专题2第一单元 研究物质的实验方法 第4课时-2024-2025学年高一化学苏教版必修第一册

第一单元 研究物质的实验方法　 苏教版高中化学（必修一）同步教学课件 专题2 研究物质的基本方法 第4课时 物质性质和变化的探究 　 1.知道化学实验是探究物质性质和变化的主要方法。　 2.能通过实验认识金属铝的性质。 3.能够设计化学实验验证自己猜想。 4.发展对化学实验探究的兴趣，养成严谨求实的科学态度，增强合作探究和勇于创新的意识。 二氧化碳具有哪些性质？我们是通过什么实验得知二氧化碳的这些性质的？ 人们借助感官或仪器可以观察自然界、生产和生活中接触到的物质及其变化现象，但更多的要通过实验，根据特定条件下的实验现象和结果，通过分析、归纳等方法，认识物质的性质及其变化的条件和规律。 化学是一门以实验为基础的自然科学. 化学实验是探究物质性质和变化的主要方法。 实 验 【实验1】把一支蜡烛固定在烧杯内，点燃。然后向烧杯中缓缓倾倒CO2，观察现象。 【实验2】将二氧化碳气体通入水中，向其中滴入几滴紫色石蕊试液，观察现象。加热上述液体，观察现象。 实验现象： 实验结论： 实验1：蜡烛熄灭 实验2：通入CO2后，溶液由紫色变为红色，加热试管，溶液由红色变为紫色。 实验1：CO2不能燃烧，也不支持燃烧，且密度比空气大。 实验2：CO2能溶于水，且与水反应生成能使紫色石蕊溶液变红的碳酸，碳酸不稳定，受热易分解。 一．CO2的性质验证 1.通过探究过程，说明二氧化碳有哪些性质?发生了哪些变化? ①二氧化碳可溶于水; ②二氧化碳与水反应生成了H2CO3; ③H2CO3不稳定，受热易分解。 2.在探究二氧化碳性质和变化的过程中采用了哪些研究方法? 实验法、观察法、分析法、归纳法。 实验 【实验1】观察铝片在打磨前后的光泽。 【实验2】用坩埚钳夹持未打磨的铝箔，在酒精灯上加热至熔化，观察实验现象。另取一块打磨过的铝箔，重复操作。 实验现象： 实验结论： 实验1：打磨前表面发暗，打磨后为银白色。 实验2：两块铝箔都熔化，且失去光泽，但熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着。 铝熔点较低，易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜（Al2O3），可以保护内部的铝不被继续氧化。 二. 铝的性质实验 实 验 【实验3】将一小段已除去氧化膜铝片放入盛有2mL 1mol/L盐酸的试管中，观察实验现象。 【实验4】将一小段已除去氧化膜铝片放入盛有5 mL 氢氧化钠溶液的试管中，观察实验现象。 实验现象： 实验结论： 铝与盐酸、NaOH溶液均能反应，产生氢气。 实验3：铝片与稀盐酸反应，产生气泡。 实验2：铝片与NaOH溶液反应，产生气泡，点燃气体发出爆鸣声。 小结：铝的性质 1、物理性质 2、化学性质 银白色金属，质地柔软，密度较小(2.70g/cm3)，熔沸点较低，具有良好的导电性、延展性。 （1）、与O2的反应： 4Al + 3O2 = 2Al2O3 在空气中铝表面能形成一层致密的氧化膜，具有很好的抗腐蚀能力。且Al2O3的熔点很高，可用作耐高温材料。 （2）、与酸的反应： 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ （3）、与强碱的反应： 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 偏铝酸钠 8 化学实验是探究物质性质和变化的主要方法 为了研究某个化学问题，我们往往会依据一定的化学原理作出假设，并设计一定的化学实验方案，进行验证。 例如：为了了解不同催化剂（FeCl3、CuSO4）对双氧水分解速率的影响，请设计实验方案进行探究。 【设计思路】在同温同压下，向相同浓度、相同体积的两份双氧水中分别滴加相同浓度、相同体积的FeCl3溶液、CuSO4溶液，通过观察气泡产生的速率，比较两者的催化效率。 三. 设计实验方案探究影响双氧水分解速率的因素 实 验 ① ② ③ ④ 实验现象： 实验结论： 实验①②说明浓度越大，H2O2分解速率越快； 实验①③说明温度越高，H2O2分解速率越快； 实验①④说明在MnO2催化作用下H2O2分解速率加快 ①气泡产生较慢 ②气泡产生非常慢 ③气泡产生较快 ④气泡产生非常快 探究化学问题的一般思路： （1）确定要研究的化学问题。 （2）提出假设：根据已有的知识和一定的化学原理提出假设。 （3）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 。 （4）实施实验：观察、记录化学反应的现象、数据。 （5）得出结论：整理分析有关资料，基于实验证据推理、判断，检验所做的假设或解释是否合理。 一般的探究过程 经典例题 例1.能用来区别BaCl2、NaCl、Na2CO3三种物质的试剂是（ 　） A. AgNO3 B. 稀硫酸 C. 稀盐酸 D. 