第一单元 研究物质的实验方法 第2课时（教学设计） 化学苏教版2019必修第一册

该高中化学教学设计聚焦物质的检验（常见离子、焰色反应、仪器分析）与性质探究，通过展示烟花、“埔寨火龙”视频图片导入，联系生活现象引出物质检验，搭建生活与化学知识的学习支架。 特色在于融合科学探究与实践，通过Al与酸碱反应、双氧水分解等实验培养探究能力，结合科学思维分析离子检验干扰因素进行证据推理，宏观辨识与微观探析结合（如焰色反应现象与离子关系）。激发学生兴趣，助力教师落实核心素养教学。

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、知识目标 1.了解常见物质的检验方法，学会NH4+、X−（Cl−、Br−、I−）、SO42−等几种常见离子的检验方法。 2.了解常见的仪器分析法，学会通过焰色反应检验金属元素。 3.能设计简单的实验方案，确定常见物质的组成成分。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观现象和微观离子角度理解物质检验和性质探究的原理。 2.证据推理与模型认知：通过实验现象推理物质组成和性质，建立物质检验和性质探究的思维模型。 3.科学探究与创新意识：能设计并实施实验方案探究物质性质和变化，培养创新思维和实践能力。 一、教学重点 常见离子的检验方法、焰色反应、物质性质和变化的探究方法。 二、教学难点 设计实验方案确定物质组成成分、排除离子检验中的干扰因素。 本节教学内容源于苏教版 2019 必修第一册专题 1 第一单元第 2 课时《物质的检验 物质性质和变化的探究》。本课时内容在高中化学知识体系中具有重要地位，它是研究物质的实验方法的重要组成部分，为后续深入学习化学物质的性质、结构和反应奠定了基础。 教材围绕物质的检验和物质性质与变化的探究展开。在物质的检验部分，详细介绍了常见离子（如NH4+、X-、SO42-等）的检验方法，包括试剂选择、实验现象和反应原理，并通过思考与讨论引导学生分析干扰离子及去除方法。同时，还介绍了焰色反应、仪器分析法等检验物质的手段，拓宽了学生对物质检验方法的认识。在物质性质和变化的探究部分，通过多个实验案例（如CO2性质探究、Al性质探究、双氧水分解影响因素探究等），让学生了解如何设计实验方案来探究物质的性质和变化规律，培养学生的实验设计和分析能力。 教学对象是初高中学生，处于知识和思维的过渡阶段。在知识储备上，学生在初中阶段已经对一些常见物质的性质和简单的化学反应有了一定的了解，但对于物质检验的系统方法和实验设计的科学性、严谨性认识不足。例如，虽然知道一些简单的物质鉴别方法，但对于干扰离子的影响和去除缺乏深入思考。 在思维能力方面，学生正从形象思维向抽象思维过渡，逻辑推理和分析能力有待提高。对于复杂的实验现象和反应原理，可能理解起来有一定困难。同时，学生的自主探究能力和创新思维还不够成熟，需要教师在教学过程中加以引导和培养。 此外，学生在实验操作技能上也存在差异，部分学生可能对基本的实验操作不够熟练，在实验过程中可能会出现操作失误等问题。因此，在教学中要充分考虑学生的实际情况，结合初中知识基础，逐步引导学生掌握物质检验的方法和实验设计的思路，通过实验操作提高学生的动手能力和科学素养，激发学生对化学学习的兴趣。 教学环节一 新课导入 【展示图片与视频】同学们，老师先给大家展示一些有趣的图片和视频。这里有美丽的烟花在夜空中绽放，五彩斑斓、绚丽夺目；还有国家级非遗项目“埔寨火龙”，制作“火龙”时添加各种金属元素，火焰呈现出五彩缤纷的颜色。大家看，这些景象是不是特别神奇和美丽？ 【引导思考】大家有没有想过，为什么烟花和“埔寨火龙”能呈现出这么多不同的颜色呢？其实啊，这和化学里的物质检验有着密切的关系。在生产、生活和科学研究中，人们经常需要测定物质的组成和结构，确定它是哪种物质，也就是进行物质的检验。就像我们可以根据碳酸盐与盐酸反应能放出二氧化碳气体，来确定某矿石中是否含有碳酸盐；根据纤维燃烧散发的气味，来确定该纤维的成分是否含有蛋白质。 【提出问题】那么，在化学中，我们还有哪些方法可以检验物质呢？常见离子又该如何检验呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习——物质的检验和物质性质与变化的探究。 设计意图 1.激发学生兴趣：通过展示烟花和“埔寨火龙”的图片与视频，以直观、绚丽的视觉效果吸引学生的注意力，激发他们对化学现象的好奇心和探索欲望，提高课堂参与度。 2.