高中化学学案专题2第一单元第2课时物质的检验物质的性质和变化探究

第2课时物质的检验物质的性质和变化探究一、几种常见离子的检验1．NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的检验：(1)实例探究：取一支试管，加入2mLNH4Cl溶液，再加入2mLNaOH溶液，加热试管，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口：①实验现象：观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝。②反应原理：化学方程式是NH4Cl＋NaOHeq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋NH3↑＋H2O。(2)方法总结：取少量待测液，加入NaOH溶液，并加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。2．Cl－的检验：(1)实例探究：取一支试管，加入少量KCl溶液，再滴加几滴AgNO3溶液和稀硝酸，现象是生成白色沉淀，该沉淀不溶于稀HNO3，反应的化学方程式为KCl＋AgNO3=AgCl↓＋KNO3。(2)方法总结：取少量待测液，加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解，则原溶液中含有Cl－。3．SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的检验：(1)实例探究：取一支试管，加入少量K2SO4溶液，再滴加几滴稀盐酸和BaCl2溶液，生成白色沉淀，该沉淀不溶于稀盐酸，反应的化学方程式为K2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2KCl。(2)方法总结：取少量待测液，先加入过量稀盐酸，无现象后再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则原溶液中含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。(1)检验SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))时，先加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸，产生不溶于盐酸的白色沉淀，是否一定存在SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，正确的操作是什么？提示：不一定，可能含有Ag＋；正确的操作是先加入足量稀盐酸，若有白色沉淀过滤，向滤液中加入BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。(2)(情境思考)水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水。自来水出厂时余氯值不能小于0.3mg·L－1，防止自来水管网中细菌滋生污染水质。检验自来水中的氯离子时，可先用稀盐酸酸化，再加AgNO3溶液，这种做法是否正确？提示：不正确。因稀盐酸中含Cl－，干扰了自来水中Cl－的检验。二、焰色反应物质组成元素的检验1．焰色反应：(1)定义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)操作(3)几种金属的焰色①钠元素的焰色反应呈黄色。②钾元素的焰色反应呈紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)。(4)应用①检验金属元素的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。②利用焰色反应制节日烟火。2．现代化学分析测试元素：现代化学分析测试中常借助仪器来分析化学物质的组成。(1)用元素分析仪确定物质中是否含C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。(2)用红外光谱仪确定物质是否含有某些有机原子团。(3)用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素。1．(情境思考)利用焰色反应，人们在烟花中有意识地加入特定金属元素，使焰火更加绚丽多彩。烟花中发生的焰色反应是物理变化还是化学变化？提示：焰色反应是物理变化。2．(教材开发)教材中描述“根据火焰所呈现的特征颜色，可以检验金属或金属离子的存在”，如果发现某溶液的颜色反应显示黄色，则该溶液一定为钠盐溶液。这种说法是否正确？提示：不正确。根据火焰所呈现的特征颜色是黄色，可以检验钠离子的存在，但不一定是钠盐，也可能是氢氧化钠等。三、物质性质和变化的探究1.物质检验的方法：2．物质性质和变化的探究：(1)金属铝的性质①物理性质：铝是银白色金属，熔点比氧化铝低(填“低”或“高”)。②化学性质a．被O2氧化：常温下，铝与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜，因此铝制品具有良好的抗腐蚀性。反应的化学方程式为4Al＋3O2=2Al2O3。b．与盐酸反应：现象为铝片溶解，生成无色无味气体。反应的化学方程式为2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。c．与氢氧化钠溶液反应：现象为铝片溶解，生成无色无味气体。反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(2)影响双氧水分解速率因素的探究①加催化剂，双氧水分解速率加快；②温度升高，双氧水分解速率加快；③增大双氧水浓度，双氧水分解速率加快。1．等质量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，两者生成氢气的量有什么关系？提示：产生H2的物质的量相等。2.(思维升华)足量的铝分别与等浓度、等体积的盐酸和NaOH溶液反应，生成氢气的量有什么关系？