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专题2　研究物质的基本方法
第一单元　研究物质的实验方法
第2课时　物质的检验　物质性质和变化的探究
一、物质的检验
在含有离子的溶液体系中，常用化学反应来检验溶液所含的某些离子。根据反应生成的气体的____及其性质或__________、______等来判断离子的种类。
气味
沉淀的颜色
溶解性
红色石蕊
刺激性
蓝
AgNO3溶液
稀硝酸
白
不溶
NH4Cl＋AgNO3===AgCl↓＋NH4NO3
BaCl2溶液
稀盐酸
不溶
(NH4)2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NH4Cl
白
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，这叫作焰色反应。
金属或它们的化合物
(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。
黄
紫
金属元素
5．现代化学分析测试元素
(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______________确定物质中含有哪些金属元素等。
元素分析仪
红外光谱仪
原子吸收光谱仪
二、物质性质和变化的探究
1．实验探究二氧化碳的性质
实验操作 实验现象 实验结论
将二氧化碳通入水中，向其中滴入几滴紫色石蕊溶液 溶液变成__色 有____物质生成
加热该红色液体 有____从溶液中逸出，溶液重新变成__色 生成的____物质不稳定
红
酸性
气泡
紫
酸性
2.实验探究铝的性质
实验序号 实验操作 实验现象 实验结论
1 观察比较铝片在打磨前后的光泽 铝片在打磨前没有金属光泽，打磨后有银白色金属光泽 铝有金属光泽
2 用坩埚钳夹持一片未打磨的薄铝片，在酒精灯火焰上加热，当铝片表面呈灰白色时，轻轻晃动铝片 铝箔先____，失去光泽，熔化的铝不滴落 铝表面生成的氧化膜(Al2O3)的熔点____铝的熔点，氧化膜包在铝的外面，因此熔化的铝并不滴落
熔化
高于
续表
3 取两支试管，分别放入一小片打磨过的铝片，再分别加入3 mL 20%的盐酸和氢氧化钠溶液 两支试管中的铝片均溶解，并有无色气泡产生 铝与盐酸、氢氧化钠均能发生化学反应，反应的化学方程式分别为__________________________、2Al＋2NaOH＋2H2O===
2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
续表
3.实验探究温度、浓度对过氧化氢分解快慢的影响
(1)温度对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 ①产生气泡最慢 ②产生气泡较快 ③产生气泡最快
实验结论 温度升高，H2O2的分解速率____
增大
(2)浓度对化学反应速率影响的探究
实验操作 分别取浓度为3%、6%的H2O2溶液3 mL，加入两支试管中，再加入少量二氧化锰粉末
实验现象 装有6% H2O2溶液的试管中先产生气泡
实验结论 增大反应物的浓度能使H2O2的分解速率____
增大
4.探究物质性质和变化的实验设计思路
√
×
×
探究一 物质的检验
水是生命之源，人类在生活和生产活动中都离不开水。自来水出厂时余氯值不能小于0.3 mg·L-1，以防止自来水管网中细菌滋生，污染水质。
[问题设计]
(1)取少量自来水于试管中，向其中直接加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成，证明自来水中含有氯离子。该方法是否正确？
提示：不正确，若自来水中含有碳酸根离子，则碳酸根离子与银离子结合生成的碳酸银沉淀也是白色的。
(2)你认为检验氯离子的方法是什么？
提示：向溶液中加入硝酸银溶液和稀硝酸，有白色沉淀产生且不溶解，证明含有氯离子。检验氯离子时注意用稀硝酸排除碳酸根离子的干扰。
1．常见阳离子的检验
续表
2.常见阴离子的检验
续表
物质检验的一般思路和原则
1.物质检验的一般思路
进行物质的检验时要做到原理正确、现象明显、方法简单、试剂用量少，应按“取样→操作→现象与结论”这一顺序进行描述。具体应做到：
[例1] A、B、C、D分别是NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3)2四种溶液中的一种，现利用另一种溶液X，用下图所示的方法可将它们依次鉴别。
试确定A、B、C、D、X各代表哪种溶液。
A________，B________，C________，D________，X________。
答案：NaOH　NaNO3　Ba(NO3)2　HNO3　MgSO4
解析：
在NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3)2四种溶液中，能和其他物质生成白色沉淀的只有NaOH和Ba(NO3)2两种溶液；能同时与NaOH和Ba(NO3)2两种溶液反应生成白色沉淀的常见物质是MgSO4，生成的沉淀是Mg(OH)2和BaSO4，Mg(OH)2能溶于HNO3，而BaSO4不溶。
1．化学兴趣小组的同学在实验室中发现四个标签已损坏的试剂瓶，已知这四个试剂瓶中分别盛有NaNO3、Na2CO3、Na2SO4和NaCl溶液，请就如何检验这四种溶液，分别解答下列各题。
分别取四种溶液各1 mL加入四支试管中，然后进行下列实验。
(1)在四支试管中分别滴入足量________，出现________现象的是______________，反应的化学方程式是__________________________。
(2)在剩余三支试管中分别滴入_____________________________，
出现__________现象的是________________，反应的化学方程式是
