Transcript 化学学科讲座课件
南京市栖霞中学 王华 科学探究题是化学中考中必考的重要 题型，注重考查考生的科学素养、化学 知识认知水平和表达交流能力。 科学探究的一般步骤：提出问题、做出假设、 设计实验、验证实验、得出结论、表达与交流 等。 解题要点：探究题一定要围绕探究的目的进行 猜想，联系所学知识点，由探究的问题和猜想 设计实验，且结论一定要围绕探究的问题和猜 想来回答。 对氢氧化钠的探究 氢氧化钠固体会吸收空气中的水分而潮解， 且会和空气中二氧化碳反应而变质，所以要密 闭保存。 探究一：对氢氧化钠敞口或久置变质的探究 思考：1.氢氧化钠敞口或久置变质的成分？ Na2CO3 2.检验氢氧化钠变质就是利用什么物质的性质 来加以检验？利用Na CO 的性质，要有明显现象 2 3 3.利用物质的性质，可选用哪些试剂（要求不同 类别）检验氢氧化钠是否变质？ 酸、碱、盐 4.可以用酚酞试剂检验氢氧化钠是否变质吗？ 不能，NaOH和Na2CO3 溶液都是碱性。 性质是 核心 现象是 关键 设计实验证明NaOH溶液已经变质 酸加少了，则可能和 为什么盐酸 溶液中的氢氧化钠反应完了 必须过量？ 加水，配成溶液 方案一：向溶液中滴加 过量 的稀盐酸 方案二：向溶液中加入Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液 方案三：向溶液中加入BaCl2溶液 CaCl2溶液可以吗？ 产生 气泡 产 生 沉 淀 实验评价：甲乙丙丁四位同学对一瓶敞口的氢氧化钠溶液是否变 酸加少了，和溶液中的氢氧化钠 质进行实验探究，以下是他们的实验过程：（请补充表格内容） 就反应完了，应加足量酸 方法 甲 乙 现象 结论 × 取样，滴入几滴稀盐酸NaOH溶液和变质生成的 无气泡产生 氢氧化钠没变质 Na2CO3溶液都是碱性 × 取样，滴加酚酞试剂 溶液变红 氢氧化钠变质了 丙 取样，加入硝酸钡溶液 出现白色浑浊 氢氧化钠变质了 丁 取样，加入 氢氧化钡 溶液 （试剂类别和其他三人不同 出现白色浑浊 氢氧化钠变质了 （1）从实验结论可知，哪位同学的结论不正确，原因是什么？ 应怎样操作才能观察到预期的现象，得出正确结论？ （2）从实验方法上，哪位同学的方法不能得出他的实验结论， 原因是什么？ 1.检验氢氧化钠是否变质实质上就是检验什 么离子？如何检验？ 检验：碳酸根离子 加入足量的酸溶液（含H+）、或含 Ca2+ 或 Ba2+的碱或盐溶液 。 2.注意：不能用酚酞来检验氢氧化钠是否变质， 因为氢氧化钠和变质生成的碳酸钠溶液都是碱 性，都能使酚酞变红。 探究二：对氢氧化钠变质程度的探究 方法提示：对反应后的成分进行探究，一般根据反应的进行程 • 提出问题：氢氧化钠完全变质和不完全变质后的成 度，把反应分为2种情况，完全反应和没完全反应。完全反应则 分分别是什么？ 反应后只有生成物；没完全反应则反应后就有生成物和剩余的 反应物。 假设1：完全变质，变质后的成分：Na2CO3 Na2CO3 假设2：不完全变质（部分变质），变质后的成分： NaOH 讨论：1.探究氢氧化钠的变质程度就是检验什么物 质的存在？ 检验碳酸钠溶液中是否有氢氧化钠 2.应如何检验氢氧化钠的变质程度？ 先除尽碳酸钠（排除干扰） 再检验氢氧化钠 探究二：对氢氧化钠变质程度的探究 假设1：完全变质，变质后的物质：Na 2CO3 假设2：不完全变质（部分变质），变质后的物质：Na2CO3 NaOH 方法 取样于试管中，向溶液 中滴加过量的氯化钡溶 液，至不再出现沉淀。 再取上层清液，滴加酚 酞溶液。 预期现象 结论 有Na2CO3 氢氧化钠 出现白色沉淀， 部分 变质 酚酞溶液变红。 有NaOH 出现白色沉淀， 氢氧化钠 酚酞溶液不变红。 完全 变质 没有NaOH 没有加入足量的 实验评价：几位同学继续对那瓶变质的氢氧化钠进行实验探究，想 BaCl2，把Na2CO3 要知道该氢氧化钠溶液是否完全变质，以下是他们的实验过程 全部除尽。 方 法 现 象 甲 取样于试管中，滴加一定量的氯化钡 有白色浑浊 溶液。 溶液变红 再取上层清液，滴加酚酞溶液 √ 乙 取样于试管中，向溶液中滴加过量的 有白色浑浊 氯化钡溶液，至不在出现沉淀。 