专题2 第1单元 第2课时 物质的检验 物质性质和变化的探究（Word教参）-【优化指导】2026-2027学年高中化学必修第一册（苏教版2019）

第2课时　物质的检验　物质性质和变化的探究 课程标准 核心素养 　　1.学会Cl－、SO、CO、NH等离子的检验方法。 2．能用焰色反应检验金属或金属离子的存在。 3．能根据一定的化学原理设计简单的实验方案探究某些常见物质的存在及性质。 　　1.科学探究与创新意识：能设计简单的常见离子的检验方案，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观地进行记录，对实验现象作出解释。能根据实际需要提出问题和假设，根据假设提出多种探究方案，评价和优化方案，并进行实验，并能对实验中的“异常”现象进行反思、质疑和新的实验设想。 2．证据推理与模型认知：建构物质检验及性质探究的思想方法模型，并将其模型运用于理论解释或推测物质的组成、结构、性质与变化，从而学会实验探究的一般思路和方法。 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气味及其性质或沉淀的颜色、溶解性等来判断离子的种类。 1．NH的检验 (1)试剂：强碱溶液，红色石蕊试纸(或pH试纸)。 (2)现象：有刺激性气味的气体产生，湿润的红色石蕊试纸变蓝。 (3)化学方程式(以NH4Cl为例)：NH4Cl＋NaOHNaCl＋H2O＋NH3↑。 2．Cl－的检验 (1)试剂：AgNO3溶液、稀硝酸。 (2)现象：有白色沉淀生成，该沉淀不溶(填“溶”或“不溶”)于稀硝酸。 (3)化学方程式(以NH4Cl为例)：NH4Cl＋AgNO3===AgCl↓＋NH4NO3。 (4)注意：先用稀硝酸酸化(排除CO的干扰)，再加AgNO3溶液。 3．SO的检验 (1)试剂：BaCl2溶液、稀盐酸。 (2)现象：有白色沉淀生成，该沉淀不溶(填“溶”或“不溶”)于稀盐酸。 (3)化学方程式[以(NH4)2SO4为例]：(NH4)2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NH4Cl。 4．焰色反应 (1)定义：许多金属或它们的化合物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黄色。 ②钾元素的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)。 (4)应用 ①检验金属元素的存在，如鉴别NaCl和KCl溶液。 ②利用焰色反应制节日烟火。 5．现代化学分析测试元素 (1)用元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。 (2)用红外光谱仪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金属元素等。 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试液 溶液变成红色 有酸性物质生成 加热该红色液体 有气泡从溶液中逸出，溶液重新变成紫色 生成的酸性物质不稳定 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 铝箔先熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落 铝表面生成的氧化膜(Al2O3)的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的铝并不滴落 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、氢氧化钠均能发生反应，化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 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产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 温度升高，H2O2的分解速率加快 (2)浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 取浓度为3%、6%的H2O2溶液3 mL分别加入两支试管中，用少量二氧化锰粉末催化 实验现象 装有6% H2O2溶液的试管中先产生气泡 实验结论 增大反应物浓度能使H2O2溶液分解速率加快 4.探究物质性质和变化的实验设计思路 判断正误：(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)检验自来水中的氯离子时，可先用稀盐酸酸化，再加AgNO3溶液 (　　×　　) (2)加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液检验某未知溶液中是否含有SO (　　×　　) (3)如透过蓝色的钴玻璃能够观察到紫色火焰，则肯定有钾元素，可能有钠元素 (　　√　　) 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，防止自来水管网中细菌滋生污染水质。 [问题设计] (1)取自来水于试管中直接加入硝酸银溶液，有白色沉淀证明含有氯离子，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。 (2)你认为检验氯离子的方法是什么？ 提示：加入硝酸银溶液和稀硝酸，有白色沉淀产生，证明含氯离子。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 离子 检验试剂 现象 化学方程式或原理 H＋ 石蕊或甲基橙溶液 溶液变红 化学变化 pH试纸 试纸变红 化学变化 NH 加浓NaOH溶液，加热 产生有刺激性气味气体，该气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH4Cl＋NaOHNaCl＋H2O＋NH3↑ Mg2+ 加NaOH溶液 产生白色沉淀，NaOH过量时沉淀不溶解 MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl Cu2+ 观察溶液颜色 蓝色 — 加NaOH溶液 产生蓝色沉淀 CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4 2．