提示：产生H2的物质的量之比为1∶3。3．(教材开发)教材中描述“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”。某化学小组设计了如下实验：上述实验的实验现象是什么？由此实验现象得出的实验结论是什么？提示：未加MnO2时，带余烬的木条不复燃；加入MnO2后，锥形瓶内立即产生气泡，带余烬的木条复燃。由此实验现象得出的结论是使用合适的催化剂能加快双氧水分解速率。常见离子的检验焰色反应典型离子的检验方法1．(情境应用)某化学小组同学向某溶液中加入稀NaOH溶液，把湿润无色酚酞试纸放在试管口，试纸不变红，则溶液中一定不存在NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，该判断是否正确？为什么？(变化观念与平衡思想)提示：不正确，检验NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))时，应加入浓NaOH溶液，并加热，且用湿润的红色石蕊试纸。2．(教材开发)教材中描述“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……再用稀盐酸洗净铂丝”。(1)做焰色反应实验时为什么用盐酸洗涤铂丝而不是用硫酸？(科学探究与创新意识)提示：盐酸易挥发。(2)作焰色反应的载体为什么用铂丝？能用别的材料代替铂丝吗？(科学探究与创新意识)提示：因为铂丝灼烧时火焰没有特殊颜色，因此常用铂丝作焰色反应的载体，其他金属，如光洁无锈的铁丝或镍、铬、钨丝等灼烧时火焰也没有特殊颜色，也可以用作焰色反应的载体。【典例】对一份稀溶液做初步分析后发现，溶液无色、澄清，其中可能含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、Na＋、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、H＋、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、Cl－等离子中的若干种。然后又做了如下分析，以确定这些离子是否大量存在。①用pH试纸检测溶液的酸碱性，结果pH试纸显红色。②取2mL溶液用BaCl2溶液和稀硝酸进行检验，结果生成了白色沉淀。③对②中所得的混合物充分静置后，取其澄清的液体用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验，结果又生成了白色沉淀。请回答下列问题：(1)溶液中一定存在的离子是________，一定不存在的离子是______________。(2)上述实验操作中，有错误的操作是(填写序号)________。改正该错误的方法是(要做较详细的说明)_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)到目前为止，仍不能肯定溶液中是否存在的离子是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。【解题指南】解答本题需要注意理解以下两个方面：(1)Cl－、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))等常见离子的检验方法。(2)注意H＋与COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))可以反应生成二氧化碳与水。Ｋ【解析】pH试纸显红色，说明溶液显酸性，H＋大量存在。溶液中有H＋就不能有COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))和HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。用BaCl2溶液和稀硝酸检验时生成了白色沉淀，说明溶液中有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。由于BaCl2溶液中含有Cl－，所以第③步操作不能确定溶液中是否含有Cl－，该操作是错误的。应另取原溶液做Cl－的检验，以确定溶液中是否存在Cl－。答案：(1)H＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(2)③另取原溶液2mL，用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验(3)Na＋、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(1)如何进一步检验溶液中是否含有Na＋？提示：取该稀溶液少量进行焰色反应，如有黄色出现，说明含有Na＋，如没有黄色出现，说明不含Na＋。(2)该溶液中是否可能含有Cu2＋？提示：不可能。含有Cu2＋的水溶液为蓝色，而该溶液为无色。(2021·南通高一检测)根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是()选项实验操作和现象结论A向某溶液中加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生，再加入盐酸，沉淀不消失该溶液中不一定含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B向CuSO4溶液中插入铝条，有红色固体析出活泼性：Al大于CuC向某溶液中加入稀盐酸，产生的无色无味气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊该溶液中的溶质一定是K2CO3D向碘水中加入少量CCl4，充分振荡后静置，上层接近无色，下层显紫红色I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度【解析】选C。A项，若原溶液中含有Ag＋，加BaCl2也有白色沉淀，再加HCl也不消失，正确；B项，Al能置换出Cu，可以得出活泼性：Al大于Cu，正确；C项，也可能是Na2CO3等，错误；D项，CCl4的密度比水大，I2易溶于CCl4，故在下层显紫红色，正确。