高中化学 专题一 第二单元 研究物质的实验方法（二） 苏教版必修1知识精讲

高一化学专题一 第二单元 研究物质的实验方法（二）苏教版必修1【本讲教育信息】一、教学内容研究物质的实验方法（二）二、考点清单1、学会检验Cl、SO42、CO32、NH4+ 等离子的方法和技能2、了解常见物质（离子）的检验及物质检验方案的设计3、能用焰色反应、离子检验方法设计简单的实验方案，探究某些常见物质的组成成分三、全面突破知识点1：物质的检验1、原则充分利用物质的特征反应 确定检验操作顺序要“先简后繁”2、步骤取试样 加试剂 说操作 表现象 定结论 检验和鉴别应做到：不许原样操作；不能“指名道姓”；3、常见气体的检验（打*的暂不作要求）（1）氢气（H2）：收集一小试管气体，用拇指堵住试管口，靠近酒精灯火焰，松开拇指，听到轻微的爆鸣声。（2）氧气（O2）：使带火星的木条复燃。（3）氯气（Cl2）：黄绿色有刺激性气味的气体，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝（O、NO也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝）。（4）氯化氢（HCl）：无色有刺激性气味的气体。在潮湿的空气中形成白雾，能使湿润的蓝色石蕊试纸变红；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；将气体通入AgNO溶液时有白色沉淀生成。*（5）二氧化硫（SO2）：无色有刺激性气味的气体。能使品红溶液褪色，加热后又显红色。能使酸性高锰酸钾溶液褪色。（6）氨气（NH3）：无色有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时能生成白烟。*（7）二氧化氮（NO2）：红棕色气体，通入水中生成无色的溶液并产生无色气体，水溶液显酸性。*（8）一氧化氮（NO）：无色气体，在空气中立即变成红棕色。（9）二氧化碳（CO2）：能使澄清石灰水变浑浊；能使燃着的木条熄灭。（SO气体也能使澄清的石灰水变混浊，N等气体也能使燃着的木条熄灭）。（10）一氧化碳（CO）：可燃烧，火焰呈淡蓝色，燃烧后只生成CO；能使灼热的CuO由黑色变成红色。（11）甲烷（CH4）：无色气体，可燃，淡蓝色火焰，生成水和CO；不能使高锰酸钾溶液、溴水褪色。4、几种重要阳离子的检验（l）H：紫色石蕊变红、pH试纸、某些盐等。（2）Na、K：用焰色反应来检验时，它们的火焰分别呈黄色、浅紫色（通过钴玻片）。（3）Ba：能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO沉淀，且沉淀不溶于稀硝酸。（4）Mg：能与NaOH溶液反应生成白色沉淀，沉淀不溶于过量的NaOH溶液*（5）Al：与适量的NaOH溶液反应生成白色絮状沉淀，沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。（6）Ag：能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应，生成白色AgCl沉淀，不溶于稀 HNO（7）NH4：铵盐（或浓溶液）与NaOH浓溶液反应，并加热，放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的有刺激性气味的NH气体。*（8）Fe：能与少量NaOH溶液反应，先生成白色Fe（OH）沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色Fe（OH）沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液，不显红色，加入少量新制的氯水后，立即显红色。2Fe+ Cl2Fe+2Cl（9）Fe：能与 KSCN溶液反应，变成血红色 Fe（SCN）溶液，能与 NaOH溶液反应，生成红褐色Fe（OH）沉淀。（10）Cu：蓝色水溶液（浓的CuCl溶液显绿色），能与NaOH溶液反应，生成蓝色的Cu（OH）沉淀，加热后可转变为黑色的 CuO沉淀。 5、几种重要的阴离子的检验（1）OH：能使无色酚酞变红、紫色石蕊变蓝。（2）Cl：能与硝酸银反应，生成白色的AgCl沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，（3）Br：能与硝酸银反应，生成淡黄色AgBr沉淀，不溶于稀硝酸。