联系生活实际：将烟花和“埔寨火龙”的颜色与物质检验联系起来，让学生感受到化学知识在生活中的广泛应用，使抽象的化学知识变得具体而有趣，增强学生对化学学科的亲切感。 3.引发思考，导入新课：从生活中的现象引出化学问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习目标，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 物质的检验 活动一：课堂思考引入 【引入】在生产、生活和科学研究中，人们经常需要测定物质的组成和结构，确定它是哪种物质，即进行物质的检验。比如，我们要判断某矿石中是否含有碳酸盐，某纤维的成分是否含有蛋白质等。那如何检验物质中常见的离子呢？下面我们来学习几种常见离子的检验方法。 【问题】如何检验溶液中是否含有NH4+呢？ 【师生活动】教师引导学生阅读课件中NH4+检验的相关内容，讲解检验试剂（浓NaOH溶液）、实验操作（取少量待测液，加入NaOH溶液，加热）和实验现象（产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体），并写出反应的离子方程式。学生认真听讲，理解检验方法和原理，记录相关内容。 【问题】对于X−（Cl−、Br−、I−）的检验，应该怎么做呢？ 【师生活动】教师展示课件中X−检验的内容，说明试剂（AgNO3溶液和稀硝酸）、不同离子对应的实验现象（产生白色沉淀为Cl−，浅黄色沉淀为Br−，黄色沉淀为I−）以及反应的离子方程式Ag++X−=AgX↓，强调AgX难溶于稀硝酸。学生观察并思考，理解检验过程和原理，与教师互动，提出疑问。 【问题】怎样检验溶液中的SO42−呢？ 【师生活动】教师讲解SO42−的检验试剂（稀盐酸和BaCl2溶液）、操作步骤（先加稀盐酸无明显现象，再加BaCl2溶液）和现象（产生白色沉淀），写出反应的离子方程式Ba2++SO42−=BaSO4↓，并引导学生思考可能存在的干扰离子及去除方法。学生积极思考，参与讨论，回答教师提出的关于干扰离子的问题。 设计意图 通过教师的讲解和引导，让学生掌握NH4+的检验方法，培养学生的观察和记录能力。让学生明确X−的检验方法，培养学生的分析和思考能力，通过互动解决学生的疑惑。 活动二：焰色反应 【引入】我们知道，很多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时会使火焰呈现特殊的颜色，这就是焰色反应。下面我们来学习焰色反应的相关知识。 【问题】焰色反应的定义、性质和本质是什么呢？ 【师生活动】教师讲解焰色反应的定义（很多金属或它们的化合物在火焰上灼烧时使火焰呈现特殊的颜色的反应），强调焰色反应是元素的性质，是物理变化。学生认真听讲，理解焰色反应的基本概念。 【问题】如何进行焰色反应的实验操作呢？ 【师生活动】教师展示课件中焰色反应的实验步骤（洗→烧→蘸→烧→洗），详细讲解每一步的操作要点，如用铂丝（或细铁丝）放在酒精灯（或煤气灯）火焰上灼烧至无色，用铂丝蘸取少量溶液，透过蓝色钴玻璃观察钾盐溶液的焰色等。学生观察并记录实验步骤，思考每一步的作用。 【问题】焰色反应有哪些应用呢？ 【师生活动】教师引导学生阅读课件内容，总结焰色反应的应用，如检验金属元素的存在（鉴别NaCl和KCl溶液）、利用焰色反应制节日烟花等。学生积极思考，与教师互动，举例说明焰色反应的应用。 设计意图 让学生明确焰色反应的基本定义和性质，掌握焰色反应的实验操作方法，培养学生的实验操作意识，为后续学习打下基础。 活动三：仪器分析法 【引入】在现代化学中科学家还借助仪器来分析化学物质的组成。下面我们来了解几种常见仪器分析法。 【问题】质谱仪的作用是什么呢？ 【师生活动】教师讲解质谱仪的作用（测定物质的相对分子质量，质荷比最大的就是未知物的相对分子质量），展示质谱仪的图片。学生观察图片，理解质谱仪的工作原理和用途。 【问题】红外光谱仪能为我们提供哪些信息呢？ 【师生活动】教师展示红外光谱仪的图片，讲解通过红外光谱可以推知有机物含有哪些化学键、官能团，如C−O−C、C=O、不对称CH3等。学生观察光谱图，思考化学键和官能团与光谱的关系。 【问题】核磁共振仪能告诉我们关于有机物的哪些信息呢？ 【师生活动】教师讲解核磁共振仪的作用（通过核磁共振氢谱可知道有机物里有多少种氢原子，不同氢原子的数目之比是多少，吸收峰数目等于氢原子种类数，吸收峰面积比等于氢原子个数比），展示核磁共振氢谱图。学生观察谱图，分析吸收峰的信息，与教师互动交流。 设计意图 使学生了解红外光谱仪在有机物分析中的应用，培养学生的观察和思考能力。