苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 研究物质的实验方法学案设计

第2课时　物质的检验　物质性质和变化的探究

课程目标

1．掌握、Cl－、、等常见离子的检验方法。

2．了解焰色反应的操作，掌握钠、钾等元素的焰色。

3．初步认识实验方案设计、实验现象分析等在化学学习和科学研究中的应用。

图说考点

学业基础——自学·思记·尝试

[新知预习]

一、物质检验的一般方法

1．依据

通常根据不同物质某些__________的特征将物质粗略地区分开来，但更多的是根据不同________、________或__________的某些__________对物质进行检验，以确定物质的组成。

2．焰色反应

(1)原理：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__________。

(2)实例：钠元素的焰色为__________色；钾元素的焰色(透过蓝色钴玻璃观察)为__________色。

(3)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________。

②用铂丝蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼烧，透过________观察火焰颜色。

③再用________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．仪器分析法

(1)概念：借助一些仪器来分析化学物质的组成。

(2)用元素分析仪测定物质中是否含有__________等元素。

用__________确定物质中是否存在某些有机原子团。

用__________确定物质中含有哪些金属元素。

二、常见离子的检验

三、物质性质和变化的探究

1．用实验方法探究CO2性质和变化

将CO2通入水中，滴入几滴紫色石蕊试液，溶液变________色，说明有________性物质生成。加热该溶液，现象为： ____________________，说明生成的物质________。

2．用实验探究铝的性质和变化

3.用实验探究外界条件对物质性质和变化的影响

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)用铂丝取待测物在酒精灯火焰上灼烧，鉴定钾元素存在。(　　)

(2)每次焰色反应完毕，将铂丝用稀H2SO4洗净。(　　)

(3)向未知溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀，检验存在。(　　)

(4)用湿润的蓝色石蕊试纸检验NH3。(　　)

(5)铝为金属，不能与NaOH溶液反应。(　　)

(6)使用红外光谱仪可确定物质中是否含有某些有机原子团。(　　)

(7)加热可使双氧水分解速率加快。(　　)

2．在某无色透明的溶液中加入BaCl2溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，则该溶液中一定含有(　　)

C．Ag＋    D．Ag＋或

3．用光洁的铂丝蘸取某无色溶液，在酒精灯火焰上加热，直接观察到火焰呈黄色，下列有关叙述中正确的是(　　)

A．只含Na＋

B．一定含有Na＋，还可能含有K＋

C．既含有Na＋又含有K＋

D．可能含有Na＋或K＋

4．下列操作能证明溶液中有存在的是(　　)

A．加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀

B．加入BaCl2溶液，如果产生白色沉淀，则一定含有

C．先加入HCl溶液，如果无明显现象，再加入BaCl2溶液，如果产生白色沉淀，则有

D．向溶液中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，如果产生白色沉淀，则一定有

核心素养——合作·探究·分享

提升点1　焰色反应

例1 某物质在煤气火焰上灼烧，焰色反应为黄色，下列判断中正确的是(　　)

注意：钠的焰色会掩盖钾的焰色。

A.该物质一定是钠的化合物

B．该物质一定含钠元素

C．该物质中一定含有钾元素

D．该物质可能不含钠元素

[提升1]　(双选)下列有关焰色反应或其应用的说法中错误的是(　　)

A.焰色反应是化学变化

B．“焰色”属于对应元素化合物的性质

C．利用焰色反应确定NaCl中是否含有KCl时必须使用蓝色的钴玻璃

D．烟花燃放中发出的“五光十色”与焰色反应有关

状元随笔　焰色反应是元素的性质，属于物理变化。

关键能力

1.焰色反应的实验操作方法

2．焰色反应注意事项

(1)并不是所有金属都可呈现焰色反应。

(2)观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃去观察，这样可以滤去黄光，避免其中钠的杂质所造成的黄色的干扰。

(3)金属单质与它的化合物的焰色是一样的。

(4)焰色反应为物理过程，是元素的性质。

提升点2　物质检验

例2已知某次化学实验后，回收的废液中可能含有K＋、Cu2＋、Ag＋等离子。

(1)为检验废液中是否含有Ag＋，可以选用的试剂是________。如果溶液中确实存在Ag＋，加入试剂后，将观察到的现象是____________________________________。

(2)实验证明，废液中确实存在上述三种离子。为回收Cu、Ag两种金属，实验时可以分别加入过量的________和________(填物质名称)，充分反应后，经过________(填实验操作名称)，可得到Cu和Ag。经过上述处理后的废液，进一步处理后即可以排放。

状元随笔　Ag＋可检验Cl－，反之也可用Cl－检验Ag＋。

[提升2]　下图是某同学鉴别NH4HCO3、NH4Cl、KCl三种化肥的过程，其中试剂甲和乙分别可能是(　　)

