版高中化学专题3物质的检验与鉴别课题一牙膏和火柴头中某些成分的检验学案.docx
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版高中化学专题3物质的检验与鉴别课题一牙膏和火柴头中某些成分的检验学案
课题一 牙膏和火柴头中某些成分的检验
【学考报告】
知识条目
加试要求
①牙膏的主要成分及其功能
②检验牙膏中含有的碳酸钙、甘油的化学原理和操作方法
③火柴起火的原理
④火柴头中硫元素、氯元素的检验原理和操作方法
⑤物质检验的方案设计
a
b
a
b
c
一、牙膏中某些成分的检验
1.牙膏的主要成分及其功能
2.牙膏中某些成分的检验
（1）牙膏中CaCO3、甘油的检验
化学原理与现象：
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，产生的气体使澄清石灰水变浑浊。
（2）F－、Ca2＋的检验：
①
②Ca2＋的检验：
CaCl2溶液中滴加（NH4）2C2O4溶液会产生白色沉淀Ca2＋＋C2O
===CaC2O4↓。
思考：
检验牙膏中的CaCO3时，能否用稀硫酸代替稀盐酸？
提示 不能。
因为稀硫酸与CaCO3反应，生成微溶物质CaSO4，覆盖在CaCO3表面，阻止反应的继续进行。
二、火柴头成分的检验
1.火柴头所含成分
2.火柴头中硫元素及氯元素的检验
点拨一、牙膏和火柴头中某些成分的检验注意事项
1.牙膏中某些成分的检验
（1）甘油的检验：
①检验甘油所用的Cu（OH）2必须新制。
配制方法：
向1mL0.5mol·L－1的CuSO4溶液中加入几滴1mol·L－1NaOH溶液，即可生成Cu（OH）2。
②在检验醛基时也要用新制Cu（OH）2，但必须保证NaOH过量，否则实验失败。
③牙膏中甘油的含量较低，所以新制Cu（OH）2不宜加得太多，否则加热后会生成黑色沉淀。
（2）CaCO3的检验：
既要检验出阴离子为CO
，还要检验阳离子为Ca2＋。
2.火柴头中某些成分的检验
（1）检验火柴头燃烧产物中有SO2：
①实验所用的酸性KMnO4溶液浓度为0.0005mol·L－1，浓度小，增强实验效果。
②在教材方案1中为增强实验效果，可将上面的烧杯改为小烧杯；在方案2中，点燃火柴头时要在开始的瞬间抽取气体，待火柴梗燃烧时，停止抽取气体。
③除课本给出方案1、2外，用KMnO4检验SO2还可设计为：
将一滴酸性KMnO4溶液滴在湿润的滤纸上，在滤纸下方用点燃的火柴头熏一下。
（2）火柴头中氯元素的检验：
KClO3中无Cl－，可通过加热或加入还原剂将ClO
转化为Cl－，再加入稀硝酸酸化的AgNO3来检验。
点拨二、物质的检验
物质的组成和结构不同，物理性质、化学性质也就不同。
因此，物质组成和结构的检测都是从物质的性质入手的。
物质的检测就是利用物质的物理性质或化学性质测定其组成、含量和结构，根据不同的检测目的和任务，可分为定性检测、定量检测和结构的测定。
物质的定性检测就是物质的检验。
物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类，它们的共同点是：
依据物质的特殊性质和特征反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理。
物质的特征性质或反应是检验和鉴别的主要依据。
三者的不同点见下表：
检验类型
鉴别
利用不同物质的性质差异，通过实验将它们区别开来
鉴定
根据物质的特性，通过实验检验出该物质的成分，确定它是否是这种物质
推断
根据已知实验及现象，分析判断，确定被检的是什么物质，并指出可能存在什么，不可能存在什么
1.物质检验的基本步骤
（1）观察试样
确定其状态、颜色、气味等。
（2）准备试样
不论是固体试样还是液体试样，都只能取少量试样配成溶液，且观察试样是否溶解，溶解过程中有无气体产生等，以初步判断可能为哪种物质。
（3）检验
在检验配好溶液中的离子时，每次均应移取少量溶液进行检验。
2.物质检验的一般程序与思路
（1）固体物质的检验
（2）液体物质的检验
[典例剖析]
牙膏是生活必需品。
下面是牙膏中某些主要成分的检验流程图：
请回答下列问题：
（1）在①中加水、搅拌、静置后，接下来的实验操作名称是________，所需要的主要玻璃仪器有_______________________________________________________
____________________________________________________________________。
（2）在②中用pH试纸测溶液的pH的操作方法是____________________________
