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专题6 化学实验
第二单元 物质的分离与提纯
第1讲 物质的检验
一、课程标准要求
1．初步学会物质检验、分离提纯的相关基础知识和基本技能，了解常见离子的检验方法以及常见物质的分离提纯手段。
2．能根据物质的特征反应和干扰因素设计物质检验的实验方案，能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法，设计物质提纯的实验方案，选取适当的实验仪器、装置和试剂，完成实验操作，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
3．能准确记录实验现象和数据，并基于化学原理进行解释和推断，得出合理的结论。
4．具有较强的问题意识、安全意识和环境保护意识，结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解物质的分离提纯方法并加以应用。
二、在高中化学教材体系中的地位
从课程模块层面看，物质的检验、物质的分离与提纯属于必修课程内容，是普通高中学生发展的共同基础；化学是一门以实验为基础的科学，掌握常见物质的检验方法和分离提纯实验操作是研究物质的基本途径。
通过物质的检验、分离提纯手段的学习，形成研究物质的认知模型，明确认识思路，认识化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法，是科学探究的一种重要途径。
三、思维导图
四、课时安排建议
第1课时 物质的检验(1课时)
第2课时 物质的分离与提纯(1课时)
第1课时 物质的检验(1课时)
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1：什么是物质的检验？
[例题1] 化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：
查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。
I.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验
取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。
(1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是__________________________________________________。
(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加过量稀盐酸。观察的现象是__________________________。
II.牙膏样品中碳酸钙的定量测定
利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。
依据实验过程回答下列问题：
(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：_________________________________________________________。
(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是____________________________。
(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________(填标号)。
a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A～B之间增加盛有浓硫酸的洗气装置
d．在B～C之间增加盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
(6)实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94 g。则样品中碳酸钙的质量分数为________。
(7)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差；一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是________。
[归纳总结]
(一)物质的检验——根据其目的和要求的不同，通常可分为：鉴定、鉴别和推断三类
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，即不仅要检验出阳离子，又要检验出阴离子；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
(二)物质检验的基本要求
(1) 反应要有明显的现象，如颜色变化、沉淀的生成或溶解、气体的生成等。
(2) 试剂易得，用量要少；方法易行，操作简单，反应条件容易达到。
(3) 排除干扰物的影响：需要检验的物质中如果有干扰物存在，则需要选择试剂对干扰物进行排除；要注意多次加入不同的鉴别试剂进行检验时，应及时排除前次加入试剂可能引入的干扰物质。
