课题一 物质的检验_关于工程材料检验

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课题一 物质的检验

一、教学设计

本课题教材从学生已学过的物质性质和离子鉴别实验引入，在使他们了解物质检验的涵义和特点的基础上，通过对【科学探究】实验的思考、讨论和实际设计，认识检验纯净物的某种成分和检验混合物组分的基本实验方法和思路，明确物质的定性检测的着眼点在于某物质区别于另一种或一些物质的性质──特征性质或反应，通过一定的实验现象加以区别。教材中还列举了一些学生熟知的离子的特征反应，这是对物质进行定性检验的主要依据。

此外，教材中还介绍了当前在物质检测中常用的一些物理仪器分析技术（如色谱分析仪、质谱仪和核磁共振谱仪等），旨在开阔学生的眼界，了解仪器分析在物质检测与鉴别中的重要地位和作用。

本课题教材还安排了三个学生实验，要求学生综合运用所学知识和物质检验方法，设计检验纯净物（无机物和有机物）和混合物的成分、未知物的成分的实验思路和方法，从中体验探究实验的过程和乐趣，掌握物质检验和鉴别的途径和方法，初步形成运用化学实验解决实际问题的能力。

本课题教学重点：物质定性检测的原理、方法和思路

本课题教学难点：混合物和未知物检测的方法和步骤

具体教学建议如下：

1．从学生的知识基础和已有的实验经验出发，创设问题情境，引入课题。

引导学生讨论常见气体、常见阴阳离子和典型有机物的检验和鉴别方法，从中得出物质检验的涵义和特点，认识化学实验是物质检验的手段，物质的特征性质或反应是物质检验和鉴别的依据。

2．通过【科学探究】中的实验检验和鉴别方案的讨论，了解和掌握物质检验的一般方法和实验步骤。组织教学时注意以下几点：

（1）引导学生自主设计多种实验方案，并用图示把实验方案表示出来。充分展开讨论，评价方案的优劣，从中确立科学的设计方案，形成物质检验的一般方法和步骤。

（2）重点讨论实验方案的原理、方法和步骤。物质的检验，就是根据物质的性质(物理、化学性质)，使被检物质与已知试剂反应，转变成某种已知物质，或产生某些特殊现象（反应中溶液颜色的改变；沉淀的生成和溶解；气体的生成和气味；火焰的焰色特征等现象），从而确定被检物质的存在。物质检验的一般步骤是先对试样进行外观观察，确定其状态、颜色、气味等，然后准备试样。当试样是固体时，一般先取少量试样配成溶液，而后进行检验。在检验配好的溶液中是否含有某种离子时，应每次取少量待测溶液进行检验，不应将检测试剂直接加入到全部待测溶液中。

（3）物质检验的核心是试剂的选择和加入的顺序。当溶液中有多种离子存在时，应排除离子间的相互干扰（从检验试剂加入顺序考虑或按性质相近与否将离子逐次分组分离，再分别逐一检验）。

（4）物质检验的方法很多，不能期望通过几个示例，就使学生全面掌握各种类型的物质的检验和未知物的鉴别方法。要通过不断地进行物质检验的设计练习，帮助学生从原理上掌握思路和方法，逐步扩展学生的视野。

3．扼要介绍光谱分析的原理和在物质检测中的应用，可组织观看相关录像、光碟等。

教学设计参考

实验探究的教学模式(1课时完成)