____________________________________________________________________。
（3）写出④中发生反应的化学方程式：
_____________________________________
____________________________________________________________________。
（4）在⑥中检验Ca2＋的存在，除可用焰色反应外，还可利用Ca2＋和________溶液的反应来进行。
解析
（1）牙膏加蒸馏水混合后可能形成胶状物，搅拌后，要等其分层后再倾析分离固体沉淀物和溶液，也可用过滤法，过滤时所用主要玻璃仪器为玻璃棒、烧杯、漏斗。
（2）使用pH试纸测溶液pH的方法为用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点试纸中部，再与标准比色卡对比。
（3）用新制Cu（OH）2检验甘油的原理为
（4）检验Ca2＋，通常用（NH4）2C2O4，发生离子反应为Ca2＋＋C2O
===CaC2O4↓。
答案
（1）过滤玻璃棒、烧杯、漏斗
（2）用玻璃棒蘸取少量待测液将其点在洁净干燥表面皿中的pH试纸上，再与标准比色卡进行对比
（4）草酸铵
借题发挥
离子的检验要依据离子的特征反应
如果待检测的是含有多种不同离子的混合物，在物质中各离子间的特征反应相互间不存在干扰的情况下，可以把待测溶液分成几份后，用与上例类似的方法逐一鉴定。
如果各离子间的特征反应相互间存在干扰，则需要先设法使离子分离，例如利用沉淀反应，按性质相近与否将离子逐次分组分离，再分别逐一检测。
[跟踪训练]
1.检验某牙膏中不溶于水的成分是否含有Al（OH）3，可采用的方法是（ ）
A.取滤渣加入稀氨水中，不能溶解
B.取滤渣加入NaOH溶液中，能溶解
C.取滤渣加入稀盐酸中，能溶解
D.取滤渣平分成两等份，分别加入NaOH溶液和稀盐酸中，均能溶解
解析 物质的检验一般利用物质的特征反应。
Al（OH）3是两性氢氧化物，既能溶于强酸又能溶于强碱。
答案 D
2.火柴头上通常含有氯酸钾、二氧化锰、硫等物质。
某研究性学习小组进行火柴头中有关物质的实验探究：
（1）检验火柴头中含有硫：
将两根火柴放在如图所示实验装置的漏斗下面，将火柴点燃，慢慢拉动注射器活塞进行抽气，让火柴燃烧后产生的气体通入稀品红溶液中，观察到品红溶液褪色。
①燃烧产生的气体中一定含有___________________________________________。
②某同学提出用如下图所示方法进行实验更为简便。
他的操作是：
a.当图中所示火柴头燃烧完时，立即移出火柴；
b.___________________________________________________________________
（2）测定火柴头中KClO3的含量主要步骤如下：
A.刮取火柴头，小心研碎，称得质量为2.45g；
B.用适量蒸馏水充分浸泡后过滤、洗涤残渣；
C.往装有滤液和洗涤液的烧杯中加入过量的NaNO2溶液、AgNO3溶液和稀硝酸，搅拌，充分反应后，过滤、洗涤沉淀；
D.干燥沉淀物，称得其质量为1.435g。
①实验中发生的反应是KClO3＋3NaNO2＋AgNO3===AgCl↓＋3NaNO3＋KNO3，反应中AgNO3、NaNO2均需要过量的原因是______________________________。
②实验测得火柴头中KClO3的质量分数为________；
③如果B步中未洗涤沉淀残渣，测得KClO3的质量分数将________（填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同），如果C步中未洗涤AgCl沉淀，测得KClO3的质量分数将________。
解析
（1）①能使品红溶液褪色的是SO2。
（2）①要使实验减小误差，保证氯元素完全转化为AgCl沉淀，必须加入过量的AgNO3和NaNO2；②依原子守恒易得n（KClO3）＝n（AgCl）＝1.435g/143.5g·mol－1＝0.01mol，所以w（KClO3）＝（0.01mol×122.5g·mol－1/2.45g）×100%＝50%；③B步不洗涤沉淀会造成KClO3损失，从而造成最终的AgCl沉淀量减少，故使结果偏小；C步不洗涤沉淀会造成AgCl沉淀量增加，故会使结果偏大。
答案
（1）①SO2（或二氧化硫） ②迅速将甲烧杯扣在乙烧杯上，充分振荡乙烧杯
（2）①确保KClO3中氯元素全部转化为AgCl沉淀
②50% ③偏小 偏大
归纳总结 常见气体和离子的常用鉴别方法
类别
方法
现象
酸
①滴加石蕊试液
②加Zn、Fe等金属
①试液变红
②产生可燃性气体
碱
滴加酚酞试液
试液变红
