高二化学《化学实验》专题十一鲁教版知识精讲

高二化学《化学实验》专题十一鲁教版【本讲教育信息】一.教学内容：《化学实验》专题十一二.教学目的1.掌握物质检验实验方案设计的原则和一般要求2.熟悉物质检验实验方案的基本步骤和注意事项3.掌握常见实验推断题的“题眼”三.教学重点、难点物质检验实验方案的基本步骤四.知识分析专题十一物质检验实验方案的设计（一）物质检验实验方案设计的要点1.物质检验实验方案设计的一般原则（1）充分利用离子的特征反应。例如：鉴别NH4NO3、K2SO4、(NH4)2SO4、KNO3四种白色固体。其中检验NH4+的特征反应是利用NH4+和OH－反应，检验Cl－的特征反应是利用Cl－和Ag+反应，检验SO42－的特征反应是利用SO42－和Ba2+反应，根据上面的分析，可以选用Ba(OH)2溶液作为检验这四种盐的试剂。（2）确定检验操作顺序要“先简后繁”。例如：鉴别NH3、Cl2、O2、N2、CO2、NO2等六种气体。一观颜色，将Cl2（黄绿色），NO2(红棕色)先检出。二用湿润的红色石蕊试纸将NH3检出。三用点燃法，将能使带火星的火柴棒复燃的O2检出。四用试剂，把剩余两种气体分别通入澄清石灰水中，振荡，其中可使澄清石灰水变浑浊的是CO2，余下的是N2。（3）按“先活后惰”的原则确定物质检出的顺序。例如：将己烯、己烷、苯、甲苯四种无色液体进行一一区别。其中己烯最活泼，甲苯次之，己烷最不活泼。所以在鉴别时，应先将最活泼的己烯用溴水将其检出。其次用KMnO4(H+)溶液将甲苯检出。最后用硝化反应将苯检出，最后剩下的就是最不活泼的己烷。2.对检验反应的一般要求（1）反应要有明显的外部特征。（2）反应要在适宜的酸碱度、浓度和温度下进行。例如：检验Fe3+的反应需在酸性溶液中进行，否则会因Fe3+水解而影响检验效果。（3）排除干扰物质的影响。例如：检验SO42－的存在可先向溶液中加入足量的稀盐酸，再滴加BaCl2溶液，其目的就是要消除Ag+、SO42－、CO32－、SiO32－等的干扰。8/8（4）尽量选用选择性高的反应。例如：检验Fe3+可使用的反应很多，但通常选用SCN－来检验Fe3+的存在，其主要原因除反应快，现象明显外，反应的选择性高也是重要原因之一。3.检验的基本步骤（1）对试样进行外观观察。试样的外观主要指试样的状态和颜色。对试样的外观进行观察可大致划定可能的物质范围。如试样是蓝色晶体，就可大致判断试样是铜盐晶体。（2）先设计好基本的操作步骤。（3）准备好试样，当试样是固体时，一般首先应取少量试样配成溶液。按步骤对试样进行检验，观察，记录实验的现象和数据。（4）分析处理实验的现象和数据，得出科学正确的检验结论及结果。（5）若未达到实验的目的则需要进行进一步的检验。4.物质检验的注意事项（1）不可以在原试剂瓶中直接加入检验试剂，应取少量溶液加入试剂进行检验。若检验的试剂是固体，一般需先用蒸馏水溶解。（2）注意检验过程中的先后顺序，力求简明扼要。宜先用物理方法，后用化学方法；先不用试剂，后用试剂；先常温，后加热；先进行焰色反应，后进行化学反应；先分组，后各组鉴别；先检验干扰离子，后检验被干扰离子等。（3）对于“简答式”检验题，应写明步骤、具体的操作方法、现象，最后写出结论，必要时要写出反应的化学方程式或离子方程式；实验现象的描述要到位；回答现象时不可指明被检物质，应按物质的特征颜色、特征现象描述物质；用词要准确科学，如气体试剂要用“通入”，液体试剂要用“倒入”“注入”，固体试剂要用“加入”等；一般要多次取样以免先加的试剂对后加的试剂产生干扰（如题目有特殊要求除外）。（二）实验推断题有关物质检验的综合题型是实验推断题。实验推断题是以实验操作和现象为主体，推断具体物质或离子的题型，包括物质或离子存在与否的无机推断题和有机推断题。一些实验题的“题眼”。（1）两溶液混合生成沉淀和气体，这两种溶液的溶质可能分别是：①Ba(OH)2与（NH4）2SO4②可溶性铝盐与可溶性金属硫化物或可溶性碳酸盐或碳酸氢盐。③可溶性铁盐与可溶性碳酸盐或碳酸氢盐。④硫代硫酸盐与强酸（如盐酸、稀硫酸等）（2）既能与酸反应又能与碱反应的物质可能是：Al、Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、弱酸的铵盐、弱酸的酸式盐等。（3）既能与强酸反应放出气体，又能与强碱反应放出气体，常见的物质有：Al、弱酸的铵盐[如（NH4）2CO3、NH4HCO3、（NH4）2SO3、（NH4）2S、NH4HS等]（4）在水中水解生成气体和难溶物或微溶物的物质可能是：Al2S3、Mg3N2、CaC2等。