人教版高中化学选修6 第三单元 物质的检测 3.1物质的检测 上课课件（共67张ppt）

(共67张PPT)

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市场中琳琅满目的商品都需要检测，才能保证消费者的安全


物质检测涉及国民经济、国防建设、资源开发、环境保护、新材料和新技术研发及人们的衣食住行等各个领域。
化学检测如此重要，那我们结合所学知识，想想都需要哪些检测
物质组成和结构不同，物理化学性质也就不同。因此物质检测也要从这些性质入手，根据实验或是仪器检测。
根据不同的检测要求，有时我们只需要了解某物质中是否存在哪些元素或者结构（官能团），而不必知道其确切含量，而有些时候我们又必须知道其确切含量，例如食物中各种化学成分，物质能量等。这些就牵涉到物质的结构的测定。
本章我们将学习一些定性和定量检测的基本化学实验方法和思路，并且应用所学知识、技能探究生活中的实际问题。
课题一 物质的检验
1.物质的鉴别
2.仪器分析鉴定物质
知识与能力

教学目标
学习各种离子的检验方法
了解检验离子的各种仪器
初步掌握基本离子的检验手段
情感与态度
对于物质的特性有所了解，开阔了视野，增长了知识
通过学习提高了认识世界的能力
过程与方法
通过了解各种实验仪器增加同学们的动手能力。
通过实验增长同学们的化学知识

教学重难点
重点
难点
学习各种检别物质的方法
了解实验仪器的使用
1. 物质的鉴别
物质的鉴别是综合利用化学性质和物理性质，例如物质的形态、颜色、气味、溶解性、焰色、酸碱性、沉淀的生成与溶解，进行分组，然后加以鉴别。
例如
有四种白色粉末。已知分别是氯化钠、氯化钡、碳酸钠和无水硫酸铜，试用所学知识把它们分别出来。




样品1 样品2 样品3 样品4

加蒸馏水




无色溶液
蓝色溶液
CuSO4

NaCl、BaCl2、Na2CO3

加稀盐酸
有气体产生
Na2CO3

无气体产生
NaCl、 BaCl2





加稀硫酸
无沉淀产生
NaCl
生成白色沉淀
BaCl2
注意：
1、对于含有多种不同离子的混合物，若各物质离子间的特征反应互不干扰，则只需取样一次，然后逐级检验。
2、对于含有多种不同离子的混合物，若各物质离子间的特征反应有干扰，则需先利用沉淀反应使离子分离，然后分组检验.
常见阳离子的特征反应
稀盐酸 稀硫酸 NaOH溶液
Fe3+
Cu2+
Al3+
NH4+
Ba2+
Ag+
－
－
红褐色沉淀
－
－
蓝色沉淀
－
－
白色沉淀，溶于过量NaOH溶液
－
－
刺激性气体
－
白色沉淀
－
白色沉淀
－
白色沉淀很快变为黑色
常见物质检验的一般思路
一、固态物质的检验
待检物质
观察固体颜色初步区分

加水溶解看溶解性

根据特征反应检验

二、溶液的检验
待检溶液

加酸碱指示剂

（紫色石蕊试液）
根据颜色变化分组

根据特征反应检验
三、无机气体的检验
O2: 用试管或集气瓶收集气体，将带火星的木
条插入试管或集气瓶中；木条复燃
H2: 点燃，在火焰上方罩一各干燥而冷的小烧
杯；淡蓝色火焰，烧杯中有水雾生成
NH3:（1）用湿润红色石蕊试纸检验；试纸变蓝。
（2）用玻棒蘸取浓盐酸靠近集气瓶口，打开
玻璃片；有白烟生成
CO2: 通入澄清石灰水；石灰水变浑浊
SO2: (1)通入澄清石灰水；石灰水变浑浊
(2)通入品红溶液；品红褪色
H2S: (1)用湿润的醋酸铅试纸或硝酸铅试纸检验；
试纸变黑色
(2)通入CuSO4溶液；
有黑色沉淀生成
CO:通过灼热的氧化铜，反应产物通入澄清石灰水；黑色粉末变成光亮的红色，石灰水变浑浊
NO:向待检气体中通入空气；无色气体变红棕色
NO2与溴蒸气（红棕色）
(1)AgNO3溶液：
没有明显现象为NO2;有浅黄色沉淀生成的为溴蒸气
(2)蒸馏水：气体变为无色，溶液也无色的为NO2；气体颜色变浅，溶液呈橙色的为溴蒸气