（4）：能与硝酸银反应，生成黄色AgI沉淀，不溶于稀硝酸；也能与氯水反应，生成I，使淀粉溶液变蓝。 （5）SO：加稀HCl无现象，再加BaCl2溶液，生成白色沉淀。（6）SO：浓溶液能与强酸反应，产生无色有刺激性气味SO气体，该气体能使品红溶液褪色。能与BaCl溶液反应，生成白色BaSO沉淀，该沉淀溶于盐酸，生成无色有刺激性气味的SO气体。 （7）CO：能与BaCl溶液反应，生成白色的BaCO沉淀，该沉淀溶于硝酸（或盐酸），生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO气体。 （8）HCO：加CaCl2溶液无沉淀，加盐酸放出无色无味CO气体，气体能使澄清石灰水变浑浊。（9）NO：浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热，放出红棕色气体。 【典型例题】例1、NH4+、Cl、SO42、Na+、K+等离子的检验（1）NH4+的检验（铵盐）取样（少量放在试管中）与碱混合加热，若有刺激性气味的气体产生，且该气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明该试样中含有NH4+。实验原理：NH4+ +OH H2O +NH3 NH3 使湿润的红色石蕊试纸变为_蓝色_ （ 试纸为何要润湿？）：NH3 +H2ONH4+ +OH（2）Cl的检验（盐酸盐或称氯化物）取样并向内加稀HNO3和AgNO3溶液，若生成白色沉淀，证明该试样中含有Cl。实验原理：Cl + Ag+ = AgCl（3）SO42的检验（硫酸盐）取样并向内加稀HCl无现象，再加BaCl2溶液，若生成白色沉淀，证明该试样中含有SO42。（4）焰色反应取一根铂丝或者铁丝，用稀盐酸洗涤，放在酒精灯的火焰上灼烧至无色。用灼烧后的铂丝蘸取少许待测物，放入火焰中灼烧，就会观察到不同颜色的火焰。火焰呈黄色的试样中含Na+，透过蓝色钴玻璃呈紫色，原溶液中含K+。例2、有一包白色固体，可能含有Na2CO3、CuSO4、CaCl2、Na2SO4、NaCl等物质中的一种或几种，现取部分该固体溶于水，可得到澄清的无色溶液，再向其中加入BaCl2产生白色沉淀，再加入足量HNO3沉淀部分消失，回答：（1）该固体一定含有 、一定不含 、可能含 ；（2）写出其中两个反应的化学方程式。【解析】物质的推断应该看成离子的推断。由第一步得到澄清的无色溶液，推断无CuSO4，因为它电离的Cu2+在溶液中为蓝色，加BaCl2产生白色沉淀且加硝酸后部分溶解，则必有两种以上沉淀，不溶的部分必为BaSO4，溶的部分为BaCO3，所以Na2CO3、Na2SO4一定有，又因为Na2CO3和CaCl2不能共存，所以CaCl2一定没有，剩下NaCl可能有。这样后面的两个反应也很明显了。【答案】（1）Na2CO3 、Na2SO4；CuSO4、CaCl2；NaCl （2） 例3、某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O（水蒸气）、H2中的一种或几种，依次进行如下连续处理（假定每步处理均反应完全）：通过碱石灰时，气体体积变小；通过赤热的氧化铜时，固体变为红色；通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；通过澄清的石灰水时，溶液变得浑浊。由此可以确定混合气体中A. 一定含有CO2、H2O，至少含有H2、CO中的一种B. 一定含有H2O、CO，至少含有CO2、H2中的一种C. 一定含有CO、CO2，至少含有H2O、H2、中的一种D. 一定含有CO、H2，至少含有H2O、CO2中的一种【解析】由可知，碱石灰吸收的是CO2或H2O，或二者的混合物；中CuO被还原为Cu，还原剂为CO或H2，或二者的混合物；但由可知，反应生成了H2O，故原混合气体中一定有H2；由反应可知，反应又生成了CO2，故原混合气体中一定有CO。【答案】D例4、下图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉的加热条件下反应产生的所有气体产物，填写下列空白：（1）如果装置中、三部分仪器的连接顺序改为、，则可以检验出的物质是 ；不能检出的物质是 。（2）如果将仪器的连接顺序变为、，则可以检出的物质是 ；不能检出的物质是 。（3）如果将仪器的连接顺序变为、，则可以检出的物质是 ；不能检出的物质是 。【解析】浓硫酸与木炭加热发生的反应方程式为：2H2SO4（浓）+CCO2+2SO2+2H2O。