常见阴离子的检验 离子 检验试剂 现象 化学方程式或原理 OH－ 石蕊溶液 溶液变蓝 化学变化 酚酞溶液 溶液变红 化学变化 Cl－ AgNO3溶液、稀硝酸 产生白色沉淀 NH4Cl＋AgNO3===AgCl↓＋NH4NO3 SO 盐酸、BaCl2溶液 生成白色沉淀 (NH4)2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NH4Cl CO(可溶性碳 酸盐) CaCl2溶液、盐酸、澄清石灰水 开始时产生白色沉淀，滴加稀盐酸时沉淀溶解，放出无色无味气体，此气体使澄清石灰水变浑浊 Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 3．焰色反应检验步骤 物质检验的一般方法和思路,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”“结论”顺序进行描述。具体应做到： 2．物质检验的“三个原则” 即一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)，根据实验现象的不同，检验离子的方法可归纳为三类： (1)生成气体，如NH、CO等的检验。 (2)生成沉淀，如Cl－、SO等的检验。 (3)显现特殊颜色，如Cu2+、Fe3+等的检验。 [例1] (2024·江苏盐城高一质检)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，用如图所示方法可将它们依次确定。 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：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，已知四个试剂瓶中分别盛有NaNO3、Na2CO3、Na2SO4和NaCl溶液，就如何检验这四种溶液分别解答下列各题： 在四支试管中分别取四种溶液各1 mL，做下列实验。 (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___________________________________________ _________________________________________________。 答案：(1)稀盐酸　气泡　Na2CO3溶液　Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ (2)BaCl2溶液　白色沉淀　Na2SO4溶液　BaCl2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaCl (3)AgNO3溶液　白色沉淀　NaCl溶液　AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3 (4)NaNO3溶液 解析： 探究二__物质性质和变化的探究 人们用“水滴石穿”比喻只要有恒心，不断努力，事情就一定能成功。那你知道石头被水滴穿的过程中二氧化碳气体起到了什么作用吗？ [问题设计] (1)从分类的角度，CO2是酸性氧化物，通过哪些实验验证CO2的性质？ 提示：①将CO2通入水中，滴加紫色石蕊试液，溶液变红，加热溶液红色褪去又变成紫色，有气泡产生。说明CO2与水反应生成不稳定的酸。 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：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，在铁片的表面上有红色物质生成，银片无变化，可以比较铁、铜、银金属性强弱(或其他合理答案)。 (3)某同学查阅资料，认为FeCl3溶液能催化H2O2溶液的分解，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，加入FeCl3溶液的试管中气泡产生的速率比未加入FeCl3溶液明显加快。 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。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 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。 (3)控制变量唯一 设计实验操作，改变单一自变量。在此过程中，要明确通过实验操作应控制哪个自变量改变(如温度)、哪些自变量不变(如双氧水的浓度、催化剂等)。看这个因素与探究问题存在怎样的关系，这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每一种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 以金属铝为例，归纳研究物质性质的基本方法和基本步骤 [例2] 下列实验方案可用于探究浓度对双氧水分解速率影响的是 (　　) A．2支试管均盛有2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管中加入少量MnO2，与另一支对比 B．2支试管均盛有2 mL 5% H2O2溶液，将其中一支试管放入75 ℃热水中，与另一支对比 C.2支试管均盛有2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管中加入少量MnO2，另一支中加入少量FeCl3溶液 D．2支试管分别盛有2 mL 5% H2O2溶液、2 mL 30% H2O2溶液，均加入少量MnO2，观察现象 D　解析：A项用于探究催化剂对双氧水分解速率的影响；B项用于探究温度对双氧水分解速率的影响；C项用于探究不同催化剂对双氧水分解速率的影响；D项用于探究浓度对双氧水分解速率的影响。 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 (　　) 实验目的 实验方案 A 除去CaO中混有的少量CaCO3 加入适量的稀盐酸，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 A　解析：氧化钙、碳酸钙均能和稀盐酸反应，A错误；羊毛含有蛋白质，灼烧有烧焦羽毛气味；棉花为植物纤维，灼烧无烧焦羽毛气味，B正确；二氧化碳和氢氧化钠反应被吸收，一氧化碳干燥后得到纯净气体，C正确；硬水是含较多可溶性钙、镁离子的水，鉴别硬水和软水可以使用肥皂水，泡沫较少浮渣较多的是硬水，泡沫较多浮渣较少的是软水，故可用肥皂水鉴别硬水和软水，D正确。 