A．甲：苛性钠；乙：稀盐酸   

B．甲：水；乙：氢氧化钠溶液

C．甲：氯化钠溶液；乙：稀硫酸   

D．甲：稀盐酸；乙：氯化钠溶液

状元随笔　碱性环境产生氨气；酸性环境产生CO2。

关键能力

物质检验的基本步骤和要求

1．物质检验的基本步骤

外观观察颜色、状态、气味等判断预测，根据观察、结合分类法、预测物质。

可能具有的性质或可能的成分实验验证设计实验方案，进行实验验证分析结论根据实验现象，分析结果，作出判断，得出结论。

2．物质检验的基本要求

(1)现象明显：如颜色变化、沉淀的生成或溶解、气体的生成、焰色等。

(2)操作简单：所用试剂要易得，用量要少，反应条件要容易达到。

(3)排除干扰：需要检验的物质中如果有干扰物存在，则需要选择试剂对干扰物进行排除。

提升点3　离子检验

例3下列离子检验的方法正确的是(　　)

A．某溶液＋AgNO3溶液→白色沉淀，说明原溶液中有Cl－

B．某溶液＋BaCl2溶液→白色沉淀，说明原溶液中有

C．某溶液＋NaOH溶液→蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋

D．某溶液＋稀H2SO4溶液→气体，说明原溶液中有

状元随笔　检验Cl－，需防等干扰；检验，需防Ag＋、等干扰。

[提升3]　下列物质检验方案正确的是(　　)

A．检验H＋：酚酞

B．检验：湿润的红色石蕊试纸

C．检验I－：淀粉溶液

D．检验Cu2＋：NaOH溶液

关键能力

常见离子检验方法

学考评价——夯实·测控·演练

1．鉴别下列物质，只能用焰色反应的是(　　)

A．K2CO3和KCl     B．NaCl和Na2CO3

C．NaCl和MgCl2    D．NaCl和KCl

2．能用来区别BaCl2、NaCl、Na2CO3三种物质的试剂是(　　)

A．AgNO3    B．稀硫酸

C．稀盐酸    D．NaOH

3．某溶液中含有较大量的Cl－、、OH－3种阴离子，如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来，下列实验操作顺序正确的是(　　)

①滴加Mg(NO3)2溶液　②过滤　③滴加溶液　④滴加Ba(NO3)2溶液

A．①②④②③    B．④②①②③

C．①②③②④    D．④②③②①

4．焰色试验过程中铂丝的清洗和灼烧与钾的焰色的观察两项操作如图所示：

下列叙述不正确的是(　　)

A．每次实验中都要先将铂丝灼烧至与原来的火焰颜色相同，要蘸取被检验的物质

B．钾的焰色要透过蓝色钴玻璃观察

C．实验时最好选择本身颜色较深的火焰

D．没有铂丝可用光洁无锈的铁丝代替进行实验

5．习近平总书记在十九大报告中指出“必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念”。现代工业生产中的污水处理问题是环保问题的重要方面。高效合理的污水处理是我们幸福生活的保障。

某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中，共含K＋、Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－、六种离子。

若甲乙两厂分别含有不相同的三种离子。

根据题目要求回答问题：

(1)若甲厂的废水显棕黄色，则甲厂含有的离子为________，同时该厂还含有的离子为________________，理由是_______________________________

________________________________________________________________________。

(2)若甲厂的废水显碱性，则甲厂含有的离子为

________________________________________________________________________。

(3)污水处理厂某技术人员提出的一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，经过滤后的废水，可用来浇灌农田。请解释其中的原因：_________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

6．某样品中含有碳酸钠及少量的硫酸钠和氯化钠。某学生为了检验其成分，按照下图所示步骤进行实验，请将所加试剂及有关结论填写在相应的空格中。

第2课时　物质的检验　物质性质和变化的探究

学业基础

新知预习

物理性质　原子　分子　离子　特征反应　特殊的颜色　黄　紫　无色　蓝色钴玻璃　稀盐酸　C、H、O、N、S、Cl、Br　红外光谱仪　原子吸收光谱仪　溶液　白　AgNO3溶液　白

NaOH溶液(浓)　刺激性　蓝　红　酸　有气泡逸出、溶液重新变紫色　不稳定　银白色金属　气泡　较慢　较快

即时自测

1．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√

2．解析：BaCl2溶液和含Ag＋或的溶液反应，生成不溶于稀硝酸的AgCl或BaSO4白色沉淀。

答案：D

3．答案：B

4．解析：干扰检验的离子有、，所用检验试剂若是BaCl2，干扰离子还有Ag＋，故检验时必须先加盐酸排除干扰。

答案：C

核心素养

例1　【解析】　焰色反应黄色是钠元素的特征焰色，不论游离态钠，还是化合态钠，其焰色都是黄色，A、D被排除。由于黄色可以掩盖紫色，所以该物质中可能含有钾元素，C被排除。