纵观整套装置，用于检验H2O蒸气（使无水硫酸铜变蓝色）；用于检验SO2气体（品红溶液褪色、酸性KMnO4溶液褪色，再通过品红溶液验证SO2是否已经除净）；用于检验CO2气体（澄清石灰水变浑浊）。（1）当顺序改为、时，由于分解气先经装置，必然带出洗气瓶中H2O的蒸气，故难以肯定中无水硫酸铜变蓝色是由于浓硫酸与木炭反应所产生的H2O。（2）当顺序改为、时，足量澄清石灰水变浑浊究竟是由CO2还是由SO2与Ca（OH）2反应造成的，无法肯定，所以CO2与SO2都无法一一鉴别了。（3）当顺序改为、时，出现了（1）中同样的问题。【答案】（1）SO2、CO2；H2O （2）H2O；CO2、SO2 （3）SO2、CO2；H2O方法要领：根据SO2、CO2、H2O的特有性质，通过实验来检验三种物质的存在。而在实验过程中，检验SO2、CO2都要通过水溶液，因此对检验H2O（g）有干扰作用；检验CO2用石灰水，SO2也与石灰水反应出现类似现象，因此SO2也会干扰CO2的检验。三种物质检验时相互有干扰，审题时要搞清气体通过的试剂会与哪种气体反应，从而判断检验出何种气体。例5、A、B、C、D分别代表NaNO3、NaOH、HNO3和Ba（NO3）2溶液中的一种。现利用另一种溶液X，用下图所示的方法，即可将它们一一确定。试确定A、B、C、D、X各代表何种溶液。A： ，B： ，C： ，D： ，X： 。【解析】从所给的四物质看，向其中加入某种试剂会产生白色沉淀。可作如下推理：NaNO3溶液很难和其他物质在溶液中产生沉淀。NaOH一般能与多种金属阳离子生成难溶性碱，如：Mg（OH）2、Fe（OH）2（在空气中不易观察），Al（OH）3（两性）。HNO3是强酸，其盐一般均可溶，故在复分解反应中，很难和其他物质产生沉淀。能和Ba（NO3）2形成沉淀的物质应主要从酸根离子考虑，如碳酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、硫酸盐等均能与Ba（NO3）2形成白色沉淀，其中硫酸钡既难溶于水又难溶于酸。根据以上推理，可将思考问题的范围和角度大大缩小。产生的沉淀可从难溶性钡盐、氢氧化物中考虑。从而确定X的成分。然后在有限的几种可能物质中做一些必要的假设和尝试，检验所做的假设是否合乎题意。【答案】A：NaOH B：NaNO3 C：Ba（NO3）2 D：HNO3 X：MgSO4 方法要领：本题对物质的性质和离子反应的知识借助于化学实验的形式进行考查。解题思路是结合已知物质的性质，综合全面地分析出与X反应产生白色沉淀的各种可能，最后通过归纳，总结得出几种可能，再经过验证得出结论。四、应考锦囊物质的检验属于实验基本操作部分，但以元素化合物为载体，比较综合地考查了元素化合物的知识以及实验的基本操作。进行物质鉴别时应做到：选择的反应特征要典型，反应速率要快，并且能够在实验室中进行，反应要有明显的外部特征，如溶液的颜色变化、沉淀的生成、气体的产生等。要排除干扰物质的影响，如用Ba2+检验SO42的存在，要排除、SO32的干扰。五、本讲小结： 1. 常见物质的检验（1）离子的检验：检验的原理是依据离子的特征反应现象如呈现特殊颜色变化、生成沉淀、生成气体等。（2）气体的检验检验的根据是由气体的特征性质（化学和物理的）所表现的现象。但要注意：有些现象是某几种气体所共有的，如二氧化碳与二氧化硫都能使澄清的石灰水变浑浊，不少可燃性气体（如氢气、一氧化碳、甲烷等）的燃烧，其火焰都呈淡蓝色，当它们混有一定量空气时，点燃都会爆鸣；溴蒸气、氯气、二氧化氮都能使碘化钾淀粉试纸变蓝等等。因此遇到这些情况，不要过早下结论，而要综合考虑性质和现象。2. 物质的鉴别类型（1）不用任何试剂鉴别多种物质先依据外观特征，鉴别出其中的一种或几种，然后再利用它们去鉴别其它物质。若均无明显外观特征，可考虑两两混合法，记录混合后的反应现象，分析确定。（2）只用一种试剂鉴别多种物质（3）任选试剂鉴别多种物质（4）相互滴加的鉴别六、超前思维：研究物质的实验方法（三）（一）物质的量浓度1、填空（1）将40g NaOH 配成2L溶液，其物质的量浓度为 mol/L（2）标准状况下，22.4L HCl 配成 0.5L 盐酸，其物质的量浓度为 mol/L。（3）物质的量浓度为2mol/L的硫酸溶液500mL， 含硫酸的物质的量为 mol 。 （4）10 mol HCl能配成 L 物质的量浓度为2mol/L的盐酸。（5）1 mol/LMgCl2溶液，Mg2+的物质的量浓度为 mol/L，Cl的物质的量浓度为 mol/L。