2020年高中化学 1.2《研究物质的实验方法》教案 苏教版必修1

第2单元 研究物质的实验方法第2单元 课时1 物质的分离与提纯一、学习目标1.初步学会过滤、结晶、萃取、分液、蒸馏等分离物质的实验技能，能独立完成一些简单的物质分离、提纯的实验操作，初步学会设计简单的实验方案。2.初步了解根据混合物的性质，选择不同的分离方法对物质进行分离的实验方法。3.结合实际事例讨论遵守实验安全守则的重要性。树立安全意识，初步形成良好的实验工作习惯。二、教学重点及难点分离物质等基本实验技能；设计简单的实验方案。三、设计思路本课重点在于引发学生的思考，通过学生自己动手实验，让他们体验实验在化学学习中的重要作用，初步了解实验方案的设计。四、教学过程导入 （展示一个有过滤网的茶杯）让我们继续用化学家的眼光来观察我们周围的物质世界，这个茶杯比普通茶杯多了一个金属网，其作用是什么？在泡茶时茶叶中能溶于水的成分形成了茶叶水，为饮用方便，我们加了一个金属网，实现茶叶和茶水的分离。这种分离方法就是我们曾经学习过的过滤，哪种混合物可以通过过滤的方法加以分离？用这个金属网能将化学反应生成的沉淀和溶液分开吗？实验室使用的滤纸必然具有一些小孔，其大小刚好能使溶液通过，而留下沉淀。为了保证过滤的效果和速率，实验操作中我们应该注意哪些问题？过渡 我们所接触到的物质往往是混合物，化学上要研究一种物质的性质，首先需要将其中各组分分离开来，以实现物质的提纯。分离与提纯，两者之间有什么区别吗？分离是通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开（每一组分都要保留下来，且与原状态相同）的过程。提纯通过一定途径获取混合物中的主要成分的过程。讨论1 现有含MgCl2和泥沙的粗食盐，请设计实验方案，由粗食盐提纯NaCl。加NaOH溶液加水溶解后实验方案：形成Mg（OH）2沉淀粗食盐混合物 粗食盐水 过滤食盐水（含NaOH、泥沙、Mg（OH）2） 加入盐酸蒸发结晶 食盐水（含NaOH） 食盐水 精制食盐 过渡 两种固体，一种可溶于水，另一种不溶，我们就可以利用其溶解性的差异，通过过滤的方法实现分离。可加入适量化学试剂，将杂质其转变为沉淀，并通过过滤的方法除去。若两种物质都能溶解于水，例如硝酸钾与氯化钠，我们如何实现其分离呢？讨论2 现有KCl和KNO3的固体混合物，请设计实验方案提纯KNO3。混合物中各组分都溶于水，但其溶解度随温度变化不同，降温时溶解度随温度变化大的物质主要以晶体的形式析出。小结 混合物的分离方法取决于混合物各组分性质的差异。观察 对比饱和溴水的颜色和溴在CCl4中的颜色，为什么颜色深浅不同？分析：溴在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大。思考：向溴水中加入少量CCl4，预计会出现怎样的现象？所谓萃取，是指利用溶质在不同溶剂里溶解度的不同，将物质从溶解度较小的溶剂中转移到溶解度较大的溶剂中，从而实现物质的富集。如何将水层和四氯化碳层分离？萃取之后一般通过分液的方法将互不相溶的液体分离。在实验室中，萃取和分液通常在分液漏斗中进行。哪些物质可以从水中提取出溴？ 萃取剂与原溶剂互不相溶；溶质在萃取剂中有较大的溶解度；溶质、原溶剂与萃取剂不发生任何反应。分液操作应注意什么问题？充分静置；保持漏斗内压强与外界大气压一致；下层溶液从分液漏斗下口放出，上层溶液从分液漏斗上口倒出。过渡 冷却热饱和溶液结晶是利用不同溶质在同种溶剂中溶解性的差异实现分离，萃取则是利用同种溶质在不同溶剂中溶解性的差异。这两种分离物质的方法都与溶解性有关，我们还可以根据物质哪些性质的差异实现混合物的分离？粗盐的提纯中最终蒸发食盐溶液获得食盐晶体，蒸发是利用物质挥发性的差异实现分离。若我们需要的是蒸出的水分，则应如何操作？将蒸出的水蒸气通过冷凝管，再收集起来，这种方法称为蒸馏。蒸馏装置分为哪几个部分？分别需要哪些仪器？液体的加热、蒸汽的冷凝和冷凝液的收集。（和学生一起组装仪器）结课 此外，层析法也是一种重要的分离混合物的方法，有兴趣的同学可以在课后进行相关阅读。第2单元 课时2 常见物质的检验一、学习目标1.学会Cl-、SO42-、CO32-、NH4+等离子检验的实验技能，能用焰色反应法、离子检验法设计简单的实验方案探究某些常见物质的组成成分。2.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。3.初步学会独立或与同学合作完成实验，记录实验现象，并学会主动交流。逐步形成良好的实验习惯。二、教学重点及难点常见离子检验的实验技能；设计简单的探究实验方案。三、设计思路化学研究中，人们经常根据某些特征性质、特征反应、特征现象和特征条件对物质进行检验，以确定物质的组成。