含Cl－的物质
滴加AgNO3、HNO3
白色沉淀
含SO
的物质
滴加BaCl2、稀HCl
白色沉淀
含CO
的物质
滴加盐酸产生气体，通入澄清石灰水
白色沉淀
H2
点燃，火焰上方罩干燥小烧杯
有水珠出现
CO
点燃，产生的气体与澄清石灰水反应
白色沉淀
CO2
澄清石灰水
变浑浊
O2
带火星木条
复燃
SO2
①通入紫色的酸性KMnO4溶液、红棕色的溴水等氧化剂中
②通入到红色的品红溶液中
①褪色
②褪色，加热，红色又恢复
（时间：
45分钟）
1.牙膏中含有不溶于水的成分，如碳酸钙、磷酸钙、氢氧化铝、二氧化硅等，它们的主要作用是（ ）
A.着色剂B.发泡剂
C.摩擦剂D.防腐剂
解析 A项着色剂的主要成分是二氧化钛、食用色素；B项发泡剂的主要成分是十二烷基硫酸钠；D项防腐剂的主要成分是安息香酸钠；C项摩擦剂的主要成分是磷酸钙和碳酸钙、氢氧化铝、二氧化硅等，占牙膏成分50%左右，能增强牙膏的摩擦作用和去污效果，能有效去除牙齿表面上污渍、牙斑、食物残渣等。
答案 C
2.取火柴头浸于水中，片刻之后，检验所得溶液中含有氯元素的试剂是（ ）
A.硝酸银溶液和稀硝酸
B.硝酸银溶液、稀硝酸和亚硝酸钠
C.硝酸银溶液
D.稀硝酸、亚硝酸钠溶液
解析 火柴头中含氯物质为KClO3，检验ClO
的反应原理为ClO
＋3NO
＋
Ag＋===AgCl↓＋3NO
，故选项B正确。
答案 B
3.关于含氟牙膏的叙述正确的是（ ）
A.含氟牙膏中的氟元素以游离态存在
B.含氟牙膏中的氟元素能够与牙齿的成分形成更难溶的物质
C.化合态氟元素无毒，含氟量越高越好
D.氟元素有毒，最好不要用含氟牙膏
答案 B
4.某同学欲检验火柴燃烧后的气体中是否含有CO2，他应采用下列方法中的（ ）
A.通入澄清的石灰水
B.先通入足量NaHCO3溶液，再通入澄清石灰水
C.通入品红溶液
D.先通入足量溴水，再通入澄清石灰水
解析 由于二氧化硫、二氧化碳都能使澄清的石灰水变浑浊，因此，检验二氧化碳前，需要将混合气体中的二氧化硫除尽，最后再用澄清的石灰水检验二氧化碳。
答案 D
5.通过下列实验可以得出的结论，其中不合理的是（ ）
A.甲实验中黄铜片能在铜片上刻画出痕迹可以说明黄铜的硬度比铜片大
B.乙实验既可以说明分子在不停地运动着，又可以说明氨水显碱性
C.丙实验既可以说明二氧化碳易溶于水，又可以说明二氧化碳具有酸性
D.丁实验既可以说明一氧化碳具有还原性，又可以说明一氧化碳具有可燃性
解析 丙实验，往瓶子中加水，会排出气体，不能说明CO2溶于水，也不能说明CO2具有酸性。
答案 C
6.用试纸检验气体性质是一种重要的实验方法。
如图所示的实验中（可加热），下列试纸的选用、现象、对应结论都正确的一项是（ ）
选项
试剂B
湿润试纸A
现象
结论
A
碘水
淀粉试纸
变蓝
碘具有氧化性
B
浓氨水，生石灰
蓝色石蕊试纸
变红
氨气为碱性气体
C
Na2SO3，硫酸
品红试纸
褪色
SO2具有漂白性
D
Cu，浓硝酸
KI 淀粉试纸
变蓝
NO2为酸性气体
解析 本题考查试纸的选用以及规范使用试纸。
答案 C
7.下列实验能证明有SO2存在的是（ ）
①能使澄清石灰水变浑浊 ②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③能使品红溶液褪色 ④通入足量的NaOH溶液中，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，该沉淀溶于稀盐酸
⑤通入溴水中能使溴水褪色，再滴加Ba（NO3）2溶液有白色沉淀生成
A.都能证明B.只有⑤能证明
C.③④⑤能证明D.都不能证明
解析 CO2也能出现①④中的现象；HCl等酸性气体也能产生②中的现象；Cl2也能产生③中的现象，该气体能使溴水褪色，且产物能与Ba（NO3）2溶液反应生成白色沉淀，只有SO2符合。
答案 B
8.下列有关实验的描述或操作错误的是（ ）
A.牙膏中含有不溶于水的成分，如碳酸钙、磷酸钙、氢氧化铝、二氧化硅等，它们主要起抑制牙膏中微生物生长的作用
B.纸层析法通常以滤纸作为惰性支持物。
滤纸纤维上的羟基具有亲水性，它所吸附的水作为固定相
C.欲检验火柴头燃烧后的气体中是否含有SO2，可将燃烧后气体通入KMnO4酸性溶液，观察KMnO4溶液颜色是否变浅或褪色
D.减压过滤不宜用于过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀
解析 牙膏中加入的碳酸钙、二氧化硅等作摩擦剂，起清洁牙齿作用；由实验操作常识可知B、D说法正确；SO2具有还原性，可使酸性KMnO4溶液褪色，故C项叙述正确。
答案 A
9.火柴头燃烧可产生SO2，下列检验SO2的装置正确的是（ ）