再取上层清液，滴加酚酞溶液 溶液不变红 加入足量的Ba(OH)有白色浑浊 丙 取样于试管中，向溶液中滴加过量的 2和Na2CO3 溶液反应，生成NaOH,引入了 氢氧化钡溶液，至不在出现沉淀。 OH ,也会使酚酞变红。 再取上层清液，滴加酚酞溶液 溶液变红 结 论 部分变质 全部变质 部分变质 交流：几位同学对上述实验过程和结论进行讨论分析后，认为其中 一位同学的实验方法和结论是正确的，请分析其他2位同学的错误 原因？ 1.检验氢氧化钠是部分变质还是全部变质实质 上就是检验什么离子？ 检验含有碳酸根离子的溶液中是否有氢氧根离子 2.在检验氢氧化钠变质程度时，即检验混合液 中的CO32-和OH-时，在检验顺序上和检验时 应注意什么？ 应先检验并除去CO32- （防止对OH-的检验造成干 扰），再检验OH-。 注意：选用的试剂只和CO32-反应，且不引入OH- 刚才从定性的角度探究了氢氧化钠的变 质及是否完全变质，下面我们就从定量的角 度探究氢氧化钠的变质程度。 探究三、从定量的角度探究氢氧化钠的变质程度 如何设计实验方案，测定氢氧化钠样品的 变质程度呢？ 即测量混合物中某成分含量的方法有哪些？ 根据变质生成的碳酸钠的性质， 采用气体法或沉淀法来测定氢氧化 钠的变质程度。 加入足量的酸至不再产生气体，通过测 量气体的质量或体积，带入化学方程式 中计算变质生成的碳酸钠质量。 方案Ⅰ ：测定反应前后容器中物质的总质量差 根据质量守恒，反应后装置中减少的总重量就是产生气体质量。 称量装置+稀盐 酸+试样质量 充分反应后 称量装置+ 剩余物质量 算出二氧 化碳质量 NaOH + HCl == NaCl + H2O 例1：某校研究性学习小组为确定实验室中一瓶久置氢氧化 Na2CO3+2HCl == 2NaCl+H2O+CO2↑ 钠的变质程度，做了如图的实验：（数据记录如下） 称量项目 称量时间 反应前总质量 质量/g 试样 11.0 装置+稀盐酸 160.0 装置+稀盐酸+试样 反应开始后20s 167.0 装置+稀盐酸+试样 反应开始后30s 166.6 装置+稀盐酸+试样 反应开始后90s 166.6 （1）反应生成CO2的质量为 4.4 g。 反应后总质量 11g+160g- 166.6g = 4.4g (根据质量守恒) （2）通过计算确定样品中Na2CO3的质量分数。 利用碳酸钠和盐酸反应的化学方程式计算 解：设样品中Na2CO3的质量为X . Na2CO3+2HCl == 2NaCl+H2O+CO2↑ 44 4.4g 106 X 106 = X 44 4.4g X= 10.6g 样品中Na2CO3的质量分数= 10.6 g x100% = 96.4% 11g 答：样品中Na2CO3的质量分数为96.4% . 加入足量的酸至不再产生气体，通过测 量气体的质量或体积，带入化学方程式 中计算变质生成的碳酸钠质量。 方案Ⅱ ：称量气体吸收装置增重的质量 想一想：利用该反应生成气体，可以用什么物质来吸收？ 把反应产生的二氧化碳气体用氢氧化钠溶液来吸收，称 量气体吸收装置增重的质量，就是产生二氧化碳质量。 产生的二氧化碳气体中会带有水蒸 气，导致实验误差.如何改进？ 方案Ⅱ ：称量气体吸收装置增重的质量 产生的二氧化碳气体中会带有水蒸 气，增加一个干燥的装置，减小实 验误差. 空气中的二氧化碳可能 会被吸收，导致实验误差. 如何改进？ 方案Ⅱ ：称量气体吸收装置增重的质量 在气体吸收装置后连接一个装置来吸收空气中水蒸 气和二氧化碳，减小实验误差. 碱石灰是生石灰和氢氧化钠的固体混合物，可吸收 水蒸气和二氧化碳。 用稀盐酸和稀硫 酸和样品反应， 哪个导致的实验 误差较大一些？ 方案Ⅱ ：称量气体吸收装置增重的质量 盐酸有挥发性，挥发出的HCl气体也会被氢氧化 钠溶液吸收，导致误差。 如何使装置中残留的二氧 化碳被较完全的吸收，从 而减小实验误差？ 也可用碱石灰的干燥管 代替氢氧化钠溶液 方案Ⅱ ：称量气体吸收装置增重的质量 可以通入空气把装置中产生的二氧化碳全部排入气体吸收 装置中，从而减小实验误差。 但必须先把空气的二氧化碳除去，避免实验误差。 稀硫酸 NaOH溶液 样品 加入足量的酸至不再产生气体，通过测 量气体的质量或体积，带入化学方程式 中计算变质生成的碳酸钠质量。 