学生已经掌握了一定的物质检验知识，但不够系统化，需进一步总结和提炼。本节课选择Cl-、SO42-、CO32-、NH4+等常见离子作为检验对象，复习总结初中化学知识，学习常见物质的检验方法，介绍现代分析测试方法，从而让学生了解物质检验方法的多样性，进一步认识到物质检验过程中防止干扰的设计、多种物质检验方案的设计及操作技能。教学时，首先让学生明确物质检验的意义和价值，并初步明确进行物质检验的依据或策略，教学过程中充分发挥学生的自主性。其次，根据教学目标创设相应的情景，提出具体的任务。四、教学过程导入 物质的检验是一个重要的工作。如为保证公平竞赛，在大型运动会上会进行兴奋剂检测；检查身体时对血糖血脂的检验；质检员对生产的产品质量标准的检验，等等。情景“资料链接”由某抗秧苗病菌的农药袋上的标签可知，该农药含有碳酸铵和硫酸铜两种成分。如何通过实验确证该农药中含有铵根离子、碳酸根离子和硫酸根离子呢？指出所用的试剂、预期将观察到的现象以及反应的化学方程式。 实验 完成课本“活动与探究”栏目中的实验1-4。离子试剂现象实验1NH4+实验2Cl实验3SO42各个实验中，依次观察到什么现象？出现这些现象的根本原因是什么？明确NH4+、Cl、SO42等离子的检验所采用的试剂和方法等：NH4+：加浓NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；Cl：滴加硝酸银溶液和稀硝酸，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；SO42：滴加BaCl2溶液和稀盐酸，生成不溶于稀盐酸的白色沉淀。讨论 在完成相关实验时，都有一些值得注意的问题。请结合实验过程及相关元素化合物知识，分析下列问题：实验1：试纸为何要润湿？实验2：为何要加稀硝酸？实验3：为什么要加稀盐酸？补充实验 碳酸钾、碳酸钠分别与硝酸银、氯化钡溶液反应，并分别滴加酸溶液。结论：氨气溶于水才能电离出OH；检验Cl加入稀硝酸是为了避免CO32的干扰；检验SO42加入稀盐酸是为了排除CO32的干扰。小结 什么是物质的检验？物质的检验应根据物质独有的特性，要求反应灵敏、现象明显、操作简便、结论可靠。你还能回忆出哪些物质的检验方法呢？ 要求：能够独立、准确地回顾出一些物质检验的方法，尽可能多地归纳出有关物质或离子的检验方法。学生回忆常见物质的检验：碳酸盐、酸、碱、淀粉、丝绸制品等。迁移 “资料链接”由加碘盐标签可知，加碘盐添加的是KIO3。已知：KIO3在酸性条件下与KI反应得到碘单质。如何确证碘盐中的碘不是单质碘？如何确证某食盐是否已加碘？如何确定加碘食盐中含有钾？用淀粉液检验是否含碘单质；根据所提供KIO3的性质并设计实验方案。 实验 焰色反应金属或金属离子的检验通常采用焰色反应。阅读教材，回答问题：什么叫焰色反应？为何可用焰色反应来检验金属或金属离子？如何进行焰色反应实验？操作中要注意什么问题？过渡 物质的检验在工农业生产、科学研究以及日常生活中有重要的用途，在化学学习中也有重要的作用。化学学习过程中，同学们必须掌握常见离子检验的实验技能，学会用多种方法设计简单的实验方案，探究某些常见物质的组成成份。1.人们经常依据什么来对物质进行检验，以确定物质的组成？2归纳总结物质（或离子）检验的一般步骤。3物质（或离子）检验时，必须注意哪些问题？小结 1.物质检验的依据：（1）待检物质的特征性质；（2）待检物质的特征反应以及反应过程中表现出来的现象。2、常见物质检验的方法：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、无味的气体铵盐与强碱溶液加热反应，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体硫酸盐与BaCl2溶液反应，生成不溶于稀盐酸的白色沉淀盐酸盐与AgNO3溶液反应，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀食品中的淀粉与碘水反应，生成蓝色物质丝绸制品灼烧时有烧焦羽毛的气味金属元素焰色反应 拓展 此外，我们还可以用红外光谱仪确定物质中含有的某些有机基团；元素分析仪测定物质中元素；3、原子吸收光谱确定物质中含有的金属元素。第2单元 课时3 溶液的配制及分析一、学习目标1.初步学会配制一定物质的量浓度溶液的实验技能，了解生产和研究中经常要用中和滴定等方法进行定量测定。2.掌握物质的量浓度的概念、一定物质的量浓度溶液的配制并以此进行溶液分析（中和滴定）。3.进一步认识实验方案设计、实验条件控制、实验现象分析和实验数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。