成“碳酸钠和盐酸反应，放出二氧化碳气体”。1．下列离子检验的方法正确的是(　　)A．向某溶液中加硝酸银溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有Cl－B．向某溶液中加BaCl2溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有SOC．向某溶液中加NaOH溶液生成蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋D．向某溶液中加稀硫酸生成白色沉淀，说明原溶液中有CO解析：选C　与硝酸银溶液反应生成白色沉淀的离子有Cl－、CO、SO等；与BaCl2溶液反应生成白色沉淀的离子有SO、Ag＋等；与NaOH溶液反应生成蓝色沉淀的离子只有Cu2＋；溶液中若有CO，加入足量稀硫酸会生成无色气体，不会生成白色沉淀。2．下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的一组是(　　)选项实验操作及现象实验结论A向某溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成该溶液中一定含有Cl－B向某溶液中加入稀盐酸，产生无色气体该溶液中一定含有COC向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成该溶液中一定含有SOD室温下向某溶液中加入几滴酚酞溶液，溶液变红该溶液一定显碱性 解析：选D　A项，向某溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，可能有碳酸根离子、硫酸根离子等，错误；B项，向某溶液中加入稀盐酸，产生无色气体，该溶液中可含有CO、SO、HCO、HSO等，错误；C项，向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，该溶液中可能含有SO、CO、Ag＋，错误；D项，室温下向某溶液中加入几滴酚酞溶液，溶液变红，pH在8以上，该溶液一定显碱性，正确。3．在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化铵、氯化钾和硫酸钠四种无色溶液，这种试剂是(　　)A．BaCl2溶液    B．AgNO3溶液C．NaOH溶液    D．Ba(OH)2溶液解析：选D　用OH－检验NH，用Ba2＋检验SO，知试剂应为Ba(OH)2溶液，有气体和沉淀生成的是硫酸铵，只有气体生成的是氯化铵，只有沉淀生成的是硫酸钠，无明显现象的是氯化钾。4．化学兴趣小组对市郊的一个化工企业排放的废水进行检测，想检验废水中含有哪些离子。取来样品后做了以下几个实验。该小组只准备了以下实验用品：试管、酒精灯、pH试纸、红色石蕊试纸、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、NaOH溶液、稀盐酸。(1)用pH试纸检验废水的pH，结果测得pH为3，说明废水中含有较多的________(填离子)。(2)取少量废水于试管中，加入浓的NaOH溶液，看到有少量蓝色沉淀，继续滴加NaOH溶液，稍加热试管，用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，结果试纸变蓝色。可知溶液中存在________(填离子)。(3)取少量废水于试管中，滴加几滴BaCl2溶液，产生白色沉淀，加入稀盐酸，沉淀也不溶解，有同学认为废水中一定含有SO，这种判断是否正确？________(填“是”或“否”)，因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若填“否”，怎么才能确定SO的存在：___________________________________________________________________________________________________________。(4)因为该化工企业也生产化肥，如果想检验废水中是否含有K＋，你认为小组还缺少哪些用品？_________________________________________________________________。答案：(1)H＋　(2)Cu2＋、NH　(3)否　加入的是BaCl2溶液，产生的白色沉淀也可能是AgCl，溶液中也可能含有Ag＋　先加入稀盐酸，无明显现象，再加入BaCl2溶液　(4)铂丝、蓝色钴玻璃片  1．