知识拓展
分析化学简介
分析化学(analytical chemistry)是研究获取物质化学组成和结构信息的分析方法及相关理论的科学，是化学学科的一个重要分支。分析化学的主要任务是鉴定物质的化学组成（元素、离子、官能团、或化合物）、测定物质的有关组分的含量、确定物质的结构（化学结构、晶体结构、空间分布）和存在形态（价态、配位态、结晶态）及其与物质性质之间的关系等。
主要任务：
1. 鉴定物质的组成
2. 检测物质中有关组分的含量
3. 测定物质的化学结构
2.仪器分析鉴定物质
检验物质的方法很多，除了利用它的化学性质以外，还有许多利用物理性质检验的仪器帮助我们来了解物质的结构和性质。
高效液相色谱分析仪
色谱法是一种分离分析技术，使原本很难测试的混合物得以很快的分离、检测。液相色谱法是以液体为载体将样品带入色谱仪进行分析的色谱法。高效液相色谱采用了高压泵、高效分离柱、高灵敏度检测器使分离效能、分析速度、检测灵敏度比经典柱液相色谱有了很大地提高。
高效液相色谱分析仪
红外光谱仪
傅立叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪，利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅立叶变化的数学处理，把干涉图还原成光谱图。
一、基本原理
二、使用范围
应用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。
1. 只需三个分束器即可覆盖从紫外到远红外的区段；
2. 专利干涉仪，连续动态调整，稳定性极高；
3. 可实现LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技术联用；
4. 智能附件即插即用，自动识别，仪器参数自动调整；
5. 光学台一体化设计，主部件对针定位，无需调整。
三、仪器特点
红外光谱仪
质谱仪
质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。
质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。从应用角度，质谱仪可以分为下面几类：
有机质谱仪