问题2：物质检验的基本步骤有哪些？
—观察颜色、状态、气味等
↓
—根据观察、结合分类法、预测物质可能具有的性质或可能的成分
↓
—设计实验方案，进行实验验证
↓
—根据实验现象，分析结果，作出判断，得出结论
(三)物质的检验
1．NH的检验
(1)实例探究：取一支试管，加入2 mL NH4Cl溶液，再加入2 mL NaOH溶液， 试管，将 (或pH试纸)靠近试管口：
①观察到的试纸颜色变化是 。
②反应的化学方程式是 。
(2)方法总结：取少量待测液，加入 溶液，并 ，若产生 的气体，则原溶液中含有NH。
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 溶液和 ，现象是生成 沉淀，该沉淀不溶于稀HNO3，反应的化学方程式为 。
(2)方法总结：取少量待测液，加入少量 溶液，产生 沉淀，加入 ，沉淀不溶解，则原溶液中含有Cl－。
3．SO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 和 溶液，生成 沉淀，该沉淀不溶于 ，反应的化学方程式为 。
(2)方法总结：检验方法：取少量待测液，先加入 ，无现象后再滴加 溶液，若产生 沉淀，则原溶液中含有SO。先加入 的目的是排除 等离子的干扰。
4．焰色反应
(1)定义：
许多 在火焰上灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，在化学上称为焰色反应。
(2)操作
(3)几种金属的焰色：
①钠元素的焰色反应呈 色。
②钾元素的焰色反应呈 色(透过蓝色的钴玻璃观察)。
(4)应用：
①检验 的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。
②利用焰色反应制节日烟火。
5．现代分析方法
(1)用 确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。
(2)用 确定物质中是否存在某些有机原子团。
(3)用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些 。
[练习1] 下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是(　　)
选项 实验目的 分离方法 原理
A 除去CO2中的HCl 通入饱和碳酸钠溶液洗气 HCl与Na2CO3溶液反应生成CO2
B 除去乙醇中少量的乙酸 加入足量生石灰蒸馏 乙醇和乙酸钙的沸点相差较大
C 除去KNO3固体中的NaCl 冷却热饱和溶液重结晶 NaCl在水中的溶解度很大
D 分离乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同
(练习1出处：2021·江苏模拟选编。推荐理由：通过具体的问题情境，探究物质的检验，体现“宏观辨识”和“微观探析”这一素养。)
活动二：重难点突破
问题3：检验SO时，先加BaCl2溶液后加稀盐酸，能否说明一定有SO的存在？怎样检验才能证明溶液中一定含有SO？
典例简析
[典型题例] 根据下列实验操作和现象能得到相应结论的是(　　)
选项 实验操作和现象 实验结论
A 向某溶液中加人Ba(NO3)2溶液，出现白色沉淀，再加入足量盐酸，白色沉淀不消失 原溶液中有SO42-
B 向Na2CO3溶液中加人冰醋酸，将产生的气体通入苯酚钠溶液中，产生白色浑浊 酸性：醋酸>碳酸>苯酚
C 向1－ 溴丙烷中加入KOH溶液，加热并充分振荡，然后滴入少量AgNO3溶液，出现褐色沉淀 1-溴丙烷中混有杂质
D 向浓度均为0.1 mol/L的Na2CO3和Na2S的混合溶液中，滴入少量AgNO3溶液，产生黑色沉淀(Ag2S) Ksp(Ag2S)(典型题例出处：2020·南京、盐城一模。推荐理由：本题综合考查检验方法，培养了学生灵活应用所学知识的能力)
[简析] A项，若原溶液中有SO32-，NO3-在酸性条件下具有强氧化性，能将BaSO3氧化成BaSO4，加入足量盐酸后白色沉淀不消失，所以溶液中不一定含有SO42-，错误；B项，冰醋酸(CH3COOH)具有挥发性，产生的气体中可能含有醋酸，不能判断是醋酸与苯酚钠反应产生了苯酚还是CO2与苯酚钠反应生成了苯酚导致产生了白色浑浊，所以不能判断碳酸和苯酚的酸性强弱，错误；C项，向1一溴丙烷中加入KOH溶液，在碱性条件下发生水解反应生成1-丙醇和溴化钾，然后滴入少量AgNO3溶液，碱性环境下生成氢氧化银沉淀，后氢氧化银转化为棕褐色的氧化银，错误；D项，向等浓度的Na2CO3和Na2S的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，产生更难溶的Ag2S(黑色沉淀)，则Ksp(Ag2S)＜Ksp(Ag2CO3)，正确。
[答案] D
[小结] 考虑不同物质检验特征现象的同时还应注意排除干扰因素。
[练习2] 请设计实验方案将下面各组中的两种物质区分开来。
①丝绸与棉布 ②氯化钠与氯化钾 ③硫酸铵与氯化铵 ④ 碳酸钠与硝酸钠
[例题2]下列实验操作或装置正确的是(　　)
A B C D