解析 A会把KMnO4溶液抽入注射器内；C会把KMnO4溶液压出试管外；D无法把火柴燃烧产生的气体抽入试管内。
答案 B
10.某固体混合物中可能含有：
K＋、Na＋、Cl－、CO
、SO
等离子，将该固体溶解所得到的溶液进行如下实验：
下列说法正确的是（ ）
A.该混合物一定是K2CO3和NaCl
B.该混合物可能是Na2CO3和KCl
C.该混合物可能是Na2SO4和Na2CO3
D.该混合物一定是Na2CO3和NaCl
解析 加过量Ba（NO3）2有白色沉淀可能是BaCO3或BaSO4，加过量盐酸，沉淀溶解，说明溶液中无SO
，有CO
，溶液中加HNO3酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀，说明溶液中含有Cl－。
溶液焰色反应呈黄色，说明溶液中含有Na＋，无法确定是否有K＋。
因此，溶液中一定有CO
、Cl－、Na＋，可能有K＋。
答案 B
11.火柴头中硫元素、氯元素的检验
实验一：
取两只洁净的小烧杯，标记为甲、乙，在乙烧杯中加入10mL0.01mol·L－1酸性KMnO4溶液。
将两根火柴伸入甲烧杯里，再用一根燃着的火柴点燃火柴头（如图所示），待火柴头燃尽，即将火柴移出，迅速将甲烧杯倒扣在乙烧杯上，轻轻振荡乙烧杯，观察实验现象。
实验二：
用漏斗、试管、注射器、导管等组成如图装置，将两根火柴放在漏斗下面，用一根燃着的火柴点燃火柴头，使火柴头燃烧。
慢慢拉动注射器的活塞进行抽气，让火柴头燃烧产生的气体通过0.01mol·L－1酸性KMnO4溶液，观察实验现象。
实验三：
将燃尽的火柴头浸泡在少量水中，片刻后取少量溶液于试管中，滴加AgNO3和稀硝酸，观察实验现象。
实验四：
将3～4根火柴头摘下浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，观察实验现象。
请回答下列问题：
（1）安全火柴盒侧面涂有红磷（发火剂）和Sb2O3（易燃物）等，火柴头上的物质一般是________、________等氧化剂和________等易燃物。
（2）实验一和实验二均可观察到的实验现象是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________，
请用化学方程式说明产生这种现象的原因_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
实验一设计的方案还利用了SO2的一种________________________________________________________性质。
（3）写出以下反应的化学方程式：
①将SO2通入氯水中，浅黄绿色褪成无色__________________________________
____________________________________________________________________，体现了SO2的________性。
②将SO2通入溴水中，红棕色褪为无色____________________________________
____________________________________________________________________，体现了SO2的________性。
③将SO2通入无色的氢硫酸溶液，溶液变浑浊_______________________________
____________________________________________________________________，体现了SO2的________性。
（4）实验三可观察到白色沉淀________产生，说明将燃尽的火柴头浸泡在少量水中，会有________物质被浸出，产生该物质的反应方程式为____________________
____________________________________________________________________，
主要是把火柴头中含有的________转化为________。
（5）实验四产生的白色沉淀为____________________________________________，
NaNO2的作用是______________________________________________________，
反应的离子方程式为___________________________________________________。
答案
（1）KClO3 MnO2 S
（2）酸性KMnO4溶液紫红色褪去
5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4 密度比空气大
