2022年人教版必修1 第1章第1节 化学实验基本方法（第2课时） 教案 （2）

2022年人教版必修1 第1章第1节 化学实验基本方法（第2课时） 教案 （2）三维目标知识与技能1.食盐提纯的基本操作。2.常用离子检验方法。过程与方法1.初步学会物质的检验、分离和提纯的基本实验技能。2.学会规范性地进行化学实验的方法。情感、态度与价值观 加强对化学实验的体验，获得对实验科学方法的正确认识。教学重点1.食盐提纯过程中的过滤与蒸发操作2.离子的检验方法与检验顺序教学难点 离子的检验教具准备 多媒体课件、投影仪、铁架台、漏斗、烧杯、酒精灯、蒸发皿教学过程导入新课 师：在我们日常生活中经常会遇到将混合物分离的情况，如淘米是淘去米中的沙子，洗菜是洗去菜上的泥土等。自然界中的物质绝大多数以混合物的形式存在。为了利用其中某一组分或研究其性质，常需要从混合物中将某物质分离出来。这节课我们就来学习混合物的分离和提纯的常用方法。板书 二、混合物的分离和提纯推进新课 师：我们都听过“吹尽黄沙始见金”，你知道淘金者是怎样将金子从沙中淘出来的吗？（多媒体播放淘金录像）思考与交流1.通过淘金录像，你能不能说出淘金者是利用什么性质将金子从沙里分离出来的？ 生：沙子和金子的密度不同。沙子的密度比金子的密度小，用水淘去沙子，剩下的是金子。2.如果有铁屑和铜屑的混合物，你能用哪些方法将铁屑分离除去？ 生：用淘金的方法将铁屑和铜屑分离；用磁铁将铁吸出，剩下的就是铜；加些盐酸，Fe能与盐酸反应而铜不与盐酸反应；剩下的就是铜。 师：在工业生产和科研中常用到物质的分离与提纯。例如，研究某一种酸、碱、盐或金属的性质，要用较纯的试样；又如，我们日常食用的精盐，就是将粗盐中的杂质除掉后得到的。在工业生产中，分离和提纯物质要用到多种大型设备，但所依据的原理与我们在实验室中常用的方法大致相同，而且，工业设备设计时的数据往往要靠小型实验来提供。 师：在分离和提纯物质时，要除掉杂质。化学上所指的杂质都是有害和无价值的吗？你能举例说明吗？ 生：不一定，如上题中要除去铜中的铁，铁就不是有害的。淘金者淘去的沙子也是有用的。有些杂质是有害的。如除去蔬菜上残留的农药，农药就是有害的物质。 师：常用的分离和提纯方法有哪些？ 生：过滤；蒸发；结晶；洗气瓶洗气；用酸除去杂质；用H2还原CuO以除去Cu中混有的CuO。 师：这些方法是依据什么性质进行分离和提纯的？ 生：物理性质；溶解性、密度、溶解度；化学性质；有些物质能与酸反应，有些物质能与碱反应；有些物质具有氧化还原性。 师：分离和提纯的方法有多种，在遇到具体问题时，我们要学会选用正确的分离与提纯的方法。下面我们先利用初中学过的方法来提纯粗盐。板书1.过滤和蒸发多媒体展示用海水晒盐或用井水、湖水煮盐，得到的粗盐中含有较多的杂质，如不溶性的泥沙，可溶性的CaCl2、MgCl2以及一些硫酸盐等。 师：如何除去食盐中混有的泥沙？ 生：由于食盐能溶于水而泥沙不溶于水，故可用溶解过滤的方法除去泥沙。 师：在进行过滤操作时，要使用哪些仪器？ 生：铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸。 师：在进行过滤操作时要注意哪些问题？ 生：滤纸要紧贴漏斗；向漏斗中加入溶液时，要用玻璃棒引流；玻璃棒要靠在三层滤纸处；漏斗下端要紧靠烧杯内壁；滤纸要低于漏斗边缘；溶液要低于滤纸边缘。多媒体展示 图1 图2 师：得到的滤液中含有食盐，如何得到食盐晶体？ 生：蒸发所得的滤液。 师：在蒸发操作中要使用哪些仪器？ 生：带铁圈的铁架台、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。 师：在蒸发操作中要注意哪些问题？ 生：热的蒸发皿不能直接放在实验台上，以免烫坏实验台或遇实验台上冷水引起蒸发皿炸裂，如果确要立即放在实验台上，要垫上石棉网；在加热至有大量食盐析出时，要改用小火加热；在蒸发过程中要不断搅拌。（多媒体展示实验装置） 师：搞清了原理和注意事项后，下面我们就来观察完成这个实验。