蒸发除去苯甲酸中的乙醇 除去水中的苯酚 实验室纯化工业乙酸乙酯 用氢氧化钠溶液滴定醋酸溶液
(例题2出处：2021·湖北适应性。推荐理由：考查物质的检验相关知识点，由学生设计实验探究方案，知识考查与能力考查并重。)
活动三：巩固提升
1．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，溶液变浑浊，一定有CO32-
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SO42-
C．加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝，一定有NH4+
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+
2．在未知溶液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加入稀硝酸后，沉淀部分溶解，有无色无味的气体生成，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，由此判断未知液中含有(　　)
A．Cl－、SO　　　 B．Cl－、NO
C．Cl－、CO D．Cl－、OH－
3．离子检验的常用方法有三种：
检验方法 沉淀法 显色法 气体法
判断的依据 反应中有沉淀产生或溶解 反应中有颜色变化 反应中有气体产生
下列离子检验的方法中不合理的是(　　)
A．CO——气体法 B．SO——沉淀法
C．H＋——显色法 D．Cl－——气体法
4．下列叙述中正确的是(　　)
A．无色试液焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃片观察)，则该试液是钾盐溶液
B．每次焰色反应实验前和完毕后，均要用稀盐酸洗净铂丝
C．进行焰色反应的实验操作如图所示：
D．若没有铂丝，可直接用玻璃棒蘸取试样进行焰色反应
5．现有A、B、C、D四种化合物，透过蓝色钴玻璃观察其焰色反应现象时发现火焰均为紫色，A、B、C和盐酸反应后，均可得到D；将固体C加热可制得A；若在A的溶液中通入一种无色无味气体，又可制得C；B与C的溶液混合可制得A。
(1)推断A是 (填化学式，下同)，B是 ，C是 ，D是 。
(2)写出B＋C→A的化学方程式： 。
[参考答案]
1．C　
解析：A项能使澄清石灰水变浑浊的可能是CO2或者SO2，原溶液中可能是CO, HCO3-, SO或HSO3-; B项可能含有Ag+；D项可能含有Ca2+。
2．C
解析：能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体应是CO2，又因为加入稀硝酸后沉淀部分溶解，故原溶液中除含有CO外，还有Cl－。
3．D
解析：Cl－常用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验，即生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，由题给信息可知，为沉淀法
4．B
解析：A项能说明含有K＋，但不一定是钾盐，可能是KOH溶液；C项应将铂丝放在酒精灯外焰上灼烧；D项玻璃中含有Na＋，其焰色反应呈黄色，因此不能用玻璃棒蘸取试样进行焰色反应。
5．(1)K2CO3　KOH　KHCO3　KCl (2)KHCO3＋KOH===K2CO3＋H2O
解析：根据焰色反应现象可知四种化合物均含有钾元素；A、B、C都和盐酸反应并生成D，推知它们可能是KOH、K2O、K2CO3、KHCO3等，D为KCl。由A、B、C之间的转化关系可推知，A为K2CO3，B为KOH，C为KHCO3。
二、教学建议
1．教师在复习过程中应利用思维导图引导学生形成相关的知识框架，而不能仅仅是碎片化的知识点的复习。
2．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。
3．注重实验教学，帮助学生化学学科核心素养的形成和发展。
三、情境素材
1. 补铁剂
补铁剂多为亚铁盐，常用的如硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、富马酸亚铁、乳酸亚铁、琥珀酸亚铁等，这些亚铁盐易于吸收，不良反应较少，疗效好，常作为首选铁剂。此外，口服铁剂还有铁胆盐、甘油磷酸铁、硫酸甘氨酸铁、磷酸铁、多糖铁复合物等。
2. 银针试毒
古人所指的毒，主要是指剧毒的砒霜，即三氧化二砷，古代的生产技术落后，致使砒霜里都伴有少量的硫和硫化物。其所含的硫与银接触，就可起化学反应，使银针的表面生成一层黑色的“硫化银”Ag2S，到了现代，生产砒霜的技术比古代要进步得多，提炼很纯净，不再掺有硫和硫化物。银金属化学性质很稳定，在通常的条件下不会与砒霜起反应。
有的物品并不含毒，但却含许多硫，比如鸡蛋黄，银针插进去也会变黑。相反，有些是很毒的物品，但却不含硫，比如毒蕈、亚硝酸盐、农药、毒鼠药、氰化物等，银针与它们接触，也不会出现显色反应。因此，银针不能鉴别毒物，更不能用来作为验毒的工具。
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