气相色谱-质谱联用仪
液相色谱-质谱联用仪
傅立葉变换质谱仪
无机质谱仪

火花源双聚焦质谱仪
感应耦合等离子体质谱仪
二次离子质谱仪
沃特式质谱仪
核磁共振谱仪
这是新型的全数字化仪器，它的优点是：
(1)大大减少噪音，提高S/N；
(2)抗外界干扰；
(3)增加测试的动态范围；
(4)由于采用了数字锁。
所以从根本上改善了谱仪的稳定性。该谱仪的应用面很广，固体和液体都可做。 1.备有CP/MAS探头，有4mm和7mm二种探头，主要用于固体样品的测试，可以研究有机固体及高分子凝聚态的结构与性能。 2.用BBI探头测试液态样品，应用反向模式测各种2D谱，以确定化合物的分子结构。
超导核磁共振谱仪
核磁共振波谱仪
实验3-1
几种无机离子的检验
实验内容：
1.设计实验，鉴别硝酸铵、硫酸铵、硫酸钠、氯化钠、无水硫酸铜五种固体。
2.设计实验，检验可能含有Fe3+、Al3+、Ag+、Ba2+的混合溶液。
实验目的：
1.鉴别几种无机物
2.检验混合溶液中的几种离子
3.学习鉴别和检验不同无机化合物、混合物的思路和方法。
4.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。
实验原理：
1.设计实验①
本实验是鉴别几种不同的物质，在带有标签的五种物质中加入蒸馏水，观察颜色，溶液显蓝色的即为硫酸铜；再往溶液中滴加氯化钡溶液，出现浑浊的溶液即为硫酸铵和硫酸钠溶液，不出现浑浊的为硝酸铵和氯化钠溶液；硫酸铵和硫酸钠溶液的鉴别，滴加氢氧化钠在瓶口处使湿润的红色石蕊试纸变蓝的即为硫酸铵，无变化的为硫酸钠；硝酸铵和氯化钠的鉴别为，滴加氢氧化钠在瓶口处使湿润的红色石蕊试纸变蓝的即为硝酸铵，无变化的为氯化钠。
2.设计实验②
往四种带有标号的溶液中分别滴加氢氧化钠溶液，有红褐色沉淀出现的为含有Fe3+的溶液；先有白色沉淀后来又消失的为含有Al3+的溶液；先有白色沉淀然后迅速变黑的为含有Ag+的溶液；一直都没有变化的为含有Ba2+的溶液。
实验用品：
已编号的硝酸铵、硫酸铵、硫酸钠、氯化钠、无水硫酸铜固体；
含有Fe3+ 、 Al3+ 、Ag+ 、Ba2+中三或四种离子的混合溶液；
蒸馏水、氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、石蕊试纸。
思考与讨论
1.对于上述两个实验，你可以拓展思路，多设想几种可行鉴别方法，从中你认为最优方案是什么？为什么？
2.实验内容中两个实验分别是纯净物和混合溶液，在鉴别时方法上有何不同？
拓展实验
1.设计实验，检出明矾中的阴、阳离子或证明硫酸亚铁铵晶体中含有H2O、Fe2+、NH4+和SO42-。
2.设计实验，鉴别氯化铁、硫酸铁、硫酸铵、碳酸钠、碳酸钙五种固体。
3.某固体混合物中含有氯化铝、氯化钠、硫酸铵、碳酸铵、硫酸钾五种物质中的三种，设计检验该混合物的方案并实施。
明矾阴阳离子的鉴定
取少许明矾溶液加氯化钡溶液,出现白色沉淀,证明有硫酸根离子,继续滴加至沉淀完全,取滤液加入浓氢氧化钠溶液先生成沉淀后又溶解,证明有铝离子,最后可以用焰色反应来验证钾离子的存在.
拓展实验提示：
五种固体的鉴别
把五种物质分别编号，先滴加盐酸有气体产生的即为碳酸钠和碳酸钙，两种物质由焰色反应区别；剩余三种物质分别加入氢氧化钠，有红棕色沉淀产生的为氯化铁和硫酸铁，没有沉淀产生的即为硫酸铵；往硫酸铁和氯化铁中加入氯化钡，有白色沉淀的即为硫酸铁，没有现象的为氯化铁。
固体混合物的鉴别
往五种固体中分别加入盐酸，有气体产生的即为碳酸铵；然后再往剩余四种物质中加入氢氧化钠，有气体生成并使红色石蕊试纸变蓝的物质为硫酸铵；出现白色沉淀，并且随着氢氧化钠的不断滴加沉淀消失的为氯化铝。
同学们可以开拓思路多想想有哪些方法鉴别这些物质？
实验3-2
几种有机物的检验
实验内容：
设计实验，检验下列几组物质：
1.鉴别酒精、白醋、香蕉水三种液体；
2.检验某汽油样品中是否含有不饱和烃；
3.鉴别某白色粉末是葡萄糖还是淀粉；
4.鉴定几种织物（不同花色的毛绒或布条）的成分（纯毛、纯棉或化纤）。
实验目的：
1.鉴别几种有机物。
2.检验不同类的有机物。
3.初步学习鉴别或检验几种有机物质、官能团的思路和方法。
4.体验综合利用化学知识和实验技能，解决实际问题及探究未知物质的过程和乐趣。
实验原理提示：
1.酒精、白醋、香蕉水这三种有机物，颜色相差不多，但是它们的味道却大相径庭，人们可以利用嗅觉分辨它们；