让学生了解质谱仪的基本功能，拓宽学生的知识面。让学生掌握核磁共振仪在有机物结构分析中的应用，提高学生的分析和交流能力。 活动四：典例精讲 【典例1】 梅州“埔寨火龙”是国家级非遗项目。制作“火龙”时添加各种金属元素可使火焰呈现五彩缤纷的颜色。钠盐在灼烧时火焰呈( ) A．黄色 B．紫色 C．绿色 D．砖红色 【学生回答】A。 【讲解】梅州“埔寨火龙”在制作过程中通过添加不同金属元素使火焰呈现五彩缤纷的颜色，这是基于金属元素的焰色反应。具体到钠盐： 钠盐在灼烧时，火焰会呈现黄色。这是因为钠元素的电子在高温下跃迁释放出特定波长的光，对应黄色光谱。 【典例2】对于某些离子的检验及结论一定正确的是（ ） A．往溶液中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，则该溶液中一定含有NH4＋ B．加入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成，证明一定含有Br－ C．往溶液中加入稀盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中一定含有CO32－ D．往溶液中加入少量氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加硝酸，沉淀不消失，则该溶液中一定含有SO42－ 【学生回答】A。 【讲解】B选项，加入AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成，可能含有Br−，但也可能有其他干扰，如I−等也可能产生类似现象，所以不能肯定一定含有Br−。C选项，加入稀盐酸生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体可能是CO2或SO2，溶液中可能含有CO32−、HCO3−、SO32−、HSO3−等。D选项，加入少量氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加硝酸沉淀不消失，沉淀可能是BaSO4，但也可能是AgCl等，溶液中不一定含有SO42−。A选项，产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝，说明是NH3，则溶液中一定含有NH4+。 【典例3】下列离子检验的说法中合理的是（ ） A．向溶液中加入澄清石灰水，有白色沉淀生成，则原溶液中可能存在CO32－ B．向溶液中加入硝酸银溶液，产生白色沉淀，则原溶液中一定含Cl－ C．某溶液的焰色试验呈黄色，则原溶液中一定有Na＋，一定不含K＋ D．向溶液中加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，则原溶液中一定含SO42－ 【学生回答】A。 【讲解】选项A，向溶液中加入澄清石灰水，有白色沉淀生成。因为CO32 -能与Ca2+反应生成CaCO3白色沉淀，所以原溶液中可能存在CO32 -。HCO3−也能与澄清石灰水反应生成白色沉淀，因此，该选项合理。选项B，向溶液中加入硝酸银溶液，产生白色沉淀。能与Ag+反应生成白色沉淀的离子不只有Cl−，CO32 -等也能与Ag+反应生成白色沉淀，所以，加入硝酸银溶液产生白色沉淀时，原溶液中不一定含Cl−，该选项不合理。选项C，某溶液的焰色试验呈黄色，说明原溶液中一定有Na+。由于钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃观察才能准确判断，在不透过蓝色钴玻璃的情况下，钠元素的黄色火焰会掩盖钾元素的紫色火焰，所以不能确定原溶液中一定不含K+。因此，该选项不合理。选项D，向溶液中加入氯化钡溶液，产生白色沉淀。能与Ba2+反应生成白色沉淀的离子不只有SO42−，CO32−、SO32−等也能与Ba2+反应生成白色沉淀，所以，加入氯化钡溶液产生白色沉淀时，原溶液中不一定含SO42−，该选项不合理。综上，答案是A选项。 教学环节三 物质性质和变化的探究 活动一：CO2的性质探究 【引入】我们在生活中经常会接触到二氧化碳，那二氧化碳具有哪些性质呢？我们通过实验来进行探究。 【问题】如何探究二氧化碳的性质呢？ 【师生活动】教师讲解实验方法（将二氧化碳气体通入水中，向其中滴入几滴紫色石蕊试液，观察溶液颜色变化，再加热该红色液体，观察现象），引导学生分析实验现象（溶液变成红色，说明有酸性物质生成；加热后溶液重新变成紫色，说明生成的酸性物质不稳定）。