课题引入：

从讨论学生熟知的气体、离子和典型有机物检验引入课题，使学生明确物质的特征性质或反应是检验和鉴别的主要依据。

实验探究：

1．学生分组设计【科学探究】中的两个题目的实验方案，重点讨论第二个实验方案的方法与思路。并思考下列问题：

（1）怎样选择检验物质的试剂？

（2）怎样设计鉴别物质的实验方案？应注意哪些问题？

（3）物质检验的基本步骤有哪些？

2．根据各组设计的实验方案进行实验，并评价方案的优劣。

总结评价：

（1）各组汇报自己实验方案的主要特点和问题。确定最优实验方案；

（2）总结设计鉴别实验方案应注意的问题和物质检验实验的一般步骤；（3）教师扼要介绍光谱分析的原理和应用。

应用深化：

1．可结合实验3-1，让学生应用物质检验的原理、方法和思路，设计实验方案，从中巩固和深化知识，并为完成教材中的三个物质检验的实验做好准备。

例如：让学生设计实验方案，检验可能含有Fe、Al、Ag、Ba的混合溶液。讨论：怎样检验未知物？检验时应注意哪些问题？

2．未知物的检验就是综合利用物质或离子的检验方法，根据实验现象检验未知物是（或含有）什么，或可能是（或可能含有）什么。学生根据离子的特征反应可设计出不同的实验方案，但都要考虑离子反应间的相互干扰。在检验某一离子时，都要设法把干扰的离子除去。可从试剂加入的顺序和利用沉淀反应考虑。

3．展示学生的实验方案，进行比较评价鼓励优秀、指出不足。

二、活动建议

【科学探究】

1． 根据教学设计参考进行【科学探究】的实验。

2． 实验方案设计与记录可参考下表：

实验方案设计与记录

3＋

3＋

＋

2＋

【思考与交流】

1．引导学生按下列分类列表进行物质检验方法的总结，为下面进行的物质检验的实验做好知识和方法上的准备。

（1）气体的检验：气体检验依据是由气体的特殊性质所表现出来的现象。一定要注意有些现象是几种气体所共有的，如爆炸性为可燃性气体（H2、CO、CH4等）所共有；CO2、SO2 都可以使石灰水变浑。因此，在检验时，要综合考虑性质和现象。

（2）阳离子检验：一般可用强碱溶液进行检验。可根据生成沉淀的颜色加以区别。也可利用焰色反应和离子的特征反应进行鉴别。

（3）阴离子检验：可用熟知的阴离子的特征反应进行检验。有时也可用强酸，根据生成物的颜色、状态、气味等加以鉴别。

（4）有机物的检验：通常从官能团入手来确定某有机物的存在。

2． 讨论交流学生的总结。展示优秀的实例，激发学生的学习热情。

三、实验说明

实验3-1 几种无机离子的检验

1．实验目标

（1）掌握几种无机离子的检验方法。

（2）学习鉴别和检验不同无机化合物、混合物的思路和方法。

（3）体验综合利用化学知识和实验技能，探究未知物质的过程和乐趣。

2．预习指导

（1）实验原理：实验内容1是几种不同纯净物的检验，可直接利用它们所含的阴阳离子的特征反应进行分组，然后根据各组内物质组成离子的不同加以鉴别。实验内容2是混合溶液中不同离子的检出，由于某些离子的特征反应存在相互干扰，这时需要利用沉淀的方法将它们分离开，然后进行检出。（2）根据组成中的阴阳离子的不同，本实验中所涉及的NH4NO3、(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl和无水CuSO4五种盐可分为：铵盐、钠盐和铜盐或硝酸盐、硫酸盐和盐酸盐（氯化物）。

（3）实验中五种盐中相关五种离子的特征反应现象和检验方法：

NH4：与浓碱液共热，生成的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝；

SO4：滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，生成不溶于水的白色沉淀；

Na：焰色反应为黄色；

Cl：滴加用稀硝酸酸化的AgNO3溶液，生成不溶于水的白色沉淀；

Cu：溶液呈蓝色，滴加稀碱液，生成蓝色絮状沉淀。

(4)几种盐的鉴别可以使用分组法，如本实验内容1中的五种盐溶液可以分为有色溶液（CuSO4溶液）和无色溶液两组。然后可以用NaOH溶液将无色溶液再分成两组，NH4NO3、(NH4)2SO4加热后生成的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝；Na2SO4、NaCl无变化；两组中再分别用盐酸酸化的BaCl2溶液加以鉴别。或以盐酸酸化的BaCl2溶液将无色溶液分为两组，(NH4)2SO4和 Na2SO4有不溶于水的白色沉淀生成，NaCl 和NH4NO3无明显变化，再用同浓碱液共热的方法，于组内加以鉴别。

