苏教版高中化学必修一第2讲：研究物质的实验方法(学生版)

研究物质的实验方法____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．掌握物质分离提纯的方法；2．了解常见物质（离子）的检验及物质检验方案的设计、学会检验Cl－、SO42－、CO32－、NH4+等离子的方法和技能，以及能用焰色反应、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；3．会计算物质的量浓度以及掌握溶液的配制操作和误差分析；知识点一.物质的分离和提纯方法。物质的分离、提纯仅仅靠物理方法是远远不够的，常常要利用物质之间的化学性质的差异，用化学方法来进行物质的分离、提纯。目前主要有：酸、碱处理法，沉淀法，氧化还原法，热分解法,离子交换法，电解法。现简单介绍如下：1．生成沉淀法:例如NaCl溶液里混有少量的MgCl2杂质,可加入过量的NaOH溶液,使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀(但引入了新的杂质OH—),过滤除去Mg(OH)2,然后加入适量盐酸,调节pH至中性。2．生成气体法:例如Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3,为了不引入新的杂质并增加S,可加入适量的稀硫酸,将C转化为CO2气体而除去。3．氧化还原法:例如在FeCl3溶液里含有少量FeCl2杂质,可通入适量的Cl2将FeCl2氧化为FeCl3。若在FeCl2溶液里含有少量FeCl3杂质,可加入适量的铁粉将FeCl3还原为FeCl2。4．正盐与酸式盐相互转化法:例如在Na2CO3固体中含有少量NaHCO3杂质,可将固体加热,使NaHCO3分解生成Na2CO3而除去杂质。若在NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质,可向溶液里通入足量CO2,使Na2CO3转化为NaHCO3。注意：分离提纯中一般先考虑物理方法后考虑化学方法。当分离多种物质的混合物时,往往物理方法和化学方法要同时使用。用化学方法除去溶液中的杂质时,要使被分离的物质或离子尽可能除净,需要加入过量的分离试剂,在多步分离过程中,后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去。知识点二.常见物质的检验。1．原则。(1)充分利用物质的特征反应(2)确定检验操作顺序要“先简后繁”。2．步骤。(1)取试样(2)加试剂(3)说操作(4)表现象(5)定结论。3．物质的检验。(1)气体物质的检验。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（O2、NO2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AgNO3溶液时有白色沉淀生成。⑤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。⑥二氧化碳（CO2）：能使澄清石灰水变浑浊；能使燃着的木条熄灭。（SO2气体也能使澄清的石灰水变混浊，N2等气体也能使燃着的木条熄灭）。⑦一氧化碳（CO）：可燃烧，火焰呈淡蓝色，燃烧后只生成CO2；能使灼热的CuO由黑色变成红色。⑧甲烷（CH4）：无色气体，可燃，淡蓝色火焰，生成水和CO2；不能使高锰酸钾溶液、溴水褪色。(2)几种重要阳离子的检验。①H：紫色石蕊变红、pH试纸、某些盐等。②Na、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）。③Ba：能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀，且沉淀不溶于稀硝酸。④Mg：能与NaOH溶液反应生成白色沉淀，沉淀不溶于过量的NaOH溶液⑤Ag：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HNO3⑥NH4：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NH3气体。⑦Fe：能与KSCN溶液反应，变成血红色Fe（SCN）3溶液，能与NaOH溶液反应，生成红褐色Fe（OH）3沉淀。⑧Cu：蓝色溶液（浓的CuCl2溶液显绿色），能与NaOH溶液反应，生成蓝色Cu（OH）2沉淀，加热后可转变为黑色的CuO沉淀。(3)几种重要的阴离子的检验。①OH：能使无色酚酞变红、紫色石蕊变蓝。②Cl：能与硝酸银反应，生成白色的AgCl沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，③Br：能与硝酸银反应，生成淡黄色AgBr沉淀，不溶于稀硝酸。