高三化学学业水平合格考第21讲《气体的制备 物质的检验、鉴别与除杂》复习教案

高三化学学业水平合格考第21讲《气体的制备物质的检验、鉴别与除杂》复习教案本讲聚焦江苏化学学业水平合格考两大高频考点：常见气体的实验室制备原理与装置选择，以及物质的检验、鉴别与除杂策略。复习设计中贯彻"原理—装置—操作—评价"四阶递进思路，结合合格考题型特征，强化基础知识的系统化与解题思维的规范化。一、考点分析与复习目标（一）考点分布解读气体制备部分涵盖氧气、氢气、二氧化碳、氯气、氨气等五种必考气体的发生装置、净化装置、收集装置与尾气处理装置。重点考查学生对装置选择原理的迁移应用能力，而非单纯记忆。物质检验、鉴别与除杂部分则涉及离子检验、气体检验、有机物鉴别等核心内容，要求学生掌握现象明显的特征反应，建立"现象—结论"的对应关系。（二）复习目标设定知识目标：系统梳理气体制备的反应原理、装置特点与操作规范；准确把握物质检验与鉴别的核心反应。能力目标：能够根据题目要求灵活选择装置组合，准确描述实验现象，逻辑严密地得出结论。素养目标：体会化学实验设计的科学性与严谨性，建立绿色化学与安全意识。二、气体的制备复习体系（一）核心反应原理梳理氧气制备以高锰酸钾分解与过氧化氢催化分解为典型反应。前者反应条件为加热，固体加热制气选用大试管+酒精灯组合；后者反应条件为常温，固液不加热制气选用启普发生器原理装置或简易固液反应装置。氢气制备采用锌粒与稀硫酸反应，属于固液不加热型，但因反应速率可控性差，实际考试中多以装置识别形式出现。二氧化碳制备以大理石与稀盐酸反应为主线。注意不可使用稀硫酸，因生成的硫酸钙微溶物会附着在大理石表面阻止反应持续进行。氯气制备在合格考中以识别为主，采用浓盐酸与二氧化锰加热反应，装置需配备分液漏斗与圆底烧瓶，并设置尾气吸收装置。氨气制备采用氯化铵与氢氧化钙固体混合加热方式，收集装置选用向下排空气法，干燥剂选用碱石灰而非无水氯化钙。（二）装置选择规律提炼发生装置选择三要素：反应物状态、反应条件、反应速率控制要求。固体加热型对应大试管+酒精灯模式；固液不加热型对应分液漏斗+圆底烧瓶模式；液液加热型对应蒸馏烧瓶+冷凝装置。净化装置选择原则：除杂不引入新杂质，不减少主体物质。气体净化顺序遵循"先除杂后干燥"原则，干燥剂选择依据气体性质——酸性气体选浓硫酸或无水氯化钙，碱性气体选碱石灰。收集装置判断方法：依据气体密度与空气密度比较，以及气体在水中的溶解性。密度大于空气且不与空气反应的气体采用向上排空气法；密度小于空气且不与空气反应的气体采用向下排空气法；难溶于水且不与水反应的气体可采用排水法。（三）典型例题解析例题：实验室用大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，并要求得到干燥纯净的二氧化碳气体。解题思路：反应原理CaCO₃+2HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑，发生装置选固液不加热型。因盐酸具有挥发性，制得的二氧化碳中混有HCl气体与水蒸气。除去HCl选用饱和碳酸氢钠溶液，干燥选用浓硫酸。装置连接顺序为：发生装置→饱和NaHCO₃溶液→浓硫酸→收集装置。三、物质的检验与鉴别复习体系（一）离子检验核心反应氢离子检验：紫色石蕊试液变红，或pH试纸显示酸性，或与活泼金属反应产生气泡。氢氧根离子检验：酚酞试液变红，或使紫色石蕊试液变蓝。氯离子检验：加入硝酸银溶液产生白色沉淀，再加稀硝酸沉淀不溶解。硫酸根离子检验：加入氯化钡溶液产生白色沉淀，再加稀盐酸沉淀不溶解。铵根离子检验：与碱共热产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。碳酸根离子检验：加酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体。（二）气体检验特征现象氧气使带火星木条复燃；氢气点燃产生淡蓝色火焰，产物使无水硫酸铜变蓝；二氧化碳使澄清石灰水变浑浊；氨气使湿润红色石蕊试纸变蓝；氯气使湿润碘化钾淀粉试纸变蓝。（三）物质鉴别策略不另加试剂型鉴别：首先观察颜色特征，然后利用互滴法或加热法进行区分。常见题型如Na₂CO₃与稀盐酸的互滴鉴别，前者逐滴滴入后者立即产生气泡，后者逐滴滴入前者先无明显现象后产生气泡。