（5）与水接触放出气体的常见物质有：8/8Li、Na、K、Na2O2、F2等。（6）A物质加到B物质中，先生成沉淀，后沉淀又溶解，A.B可能分别是：CO2与Ca(OH)2、NaOH与铝盐、氨水（或氨气）与AgNO3、HCl与Na[Al(OH)4]等。（7）使溴水褪色的物质有：H2S、SO2、不饱和烃类、活泼金属、碱类等。（8）常温下呈液态的金属单质是Hg，非金属单质是Br2。（9）有ABC转化关系的有机物必定是醇、醛、羧酸的关系。（10）有机物与碱溶液加热反应生成两种物质，一般考虑酯和卤代烃。（11）水解的产物能发生银镜反应，则该物质应是甲酸酯或糖类。（12）特殊的实验现象：<1>氢气在氯气中燃烧呈苍白色的火焰，红磷在氯气中燃烧产生白色的烟雾，铜在氯气中燃烧产生棕色的烟。<2>钠的焰色反应是黄色，钾元素的焰色反应为紫色（透过蓝色钴玻璃）。<3>使酚酞试液变红或使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一定是氨气。<4>在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是NO。<5>向一溶液中加入碱液，产生白色沉淀，沉淀进而变成灰绿色，最后变成红褐色，该溶液中必定含有Fe2+。<6>遇SCN－显红色或遇OH－生成红褐色沉淀或遇苯酚显紫色的离子是Fe3+。<7>使淀粉溶液变蓝的物质是I2。<8>在空气中能形成白雾的气体是卤代烃，与蘸有浓氨水的玻璃棒接触产生白烟的物质可能是浓盐酸或浓硝酸。<9>遇BaCl2溶液生成白色沉淀的溶液可能含有Ag+或SO42－。<10>遇盐酸生成沉淀的溶液中可能含有Ag+、SiO32－、S2O32－。<11>具有臭鸡蛋气味的气体是H2S，与H2S反应生成淡黄色沉淀的气体可能是：Cl2、O2、SO2、NO2等。<12>电解电解质溶液时阳极气态产物一般是Cl2或O2，阴极气态产物是H2。<13>使品红褪色的气体可能是Cl2或SO2，非气态物质可能是次氯酸盐NaClO、Ca(ClO)2、氯水、Na2O2等。【典型例题】例1.下列各组物质仅用蒸馏水不能鉴别出的是（）A.苯、酒精、硝基苯B.食盐、烧碱、硝酸铵C.蔗糖、硫酸铜粉末、碳酸钙粉末D.氧化铜、二氧化锰、活性碳解析：只用水鉴别物质时，可以根据物质的溶解性、密度、水溶液的颜色、溶解过程中的热效应等进行分析，对选项A，苯浮于水面，酒精与水混溶，硝基苯沉在水底；对选项B，烧碱溶于水放热，硝酸铵溶于水吸热，食盐溶于水没有明显的温度变化；对于选项C，蔗糖溶于水得无色溶液，硫酸铜粉末溶于水得蓝色溶液，碳酸钙粉末不溶于水；对于选项D，氧化铜、二氧化锰、活性碳都是难溶于水的黑色固体。答案：D点评：本题考查物质溶于水后的种种特征变化。例2.为确定某溶液的离子组成，进行如下实验：8/8①测得溶液的pH，溶液显碱性②取少量溶液加入稀盐酸至溶液呈酸性，产生无刺激性、能使澄清石灰水变浑浊的气体③在上述溶液中滴加Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀④取上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀根据实验判断以下推测正确的是()A.一定有SO32－离子B.一定有CO32－离子C.不能确定Cl－是否存在D.不能确定HCO3－离子是否存在解析：因为HCO3－＋OH－=CO32－+H2O，所以强碱性溶液中不可能存在HCO3－；由②可知溶液中一定存在CO32－，无SO32－（SO2有刺激性）；因在②中加入了盐酸进行酸化，由④不能说明原溶液中是否含有Cl－。答案：BC点评：离子存在问题是综合考查元素化合物知识的常见题型。例3.某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。（1）第1步：灼烧.操作是将足量海带灼烧成灰烬，该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有____________（填代号，限填三项）。A.试管B.瓷坩锅C.坩锅钳D.铁三角架E.泥三角F.酒精灯G.烧杯H.量筒（2）第2步：I－溶液的获取.操作是_______________.（3）第3步：氧化：操作是依次加入合适的试剂，下列氧化剂最好选用_________（填代号）A.浓硫酸B.