④Ｉ：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I2，使淀粉溶液变蓝。⑤SO42—：加稀HCl无现象，再加BaCl2溶液，生成白色沉淀。⑥SO32—：浓溶液能与强酸反应，产生无色有刺激性气味SO2气体，该气体能使品红溶液褪色。能与BaCl2溶液反应，生成白色BaSO3沉淀，该沉淀溶于盐酸，生成无色有刺激性气味的SO2气体。⑦CO32—：能与BaCl2溶液反应，生成白色的BaCO3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CO2气体。⑧HCO3—：加CaCl2溶液无沉淀，加盐酸放出无色无味CO2气体，气体能使澄清石灰水变浑浊。⑨NO3—：浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热，放出红棕色气体。知识点三.物质的量浓度溶液的配制及分析。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：mol·L－1表达式：cB=nB/V2．溶液的配制及分析。(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：①计算。②称量（托盘天平）。③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。④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2—3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）⑤定容（胶头滴管）：在容量瓶中继续加水至距刻度线1—2cm处，改用胶头滴管滴加至刻度（液体凹液面最低处与刻度线相切）。若定容时不小心液面超过了刻度线，能用胶头滴管把多余的液体取出吗？若不能那又该怎么办？⑥摇匀：把定容好的容量瓶瓶塞塞紧，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次，混合均匀。注意：摇匀后发现液面低于刻线，不能再加水补充至刻度线。否则将使溶液体积变大，使浓度变小。⑦装瓶贴签(容量瓶不能保存溶液)：将配好的溶液倒入试剂瓶中，盖上瓶塞，贴上标签，注明溶液浓度和名称。类型一：物质的分离提纯。例1.如果你家里的食用花生油不小心混入了大量的水，利用你所学的知识，最简便的分离方法是()解析：水与植物油互不相溶，故可以采取分液的方法进行分离。答案：B类型二：物质的检验。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）：①通过碱石灰时，气体体积变小；②通过赤热的氧化铜时，固体变为红色；③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色；④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①可知，碱石灰吸收的是CO2或H2O，或二者的混合物；②中CuO被还原为Cu，还原剂为CO或H2，或二者的混合物；但由③可知，反应②生成了H2O，故原混合气体中一定有H2；由反应④可知，反应②又生成了CO2，故原混合气体中一定有CO。答案：D类型三：物质的量浓度及配制。例4.实验室需用480mL0.1mol/L的硫酸铜溶液，现选取500mL容量瓶进行配制，以下操作正确的是（）A．称取7.68g硫酸铜，加入500mL水B．称取12.0g胆矾配成500mL溶液C．称取8.0g硫酸铜，加入500mL水D．称取12.5g胆矾配成500mL溶液解析：配制500mL0.1mol/L的硫酸铜溶液，需8.0g硫酸铜或12.5g胆矾，加水至标线即可，而不是加500mL水．答案是D．答案：D基础演练选择题1．下列分离混合物的操作中，必须加热的是（）A.过滤B．分液C．结晶D．蒸馏2．用天然水制取纯度较高的水通常采用的方法是()A煮沸并加入石灰纯碱B.加明矾搅拌C.进行多次过滤D蒸馏3．某校学生用化学知识解决生活中的问题，下列家庭小实验不合理的是（）A．用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢B．用米汤检验含碘盐中的碘酸钾（KIO3）C．用食用碱（Na2CO3）溶液洗涤餐具上的油污D．用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物4．某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断中正确的是（）A．该物质一定是钠的化合物B．