【答案】　B

提升1　解析：焰色反应是物理变化，A错误；焰色反应是元素本身的性质，而不一定是化合物，B错误；检验K＋需使用蓝色钴玻璃，C正确；烟花利用了焰色反应，D正确。

答案：AB

例2　【解析】　(1)利用Ag＋和Cl－反应生成不溶于硝酸或盐酸的AgCl白色沉淀来检验Ag＋。(2)回收Cu、Ag两种金属的流程如下：

【答案】　(1)HCl(或盐酸盐)　有白色沉淀析出

(2)铁粉(或比铜活泼的金属)　稀盐酸　过滤

提升2　解析：加试剂甲有氨味的物质为NH4HCO3和NH4Cl，说明试剂甲为碱，加试剂乙后NH4HCO3有气泡出现，说明试剂乙为酸，结合选项可知A正确。

答案：A

例3　【解析】　白色沉淀可能为碳酸银、硫酸银等，故A错误；白色沉淀可能为AgCl，要先加盐酸排除干扰离子，再加氯化钡溶液检验硫酸根离子，故B错误；蓝色沉淀为氢氧化铜，则产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋，故C正确；原溶液中可能有或，故D错误。

【答案】　C

提升3　解析：H＋不能使酚酞显色，A错误；检验应该加入NaOH溶液，B错误；淀粉不能与I－反应，C错误。

答案：D

学考评价

1．解析：A、B两项都不能用焰色反应鉴别，可用酸鉴别；C项既可用焰色反应鉴别，也可用NaOH鉴别。

答案：D

2．解析：A项，AgNO3与三种物质反应都会生成白色沉淀，无法区别；B项，稀硫酸与BaCl2反应生成白色沉淀，与NaCl不反应，与Na2CO3反应生成无色气体，可以区别；C项，盐酸与Na2CO3反应生成无色气体，但与BaCl2、NaCl不反应，无法区别；D项，NaOH与三种物质都不反应，无法区别。

答案：B

3．解析：因Ag＋与Cl－、、OH－均可生成沉淀，Mg2＋与、OH－均可生成沉淀，Ba2＋只与生成沉淀，故试剂的加入顺序为④①③，B正确。

答案：B

4．解析：A项，如果不这样做，会给待测元素火焰颜色带来干扰，正确；B项，钾的焰色要透过蓝色钴玻璃，滤去黄光再观察，正确；C项，焰色反应应选择本身颜色较浅的火焰，错误；D项，光洁无锈的铁丝与铂丝灼烧时都没有特殊焰色，可以用于焰色反应，正确。

答案：C

5．解析：(1)甲厂的废水显棕黄色，说明含有Fe3＋。根据离子共存的判断依据，则OH－在乙厂，因为Ag＋和OH－会反应，则Ag＋只能在甲厂，则Cl－在乙厂，根据溶液呈电中性的原则，则甲厂一定有阴离子，所以甲厂含有的离子为Fe3＋、Ag＋、。(2)甲厂废水呈碱性，则溶液中含有大量的OH－，与OH－反应的Ag＋、Fe3＋不能大量共存，根据溶液呈电中性可知甲厂废水中应含有K＋，乙厂中含有Ag＋、Fe3＋，因为Ag＋与Cl－不能大量共存，Ag＋、Fe3＋与OH－不能大量共存，所以根据溶液呈电中性可知乙厂还有，由此可知：甲厂含有的离子为K＋、Cl－、OH－，乙厂含有的离子为Ag＋、Fe3＋、。(3)将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀，生成沉淀的离子有Ag＋、Fe3＋、Cl－、OH－，经过滤后的废水中溶质主要为KNO3，KNO3可作为复合肥。

答案：(1)Fe3＋ 　Ag＋、

甲厂的废水中含有Fe3＋，Fe3＋与OH－会产生沉淀，则OH－在乙厂，又因为Ag＋和OH－会反应，则Ag＋只能在甲厂，则Cl－在乙厂，根据溶液呈电中性的原则，则甲厂一定有阴离子，所以甲厂还含有的离子为Ag＋、

(2)K＋、OH－、Cl－

(3)将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可生成AgCl、Fe(OH)3沉淀，经过滤后的废水中溶质主要为KNO3，KNO3可作为复合肥

6．解析：检验某样品中含有碳酸钠及少量的硫酸钠和氯化钠，实质是检验、、Cl－三种离子的存在，但上一种离子的检验不能干扰下一种离子的检验，而的存在干扰Cl－的检验，因此可以按照、、Cl－的顺序检验：先加入过量HNO3溶液检验并除去，然后加入过量Ba(NO3)2溶液检验并除去过量的验，最后加入少量的AgNO3溶液检验Cl－的存在。

答案：试剂：过量HNO3溶液　过量Ba(NO3)2溶液　少量AgNO3溶液

结论：Na2CO3　Na2SO4　NaCl