稀硝酸 【解析】阴离子是与H+反应产生气体的CO32-和不反应的 Cl-;阳离子是与SO42-生成白色沉淀的Ba²+和不反应的 Na+，故选择稀硫酸来区别它们。 B 例2. 在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化钾、氯化镁和硫酸铁溶液，这种试剂是（ 　） A. NaOH      B. Na2CO3 C. AgNO3      D. BaCl2 【解析】A.加入氢氧化钠溶液，现象分别为刺激性气体无现象、白色沉淀、红褐色沉淀，可鉴别，故A正确; B.加入Na₂CO3，不能鉴别硫酸铵和氯化钾，故B错误; C.加入硝酸银溶液，四种溶液都生成白色沉淀，不能鉴别，故c错误; D.加入BaCl₂溶液不能鉴别硫酸铵和硫酸铁，也不能鉴别kct和氯化镁，故D错误。故选:A。 A 例3. 对下列实验过程的评价，正确的是 ( ) A. 某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，证明该固体中一定含有碳酸盐 B. 某溶液中滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀，证明一定含有SO42- C.某无色溶液滴入紫色石蕊试液显红色，该溶液一定是酸溶液 D.验证烧碱溶液中是否含有Cl-，先加稀硝酸除去OH-，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀，证明含Cl- 【解析】A.无色气体可能为二氧化硫，则固体可能为碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等，故A错误;B.白色沉淀可能为AgCl，则原溶液可能含银离子或硫酸根离子，但二者不同时存在，故B错误; c.因石蕊遇酸变红，滴入紫色石蕊试液显红色，溶液显酸性，故c错误; D.先加硝酸排除干扰离子，再加硝酸银生成的白色沉淀为AgCl，则证明含ct-，故D正确;故选D。 D 例4.将过量的Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体。某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究。 (一)猜想与假设 猜想一：固体为CuCO3。 猜想二：固体为Cu(OH)2，理由：Na2CO3溶液呈_______(填“酸性"或“碱性”)。 猜想三：固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。 (二)查阅资料 ①Cu(OH)2和CuCO3晶体均不带结晶水； ②Cu(OH)2、CuCO3受热易分解分别生成两种氧化物。 (三)设计实验 I．固体的获取：将反应后的固、液混合物经_______、洗涤、低温烘干得蓝色固体。 II．用下图所示装置， 探究固体的成分。 (1)若用装置A、B组合 进行实验，B中无现象，则猜想_______正确。 (2)若用装置A、C组合 进行实验，C中无现象， 则猜想_______正确。 (3)小组同学将装置按A、____、___(填“B"、“C")的顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的。实验中：B中的现象为____，C中的现象为_____。 (四)实验结论 固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。 假设生成产物为Cu(OH)2、CuCO3，写出该物质和硫酸反应的化学方程式______。 【答案】(一). 碱    (二). 过滤    (三). (2)二    一   (3) C    B    澄清石灰水变浑浊    白色固体变蓝   (4) Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O、CuCO3+H2SO4=CuSO4+CO2↑+H2O     【解析】碳酸钠俗名纯碱，溶液显碱性。Ⅲ.Cu(OH)2、 CuCO3。受热易分解,各生成对应的两种氧化物。Cu(OH)2,受热分解生成CuO和 H2O;CuCO3受热分解生成CuO 和 CO2。(1)若用装置A、B组合进行实验,B中无现象,石灰水不变浑浊,说明没有CO₂生成，固体中没有CuCO₃,只有Cu(OH)₂,则证明猜想二是正确的。(2)若用装置A、C组合进行实验,C中无现象,无水硫酸铜不变蓝,说明没有H2O生成,则固体中没有 Cu(OH)2,只有CuCO3,则证明猜想一是正确的。 (3)要验证猜想三正确,即固体为Cu(OH)2,和CuCO₃的混合物,就要证明生成物中有H2O 和CO2，由于检验CO2气体使用澄清石灰水会带有水蒸气,干扰水的检验,因此应先将分解产物通过装置C证明 H2O的存在,再通过装置B证明CO2的存在,即装置使用顺序是A、C、B。