该物质一定含钠元素C．能确定该物质中是否含钾元素D．该物质一定是金属钠5．下列有关判断中，正确的是（）A．可用澄清石灰水来区分二氧化碳和二氧化硫B．可用无水硫酸铜检验酒精中是否含少量水C．通过灼热的CuO，能使固体由黑变红的气体一定是H2D．用pH试纸来鉴别盐酸和醋酸6．在40g密度为dg/cm3的硫酸铁溶液中，含有1.4gFe3+离子，则此溶液中Fe3+的物质的量浓度为（）A．dB．dC．dD．d7．已知某饱和溶液的以下条件：①溶液的质量②溶剂的质量③溶液的体积④溶质的摩尔质量⑤溶质的溶解度⑥溶液的密度。其中不能用来计算该饱和溶液物质的量浓度的组合是（）A．④⑤⑥B．①②③④C．①③④D．①③④⑤8．下列溶液中溶质的物质的量浓度为1mol·L-1的是（）A．将40gNaOH溶解于1L水中配成的NaOH溶液B．常温常压下将22.4LHCl气体溶于水配成1L的盐酸溶液C．将1L10mol/L的浓盐酸与水混合配成100L溶液D．从1000mL1mol/LNaCl溶液中取出100mL的溶液9．不外加任何试剂，鉴别下列5种物质的先后顺序是（）①NaOH溶液②MgSO4溶液③BaCl2溶液④KNO3溶液⑤FeCl3溶液A．①②③④⑤B．②③⑤④①C．⑤①②③④D．⑤③②①④二．填空题10．现用质量分数为98%、密度为1.84g·cm－3的浓H2SO4来配制500mL0.2mol/L的稀H2SO4。可供选择的仪器有：①玻璃棒②烧瓶③烧杯④胶头滴管⑤量筒⑥容量瓶⑦托盘天平⑧药匙。请回答下列问题：(1)上述仪器中，在配制稀H2SO4时用不到的有(填代号)。(2)经计算，需浓H2SO4的体积为。现有①10mL②50mL③100mL三种规格的量筒，应选用的量筒是(填代号)。(3)将浓H2SO4加适量蒸馏水稀释，冷却片刻，随后全部转移到mL的容量瓶中，转移时应用玻璃棒。转移完毕，用少量蒸馏水洗涤2～3次，并将洗涤液全部转移到容量瓶中，再加适量蒸馏水，振荡容量瓶，使溶液混合均匀。然后缓缓地把蒸馏水直接注入容量瓶直到液面接近刻度处。改用加蒸馏水到瓶颈刻度的地方，使溶液的。振荡、摇匀后，装瓶、贴签。(4)在配制过程中，其他操作都准确，下列操作中：错误的是，能引起误差偏高的有(填代号)。①洗涤量取浓H2SO4后的量筒，并将洗涤液转移到容量瓶中②未等稀释后的H2SO4溶液冷却至室温就转移到容量瓶中③将浓H2SO4直接倒入烧杯，再向烧杯中注入蒸馏水稀释浓H2SO4④定容时，加蒸馏水超过标线，又用胶头滴管吸出⑤转移前，容量瓶中含有少量蒸馏水⑥定容摇匀后，发现液面低于标线，又用胶头滴管加蒸馏水至标线⑦定容时，俯视标线巩固提高一．选择题1．进行焰色反应实验时，通常用来洗涤铂丝的是（）A．硫酸B．烧碱溶液C．稀盐酸D．蒸馏水2．可用来鉴别氯化铁溶液和氢氧化铁溶胶的简便方法是（） A．过滤B．渗析 C．电泳 D．丁达尔效应能把Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四瓶无色溶液加以区别的一种试剂是（必要时可以加热）（）A．BaCl2B．NaOHC．Ba(OH)2D．AgNO34．下列各组物质仅用蒸馏水不能鉴别的是（）A．汽油、酒精、硝基苯（不溶于水的液体，ρ＞1g·cm-3）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、活性炭5．下列各组仪器：①漏斗；②容量瓶；③滴定管；④分液漏斗；⑤天平；⑥量筒；⑦胶头滴管；⑧蒸馏烧瓶。常用于物质分离的是（）A．①③⑦B．②⑥⑦C．①④⑧D．④⑥⑧6．下列实验操作：①过滤②分液③萃取④蒸馏⑤分馏。不能用于分离相互混溶的溶液的是（）A③和④B.①和②C③、④和⑤D.①、②和③7．用已准确称量过的氯化钠固体配制1.00mol/L的NaCl溶液0.5L，需要用的仪器是（）①坩埚②分液漏斗③容量瓶④烧杯⑤胶头滴管⑥烧瓶⑦玻璃棒⑧托盘天平⑨药匙A．③④⑤⑦⑨B．①②⑤⑥⑧C．③④⑤⑦D．③④⑤⑥8．等物质的量浓度的KCl、MgCl2、AlCl3三种溶液。现欲完全沉淀其中的Cl—，消耗相同物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3:2:1，则上述三种溶液的体积比为（）A．1:1:1B．6:3:2C．3:2:1D．9:3:19．某同学想用实验证明硫酸铜溶液显蓝色与SO42-无关，进行下列实验无意义的是（）A．观察硫酸钠溶液没有颜色B．向硫酸铜溶液中滴加适量的氯化钡溶液，振荡后静置，溶液蓝色未消失C．向硫酸铜溶液中滴加适量的氢氧化钠溶液，振荡后静置，溶液蓝色消失D．加水稀释硫酸铜溶液，溶液蓝色变浅二．填空题10．某水样中要检验出H＋、SO42－、Cl－离子，三位学生进行了如下不同的实验：甲同学：取少量溶液先滴加石蕊溶液，再加入BaCl2溶液，充分振荡后静置，取上层清液加入AgNO3溶液。