利用化学实验探究物质性质和变化——以金属铝为例实验步骤主要现象①观察比较铝片在打磨前后的光泽 ②用坩埚钳夹持一片未打磨的薄铝片，在酒精灯火焰上加热 ③取两支试管，分别放入一小片打磨过的铝片，再分别加入盛有3 mL 6 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液  提示：①打磨前较暗，打磨后有银白色金属光泽　②铝片内有熔化的物质被包裹着，但铝片没有熔融下滴　③铝片上都有气泡产生，铝片溶解2．设计化学实验探究物质性质和变化——以探究影响双氧水分解速率的因素为例 实验步骤实验现象结论①取浓度约为15%的双氧水2～3 mL盛放于试管中，观察溶液中气泡产生的快慢  ②把实验①所用的双氧水置于75 ℃热水浴中，观察溶液中气泡产生的快慢  ③分别取3 mL 3%和3 mL 6%的双氧水加入两支试管中，然后各加入少量二氧化锰粉末，观察溶液中气泡产生的快慢   提示：①产生气泡较慢　常温能分解，但较慢　②产生气泡较快　升高温度，双氧水分解速率加快　③两支试管内都有气泡，6%的双氧水中气泡较多　相同温度条件下，浓度越大，分解速率越大[问题探讨]1．试以金属铝为例，归纳研究物质性质的基本方法和基本步骤。提示：2．如何在实验中进行变量控制？提示：(1)确定自变量和因变量。理清影响实验探究结果的因素有哪些。如在“探究温度能否影响双氧水分解速率”的实验中，自变量为温度这一外界条件，因变量为双氧水的分解速率。(2)确定因变量的观测指标。在“探究温度能否影响双氧水分解速率”的实验中，应确定通过观察哪些现象(如收集相同体积的气体所需要的时间)来判断双氧水分解的快慢。(3)控制变量唯一。设计实验操作，改变单一自变量。在此过程中，要明确通过实验操作应控制哪个自变量改变(如温度)、哪些自变量不变(如双氧水的浓度、催化剂等)。看这个因素与探究问题存在怎样的关系，这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每一种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。1．铝既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应。反应的化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2．设计探究双氧水分解快慢的影响因素(温度、催化剂、浓度等)的化学实验方案时，控制某些因素，选择适宜的条件、试剂和仪器，观察、记录化学反应的现象、数据，基于实验证据作出推理判断，获得结论，以检验所作的假设或解释是否合理。3．通过实验探究可以进一步认识物质的性质和变化，揭示物质变化的本质和规律。1．实验室制取O2的反应：2H2O2===2H2O＋O2↑，下列条件下，该反应的速率最快的是(　　) 选项H2O2的质量分数温度催化剂A5%5 ℃MnO2B5%40 ℃MnO2C10%5  ℃无D10%40 ℃MnO2解析：选D　双氧水的分解速率受温度、浓度、催化剂等因素影响，浓度越大，温度越高，并使用催化剂，反应速率越快，故选D。2．为了探究影响锌与盐酸反应剧烈程度的因素，某学习小组设计了下列实验： 实验①(常温下)实验②(常温下)实验③ 下列说法正确的是(　　)A．对比实验①和②，可研究盐酸的浓度对反应剧烈程度的影响B．对比实验②和③，可研究盐酸的浓度对反应剧烈程度的影响C．对比实验②和③，可研究温度对反应剧烈程度的影响D．对比实验①和②，可研究温度对反应剧烈程度的影响解析：选A　实验①与②对比，改变量是盐酸的浓度；实验①与③对比，改变量是温度；实验②与③对比，改变量是盐酸的浓度和温度。实验中的改变量即为探究的因素，但同时改变两个量则不能进行对比分析，即不能进行有效探究。3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是(　　)解析：选D　本题以一个出现浑浊的化学反应为例，通过出现浑浊的快慢来说明温度和浓度两个因素对化学反应速率的影响。C、D项温度均为35 ℃，但B、D项c(Na2S2O3)比A、C项大，即D项温度最高，反应物浓度最大，故反应速率最快，最先出现浑浊。4．氧化铜可溶于稀硫酸，某同学想知道是稀硫酸中的哪种微粒(H2O、H＋、SO)使氧化铜溶解。请同学们一起通过Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个实验(如图所示)完成这次探究活动。(1)提出的假设可能是________________________________________。(2)通过实验Ⅰ可以证明_______________________________________。