学生认真观察实验现象，思考并回答教师提出的问题，如酸性物质是什么等。 设计意图 通过实验探究，让学生了解二氧化碳的性质，培养学生的观察和分析能力。 活动二：Al的性质探究 【引入】铝是生活中常见的金属，它有哪些性质呢？下面我们通过实验来探究。 【问题】铝在空气中的表面情况是怎样的呢？ 【师生活动】教师展示实验步骤（打磨铝片，观察铝片在打磨前后的光泽），学生进行实验操作，观察到打磨前表面较暗，打磨后为银白色。教师引导学生分析原因，得出铝在空气中易被氧化，形成一层氧化膜的结论，写出化学方程式4Al+3O2=2Al2O3。 【问题】铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应有什么现象呢？ 【师生活动】教师指导学生进行实验（取两支试管，分别放入一小片打磨过的铝片，再分别加入3mL20%的盐酸和氢氧化钠溶液，观察发生的现象），学生观察到试管中均有气泡产生，铝片溶解，点燃的小木条置于试管口有尖锐爆鸣声。教师引导学生分析实验现象，得出Al既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反应，均生成氢气的结论，写出化学方程式2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑和2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。 设计意图 让学生通过实验了解铝在空气中的氧化情况，培养学生的实验操作和分析能力。通过实验探究，让学生掌握铝与酸和碱反应的性质，培养学生的实验操作和归纳总结能力。 活动三：双氧水性质探究 【引入】双氧水在生活和实验中都有广泛应用，它的分解速率受到哪些因素的影响呢？下面我们来探究温度和浓度对双氧水分解快慢的影响。 【问题】温度如何影响双氧水的分解快慢呢？ 【师生活动】教师指导学生进行实验（取浓度约为15%的双氧水2−3mL盛放于试管中，观察溶液中气泡产生的快慢；再把该双氧水置于75℃热水浴中，观察溶液中气泡产生的快慢），学生观察到热水中双氧水产生气泡速度加快。引导学生得出结论：常温条件下双氧水能自行分解，温度升高能加快双氧水分解。【问题】浓度如何影响双氧水的分解快慢呢？ 【师生活动】教师指导学生进行实验（取浓度约为3%的双氧水2−3mL盛放于试管中，加入少量二氧化锰，观察溶液中气泡产生的快慢；再取浓度约为6%的双氧水2−3mL盛放于试管中，加入少量二氧化锰，观察溶液中气泡产生的快慢），学生观察到双氧水产生气泡速度加快。引导学生得出结论：常温条件下双氧水浓度变大能加快双氧水分解。 设计意图 通过实验探究温度、浓度对双氧水分解速率的影响，培养学生的实验操作和分析能力。 活动四：典例精讲 【典例1】学生设计了如图实验方法分离NaCl和CaCl2两种固体混合物： 回答下列问题 (1)写出生成B物质的化学方程式：                                              。 (2)滤液中的溶质有                        (写化学式)，若要制得纯净的NaCl，应向滤液中加入适量的某种试剂，该试剂的名称是                。 (3)检验B是否洗净的实验操作方法：                  。 【学生回答】(1)CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+ 2NaCl (2)Na2CO3、NaCl 盐酸 (3)取最后一次的洗涤液少许于试管中，往试管中滴加相应的硝酸和硝酸银，若不出现沉淀，则说明沉淀已经洗涤干净，否则说明沉淀未洗涤干净 【典例2】实验室利用如图装置制取氧气，回答下列问题： (1)仪器①的名称是             。 (2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的化学方程式为：             (3)若用B装置干燥氧气，则B中盛放的试剂为  (填试剂名称)，若将B装置中装满水收集氧气，则气体应从导管 (填“a”或“b”)端通入。 (4)若直接用30%的过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的氧气流，图中C~F四个发生装置能达到最佳效果的是 (填字母)。 【学生回答】(1)长颈漏斗 (2) (3)浓硫酸 b (4)E 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 1. 