（6）0.5 mol/LH2SO4溶液，H+的物质的量浓度为 mol/L，SO42的物质的量浓度为 mol/L。（7）0.1 mol/L Al2（SO4）3溶液，Al3+的物质的量浓度为 mol/L，的物质的量浓度为 mol/L。（二）配制一定物质的量浓度的溶液1、所用仪器：2、步骤：3、误差分析配制步骤操作溶质物质的量（n）溶液体积（V）溶质的物质的量浓度（cB）1计算2称量砝码生锈（没有脱落）NaOH固体放在滤纸上称量量取浓硫酸时仰视量取浓硫酸时俯视将量筒的洗涤液注入烧杯3溶解不小心使液滴飞溅出来4转移溶液未冷却就转移玻璃棒引流时放在刻度线以上容量瓶中有少量蒸馏水5洗涤未洗涤或洗涤液未注入容量瓶6定容仰视看容量瓶中的刻度线俯视看容量瓶中的刻度线超过刻度线时，吸出多余的液体7摇匀摇匀后液面下降，补充水至刻度线【模拟试题】（答题时间：30分钟）一、选择题：（每小题只有一个正确选项，每小题5分，共65分）1、某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断正确的是 （ ）A. 该物质一定是钠的化合物 B. 该物质一定含钠元素C. 该物质一定是金属钠 D. 该物质中一定不含钾元素2、进行焰色反应检验K+时，有以下步骤，其中正确的操作顺序是 （ ）蘸取待测液 置于酒精灯火焰上灼烧 透过蓝色钴玻璃观察 用稀盐酸洗净铂丝A. B. C. D. 3、要验证锌、铜、银三种金属的活动性顺序，可使用下列物质进行实验的是 （ ）A. Cu、Zn、AgNO3溶液 B. Zn、Ag、CuSO4溶液C. Cu、ZnSO4溶液、AgNO3溶液 D. Zn、CuSO4溶液、AgNO3溶液4、试管中盛有少量白色固体，可能是铵盐，检验的方法是（ ） A. 加水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口B. 加NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口C. 加NaOH溶液，加热，滴入酚酞试剂D. 加NaOH溶液，加热，滴入紫色石蕊试剂5、下列对进行焰色反应的实验操作注意事项的说明，正确的是（ ） 钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察先灼烧铂丝到火焰呈原色时，再蘸被检验物质每次实验后都要将铂丝蘸稀盐酸后灼烧至火焰呈无色为止实验时最好选择本身颜色较强的火焰没有铂丝可用无锈铁丝代替A. 仅不正确 B. 仅不正确 C. 不正确 D. 全部正确6、要除去NaNO3中少量的NaCl和BaCl2杂质，得到纯净的NaNO3溶液，应依次加 （ ）A. K2CO3、AgNO3 B. AgNO3、稀H2SO4 C. 稀H2SO4、AgNO3 D. AgNO3、Na2SO47、现有NaCl、Na2CO3、Na2SO4三种无色溶液，为鉴定它们最好选用 （ ）A. 稀HNO3溶液 B. 石蕊溶液 C. AgNO3和稀HNO3溶液 D. BaCl2和稀HNO3溶液8、对下列实验过程的评价，正确的是 （ ）A. 某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，证明该固体中一定含有碳酸盐B. 某溶液中滴加BaCl2溶液，生成不溶于稀HNO3的白色沉淀，证明一定含有SO42C. 某无色溶液滴入酚酞试液显红色，该溶液一定是碱溶液D. 验证烧碱溶液中是否含Cl，加稀硝酸除去OH，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀，证明含Cl9、下列各组物质中，相互混合时有白色沉淀生成，加入稀HNO3后沉淀消失，并有气体生成，再加入AgNO3时又生成白色沉淀的是 （ ）A. MgCl2和Na2CO3 B. FeCl3和NaOH C. Na2SO4和Ba（NO3）2 D. Na2CO3和 Ba（OH）210、为了证明长期暴露在空气中的氢氧化钠浓溶液已变质，某同学先取2mL试样于试管中，而后进行如下实验，其中不能达到目的的是（ ）A. 加入少量盐酸，观察现象 B. 加入澄清石灰水，观察现象C. 加入氯化钡溶液，观察现象 D. 通适量CO2气体，观察现象11、只用一种试剂，一次区别开Na2SO4、AgNO3 和Na2CO3三种溶液，该试剂是（ ）A. BaCl2溶液 B. KOH溶液 C. NaNO3溶液 D. 稀盐酸 12、有四瓶常用溶液： BaCl2溶液 NaCl溶液 Na2SO4溶液 CuSO4