限定试剂型鉴别：选择最佳试剂，要求现象明显、操作简便。常考点包括硫酸铜、氯化铁、硫酸钠、氯化镁、硝酸钡五种溶液的鉴别，选用氢氧化钠溶液即可一次性区分。四、物质的除杂复习体系（一）除杂原则三要点一是不引入新杂质，二是不减少主体物质，三是除杂操作简便易行。除杂试剂的选择需考虑试剂与杂质反应生成物易于分离（气体或沉淀），同时不能与主体物质发生反应。（二）气体除杂典型方案二氧化碳中混有氯化氢：通入饱和碳酸氢钠溶液。反应原理：NaHCO₃+HCl→NaCl+H₂O+CO₂↑，既除去HCl又增加CO₂。二氧化碳中混有水蒸气：通过浓硫酸干燥。氯气中混有氯化氢：通过饱和食盐水除HCl。氨气中混有水蒸气：通过碱石灰干燥。（三）固体与液体除杂要点固体除杂常用方法为溶解过滤法或加热分解法。例如碳酸钠中混有碳酸氢钠，可采用加热分解方式除去；氯化钠中混有泥沙，采用溶解过滤蒸发结晶方式提纯。液体除杂常用萃取分液法或蒸馏法。例如苯中混有苯酚，加入氢氧化钠溶液反应后分液即可除去苯酚。五、教学过程设计第一环节：考点诊断（约8分钟）。通过课堂前测题了解学生对气体装置图识别、离子检验现象描述等核心知识的掌握情况，准确把握学情起点。前测题设置两道选择题与一道填空题：选择题考查启普发生器适用条件与浓硫酸干燥气体的适用范围；填空题要求学生书写检验硫酸根离子的完整实验方案。第二环节：核心知识梳理（约25分钟）。采用思维导图方式系统呈现本讲知识结构。气体制备部分以"反应原理—发生装置—净化装置—收集装置—尾气处理"为主线展开；物质检验鉴别部分以"离子检验—气体检验—有机物鉴别"为脉络推进；除杂部分以"原则—方法—评价"为框架建构。重点强化三项关键能力：一是装置图识别能力，通过对比分析固固加热型、固液不加热型、液液加热型三类装置的结构特征；二是实验现象描述能力，强调使用专业术语，如"产生白色沉淀"而非"出现白色东西"；三是方案评价能力，从除杂原则角度分析方案的合理性。第三环节：典型例题精讲（约20分钟）。选取三道具有代表性的合格考真题进行深度剖析。例题一（装置选择）：实验室用锌粒与稀硫酸反应制取氢气，并验证氢气的还原性。装置连接顺序为：发生装置→干燥装置→氧化铜→检验产物装置。本题考查学生对固液不加热型发生装置的识别，以及对氢气还原性实验装置的整体把握。讲解时重点提示干燥装置中盛装无水氯化钙，以及氧化铜处需加热，产物检验装置中盛装无水硫酸铜。例题二（物质鉴别）：有四瓶失去标签的溶液，分别是稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、碳酸钠溶液，不另加其他试剂加以鉴别。本题考查互滴鉴别法。先通过观察确定稀硫酸（外观无特征但需进一步验证），然后采用互滴法：将一种溶液分别滴入其他三种溶液中，若一支试管立即产生白色沉淀，另一支试管产生气泡，第三支无明显现象，则该溶液为碳酸钠溶液；产生白色沉淀的原溶液为氯化钡；产生气泡的原溶液为稀硫酸；无明显现象的为氢氧化钠。例题三（除杂方案评价）：除去二氧化碳气体中混有的少量氯化氢和水蒸气，下列方案合理的是：A.通过饱和碳酸钠溶液后再通过浓硫酸；B.通过饱和碳酸氢钠溶液后再通过浓硫酸；C.通过氢氧化钠溶液后再通过浓硫酸；D.通过浓硫酸后再通过饱和碳酸氢钠溶液。解析：方案A错误，因饱和碳酸钠溶液会吸收二氧化碳；方案B正确，饱和碳酸氢钠溶液只与HCl反应不与CO₂反应，浓硫酸可除去水蒸气；方案C错误，氢氧化钠溶液会吸收二氧化碳；方案D错误，气体净化应先除杂后干燥，若先干燥再通过水溶液会重新引入水蒸气。第四环节：变式训练（约15分钟）。设计四组针对性练习：第一组为装置图识别题，给出四种发生装置图，要求判断适用的反应类型；第二组为离子共存分析题，判断给定离子组在水溶液中能否大量共存；第三组为除杂方案选择题，要求从四个备选方案中选择最佳方案并说明理由；第四组为综合应用题，给出实验任务，要求设计完整的实验方案。第五环节：课堂小结与作业布置（约7分钟）。课堂小结采用学生自主归纳方式，由学生代表梳理本讲核心知识网络，教师补充完善。作业布置分两个层次：基础作业为教材复习题与课堂练习的订正整理；提升作业为两道综合应用题，重点考查实验方案设计能力。六、教学评价设计过程性评价关注学生在课堂讨论中的思维参与度，特别是在除杂方案评价环节中的逻辑表达清晰度。终结性评价采用课后