多媒体展示实验1-1实验名称：粗盐的提纯实验目的：除去粗盐中混有的泥沙实验药品与装置：4 g粗盐、12 mL水、铁架台（带铁圈）、烧杯、玻璃棒、滤纸、酒精灯、漏斗、蒸发皿实验步骤（请写出具体操作方法及现象）实验步骤实验现象（1）溶解：称取约4 g粗盐加到盛有约12 mL水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，直至粗盐不再溶解为止（2）过滤：将烧杯中的液体沿玻璃棒倒入过滤器中，过滤器中的液面不能超过滤纸的边缘。若滤液浑浊，再过滤一次（3）蒸发：将滤液倒入蒸发皿中，然后用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，待出现较多固体时停止加热 师：下面请同学们分组，按照我们刚才分析的实验步骤进行实验。学生分组实验 师：对各小组实验情况进行评价。刚才有一组同学的实验速度比较快，当其他组的NaCl还没有溶解时，这组同学的NaCl已经溶解了。请大家思考在实验时如何加快溶解速度？ 生：将食盐研碎；在溶解过程中不断搅拌；可以加热促进食盐溶解。 师：回答得很好，在实验中我们常用研碎固体物质、不断搅拌和适当加热的方法加速物质溶解。 师：通过本实验你还能得到哪些结论？ 生：通过过滤可以除去液体中不溶性杂质；蒸发也可以分离某些物质。 师：回答得很好。请同学们思考：利用上述方法制得的食盐是不是就是纯净的NaCl？可能还有什么杂质没有除去？用什么方法可以检验出它们呢？多媒体展示海水的主要成分 海水中的成分可以划分为五类：1.主要成分(大量、常量元素)：指海水中浓度大于110-6mg/kg的成分。属于此类的有阳离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Sr2+五种，阴离子有Cl-、Br-、（）、F-五种，还有以分子形式存在的H3BO3，其总和占海水盐分的99.9，所以称为主要成分。 由于这些成分在海水中的含量较大，各成分的浓度比例近似恒定，生物活动和总盐度变化对其影响都不大，所以称为保守元素。 海水中的Si含量有时也大于1 mg/kg，但是由于其浓度受生物活动影响较大，性质不稳定，属于非保守元素，因此讨论主要成分时不包括Si。2.溶于海水的气体成分，如氧、氮及稀有气体等。3.营养元素(营养盐、生源元素)：主要是与海洋植物生长有关的元素，通常是指N、P及Si等。这些元素在海水中的含量经常受到植物活动的影响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所以这些元素对生物有重要意义。4.微量元素：在海水中含量很低，但又不属于营养元素者。5.海水中的有机物质：如氨基酸、腐殖质、叶绿素等。 师：通过上述资料我们可以看出：利用上述方法制得的固体中还含有可溶性的CaCl2、MgCl2以及一些硫酸盐等杂质。我们如何检验它们呢？ 生：看书P7“资料卡片”，并讨论。 师：在进行物质检验时，我们采取的步骤是什么？ 生：先对试样的外观进行观察，确定其颜色、状态、气味等；当试样是固体时，有时需要先将少量试样配成溶液，观察溶解后溶液的颜色、在溶解过程中有无气体产生、有无沉淀生成以及沉淀的颜色等。 师：当试样是固体时，为何要先配成溶液？ 生：固体配成溶液后反应物之间接触充分，溶液间反应比较快。 师：有些固体溶解后会变成离子，离子间的反应比较快。 师：展示CaCl2、MgCl2、Na2SO4固体样品，将它们溶解后配成溶液。 生：观察NaCl溶液与上述三种溶液外观。 师：CaCl2、MgCl2、Na2SO4溶液与NaCl溶液在外观上没有什么区别，在它们溶于水的过程中也没有明显的变化。要想检验它们的存在，我们可以通过检验溶液中的离子来确定某些物质的成分。下面我们利用化学方法来检验实验11得到的盐中是否含有。 师：可利用离子间的特征反应对离子进行检验，如利用生成气体、沉淀、溶液颜色变化等明显的实验现象进行离子的确定。请同学们参考P7“资料卡片”，思考如何检验。 生：交流讨论。 师：哪位同学来说说如何检验？ 生：用稀硝酸酸化的BaCl2溶液。 师：为什么要用稀硝酸酸化？这是为了排除杂质离子的干扰。看看“资料卡片”中还有哪些离子能与Ba2+生成沉淀？ 生：还有也会与Ba2+生成沉淀 师：除了BaCl2外，还能否选用其他含Ba2+的试剂？ 生：还可以选用Ba(NO3)2溶液。 师：行是行，但同学们别忘了，当用硝酸酸化和加入Ba(NO3)2溶液时，溶液中又引入硝酸根离子。