【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第六单元 化学实验方案的设计 第三节物质检验实验方案的设计

第二课时●教具准备教具：投影仪、大屏幕、胶片等仪器：(学生实验所用)试管、酒精灯、洁净的铂丝、蓝色的钴玻璃片、试管夹、胶头滴管、红色石蕊试纸药品：自配的混合溶液(内含有：K＋、Cl－、NH4、Fe3＋、Ba2＋、Al3＋、H＋)、稀HNO3溶液、Ba(NO3)溶液、AgNO3溶液、NaOH溶液、NH4NO3固体、K2SO4固体、KNO3固体、(NH4)2SO4固体、Ba(OH)2溶液［说明］根据自配混合溶液的成分，以及示例5的操作与否，其他在实验操作中可能用到的实验仪器和药品可随时添加。［引言］上一节，我们以离子检验的相关知识和方法，对已知物质硫酸亚铁铵晶体的组成进行了检验实验方案的设计。在物质检验的实验中，还有一类，即对未知物组成的检验。本课时，我们将仍然以离子检验做为基础，学习对未知物检验的实验方案的设计。［板书］三、对于未知物1的检验［讲述］上一课时对已知物的检验，我们是在已知其组成的情况下，对已知组成进行证实。而对于未知物的检验，由于未知物往往是组成复杂的混合体系，我们实际上是要对混合体系的成分进行确认，其依据仍然同于对已知物的检验，就是对各离子的检验方法。［投影］对已知物和未知物检验方法的区别和联系。联系：本质依据均是对离子的检验区别：对已知物的检验，是对已知离子的存在进行证实对未知物的检验，是对未知离子的存在与否进行判断与确认。［过渡］下面，我们首先以课本所给示例4为依据，学习和了解对未知物检验的方案。［投影］对未知物1的检验方案的设计：课本示例4的内容(本课时待检试验只含有：K＋、Cl－、NH4、Fe3＋、Ba2＋、Al3＋)［问题］面对含有如此多各种离子的此未知物，我们第一步应该进行怎样的工作？［答］分析组成，确定各离子的可能检验方法。［过渡］很好。下面，请同学们根据题目所给混合物，首先对其组成进行分析。［板书］1.对其组成的分析［问］对其组成，该如何进行分析？［答］首先对试样进行外部观察，然后再进行分析。［过渡］下面，请同学们据此进行。［学生观察所提供试样后提问］［问］观察结果如何？［答］溶液澄清、透明，且为浅黄色，可初步确定溶液中含有Fe3＋。［讲述］Fe3＋极易水解，所以Fe3＋的水溶液如果澄清、透明，说明Fe3＋没有水解，说明其溶液一定为弱酸性的。［想一想］据此，又可以作出怎样的判断？［答］溶液若为弱酸性，则在酸性条件下，HCO3不可能存在。［议一议］根据上述分析以及题给条件，我们还可以作出怎样的判断？［答］因为溶液为澄清、透明，所以Ba2＋和SO24不可能同时存在，或者存在一种，或者两种均不存在。［问］对于其他离子，能否作出判断？比如，对于Al3＋的存在能否对其存在与否得出结论？［学生讨论后提问］［答］对于其他离子存在与否，不能得出判断结论。对于Al3＋也无法判断。因为Al3＋也可以水解，但在弱酸性条件下，水解受到抑制，同样可以使溶液表现为澄清、透明。［问］Al3＋的存在与否无法确定，对于Fe3＋的检验有没有影响？［学生讨论］教师可参与提示。［答］没有影响。因为对于Fe3＋有两种检验方法。如果用KSCN溶液进行检验，则Al3＋的存在不会对Fe3＋的检验产生任何影响；如果采用NaOH溶液进行检验，因为Al(OH)3的两性，生成的Al(OH)3沉淀又会溶在过量的NaOH溶液中，而Fe(OH)3则无此性质，所以Al3＋的存在与否不会对Fe3＋的检验产生影响。［讲评］很好。有了上述的分析、判断，应该说我们对该未知物的检验已经成竹在胸。那么，我们对这些可能存在或不存在的微粒可以通过哪些方法来进行验证呢？下面，请同学们对这些离子的检测方法进行分析、推测。［学生活动］教师巡视。［提问］学生对检验方法的确定，应该问题不大，但对于检验原理的离子方程式的书写，教师要注意检查。［过渡］同学们的检验方法不错，下面，请同学们各自写出检验反应的离子方程式。［学生板演］教师点评。［师生共同总结］［板书］2.