新制氯水C.KMnO4溶液D.H2O2理由是__________________________________.（4）碘单质的检验，操作是取少量第3步的溶液，滴加_____________，如果溶液显________色，则证明海带中含碘。解析：（1）灼烧海带应将海带放在架于泥三角上的瓷坩锅中加热，回答问题时要注意题目的限制条件。（2）将海带灰经溶解、过滤操作后能得到含I－的溶液（3）对比分析各氧化剂的特点，结合实际的要求，可知H2O2是最好的氧化剂。（4）实验室一般都是用淀粉溶液检验碘单质，碘能使淀粉溶液变蓝。答案：（1）B、E、F（2）将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤（3）D过氧化氢是绿色氧化剂，在氧化过程中不引入新的杂质，不产生污染，且不会进一步氧化单质碘（4）淀粉溶液蓝点评：这是一道基本的物质检验实验方案的设计题，从试验仪器、实验操作、试剂的选用三个方面设置问题。例4.氯水可以跟KI溶液发生置换反应，过量的氯水还可以把碘氧化为碘酸(HIO3)，化学方程式为：5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl.碘酸是一种无色晶体，极易溶于水。现有一瓶无色溶液，其中含有Br－、I－，请用氯水CCl4和试管，设计一个简单的实验，证明该无色溶液中确实含有Br－和I－，其实验步骤和现象为：8/8（1）__________________________.（2）__________________________.（3）__________________________.解析：因为还原性I－>Br－，在溶液中加入氯水时I－先被氧化，如果向溶液中加入少量氯水时则只有I－先被氧化，因而可以在溶液中加入少量氯水再加CCl4先检出I－。因为碘能被氯水氧化为碘酸，因而可以在溶液中加入过量的氯水，将生成的I2氧化，同时置换出溴，然后再用萃取法检验Br2的存在，从而证明原无色溶液中确实含有Br－。答案：（1）取少量无色溶液于试管中，加入少量CCl4，然后逐滴加入氯水，边滴边振荡，若CCl4层有紫红色出现，证明原溶液中含有I－。（2）静置.分层，取上层清液于另一试管中（3）向取出的清液中加入少量氯水后，再加入CCl4，振荡.静置分层，CCl4层呈橙红色，证明原溶液中含有Br－。点评：物质的还原性强弱不同，被氧化的顺序“强者优先”。【模拟试题】一.选择题1.在①氯水②浓盐酸③活性炭④漂白粉⑤双氧水⑥二氧化硫等六种物质中，能使品红溶液退色的是（）A.①④⑥B.②③④C.①③④⑥D.①③④⑤⑥2.浓盐酸和次氯酸钙能发生下列反应：Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2+2Cl2+2H2O现用贮存很久的漂白粉和浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质有（）①CO2②HCl③H2O④O2A.①②③B.②③④C.①②③④D.①④3.关于某溶液中所含离子的鉴别，下列判断正确的是（）A.加入硝酸银溶液生成白色沉淀，加稀盐酸不消失，则溶液中一定有Cl－存在B.加入新制氯水，振荡后加入淀粉溶液，溶液变蓝，则原溶液中一定有I－存在C.加入氢氧化钠溶液并加热生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中一定有NH4+D.加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中一定含CO32－4.检验Cl2、H2S、NH3、HBr四种气体，可选用的湿润试纸有①醋酸铅试纸②KI淀粉试纸③酚酞试纸④蓝色石蕊试纸⑤红色石蕊试纸，假定每种试纸只能用一次，以下使用试纸的顺序正确的是（）A.②⑤①④B.⑤④②③C.⑤③①②D.②①③④5.只用一种试剂就可以鉴别NaCl、NaBr、NaI、NaOH、Na2CO3、NaSCN、H2S、AgNO3、C6H5OH九种溶液，该试剂是()A.稀硫酸B.氨水C.氯化铁D.盐酸6.利用铜锌合金制成的假元宝骗人的事件屡有发生，下面不易区别其真伪的方法是（）A.测得密度B.放入硝酸中C.放入盐酸中D.观察外观7.“厨房化学”指的是利用家庭生活用品来做化学实验，从而进行化学学习的探究活动，下列实验在“厨房化学”中不能完成的是（）A.检验蛋白质在加热条件下变性B.检验食盐中不含碘单质C.检验自来水中含有Cl－8/8D.