常见离子检验 NH₄⁺ · 试剂：浓NaOH溶液，加热 · 现象：产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 · 离子方程式：NH₄⁺ + OH⁻NH₃↑ + H₂O X⁻（Cl⁻、Br⁻、I⁻） · 试剂：AgNO₃溶液和稀硝酸 · 现象：白（Cl⁻）、浅黄（Br⁻）、黄（I⁻）沉淀 · 离子方程式：Ag⁺ + X⁻ = AgX↓ SO₄²⁻ · 试剂：稀盐酸和BaCl₂溶液 · 现象：先加稀盐酸无现象，再加BaCl₂产生白色沉淀 · 离子方程式：Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓ 其他常见离子 · Mg²⁺：NaOH溶液，先白后不溶 · Al³⁺：NaOH溶液，先白后溶 · Fe²⁺：铁氰化钾溶液，蓝色沉淀 · CO₃²⁻：BaCl₂溶液和稀盐酸，沉淀溶且产气 · CO₃²⁻、HCO₃⁻：稀盐酸和澄清石灰水，产气使石灰水变浑 · SO₃²⁻：稀硫酸和品红溶液，产气使品红褪色 2.焰色反应 定义：金属或其化合物灼烧使火焰呈特殊颜色 步骤：洗→烧→蘸→烧→洗 现象：Na（黄）、K（紫，透过蓝钴玻璃） 应用：检验金属元素、制烟花 3.仪器分析法 元素分析仪：确定C、H等元素 红外光谱仪：确定有机原子团 原子吸收光谱仪：确定金属元素 质谱仪：测相对分子质量 核磁共振仪：测氢原子种类和数目比 二、物质性质和变化的探究 1. 探究方案 根据物质性质设计；根据物质结构设计 1. 实例探究 CO₂性质：通入水加石蕊变红，加热复原 Al性质 · 空气中氧化：4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ · 与酸、碱反应：2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑ 2Al + 2NaOH + 2H₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂↑ 双氧水性质 · 温度影响：升温分解加快 · 浓度影响：浓度大分解加快 1．现需要分离下列物质，请用直线将分离实例、分离所依据的物质性质差异和分离方法连起来。 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 【答案】①利用灼烧法，有烧焦羽毛味的是丝绸；有燃烧纸张气味的是棉布。②利用焰色反应，火焰呈黄色的为氯化钠；透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色的为氯化钾。③将硫酸铵与氯化铵分别溶于少量水中，分别向其中加入氯化钡溶液，有白色沉淀生成的是硫酸铵，无现象的是氯化铵。④将碳酸钠与硝酸钠分别溶于少量水中，分别向其中加入稀盐酸，有气泡产生的是碳酸钠，无气泡产生的是硝酸钠。 3.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，请设计实验方案检验其中含有碳酸钾。 【答案】(1)将植物燃烧后的残余物溶于适量水中，液体浑浊；(2)将(1)中得到的浑浊液体过滤，得到澄清溶液；(3)将滤液加热浓缩；(4)用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，并透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。火焰呈紫色，溶液中含有K+；(5)取适量溶液于烧杯中，加入足量的氯化钙，过滤，取滤渣，向滤渣中加人足量的稀盐酸，并在烧杯口盖上涂有澄清石灰水的玻璃片。产生白色沉淀，产生大量气泡，有无色无味的气体逸出，澄清石灰水变浑浊。溶液中含有CO32⁻,草木灰中含有K2CO3。 在本次教学中，通过理论讲解与实验实例相结合，学生对物质检验方法和性质探究有了较好的理解。在常见离子检验部分，学生基本掌握了不同离子的检验试剂、现象及离子方程式，但在实际应用中，对于排除干扰离子的理解还不够深入，后续需加强相关练习巩固。焰色反应实验直观有趣，激发了学生的学习兴趣，但操作细节上部分学生不够规范。仪器分析法内容抽象，学生理解存在一定困难，后续可结合更多实例和图片辅助教学。在物质性质探究环节，学生对实验设计和现象分析有了一定的思路，但实验方案的完整性和严谨性还有待提高，今后可增加小组讨论和实验设计活动，提升学生的综合能力。 / 学科网（北京）股份有限公司 $