___________________________________________________________。
(3)再取剩余两支试管对应的溶液，分别滴入______________，出现____________现象的是________，反应的化学方程式是_________________________________________________。
(4)三次实验中都没有明显现象的是___________________________。
解析：
探究二__物质性质和变化的探究
[问题设计]
(1)从分类的角度看，CO2是酸性氧化物，通过哪些实验可验证CO2的性质？
提示：①先将CO2通入水中，再滴加紫色石蕊溶液，溶液变红，然后加热溶液，溶液的红色褪去又变成紫色，且有气泡产生。这一系列现象说明CO2与水反应生成了不稳定的酸。
②将CO2通入澄清石灰水中，有白色沉淀，说明CO2能与碱液反应。
(2)已知金属性的强弱为铁＞铜＞银，如何通过实验验证这个结论？
提示：将铁片、银片分别插入硫酸铜溶液中，铁片表面有红色物质生成，银片无明显变化，由此可以比较铁、铜、银的金属性强弱(或其他合理答案)。
(3)某同学查阅资料后，认为FeCl3溶液能催化H2O2溶液分解，如何设计实验进行探究？
提示：取两支试管，分别加入3 mL 15%的H2O2溶液，向其中一支试管中加入几滴FeCl3溶液，观察实验现象。若加入FeCl3溶液的试管中气泡生成速率比未加入FeCl3溶液的试管中明显增大，则说明FeCl3溶液能催化H2O2分解。
1．探究物质化学性质和变化的一般思路
确定要探究的化学问题→提出假设：依据已有的知识和一定的化学原理提出假设→设计化学实验方案：控制某些因素，选择适宜的条件、试剂和仪器→实施实验：观察、记录化学反应的现象、数据→得出结论：整理分析有关资料，基于实验证据推理判断，检验所作的假设或解释是否合理。
2．设计实验与控制单一变量法
(1)确定自变量和因变量
理清影响实验探究结果的因素有哪些。例如，在“探究温度能否影响双氧水的分解速率”的实验中，自变量为温度这一外界条件，因变量为双氧水的分解速率。
(2)确定因变量的观测指标
例如，在“探究温度能否影响双氧水的分解速率”的实验中，应确定通过观察哪些现象(如收集相同体积的气体所需要的时间)来判断双氧水分解的快慢。
D
解析：
2．实验方案的设计是实验成功的基本保证。下列实验方案设计不合理的是 (　　)
A
实验目的 实验方案
A 除去CaO中混有的少量CaCO3 加入适量稀盐酸，过滤
B 区分羊毛和棉花 灼烧，闻气味
C 除去CO中混有的CO2 将混合气体通过足量氢氧化钠溶液，干燥气体
D 鉴别硬水和软水 加适量肥皂水，搅拌
解析：
D
解析：
2．下列说法正确的是 (　　)
A．做焰色反应实验用的铂丝，应用硫酸洗净后再使用
B．可以用焰色反应来区分氯化钠溶液和氯化钾溶液
C．可用红外光谱仪确定物质中含有哪些金属元素
D．只用水不能鉴别汽油、乙醇、四氯化碳(不溶于水，密度比水大)三种液体
B
解析：
焰色反应用到的铂丝应用盐酸洗净。钠的焰色反应为黄色，钾的焰色反应为紫色，可以区分。可用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素。汽油不溶于水且密度小于水，加水后，汽油层在上、水层在下；CCl4不溶于水且密度比水大，加水后，四氯化碳层在下、水层在上；乙醇与水互溶，不分层，可以区别。
B
续表
解析：
4．铝的表面容易生成一层稳定的氧化膜，下列关于该氧化膜的叙述不正确的是 (　　)
A．氧化膜的主要成分为Al2O3
B．氧化膜可以保护金属铝，防止铝继续被氧化
C．铝表面疏松的氧化膜使金属铝具有耐磨性和抗腐蚀性
D．氧化膜使性质活泼的金属铝成了一种应用广泛的金属
C
解析：
铝容易和空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，故铝的氧化膜的主要成分为Al2O3；氧化膜可以保护金属铝，防止铝继续被氧化；铝表面生成的是致密的氧化铝薄膜；氧化膜使性质活泼的金属铝具有良好的抗腐蚀性，从而成了一种应用广泛的金属。
5．对比学习有利于发现事物的共性与个性。化学兴趣小组的同学以碱的性质为主题，进行如下实验探究：
(1)小组同学将________溶液(填指示剂)分别滴入NaOH溶液、Ca(OH)2溶液中，溶液均由无色变为红色。
(2)NaOH与硫酸铜溶液反应产生________色沉淀，Ca(OH)2也有相同的实验现象。
(3)碱具有一些相似的化学性质，是因为碱都含有________。
(4)不同的碱也能表现出不同的性质。NaOH溶液和Ca(OH)2溶液都能与二氧化碳反应，但现象不同，有白色沉淀产生的是____________溶液。
答案：(1)酚酞
(2)蓝
(3)氢氧根离子(或OH－)
(4)Ca(OH)2
解析：
根据碱都含有氢氧根离子进行分析，氢氧化钠和氢氧化钙都能使酚酞溶液变红，都能与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀。根据碱溶液中的金属阳离子的性质进行分析，氢氧化钙能和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀。
(1)氢氧化钠和氢氧化钙溶液都为碱性溶液，加入酚酞溶液后都显红色。
(2)氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化钙与硫酸铜反应也生成氢氧化铜蓝色沉淀。
(3)碱都含有氢氧根离子，故具有相似的化学性质。
(4)氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙白色沉淀。
解析：

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