对各离子检验方法的推测［投影］K＋：焰色反应NH4：NH4＋OH－NH3↑＋H2OFe3＋:Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色溶液)Ba2＋:Ba2＋＋SO24===BaSO4↓(白色，不溶于稀HNO3)SO24：同上Al3＋:Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(白色胶状)Al(OH)3＋OH－===AlO2＋2H2OHCO3:HCO3＋H＋===H2O＋CO2↑(生成的气体可使澄清石灰水变浑浊)Cl－:Cl－＋Ag＋===AgCl↓(白色，不溶于稀HNO3)［想一想］离子的检验方法分析、确定之后，是否意味着检验方案的完成？在利用上述知识在实验方案设计过程中，还应该注意哪些问题？［答］不是。在实验方案设计过程中，还应该注意离子的相互干扰，以及相互干扰的排除。［想一想］本实验方案设计实施过程中，哪些离子会相互干扰，对这些干扰应该如何进行排除？［学生讨论后，师生共同总结］［总结］产生干扰的离子及排除干扰的方法主要有:①Fe3＋、Al3＋与HCO3三种离子。但是，因为待检溶液澄清、透明以及淡绿色。所以，只需检验确定Fe3＋的存在，即排除了HCO3的存在。②SO24和Ba2＋二种离子，只需检出一种即排除了另一种。③SO24和Cl－二种离子。因为加入对Cl－检验的试剂AgNO3溶液之后，AgSO4微溶会对Cl－检验有影响。所以应首先检验SO24，如SO24不存在，则对Cl－的检验不必考虑干扰排除，如果SO24存在，则应该先对SO24进行处理，再对Cl－进行检验。［讲评］很好。物质检验的关键，是在检验之前对未知物的分析，以及对检验过程干扰条件的排除，有了这两点，实验方案的设计与实施将会变得较为方便。［问题］下面，请同学们根据上述的分析和结论，设计本实验的检验方案。［板书］3.检验实验方案［学生活动］教师巡视指导［提问］请部分同学展示其实验方案，其他同学可质疑补充。［问］第一步首先应进行怎样的操作？［答］进行焰色反应。检验K＋。［过渡］很好。请同学们据此操作。［投影1］1.用洁净的铂丝蘸取待检溶液少许，在酒精灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色。［学生实验］略［板书］4.检验实验方案的操作？［问］有何现象以及结论？［答］火焰呈紫色。说明有K＋存在。［想一想］之后，可进行怎样的操作？［答］检验SO24及Ba2＋［投影2］2.取少量待检试液于一试管中，向其中滴加用稀HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，观察现象。如没有现象，则再取待检试液少许于另一试管，滴加几滴稀H2SO4,观察现象。［过渡］请同学们据此进行实验操作。［学生实验］教师巡视［问］有何现象及结论？［答］加入Ba(NO3)2溶液后，没有现象。说明SO24不存在，Ba2＋可能存在。另一试管加入稀H2SO4溶液后，有白色沉淀生成，说明有Ba2＋存在。［想一想］下一步该如何操作？［答］检验Fe3＋及Al3＋的存在与否。［投影3］3.取待检试液少许于一试管中，加入几滴KSCN溶液，观察现象。如没有现象发生，则往其中滴加浓NaOH溶液至过量，观察现象。或者，取待检试液少许于一试管中，逐滴加入浓NaOH溶液至沉淀不再产生，继续滴加浓NaOH溶液至过量，观察现象。［学生实验］教师向学生说明，选择哪一种实验方案均可，但一定要注意观察现象，以便最后得出结论。［问］有何现象及结论？［答］加入KSCN溶液，试液变红色，说明有Fe3＋存在；或者：加入NaOH溶液后，有沉淀生成，继续滴加NaOH溶液至过量，部分沉淀溶解，说明有Al3＋存在；最后仍有部分红褐色沉淀存在，说明有Fe3＋存在。［想一想］对于Cl－该如何检验？［答］如果已排除SO24,则可直接加入酸化的AgNO3溶液检验，如没有排除SO24的存在，则需先加入过量的Ba(NO3)2溶液，过滤之后，取滤液加入酸化的AgNO3溶液检验。［过渡］我们在前面实验中，已经排除了SO24的存在，下面，请同学们对Cl－进行检验。