（5）离子的分离和鉴别实验中都常利用生成沉淀的反应，以分离为目的时，需再将生成的沉淀溶解恢复成离子状态。

通常情况下，可用于分离或鉴别Fe、Al、Ag、Ba离子的沉淀反应如下表所示：

3+

3+

+

2+2+-+2-+

本实验内容2可采用上表中⑥⑧②(或③）④所示方法进行检验。如果混合液中有Ag淀除去Ag。

3．实验要求

（1）实验药品+

+存在，会影响其他三种离子的检验，为防止这种干扰，在检验其他三种离子之前，应当先沉

无标签（已编号）的NH4NO3、(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl和无水CuSO4五种白色粉末;

含有Fe、Al、Ag、Ba中三种或四种离子的混合溶液;

蒸馏水、10% NaOH溶液、5% BaCl2溶液、稀氨水、稀盐酸、稀硫酸、红色石蕊试纸。

(2)实验仪器

试管若干、酒精灯、火柴、试管夹、镊子、漏斗、铁架台、铁圈、烧杯。

(3)实验方案参考

实验内容1：

方案1：

3+3++

2+

方案2：

实验内容2：

4．实验评价

（1）评价学生的实验方案：组织学生对各自的实验方案进行交流与讨论。注意点评学生实验设计方案中的先后顺序、试剂的使用情况、方案的可行性和试剂节约原则。

（2）评价学生实验操作：要求实验现象明显，并且能够独立完成实验报告，实验中强调取样的重要性，注意观察学生试管的使用、加热的操作、试纸的使用等操作。（3）学生实验后的自我评价：要求学生实验后针对自己在实验中出现的问题，评价自己的实验设计、实验操作和实验现象的预期，并对存在的问题进行适当改进。

5．建议与改进

（1）实验内容1中可适当增加两种白色固体：CaCO3和BaSO4，用以说明第一步水溶解的重要性，对于水不能溶解的固体，可以采用酸溶的办法处理。

（2）实验内容2的混合溶液中如含有Ag，为防止干扰其他离子的检验，建议采用离心机和离心试管进行实验，以达到实验微型化、简单化。使用离心机和离心试管，可以有效地减少过滤的进行，可以大大节省时间。但要向学生说明离心机的使用注意事项，防止发生意外。若实验条件不允许，可用静置的办法使溶液与沉淀分离。

6． 问题与讨论

（1）参见前述实验方案参考，注意方案的选择要考虑成本和操作的简繁程度。

（2）实验内容1是几种不同纯净物的检验，可直接利用它们所含的阴阳离子的特征反应进行分组，然后根据各组内物质组成离子的不同加以鉴别。实验内容2是混合溶液中不同离子的检出，由于某些离子的特征反应存在相互干扰，这时需要利用沉淀的方法将它们分离开，然后进行检出。

7．拓展实验

（1）晶体加热有水生成可以证明结晶水合物中水分子的存在；取少量晶体溶于适量的蒸馏水中制得溶液，取少量溶液与浓碱液共热，生成的气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明有NH4存在，生成白色沉淀很快变成灰绿色，最终变成红褐色，证明有Fe存在。另取少量溶液滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，生成不溶于水的白色沉淀，证明有SO2存在。取少量晶体做焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰为紫色，证明有K存在。

（2）取样，各加少量蒸馏水溶解，得到两种无色溶液和两种黄色溶液，不能溶解的是CaCO3。在两种无色溶液中加入浓碱液共热，生成可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体的是(NH4)2SO4，无明显变化的是Na2CO3。在两种黄色溶液中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，生成不溶于水的白色沉淀的是(NH4)2SO4、无明显变化的是FeCl3。

（3）取样，加少量蒸馏水溶解。注意AlCl3和(NH4)2CO3的双水解，可以分解成几种阳离子和几种阴离子的检验。

+

-4+

3+

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