1．某同学将一小块金属钠和一块铁分别放在表面皿中，研究它们在空气中的稳定性，该学生采用的研究方法是 (　　) ①假说法　②实验法　③分类法　④比较法 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ D　解析：假说法是以客观事实材料和科学理论为依据，对未知事实或规律所提出的一种推测性说明，题目未提出推测性说明，①错误；通过两金属暴露于空气中，以实验研究它们在空气中的稳定性，②正确；没有分门别类地对物质及其变化进行研究，③错误；金属钠和铁片分别放在表面皿中，采取对比方法来研究它们在空气中的稳定性，④正确。所以采取的方法为实验法、比较法，D正确。 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：每次焰色反应实验后，应用盐酸把铂丝洗净，A错误；钠的焰色反应为黄色，钾的焰色反应为紫色，可以区分，B正确；可用原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素，C错误；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，D错误。 3．下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的一组是 (　　) 实验操作及现象 实验结论 A 向某溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成 该溶液中一定含有SO B 向某溶液中加入浓NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 该溶液中含有NH C 向某溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成 该溶液中一定含有Cl－ D 向某溶液中加入稀盐酸，有无色气体生成 该溶液中一定含有CO B　解析：与BaCl2溶液反应生成白色沉淀的可能还有Ag＋、CO等，A错误；加入浓NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，能证明溶液中含有NH，B正确；可能有CO、SO等的干扰，C错误；该溶液中也可能含有HCO、SO、HSO等，D错误。 4．铝的表面容易生成一层稳定的氧化膜，下列关于此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为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，氧化膜的主要成分为Al2O3，A正确；铝容易和空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，故氧化膜可以保护金属铝，防止铝继续被氧化，B正确；生成致密的氧化铝薄膜，C错误；氧化膜使性质活泼的金属铝具有良好的抗腐蚀性，从而成为了一种应用广泛的金属，D正确。 5．(2025·广东清远九校联考期中)如图是制备漂白粉的实验装置，三颈烧瓶中盛有澄清石灰水。下列说法错误的是 (　　) A．将KMnO4和浓盐酸置于锥形瓶中反应制备Cl2 B．三颈烧瓶中发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O C．冰水浴的作用是降低反应温度，防止发生副反应 D．锥形瓶和三颈烧瓶之间应加装一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶 D　解析：锥形瓶为产生氯气的装置，此装置不需要加热即产生氯气，氯气通入三颈烧瓶中与氢氧化钙发生反应制备漂白粉，最后用氢氧化钠对过量的氯气进行吸收。高锰酸钾与浓盐酸不需要加热即可产生氯气，A正确；三颈烧瓶中为澄清石灰水，可以拆为离子，因此发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，B正确；该反应放热，为避免温度升高生成氯酸钙，需用冰水浴降低温度，C正确；饱和碳酸氢钠溶液会吸收Cl2，且有二氧化碳产生，应用饱和氯化钠溶液吸收Cl2中的HCl，D错误。 6．化学实验是探究物质性质和变化的主要方法。 (1)某校化学兴趣小组通过实验探究得知以下两组物质均能发生反应： Ⅰ.铁和硫酸铜溶液； Ⅱ.铝和硫酸亚铁溶液。 ① Ⅰ 中发生反应的化学方程式是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②铁、铝、铜的金属活动性由强到弱的顺序是__________________________________。 (2)该化学兴趣小组又测定一定质量的某镁铝混合物中镁的质量分数，设计了如下实验方案： 方案 Ⅰ：镁铝混合物测定生成气体的体积 方案 Ⅱ：镁铝混合物测定剩余固体的质量 下列判断不正确的是________(填标号)。 a．溶液A选用NaOH溶液 b．若溶液B选用NaOH溶液，则剩余的固体为镁 c．溶液A和B均可选用稀盐酸 d．实验室中方案Ⅱ更便于实施 答案：(1)①Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ②铝>铁>铜(或Al＞Fe＞Cu) (2)c 解析：(1)①Ⅰ中发生反应的化学方程式是Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。②铁和硫酸铜溶液能够反应，说明铁比铜活泼；铝和硫酸亚铁溶液能够反应，说明铝比铁活泼，因此金属活动性由强到弱的顺序是铝>铁>铜。 (2)在方案Ⅰ中，能与NaOH溶液反应的只有铝，根据生成的氢气可以计算出混合物中铝的质量，从而能计算出镁的质量及镁在混合物中的质量分数，所以溶液A可为NaOH溶液，a正确；若溶液B选用NaOH溶液，镁不能与NaOH溶液反应，铝能与NaOH溶液反应，则剩余的固体为镁，b正确；镁和铝都均可以与稀盐酸反应，利用测量气体的体积，可以计算出混合物中镁、铝的质量，反应最后没有固体剩余，不能通过测定剩余固体的质量进行计算，c错误；测量气体的体积不如测定固体的质量简单易操作，d正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$