［投影4］4.取上述待检溶液少许于一试管中，滴加几滴稀HNO3,再滴加几滴AgNO3溶液，观察现象。［学生实验］教师巡视。［问］有什么现象及结论？［答］有不溶于稀HNO3的白色沉淀生成。说明有Cl－存在。［想一想］对于NH4如何检验确认？［答］加入NaOH溶液并加热。［投影5］5.取上述待检溶液少许于一试管中，加入适量浓NaOH溶液，加热，观察现象。将一湿润的红色石蕊试纸放在管口，观察现象。［学生实验］教师巡视，并提示学生对于NH3实验操作的注意事项。［问］有什么现象及结论？［答］有能够使湿润红色石蕊试纸变红之气体产生，说明有NH4存在。［讲评］很好。我们通过对该待检未知物的观察分析，对其检验方案进行了初步的设计。之后又通过实验操作对初步的实验方案进行了验证。下面，请同学们根据上述实验操作，对自己的实验方案进行修正、完善，并最后拿出一个完整的实验方案。［学生活动］教师巡视，参与指导。［提问］部分同学展示其修正后的方案，其余同学仍可质疑、补充。［师生共同活动后总结］［投影］未知物1检验方案实验名称：对未知物1组成成分的检验实验目的：1.进一步熟悉常见离子的检验方法。2.了解并熟悉对干扰条件的排除。3.确定该未知物的组成。实验步骤：1.对K＋的检验：略。(投影1之内容)2.对SO24及Ba2＋的检验：略。(投影2之内容)3.对Fe3＋和Al3＋的检验：略。(投影3之内容)4.对Cl－的检验：略。(投影4之内容)5.对NH4的检验：略。(投影5之内容)实验现象及结论：问题与讨论：1.简述上述实验操作过程中，对于各干扰离子的排除依据与方法。2.对于HCO3没有进行检验。如何确定其存在与否？如果Al3＋和Fe3＋存在，则HCO3能否存在，简述理由。［讲评］通过上述分析、讨论与操作，我们对未知物1的检验方案进行了设计。此设计过程，实际上是对各离子存在与否的确认与排除过程。那么，对于不是以离子形式存在于溶液中，而是以固态形式存在的各种未知物，要通过物质检验方案进行鉴别，我们对其实验方案又该如何进行设计。［板书］四、对未知物2的检验［投影］对未知物2的检验：设计实验鉴别NH4NO3、K2SO4、KNO3、(NH4)2SO4四种白色固体。［想一想］面对这四种未知的白色固体，我们该如何进行设计？［答］首先分析其组成。［过渡］请同学们以小组为单位，对此四种白色固体的组成进行分析。［学生活动］教师巡视。［答］四种白色固体只含有四种离子，两种阳离子K＋和NH4，两种阴离子，NO3和SO24。［议一议］如何检验？［学生讨论］略。［提问］学生回答可能会多种多样，但概括起来不外乎两种方法，对阴离子先进行检验，之后对阳离子进行检验。或者相反。［讲评］对物质的鉴别。实际上即是利用物质中所含离子的特征反应进行检验。对于该题四种物质，按阴离子可分为硫酸盐和硝酸盐，按阳离子可分为钾盐和铵盐，对于它们的检验，阴、阳离子的检验先后顺序对实验过程只要没有影响，则可随意。［问题］请根据上述分析，对未知物2的四种白色固体的检验方案进行设计。［学生活动］教师巡回指导。［提问］部分同学回答，其他同学可质疑、补充。［板书］1.对未知物2的检验方案。［师生共同总结］［投影］1.将四种白色固体编号为1、2、3、4。并分别取少量试样配成溶液。之后再分别取少量于四支试管中。2.向四支试管分别加入足量Ba(OH)2溶液，观察现象。再对四支试管分别加热，观察现象。并用湿润的红色石蕊试纸放在管口检验。［过渡］很好。下面请同学们根据上述方案，进行实验操作。［板书］2.对实验方案实验验证［学生实验］教师参与指导［问］根据实验现象可得什么结论？［学生回答后总结］［总结］向四支试管中分别加入足量的Ba(OH)2溶液并加热的现象和结论为：1.只出现白色沉淀者，为K2SO4。2.只出现能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体者为NH4NO3。3.既有白色沉淀生成，又有能使湿润红色石蕊试纸变蓝者为(NH4)2SO4。4.没有明显现象者为KNO3。［讲评］通过上述实验方案的设计以及实验操作过程，我们可知，对于已知物和未知物的检验