可观察到的现象是装置B中澄清石灰水变浑浊,装置C中白色固体变蓝。IV.产物为Cu(OH)2、CuCO3， Cu(OH)₂和硫酸反应产生CuSO4、H2O,CuCO3与硫酸反应产生 CuSO4、CO₂、H2O,反应的化学方程式分别为Cu(OH)₂+ H₂SO4==CuSO4+ 2H2O、CuCO₃ + H₂SO4=CuSO4=+ CO₂↑+H2O。 物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，有利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。 课堂小结 随堂练习 1.有五瓶失去标签的溶液，它们分别为①Ba(NO3)2　②KCl　③NaOH　④CuSO4　⑤Na2SO4，如果不用其他任何试剂(包括试纸)，用最简便的方法将它们一一鉴别开来，则在下列的鉴别顺序中最合理的是(　　) A．④③①⑤②   B．④①⑤③② C．①⑤③④②   D．③④①⑤② 【解析】首先通过物理方法，观察颜色，呈蓝色的溶液为CuSO4溶液；然后再用CuSO4溶液作试剂，可鉴别出NaOH溶液和Ba(NO3)2溶液；接下来再用Ba(NO3)2溶液作试剂可鉴别出Na2SO4溶液，最后剩下的为KCl溶液。 A 2.为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是(　　) 【解析】探究温度对化学反应速率的影响，要求在催化剂相同，H2O2浓度相同，而温度不同的条件下做对比实验，通过产生气泡的快慢来体现温度对化学反应速 D 3.向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作，结论正确的是(　　) 选项 操作 现象 结论 A 滴加BaCl2溶液 生成白色沉淀 原溶液中有SO4(2－) B 先滴加足量稀硝酸，再滴入AgNO3溶液 开始无明显现象，后产生白色沉淀 原溶液中有Cl－ C 用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应 火焰呈黄色 原溶液中有Na＋，无K＋ D 滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口 试纸不变蓝 原溶液中无NH4(＋) B 【解析】与BaCl2溶液反应生成的白色沉淀可能是BaSO4、BaCO3或AgCl，A项错误；黄色火焰可以覆盖钾的紫色火焰，故检验钾需透过蓝色钴玻璃观察火焰，C项错误；NH3极易溶于水，若溶液中NH4(＋)的浓度较低，滴加稀NaOH溶液且不加热，则生成NH3·H2O而不放出氨气，D项错误。 4.下列各组溶液不用任何试剂就可以鉴别出来的是(　　) A．HCl、AgNO3、Na2CO3、NaOH B．NH4Cl、AgNO3、CaCl2、HNO3 C．(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl、NH4Cl D．MgCl2、Na2SO4、NaCl、NH4Cl 【解析】对各组溶液，分别采用两两混合法进行鉴别。以A组为例，实验现象记录如下表(“↑”表示产生气体、“↓”表示生成沉淀或微溶物，括号内是气体或沉淀的颜色；“—”表示无明显现象)。 A   HCl AgNO3 Na2CO3 NaOH HCl   ↓(白) ↑(无) — AgNO3 ↓(白)   ↓(白) ↓(褐) Na2CO3 ↑(无) ↓(白)   — NaOH — ↓(褐) —   由此可鉴别出AgNO3溶液和NaOH溶液，Na2CO3溶液和盐酸可用“滴加顺序法”加以鉴别；B项，NH4Cl和CaCl2遇AgNO3均产生白色沉淀，遇HNO3均无现象，可以鉴别出AgNO3和HNO3，但无法鉴别出NH4Cl和CaCl2；C项和D项，任意2种溶液混合均无明显现象，无法鉴别。 5.鉴别NaCl的方法及现象都正确的是(　　) A．焰色反应呈黄色，加HNO3酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成 B．焰色反应呈紫色，加盐酸酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成 C．焰色反应呈黄色，加盐酸酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成 D．焰色反应呈紫色，加HNO3酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成 A 【解析】钠的焰色反应呈黄色，氯离子的检验应用硝酸酸化的AgNO3溶液，不能用盐酸酸化。 B 6.为证明某晶体中含NH4＋、K＋、SO42－和H2O，下列实验叙述不正确的是(　　) A．取少量晶体放入试管中，加热，若试管口上蘸有少量无水硫酸铜粉末的脱脂棉变蓝，则可证明晶体中含有结晶水 B．