乙同学：取少量溶液先加先加入足量Ba(NO3)2溶液，充分振荡后静置，取上层清液加入AgNO3溶液，再加入少量NaHCO3粉末。(1)评价二位同学实验的合理性。甲_______乙_______（填“合理”或“不合理”）。如不合理，请说明原因__________________________________（如合理，此空不填）(2)丙同学认为以下做法也能达到实验目的，但要控制试剂的用量：取少量溶液先滴加紫色石蕊试液，再加入Ba(OH)2溶液，充分振荡后静置，取上层清液加入AgNO3溶液。请说明丙同学如何控制试剂量。一.选择题1．下列除杂质的方法不可行的是（）A．用NaOH溶液除去CO2中混有的SO2B．将混合气体通过灼热的铜网除去N2中的少量O2C．用新制的生石灰，通过加热蒸馏，以除去乙醇中的少量水D．用盐酸除去AgCl中少量的Ag2CO32．欲将NaCl中混有的少量碳铵和砂子SiO2除去，所进行的必要分离方法是（）A．溶解、过滤、萃取B．加热、溶解、过滤C．升华、萃取、分液D．盐析、渗析、纸上层析为了除去KCl固体中少量MgSO4和CaCl2杂质，须进行下列六项操作，正确的次序是①加水溶解；②加热蒸发得到晶体；③加入过量BaCl2溶液；④加入过量盐酸；⑤加入过量K2CO3；⑥过滤。（）A．①⑤③⑥④②B．①⑤③④⑥②C．①③④⑥⑤②D．①③⑤⑥④②4．下列除去杂质的方法正确的是（） A．除去N2中的少量O2：通过灼热的CuO粉末 B．除去CO2中的少量HCl：通入Na2CO3溶液 C．除去KCl溶液中的少量K2CO3：加入适量的盐酸 D．除去KCl溶液中的少量MgCl2：加入适量NaOH溶液，过滤5.某气体可能含有CO、CO2、NH3、HCl、H2和水蒸气中的一种或几种，依次通过澄清石灰水（无浑浊现象）、氢氧化钡溶液（有浑浊现象）、浓硫酸、灼热的氧化铜（变红）和无水CuSO4（变蓝），判断该气体中一定有（）A．HCl、CO2、H2B．CO、H2、H2OC．CO、H2、NH3D．HCl、CO、H2O6.将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL1mol/L的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是（）A．1:2:3B．6:3:2C．3:1:1D．1:1:17．用0.2mol/L某金属阳离子Rn+的盐溶液40mL，恰好将20mL0.4mol/L的硫酸盐中的硫酸根完全沉淀，则n值为（）A．1B．2C．3D．48．配制250mL0.5mol/LNaOH溶液，下列仪器中：①托盘天平②量筒③烧杯④玻璃棒⑤漏斗⑥500mL容量瓶⑦药匙⑧250mL容量瓶⑨胶头滴管⑩坩埚，需要用到的仪器有()A．①③④⑥⑨⑩B．①④⑦⑧⑨⑩C．①③④⑦⑧⑨D．①②④⑤⑧⑨9．要除去氢气中混有的二氧化碳、氯化氢和水蒸气，操作步骤最简便的是下列的（）①通过盛有浓硫酸的洗气瓶②通过盛有水的洗气瓶③通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶④通过装有灼热氧化铜的玻璃管⑤通过装有P2O5的玻璃管⑥通过装有碱石灰的干燥管 A．②③①B．②③⑤ C．③⑤ D．⑥二．填空题10．若从H2SO4、Na2SO4、Na2CO3、NaCl、NaOH、Cu(NO3)2、HNO37种溶液中取出其中的2种，进行混合及有关实验，所观察到的现象已记录在下表中。试据各步实验及其现象先进行分步推断(即实验进行到该步所能作出的某物质肯定存在、否定存在或可能存在的判断)，再综合推断所取出的2种溶液的可能组合。步骤实验操作实验现象分步推断⑴将取出的2种溶液进行混合混合溶液无色、澄清无其他明显现象混合溶液中肯定不含Cu(NO3)2混合溶液肯定不是下列组合：⑵用pH试纸测定混合溶液的pH测定结果：pH＝2⑶向混合溶液中滴入足量Ba(NO3)2溶液有白色沉淀出现⑷向上述溶液过滤所得的滤液中滴加AgNO3无明显现象混合溶液的可能组合（写出溶质的化学式，有几组写几组，不一定填满，）：①和；②和；③和；④和；⑤和；⑥和；__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一．选择题1.下列仪器中，通常不能用作反应容器的是（）A．烧瓶B．烧杯C．锥形瓶D．量筒2.容量瓶上需标有①温度、②浓度、③容量、④压强、⑤刻度线、⑥酸或碱式中的（）A．①③⑤B．③⑤⑥C．①②④D．②④⑥3.某工厂排出的废液中含有Ba2＋、Ag＋、Cu2＋，用①Na2CO3溶液，②NaOH溶液，③盐酸三种试剂将它们逐一沉淀并加以分离，加入试剂的正确顺序是（）A．②③①B．③②①C．①②③D．③①②4.下列各组物质中不易用物理性质区别的是（）