物质检验和变化的探究原则、方法和步骤物质检验的类型：不同点相同点鉴定一定要根据物质的化学性质对其组成进行全面分析，对于离子化合物而言，不仅要检出阳离子，还要检出阴离子，如鉴定某一物质是否是硫酸钾均要根据待检物质的特征反应，选用适当的试剂和方法，准确观察反应中颜色变化、沉淀的生成或溶解、气体的生成、焰色等现象加以判定鉴别对两种或两种以上物质进行区别的过程推断通过已知实验事实，根据物质的性质进行分析、推理，确认被检验的是什么物质或什么物质可能存在，什么物质一定不存在的过程1．向某钠盐溶液中滴入稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，能否判断该钠盐一定是碳酸钠？提示：不能，若为碳酸氢钠也有相同的现象。2．(教材开发)结合教材“物质检验的思想方法”判断出以下四种物质。A、B、C、D分别是NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3)2四种溶液中的一种，现利用另一种溶液X，用如图所示方法可将它们依次确定。试确定A、B、C、D、X各代表哪种溶液。A________，B________，C________，D________，X________。提示：NaOHNaNO3Ba(NO3)2HNO3MgSO4。NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3)2四种溶液中能和其他物质生成白色沉淀的只有NaOH和Ba(NO3)2两种溶液，能同时与NaOH和Ba(NO3)2两种溶液生成白色沉淀的常见物质是MgSO4，生成的沉淀是Mg(OH)2和BaSO4，Mg(OH)2能溶于HNO3，而BaSO4不溶。【典例】化学兴趣小组在实验室中发现四个标签已损坏的试剂瓶，已知四个试剂瓶中分别盛有NaNO3、Na2CO3、Na2SO4和NaCl溶液，就如何检验这四种溶液分别解答下列各题：在四支试管中分别取四种溶液各1mL，做下列实验。(1)在四支试管中分别滴入足量______，出现________现象的是________，化学方程式是___________________________________________________________________________________________________________________________。(2)在剩余三支试管中分别滴入______，出现________现象的是________________，化学方程式是_______________________________________________________________________________________________________。(3)再取剩余两支试管对应的溶液，分别滴入__________，出现________现象的是________，化学方程式是___________________________________________。(4)三次实验中都没有明显现象的是____________________________________________________________。【解题指南】解答本题需要注意理解以下两个方面：(1)四种物质所含阴离子的区别及检验方法。(2)添加试剂后的反应现象。【解析】第一步：第二步：另取剩余的两溶液答案：(1)稀盐酸气泡Na2CO3溶液Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑(2)BaCl2溶液白色沉淀Na2SO4溶液BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl(3)AgNO3溶液白色沉淀NaCl溶液AgNO3＋NaCl=AgCl↓＋NaNO3(4)NaNO3溶液(1)四种溶液加入BaCl2溶液有白色沉淀产生的是什么溶液？提示：Na2CO3和Na2SO4溶液(2)四种溶液加入AgNO3溶液有白色沉淀产生的是什么溶液？提示：Na2CO3、Na2SO4和NaCl溶液【规律方法】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、溶解性等加以区别，如可根据颜色区分FeCl3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)“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”。草木灰具有防寒、杀菌消毒、抑制病虫害发生、促进作物茎秆健壮和增强作物抗逆性等多方面作用。已知草木灰中含有KCl、K2SO4和K2CO3。将草木灰溶于水，过滤，得滤液。用三支试管分别取滤液少许，第一支试管中加入________，生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的气体，证明含有K2CO3；第二支试管中先加入少量________，再加入________溶液，生成白色沉淀，证明含有K2SO4；第三支试管中加入少量________溶液和__________溶液，生成白色沉淀，证明含有KCl。【解析】检验COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))可用稀盐酸(或其他强酸)和澄清的石灰水；检验SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))可先加入稀盐酸，再加入BaCl2溶液；检验Cl－可用AgNO3溶液和稀HNO3。答案：稀盐酸稀盐酸BaCl2AgNO3稀HNO3(答案不唯一，合理即可)三言两语话重点待检测的物质检验方法碳酸盐与稀盐酸反应，产生使澄清石灰水变浑浊的无色、无味的气体硫酸盐先加足量稀盐酸无现象，再加BaCl2溶液产生白色沉淀氯化物与AgNO3溶液反应，生成不溶于稀HNO3的白色沉淀钠元素焰色反应——黄色钾元素焰色反应——紫色(透过蓝色钴玻璃)1．(2021·保定高一检测)“脚印”“笑脸”“五环”等焰火让北京奥运会开幕式更加辉煌壮观，这些五彩缤纷的焰火与元素的焰色反应有关。