怎么办？ 生：用盐酸酸化的BaCl2溶液。 师：很好。 师：能否将实验1-1中的NaCl固体全溶于水后，直接加入酸化的BaCl2溶液？ 生：不能，因为检出后整个溶液中又引入杂质离子，不能再做其他用途了。 师：很好。在检验试样或配好的试样溶液中是否含有某种物质时，每次应取少量进行检验，不能将检测试剂一次加入全部待检验试样或配好的试样溶液中。多媒体展示实验12实验名称：的检验实验目的：检验实验1-1中所得NaCl中是否含有实验药品与装置：0.5 g实验11中所得的食盐、2 mL水、BaCl2溶液、稀盐酸、试管、胶头滴管实验步骤1.取实验11得到的盐约0.5 g放入试管中，向试管中加入约2 mL（两滴管）水配成溶液。2.滴入几滴稀盐酸溶液3.滴入几滴BaCl2（氯化钡）溶液实验现象： 生：分组实验，观察现象。 师：利用与Ba2+反应生成白色沉淀的现象，我们可以检验出上述食盐中确实含有。Na2SO4与BaCl2反应后，除生成BaSO4沉淀外，还生成什么物质？你能利用原子守恒写出这个反应的化学方程式吗？ 生：除生成BaSO4沉淀外还能生成NaCl。板书Na2SO4+ BaCl2=BaSO4+2NaCl 师：通过上述简单的溶解、过滤和蒸发操作得到的盐中仍含有可溶性杂质CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐等。利用化学方法，我们也可以检验出上述盐中的其他离子。实际上，在提纯粗盐时，将不溶性杂质过滤后还应进一步除去这些可溶性杂质。请同学们思考如何除去这些可溶性杂质。多媒体展示1.化学方法除杂的原则是：不增（不引入新的杂质）、不减（不损耗样品）、易分（容易分离）、易复原（变化后再回到目标物）。2.除杂的思路：选择那些易与杂质反应生成气体或沉淀的物质为试剂，然后再根据“不增”的原则确定加入试剂顺序。3.为将杂质除尽，所加除杂试剂一般应过量。思考与交流 生：杂质加入试剂离子离子方程式硫酸盐稀硝酸酸化的BaCl2MgCl2OH-、CaCl2OH-、 师：在上述试样中所含的Ca2+、Mg2+浓度很小，若生成微溶物，不易将它们除去，因此我们最好选用生成完全不溶物的试剂。 生：除去Mg2+可选用NaOH溶液；除去Ca2+可选用Na2CO3溶液。 师：能不能选用KOH溶液呢？ 生：不能，因为选KOH溶液将引入K+杂质。 师：所选试剂的加入顺序如何？板书 师：从上述图表可以看出：在除去Ca2+、Mg2+、的同时又引入了、OH-。有什么方法将它们除去？ 生：继续加入盐酸。 师：很好，加入盐酸后，可将与OH-除去，但又会引入H+。谁也不想买来的食盐里混有盐酸吧！ 生：再加些NaOH中和过量的盐酸。 师：这好像是在和面：水多了加些面，面多了加些水。什么时候能正好呢？ 生：NaCl溶液呈中性，盐酸呈酸性，所以加入的盐酸只要使溶液呈中性就可以了。 师：很好，怎样知道溶液呈中性了呢？ 生：测溶液的pH。 师：什么时候测呢？ 生：加入一定量盐酸后不断测溶液的pH。 师：除了上述加入试剂顺序外，还能不能有其他顺序？ 生：先加入NaOH，再加入 BaCl2，然后加入Na2CO3，最后加入盐酸；先加入Na2CO3，再加入NaOH，然后加入BaCl2，最后加入盐酸；先加入BaCl2，再加入Na2CO3，然后加入盐酸，最后加入NaOH 师：这些方案有些是可行的，有些是行不通的。下面我们就按各自的方案分组实验，用事实来说话。 生：按各自设计的方案进行分组实验。 师：第二个设计的方案中引入杂质Ba2+。实验进行到现在，得到的NaCl基本上较为纯净了。请同学们写出上述反应的有关化学方程式。 生：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClCaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl课堂小结 这节课我们重点学习了物质分离和提纯的基本操作过滤和蒸发，同时还初步学习了用化学方法检验离子的基本原理和方法。下节课我们将继续学习另外两种分离与提纯方法：蒸馏和萃取。板书设计二、混合物的分离和提纯1.