2.不饱和烃的鉴别方法：加入溴水，如果溴水褪色则说明物质中含有不饱和烃，反之则没有不饱和烃。
3.将白色粉末溶解于水，滴加碘水，如果显蓝色说明是淀粉，没有反应的为葡萄糖；
4.在毛织衣物和化纤衣物里分别取下一点试毛分别点燃，再观察，因为毛织衣物含蛋白质，所以燃烧后有毛发烧焦的味道，而化纤没有；再看燃烧后粉末的颜色的，毛织物是黑色的，而化纤是灰色的，如纯毛里含化纤，粉末就有硬快
实验用品：
酒精、白醋、香蕉水；某标号汽油；葡萄糖、淀粉的混合物；纯毛和化纤的纺织物；打火机、碘水、溴水。
思考与讨论
如果你所需检测的是乙醇和乙酸乙酯的混合物、淀粉和葡萄糖的混合物，你怎样检出它们？需要分离吗？说明原因。
拓展实验
设计一个实验，看看工业废水中是否含有苯酚？
实验原理提示：
苯酚（C6H6O），又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物，一种弱酸。常温下为一种无色晶体。有毒。有腐蚀性，常温下微溶于水。与溴水反应生成白色三溴苯酚沉淀。
此反应非常灵敏呦！
实验3-3
植物体中某些元素的检验
实验目的：
1.应用已学和资料提供的检验离子的反应，检验生活里常见物质中的某些元素。
2.学习利用检验离子的反应探究身边物质成分元素的一般思路和方法。
实验原理提示：
植物体中含有大量的无机离子，根据我们所学知识，许多阴阳离子在溶液中能发生特殊性的反应，产生明显的实验现象，我们可以利用这些特性来了解植物体中都含有哪些离子。植物中元素的检验，需要对植物的灰化、溶解等预处理非常重要。检验离子时，根据检出元素所需的状态，采用不同的酸进行溶解。
离子 检验方法 现象
Ca2+ 在点滴板空穴中滴2滴Ca2+试液、2滴6mol/LHAc，再滴入饱和
（NH4）2C2O4溶液 生成白色沉淀
Mg2+ 在点滴板孔穴中依次滴加2滴Mg2+试液、2滴6mol/L氢氧化钠和2滴镁试剂（注意：反应必须在碱性条件下进行；常需加EDTA溶液以掩蔽其他氢氧化物沉淀的干扰） 生成天蓝色沉淀
Fe2+ 在滴板孔穴中依次滴加1滴Fe2+试液、1滴2mol/LHCl和1滴
K3［Fe(CN)6］试剂 生成蓝色沉淀
几种常见离子的检验方法
离子 检验方法 现象
Al3+ 在离心试管中依次滴加2滴Al3+试液、5滴水、2滴2mol/LHAc和2滴铝试剂，振荡后在水浴中加热片刻，再加入2滴氨水 生成红色絮状沉淀
Zn2+ 在小试管中依次滴加2滴Zn2+试液、5滴氢氧化钠溶液和10滴二苯蹓腙，振荡后在水浴中加热。 水溶液成粉红色
离子 检验方法 现象
Pb2+ 在点滴板孔穴中依次滴加2滴Pb2+试液、2滴2mol/LHAc和2滴0.5mol/LK2CrO4溶液 生成黄色沉淀
PO43- 于滤纸上同一点处依次滴加1滴PO43-试液、1滴（NH4）2MoO4de 硝酸溶液、1滴联苯胺试剂和1滴NaAc溶液 出现蓝色斑点或轮圈
I-
在试管中加2滴I-试液和6滴CCl4，再逐滴加入氯水，边加边振荡 CCl4层出现紫色
实验用品：
2mol/LHCl、浓硝酸、5%HAc、蒸馏水、干柏树叶、茶叶、干海带。托盘天平、坩埚、电炉、烧杯、量筒、研钵、漏斗、铁架台、玻璃棒、药匙、滤纸、剪刀。
实验步骤：
1.待测物溶液的制备
（1）取20g干柏树叶，剪碎后放入坩埚中，在电炉上加热灰化。所得灰分移至研钵中研细。在烧杯中加入一药匙研细的灰分，再加入15ml/LHCl，搅拌后，浸泡15分钟，过滤，所得浸出液编号为“柏叶1”。在另一烧杯中加入一药匙研细的灰分，用2ml浓硝酸使其溶解，再加入30ml蒸馏水稀释，过滤取清液，编号“柏叶2”。
（2）用同样的方法处理茶叶，得“茶叶1”“茶叶2”。
（3）取10g海带放入坩埚中，在电炉上加热灰化。在烧杯中加入一药匙海带灰，再加入10ml5%HAc溶液，稍加热使其溶解，过滤得滤液编号为“海带”。
2.待测物中某些成分元素的检验：
（1）检验试样“柏叶1” “茶叶1”中的钙离子、铁离子、铝离子。
（2）检验试样“柏叶2” “茶叶2”。
（3）检验“海带”试样中的碘。
根据表中离子的检验方法同学们自己设计实验验证植物中的离子
思考与讨论
本实验在制备待测溶液时，根据欲测元素得不同，选用不同的酸性溶液分解灰分，想一想这是为什么？
拓展实验
根据你居住地周边的资源环境情况，自拟检验物质成分元素的其他研究。