下列说法错误的是()A．观察硫酸钾的焰色应透过蓝色的钴玻璃B．焰色反应只是金属及其化合物的性质C．可用焰色反应来区别氯化钠溶液和氯化钾溶液D．焰色反应一定发生化学变化【解析】选D。钾元素隔着钴玻璃观察火焰为紫色，所以观察钾元素的焰色应透过蓝色的钴玻璃，避免钠元素的干扰，选项A正确；焰色反应是金属元素及其化合物的性质，非金属元素没有焰色反应，选项B正确；Na、K的焰色反应分别为黄色、紫色，则可以用焰色反应来区别NaCl溶液和KCl溶液，选项C正确；焰色反应不一定发生化学反应，如灼烧氯化钠时就没有发生化学反应，选项D错误。2．(2021·威海高一检测)某无色溶液中加入氯化钡溶液有白色沉淀，再加稀盐酸沉淀不消失，则下列判断正确的是()A．一定有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B．一定有COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))C．一定有Ag＋D．一定有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))或Ag＋【解析】选D。在某无色溶液中，加入BaCl2溶液有白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀不消失，生成的沉淀可能为氯化银或硫酸钡，原溶液中可能含有Ag＋或SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故选D。【补偿训练】对于某些离子的检验及结论一定正确的是()A．加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，一定有COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，一定有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))C．加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，一定有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))D．加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸白色沉淀消失，一定有Ba2＋【解析】选C。A项中有可能是SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))或HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))；B项中可能是Ag＋产生的现象；C项中加OH－能产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，一定是NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))；D项中Ca2＋也有此现象。3．铝箔在酒精灯上加热至熔化的实验现象与下列性质的叙述无关的是()A．铝表面可形成一层氧化物保护膜B．铝的熔点较低C．Al2O3熔点高，酒精灯不能将其熔化D．铝具有两性，能与酸或强碱反应【解析】选D。铝箔在酒精灯上加热至熔化时的实验现象是铝熔化但不滴落，原因是铝在加热的条件下与空气中的氧气反应生成致密的熔点较高的Al2O3薄膜，内部低熔点的铝虽熔化但不能滴落。可见该实验的现象与D项叙述无关。4．(2021·南通高一检测)下列各组溶液不用任何试剂就可以鉴别出来的是()A．HCl、AgNO3、Na2CO3、NaOHB．NH4Cl、AgNO3、CaCl2、HNO3C．(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl、NH4ClD．MgCl2、Na2SO4、NaCl、NH4Cl【解析】选A。对各组溶液，分别采用两两混合法进行鉴别。以A组为例，实验现象记录如表所示(“↑”表示产生气体、“↓”表示生成沉淀或微溶物，括号内是气体或沉淀的颜色；“—”表示无明显现象)。HClAgNO3Na2CO3NaOHHCl/↓(白)↑(无)—AgNO3↓(白)/↓(白)↓(褐)Na2CO3↑(无)↓(白)/—NaOH—↓(褐)—/由此可鉴别出AgNO3溶液和NaOH溶液，Na2CO3溶液和盐酸可用“滴加顺序法”加以鉴别；B项，NH4Cl和CaCl2遇AgNO3均产生白色沉淀，遇HNO3均无现象，可以鉴别出AgNO3和HNO3，但无法鉴别出NH4Cl和CaCl2。C项和D项，任意两种溶液混合均无明显现象，无法鉴别。【补偿训练】某溶液可能含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、Cl－中的一种或几种，为确定该溶液的离子组成，现进行如下实验：①取少量溶液滴加硝酸钡溶液，产生白色沉淀；②然后继续加入稀盐酸至溶液呈酸性，产生无刺激性气味，且能使澄清石灰水变浑浊的无色气体，白色沉淀部分溶解；③取上层清液继续滴加硝酸钡溶液至无沉淀时，再滴加硝酸银溶液，产生白色沉淀。根据实验，以下推测不正确的是()A.一定有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))B.一定有COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))C.不能确定Cl－是否存在D.不能确定SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))是否存在【解析】选D。向①中继续滴加稀盐酸至溶液呈酸性时，说明稀盐酸过量时，沉淀部分溶解，且产生二氧化碳气体，证明原溶液中一定含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))；加入硝酸银溶液产生白色沉淀氯化银，但并不能确定原溶液中是否有Cl－，因为原溶液中已经加入了稀盐酸。5．实验室里需要纯净的氯化钠溶液，但只有混有硫酸钠的氯化钠。某学生设计了如