方案Ⅱ ：称量气体吸收装置增重的质量 称量反应前吸 收装置质量 充分反应后 称量吸收装 置质量 算出二氧 化碳质量 注意：要减小实 验误差 例2：某校化学兴趣小组的同学对敞口放置 的固体烧碱的变质程度开展了探究。现 用如图所示装置来测定该烧碱样品中碳 酸钠的质量分数（其它仪器在图中均已 略去） Na2CO3+H2SO4 == Na2SO4+H2O+CO2↑ 实验步骤如下： ①按图连接装置，并检查气密性； ②准确称得盛有碱石灰（固体氢氧化钠和生石灰的混合物）的 干燥管D的质量为83.4g； Na2CO3反应完了 ③准确称得6g样品并放入容器B中； ④关上K1，打开K2，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止； ⑤关上K2， 打开K1，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称 得干燥管D的总质量为85.6g。 试回答： （1）已知装置A中试剂为碱性溶液，其作用是 吸收空气中的CO2 。 使B中产生的CO2全部排到D中 （2）实验步骤⑤鼓入空气的目的是____ __。 （3）C装置的作用是 除去水蒸气 ，若没有C装置，则会导 致测定结果 偏大 （填“偏大”或“偏小”） 。 例2：某校化学兴趣小组的同学对敞口放置 的固体烧碱的变质程度开展了探究。现 用如图所示装置来测定该烧碱样品中碳 酸钠的质量分数（其它仪器在图中均已 略去） Na2CO3+H2SO4 == Na2SO4+H2O+CO2↑ 实验步骤如下： ①按图连接装置，并检查气密性； ②准确称得盛有碱石灰（固体氢氧化钠和生石灰的混合物）的 干燥管D的质量为83.4g； ③准确称得6g样品并放入容器B中； ④关上K1，打开K2，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止； ⑤关上K2， 打开K1，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称 得干燥管D的总质量为85.6g。 试回答： （5）根据实验中测得的有关数据，计算二氧化碳的质量 为 2.2g ，计算样品碳酸钠的质量分数为 88.3 % 计算方法同例1 产生的CO2被D装置吸收，即D装置增重的质量 加入足量的酸至不再产生气体，通过测 量气体的质量或体积，带入化学方程式 中计算变质生成的碳酸钠质量。 方案Ⅲ ：测定产生二氧化碳气体的体积 一般可用排水法收集气体并测量气体的体积，若气 体能溶于水，则水面上放一层植物油。 例3.为了测定某氢氧化钠样品的变质程度 Na2CO3+H2SO4 == Na2SO4+H2O+CO2↑ ，校化学课外活动小组利用该样品与稀硫 酸反应，设计了如右图所示的实验装置进 行实验。 ①检查装置气密性的方法是：连接好装 置，从量气管注水，量气管两边形成高度 差，做好标记，一段时间后，高度差 不变 ，说明气密性良好。 ②在图Ⅱ中油层的作用 防止二氧化碳溶于水。 ③该小组进行了三次实验，所得相关的实验的平均数据结果处 理如下：（实验温度下ρCO2=1.977g/L） 样品的质量/g 稀硫酸的体积/mL 生成二氧化碳的体积/mL 10 15 111 0.22g 计算（1）产生二氧化碳质量 。 111ml=0.111L，m=ρv=1.977g/L .0.111L= 0.22g （2）该样品中碳酸钠的质量分数 53% （计算方法同例1） 加入足量的含钙离子或钡离子的溶液与碳酸 根离子生成沉淀，通过称量沉淀的质量带入 化学方程式中计算变质生成的碳酸钠质量。 例4：实验室有一瓶久置的氢氧化钠固体，某同学想了解其变质 情况，设计实验如下: Na2CO3+CaCl2 == 2NaCl+CaCO3↓ 通过实验能推算出氢氧化钠变质的程度．试计算样品 中Na2CO3的质量分数． 利用碳酸钠和氯化钙反应的化学方程式计算 解：设样品中Na2CO3的质量为X . Na2CO3+CaCl2 == 2NaCl+CaCO3↓ 100 106 X 10g 106 = X 100 10g X= 10.6g 样品中Na2CO3的质量分数= 10.6 g x100% = 66.3% 16g 答：样品中Na2CO3的质量分数为66.3% . 定性研究物质主要是利用物 质的性质探究，定量研究物质还 要考虑减少实验误差。