过滤和蒸发Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaClMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClCaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl活动与探究1.常用的分离与提纯方法还有哪些？2.实验员在课前临时给化学老师准备了一套实验药品：NaOH溶液、氨水、CuSO4溶液、AgNO3溶液、稀HNO3溶液。由于时间仓促，所有的试剂瓶上都没有贴上标签。但这位老师在实验时每次都能准确地选取药品，他辨认药品的方法是怎样的呢？随堂练习一、选择题1.限用一种试剂即可区别Na2S、Na2SO3、Na2CO3三种溶液，应选用（ ）A.BaCl2 B.NH3H2O C.AgNO3 D.HCl答案:D2.提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为（ ）A.加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸B.加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸C.加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸D.加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸答案:D3.某溶液含有较多的Na2SO4 和少量的Fe2(SO4)3，若用该溶液制取芒硝,可供选择的操作有:加适量H2SO4 溶液；加金属Na；结晶；加过量NaOH；加强热脱结晶水；过滤。正确的操作步骤是（ ）A. B. C. D.答案:B4.为实现我国2000年消除碘缺乏病的目标,卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO3)形式存在。已知溶液中可以与I发生如下的反应：+5I-+6H=3I2+3H2O，据此反应，可用试剂和一些生活中常见的物质进行试验，证明在食盐在存在着。可供选用的物质是:自来水 蓝色石蕊试纸 碘化钾淀粉试纸 淀粉 食糖 食醋 白酒。进行上述实验时必须使用的物质是( )A. B. C. D.答案:B二、填空题5.Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸,而没有其他试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。_。答案:取少量该红色产物放入稀硫酸中(振荡)，若溶液变为蓝色,说明产物中有Cu2O;若溶液不变色,说明产物中无Cu2O。6.我市某企业排放的废水中约含有15%的FeSO4、7%的H2SO4、0.50%的Ag2SO4、0.34%的Al2(SO4)3及一些污泥。某研究性学习课题组为了帮助该企业科学处理污水，拟利用该厂的废铁屑（有少量锈斑）、烧碱溶液和硫酸处理此污水，回收FeSO47H2O和Ag。经查阅资料，FeSO4和Al2(SO4)3在水中的溶解度如下：温度/01020304050FeSO4溶解度/g15.620.526.532.940.248.6Al2（SO4）3溶解度/g31.233.536.440.445.752.2.完成得到Ag的实验方案：(1)将带有锈斑的废铁屑先后用热的烧碱溶液和热水进行洗涤，以洗去油污。(2)将工厂废水过滤，用少量水洗涤滤渣，洗涤液并入滤液后保留待用。(3)向(2)滤液中加入稍过量的洗涤过的废铁屑，其中发生反应的离子方程式是_。(4)_，分离出Ag。.完成除去Al3+，得到主要成分为FeSO47H2O晶体的实验方案。(5)将第(3)步与第(4)步所得滤液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH为34后，_，滤出FeSO47H2O晶体。答案:（3）Fe+2Ag+Fe2+=+2Ag，Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O， Fe+2Fe3+=3Fe2+， Fe+2H+=Fe2+H2（4）将(3)的滤渣溶入足量的稀硫酸过滤，滤液保留待用（5）将溶液加热、蒸发浓缩、冷却结晶