取少量晶体溶于水，加入少量NaOH溶液，加热，在试管口用湿润的蓝色石蕊试纸检验，若变红，则可证明晶体的成分中含有NH4＋ C．取少量晶体溶于水，加适量稀盐酸，无现象，再滴入几滴BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可证明晶体的成分中含有SO42－ D．取少量晶体溶于水，用洁净的铂丝蘸取少量溶液在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色，不能证明晶体中无K＋ 【解析】A.晶体加热后生成水，若无水硫酸铜变蓝，则证明晶体中含结晶水，故A正确;B.向某无色溶液中加入浓NaOH溶液，加热试管，检验氨气，利用湿润的红色石蕊试纸，试纸变蓝，则说明原溶液中一定含NH4＋，不是用蓝色石蕊试纸检验，故B错误; C.加少量稀盐酸，无现象，排除了干扰离子，再滴入几滴BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，则可证明晶体的成分中含有SO42－，故C正确; D.取少量晶体溶于水，用洁净的铂丝蘸取少量溶液在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色，说明含有钠离子，若证明是否含有钾离子，则需要透过蓝色钴玻璃观察，所以该现象不能证明晶体中无k+，故D正确。故选:B。 7.草木灰是草本和木本植物燃烧后的残余物，含有碳酸钾，可用作肥料。现有一份草木灰样品，请设计实验检验其中含有碳酸钾。 【答案】 实验步骤 实验现象 结论 (1)将草木灰样品溶于蒸馏水中 液体浑浊 － (2)将(1)得到的浑浊液体过滤 得到澄清滤液 － (3)将滤液加热浓缩 － － (4)用铂丝蘸取溶液，在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察 火焰呈紫色 溶液中含K＋ (5)取适量溶液于一个小烧杯中，倒入足量的CaCl2溶液，过滤取滤渣，加入足量的稀盐酸并在烧杯口盖上涂有澄清石灰水的玻璃片 产生白色沉淀，产生大量无色无味的气体，澄清石灰水变浑浊 溶液中含CO3(2－)，草木灰中含K2CO3 【解析】　本题考查了CO32－和K＋的检验方法，实验证实草木灰的主要成分是K2CO3，主要是证明CO32－和K＋的存在，根据钙的碳酸盐为沉淀，且与酸反应生成气体，且该气体能够使澄清石灰水变浑浊来解答。 8.对一份稀溶液作初步分析发现，溶液无色、澄清，其中可能含有SO42－、Na＋、CO32－、Cl－、Ca2＋等离子中的若干种。然后又做了如下实验，以确认这些离子是否大量存在。 ①取少量该溶液加入BaCl2溶液有白色沉淀生成，再加入足量盐酸后，沉淀部分溶解，并有气体生成。 ②在实验①的溶液中再加入硝酸银溶液，结果又生成了不溶于稀硝酸的白色沉淀。 ③用铂丝蘸取少量该溶液置于无色酒精灯火焰中灼烧，火焰呈黄色。 回答下列问题： (1)上述实验可以确定溶液中一定含有________，一定没有________。 (2)从以上操作中，不能判断是否存在的离子是________，为了检验该离子是否存在，请你写出进一步检验的操作步骤和实验现象： ______________________________________________。 (3)有同学认为实验③可以省略，你认为呢？________(填“可以”或“不可以”)，并说明理由： __________________________________________________________________。 【答案】(1)Na＋、SO42－、CO32－　Ca2＋　(2)Cl－　另取少量原溶液，先加入足量的Ba(NO3)2溶液，过滤，再向滤液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl－　(3)可以　溶液显电中性，有阴离子存在必有阳离子存在。 【解析】①说明一定含有SO42－、CO32－，因SO42－和Ba2＋反应生成的硫酸钡沉淀不溶于盐酸，而CO32－和Ba2＋反应生成碳酸钡沉淀，碳酸钡沉淀能溶于盐酸并放出气体；CO32－和Ca2＋不能大量共存，故一定没有Ca2＋；②不能证明含有氯离子，因前面加入的氯化钡溶液中含氯离子；③说明含Na＋；据此解答。(1)根据以上分析可知原溶液中一定含Na＋、SO42－、CO32－，一定没有Ca2＋。(2)根据以上分析可知氯离子不能确定，需进一步取原溶液检验氯离子的存在，检验时需先排除硫酸根离子和碳酸根离子的干扰，则实验方案为另取少量原溶液，先加入足量的Ba(NO3)2溶液，过滤，再向滤液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则存在Cl－。(3)根据溶液呈电中性，有阴离子存在必有阳离子存在，又因为钙离子一定不存在，故钠离子一定存在，因此实验③可以省略。 化学就象你头顶上的果实， 只要肯稍作努力，成功的 甜蜜就属于你！ 祝你成功！ See You $$