检验鸡蛋壳能溶于醋酸8.向下列溶液中加入浓氨水直至过量，最终能得到无色澄清溶液的是（）A.Al2(SO4)3溶液B.AgNO3溶液C.CuSO4溶液D.MgCl2溶液9.用pH试纸测得某氨基酸溶液的pH，如果先将pH试纸用蒸馏水润湿后，再把待测液滴到pH试纸上，跟比色卡对照，测定溶液的pH为8，则溶液实际的pH是（）A.大于8B.小于8C.等于8D.小于710.有甲、乙、丙、丁四种金属，将甲、乙用导线连接放入稀硫酸中可以看到乙慢慢溶解，而甲的表面有气泡；把丁放到丙的硝酸盐溶液中后，丁表面覆盖一层丙的单质；用石墨电极电解含有相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液，丙单质先析出；将甲放入稀盐酸中有H2析出。已知四种金属中有一种是铜，根据以上实验判断，铜是（）A.甲B.乙C.丙D.丁二.填空题11.根据初中化学知识，硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应可得到蓝色沉淀，进一步将沉淀加热可生成黑色物质。小明做了这个实验:他在试管里倒入2mL硫酸铜溶液，再加入一定量的氢氧化钠溶液，结果得到的沉淀并不是蓝色，而是浅绿色的；将此浊液加热直至沸腾，观察不到有黑色CuO产生的现象。这是为什么呢?小明通过查找资料得知，该浅绿色沉淀物可能是溶解度极小的碱式硫酸铜，其化学式为Cu4(OH)6SO4。（1）请帮小明写出生成浅绿色沉淀的有关反应的化学方程式_______________。（2）请帮小明设计一个实验，证明该浅绿色沉淀中含有硫酸根离子__________________。12.亚硝酸钠（化学式NaNO2）是一种外观极像食盐，且具有食盐一样咸味的有毒物质，因此这种工业用盐常冒充食盐掺假或被误作食盐食用，导致多起中毒事故发生。请你阅读下表有关资料，并结合已有化学知识，用三种方法鉴别亚硝酸钠和氯化钠。项目亚硝酸钠氯化钠溶解度15℃时溶解度为81.5g15℃时溶解度为35.8g熔点271℃801℃沸点(320℃时发生分解放出有臭味气体)1413℃水溶液酸碱性碱性中性方案选取的试剂和方法实验现象和结论（1）（2）（3）13.某同学取纯净的Na2SO3·7H2O晶体50.00g，在密闭容器中经600℃以上的强热至恒重，分析及计算表明，恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将其溶于水后，却发现溶液的碱性大大高于同时配制的亚硫酸钠溶液。经过认真的思考和实验，这位同学解释了这种反常现象。（1）他将恒重后的样品溶于水配成溶液，为加速溶解，可采取___________的措施，观察发现样品全部溶解，溶液澄清。（2）取少量（1）中所配溶液，加入足量的用___________(填入一种酸)酸化的氯化钡溶液有白色沉淀说明产物中含有_____________(填离子符号)8/8（3）另取少量（1）中所配溶液于试管中，滴加少量盐酸，看到有气泡产生，同时闻到气体有臭鸡蛋气味，说明生成了_________气体，写出生成该气体的离子方程式_______________；同时发现溶液变浑浊，原因是_____________(用离子方程式表示)。（4）根据以上实验，该同学经分析解释了以上试验中的反常现象，请你用一个化学方程式表示__________________________.这一反应在上述实验中是否反应完全？__________(填“是”或“否”)8/8试题答案一.选择题1.D2.C3.BC4.D5.C6.D7.C8.B9.A10.C二.填空题11.（1）4CuSO4+6NaOH=Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4（2）将浅绿色浊液过滤，并把绿色沉淀用蒸馏水洗涤多次，至洗涤液中用BaCl2溶液检验不出SO42－后，用足量稀盐酸溶解绿色沉淀，再用BaCl2溶液检验，若溶液中有大量白色沉淀生成，表示浅绿色沉淀中有SO42－。12.方案选取的试剂和方法实验现象和结论（1）在同一金属片上加热两种物质先熔化的为亚硝酸盐（2）各取少量分别溶于水，用pH试纸测试pH>7的是亚硝酸钠（3）各取少量分别溶于水，滴加硝酸银溶液有白色沉淀产生的是氯化钠13.（1）搅拌或加热（2）盐酸；SO42－（3）H2S；S2－+2H+=H2S↑；SO32－+2S2－+6H+=3S↓+3H2O（4）4Na2SO33Na2SO4+Na2S；否8/8