（3）①SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl 还原
②SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr 还原
③SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O 氧化
（4）AgCl KCl KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3 KClO3 KCl
（5）AgCl 还原剂（把ClO
还原成Cl－）
3NO
＋ClO
＋Ag＋===3NO
＋AgCl↓
12.市场上出售的牙膏种类繁多，每种牙膏中都添加有细粉末状的摩擦剂，它能配合牙刷一起摩擦牙齿的表面，起到增强清洁牙齿的效果。
三种牙膏中的摩擦剂如表：
牙膏名称
A牌牙膏
B牌牙膏
C牌牙膏
摩擦剂
氢氧化铝
碳酸钙
二氧化硅
（1）可选作摩擦剂的物质必须________（填“易溶于水”或“难溶于水”）。
（2）牙膏中的摩擦剂碳酸钙可以用石灰石来制备，小新设计了如下制备碳酸钙的实验方案：
①上述方案中还可得到的另外两种生成物是______________________________。
②请你仍用石灰石为原料（其他试剂自选），设计另一种用沉淀法制备碳酸钙的实验方案，简要写出实验过程的主要步骤：
__________________________________；
最后一步反应的化学方程式：
__________________________________________。
③你设计方案的优点是_________________________________________________。
（3）小新为了测定B牌牙膏中碳酸钙的含量，称取牙膏100g放入烧杯中，逐滴滴入稀盐酸至不再有气泡产生（假设除碳酸钙外，牙膏中的其他物质不与盐酸反应生成气体），共用去稀盐酸200g。
反应完毕后，称得烧杯内剩余物质的质量为278g。
请计算B牌牙膏中碳酸钙的质量分数为___________________________________。
解析 （3）CO2的质量为100g＋200g－278g＝22g。
设碳酸钙的质量为x。
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
10044
x22g
得x＝50g
w（CaCO3）＝
×100%＝50%。
答案
（1）难溶于水
（2）①CO2、NaOH
②
CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl
③不需要高温，节约能量
Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
③二氧化碳得以充分利用，节约原料）（其他合理方案也可）
（3）50%
13.某同学设计了以下流程来检验碳酸钠粉末中可能含有少量氯化钠和氢氧化钠中的一种或两种杂质。
（1）步骤1所需玻璃仪器是________；步骤3的操作名称是________。
（2）对检验碳酸钠粉末中可能含有的杂质提出合理假设：
假设1：
只含有氯化钠；
假设2：
只含有________；
假设3：
氯化钠和氢氧化钠都含有。
（3）设计实验方案，进行实验。
限选以下试剂：
氯化钡溶液、硝酸钡溶液、酚酞溶液、稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸、硝酸银溶液。
回答下列问题：
①加入过量试剂A的名称是________。
②填写下表：
实验步骤
预期现象和结论
步骤4：
步骤5：
解析 步骤1是溶解，所需玻璃仪器是烧杯、玻璃棒。
步骤2加入过量硝酸钡溶液。
步骤3的操作名称是过滤。
步骤4取少量滤液于试管，往其中滴加2～3滴酚酞溶液，看溶液是否变红。
步骤5用试管取少量滤液，往其中滴加足量的稀硝酸，再滴加硝酸银溶液。
若没有白色沉淀生成，则说明假设2成立。
若有白色沉淀生成，则说明假设1或假设3成立；结合步骤4如果溶液变红，假设3成立。
答案
（1）烧杯、玻璃棒过滤
（2）氢氧化钠
（3）①硝酸钡溶液
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤4：
取少量滤液于试管，往其中滴加2～3滴酚酞溶液
如果溶液变红，假设2或假设3成立。
如果溶液不变红，假设1成立
步骤5：
用试管取少量滤液，往其中滴加足量的稀硝酸，再滴加硝酸银溶液
若
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