培养学生独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并主动进行交流的能力。二、教学重点及难点一定物质的量浓度溶液的配制；定量分析及相应的简单计算。三、设计思路本课设计从复习学生刚学过的“物质的量”知识引入，让学生了解定量分析在生产和科学研究中的作用，通过与溶液的质量分数的类比，引出“物质的量浓度”的概念，探究一定物质的量浓度溶液的配制，并在讨论中完善实验步骤和注意事项。四、教学过程引入 展示两瓶浓度不同的硫酸铜溶液。两瓶硫酸铜溶液的颜色为什么会不相同？因为浓度不同。展示不同商品的标签，如牛奶、矿泉水、啤酒、化验单等，引导学生关注上面浓度的表示方法。浓度的表示方法有多种，在初中我们学过溶质的质量分数。溶质的质量分数= 溶质的质量/溶液的质量 100%过渡 CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4 ，使0.1mol硫酸铜完全沉淀，需要多少氢氧化钠？化学方程式中各物质前的系数体现了参加反应和反应生成的物质的什么量之比？物质的量。对溶液而言，是称其质量方便，还是量其体积方便？许多化学反应是在溶液中进行的，生产和科学研究中经常要对溶液进行定量分析、定量计算，我们需要一个可以通过溶液体积直接计算溶质的物质的量的物理量。板书物质的量浓度定义：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液的组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度。符号：CB单位：molL1表达式： cB=nB/V练习 1.2molNaOH配成200mL溶液，其物质的量浓度为_mol/L。2.标准状况下，22.4LHCl溶于水配成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。4.10mol HCl能配成_L物质的量浓度为2mol/L的盐酸 ？5.（展示矿泉水商标）假设某矿泉水中K+含量为27.3mg/L,则该矿泉水中钾离子的物质的量浓度为多少mol/L？实验 将硫酸铜溶液倒出1/4，其质量分数变化吗？其物质的量浓度变化吗？若将其加水至原体积呢？ 加水至与取出1/4 原体积相同 CuSO4溶液B 溶液A 溶液B 溶液C 分析 溶液A中取出1/4，溶质的物质的量变成原来的1/4，即nB变成原来的1/4，同时体积变成原来的1/4，根据公式cB = nB/V液得出溶液的物质的量浓度不变；向溶液B中加水至原体积，稀释过程中溶质的物质的量不变，体积变成原来的4倍，即nB不变，V变成原来的4倍，根据公式cB = nB/V得出溶液的物质的量浓度变成原来的1/4。 结论 1. 从溶液中取出一部分，物质的量浓度不变 2. 溶液稀释前后，溶质的物质的量不变。 公式： c浓 V浓 = c稀 V稀练习 1.现欲用12mol/L的浓HNO3配制3mol/L的HNO3 100mL，则需取用多少毫升的浓HNO3 ？2.将4gNaOH溶解在10mL水中，再稀释成1L，从中取出10mL，则取出的10mL溶液中NaOH的物质的量浓度是（ ） A 1mol/L B 0.1mol/L C 0.01mol/L D 10mol/L问题解决在工农业生产和科学研究中，经常需要精确配制一定物质的量浓度的溶液，现实验室急需100mL 1.0mol/L的Na2CO3溶液，你将准备如何配制？请你自主设计配制的简要步骤。1.需称量多少克Na2CO3固体？2.称好后在什么容器中溶解Na2CO3固体？3.选用什么样的仪器来配制该溶液（烧杯？量筒？）4.如何尽可能转移溶质？5.如何确保溶液的最终体积为100mL？观察容量瓶其构造、特点。注意事项：使用前要检查是否漏水，并用蒸馏水洗净。不能用作物质反应或溶解或稀释的容器，热溶液需要冷却后才能转移到容量瓶中。不能长期存放溶液。配置一定物质的量浓度的溶液1配制溶液的实验仪器：托盘天平、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管。2配制溶液的步骤：计算。称量（托盘天平）。溶解（烧杯、玻璃棒）：将溶质倒入小烧杯，加入适量的水搅拌溶解，冷却至室温。 转移和洗涤( 容量瓶、玻璃棒）：将上述冷却后的溶液 转入指定容积的容量瓶，并用蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒23次，将洗涤液一并注入容量瓶。如何将烧杯中的液体转移到容量瓶中？注意：玻璃棒不能与容量瓶口接触，防止溶液外流。为什么要洗涤玻璃棒和烧杯？（确保溶质全部转移到容量瓶中，减少实验误差）定容（胶头滴管）：在容量瓶中继续加水至距刻度线12cm处，改用胶