(3)要证明另外两种粒子能否溶解氧化铜，还需要进行实验Ⅱ和Ⅲ，在Ⅱ中加入稀硫酸后氧化铜溶解，则进一步所做的实验操作：在Ⅲ中加入________________________。 (4)探究结果为_______________________________________________________。你认为除实验Ⅱ所用的试剂外，还能溶解氧化铜的一种常见物质是______________。 答案：(1)H2O、H＋、SO中的某一种粒子能够使CuO溶解　(2)水不能使氧化铜溶解，而H＋、SO两种粒子中的一种可能使CuO溶解　(3)Na2SO4溶液(或K2SO4溶液)　(4)氧化铜固体溶于稀硫酸是H＋在起作用，而H2O、SO两种粒子都不能使CuO溶解　稀盐酸(或稀硝酸)[分级训练·课课过关]________________________________________________________1．下列关于物质检验的说法正确的是 (　　)A．向某溶液中滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，则原溶液中一定含有SOB．向某溶液中通入CO2，产生白色沉淀，则原溶液中一定含有Ca2＋C．向某溶液中滴加稀盐酸，产生无色无味的气体，则原溶液中一定含有COD．向某溶液中滴加Na2CO3溶液，若产生气体，则原溶液一定显酸性解析：选D　A中CO存在时也会产生相同现象；B中可能有Ba2＋的存在；C中HCO也会与盐酸反应，生成无色无味的CO2气体。2．某溶液中含有较大量的Cl－、CO、OH－三种阴离子，如果只取一次该溶液就能够将三种阴离子依次沉淀出来，下列实验操作顺序正确的是(　　)①滴加Mg(NO3)2溶液　②过滤　③滴加AgNO3溶液④滴加Ba(NO3)2溶液A．①②④②③    B．④②①②③C．①②③②④    D．④②③②①解析：选B　根据题意要求，加入的试剂只能将其中一种离子沉淀。若开始加入Mg(NO3)2溶液，CO、OH－都能与Mg2＋反应；若开始加入AgNO3溶液，则三种离子都能与Ag＋反应生成沉淀，所以开始要加入Ba(NO3)2溶液将CO沉淀，过滤后再加入Mg(NO3)2溶液将OH－沉淀，再一次过滤后加入AgNO3溶液，将Cl－沉淀。3．下列关于离子检验叙述正确的是(　　)A．用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色，说明原溶液中有 Na＋，一定无 K＋B．某溶液与浓 NaOH 溶液共热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明原溶液中存在 NHC．某溶液中加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀，说明原溶液中一定存在 SOD．某溶液中加入 AgNO3 溶液，产生白色沉淀，说明原溶液中一定存在 Cl－解析：选B　用铂丝蘸取某溶液在酒精灯的火焰上灼烧时，火焰呈黄色，说明原溶液中含有Na＋，由于没有透过蓝色钴玻璃观察，则无法判断是否含有K＋，选项A错误；氨气为碱性气体，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中一定含有NH，选项B正确；某溶液中加入BaCl2溶液时，产生白色沉淀，该沉淀可能为氯化银、碳酸钡、亚硫酸钡或硫酸钡等，原溶液中可能存在银离子、亚硫酸根离子、碳酸根离子等，不一定存在SO，选项C错误；向某溶液中滴加AgNO3 溶液，生成的白色沉淀可能是AgCl或Ag2CO3等，原溶液中可能含有Cl－ 或CO 等，选项D错误。4．某溶液中含有硝酸镁、硝酸银、硝酸钡三种物质，为使上述三种物质分别转变为沉淀，现供使用的试剂有：Na2CO3、盐酸、NaOH三种溶液，要求每次只使用一种试剂，过滤出一种沉淀。(1)所加试剂的顺序是①________，②________，③________。(2)写出与这三种物质反应产生沉淀的化学方程式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。解析：若先加入Na2CO3溶液，则三种物质均产生沉淀； 若先加入NaOH溶液，则Mg(NO3)2、AgNO3两种物质产生沉淀；若先加入盐酸，只有AgNO3溶液产生沉淀，则加入试剂的顺序是①盐酸，②NaOH溶液，③Na2CO3溶液。答案：(1)①盐酸　②NaOH溶液　③Na2CO3溶液(2)①AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3②Mg(NO3)2＋2NaOH===2NaNO3＋Mg(OH)2↓③Ba(NO3)2＋Na2CO3===2NaNO3＋BaCO3↓