2020年高中化学 专题3课题1 牙膏和火柴头中某些成分的检验教学案 苏教版选修6 10页

课题1 牙膏和火柴头中某些成分的检验 ‎[浙江选考·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。‎ ‎1．了解牙膏和火柴头的主要成分及其检验方法。培养设计实验方案并动手操作的技能。‎ ‎2．通过“发现问题、提出假设、设计实验、实验验证、分析推论”的实验探究过程，培养设计实验、观察实验、评价实验等综合实验能力。‎ ‎3．以牙膏和火柴头成分知识为载体，培养学生关注社会，热爱生命的情感。‎ ‎　　 ‎ ‎———————实验要素先知道　‎ 一、 牙膏中某些成分的检验 ‎1．检验牙膏中的摩擦剂是否为CaCO3‎ ‎(1)CaCO3跟盐酸反应产生无色无味的能使澄清石灰水变浑浊的气体——证明有CO。‎ 相关反应的方程式为 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，‎ Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O。‎ ‎(2)CaCl2溶液中滴加(NH4)‎2C2O4溶液产生白色沉淀——证明有Ca2＋。‎ 相关反应的离子方程式为Ca2＋＋C2O===CaC2O4↓‎ ‎2．检验牙膏中的保湿剂是否为甘油 多羟基化合物与新制Cu(OH)2悬浊液反应产生绛蓝色的溶液。‎ 相关反应的化学方程式为 10‎ ‎3．检验牙膏中含有F－‎ Ⅰ.Ca2＋＋‎2F－===CaF2↓(白色)‎ Ⅱ.Fe3＋(黄色)＋‎6F－===[FeF6]3－(无色)‎ Ⅲ.Fe(SCN)3＋‎6F－===[FeF6]3－(无色)＋3SCN－‎ 二、火柴头中硫元素、氯元素的检验 ‎1．硫元素的检验 火柴头中含有单质硫，燃烧后生成SO2，可使酸性KMnO4溶液、溴水、品红溶液等褪色。‎ ‎(1)通入稀的浅红色酸性KMnO4溶液中，溶液由红色褪为无色，反应方程式为5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4。‎ ‎(2)通入淡黄绿色氯水中，溶液由淡黄绿色褪为无色，反应方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。‎ ‎(3)通入无色的氢硫酸溶液中，溶液变浑浊，反应方程式为SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。‎ ‎(4)将二氧化硫气体通入品红溶液中，溶液变为无色，加热时溶液又变为红色。‎ ‎2．氯元素的检验 ‎(1)检验燃烧后生成的Cl－：火柴头中含有KClO3，点燃后KClO3转化为KCl，可用AgNO3溶液检验。‎ 化学反应：2KClO32KCl＋3O2↑，‎ KCl＋AgNO3===AgCl＋KNO3。‎ ‎(2)直接检验ClO：KClO3直接与AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液反应。‎ 离子反应为ClO＋3NO＋Ag＋===AgCl↓＋3NO。‎ ‎———————实验过程详剖析 ‎[器材与原理]‎ 相关器材 ‎ 试管、烧杯、玻璃棒、滴管、酒精灯、火柴、刀片、试管夹。‎ ‎[实验与拓展]‎ 实验流程 ‎1．牙膏中某些成分的检验 10‎ ‎(1)取2 mL左右的牙膏于试管中，加入10 mL蒸馏水，搅拌均匀，静置并分离。‎ 实验现象：搅拌后呈胶状，静置后有沉淀。‎ ‎(2)测溶液的pH 用玻璃棒蘸取步骤1所得溶液点在试纸中部，并与标准比色卡对比。‎ 实验现象及结论：pH＞7，溶液显碱性。‎ ‎(3)检验甘油 取2 mL步骤1所得溶液，加入少量新制Cu(OH)2。‎ 实验现象及结论：溶液变为绛蓝色，说明溶液中有甘油。‎ ‎(4)检验F－‎ 实验方案 实验现象 实验结论 方案一：取2 mL 1 mol·L－1的CaCl2溶液，滴加步骤1所得溶液 产生白色沉淀 溶液中有F－‎ 方案二：取1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液，滴加步骤1所得溶液 黄色溶液变为无色　　‎ 方案三：取1 mL蒸馏水，先后滴加2滴浓度均为0.1 mol·L－1的FeCl3溶液和KSCN溶液，再加入适量步骤1所得溶液 先变血红色后血红色褪去 ‎(5)CaCO3的检验 CO的检验：取步骤1所得沉淀加入试管，加入适量稀盐酸，将蘸有石灰水的玻璃棒伸入试管中。‎ 实验现象及结论：产生无色无味气体，玻璃棒表面溶液变浑浊，说明沉淀物中含有碳酸盐。‎ Ca2＋的检验：在检验完CO的溶液中加入1 mol·L－1的(NH4)‎2C2O4溶液。‎ 实验现象：产生白色沉淀，说明沉淀物为钙盐。‎ 10‎ ‎2．火柴头中硫元素、氯元素的检验 ‎(1)检验火柴头燃烧后是否有SO2生成 方案1：取两只洁净的小烧杯，标记为甲、乙，在乙烧杯中加入10 mL浅红色0.000 5 mol·L－1KMnO4酸性溶液。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)，待火柴头烧完即将火柴移出，迅速将甲烧杯罩在乙烧杯上，轻轻振荡乙烧杯。‎ 实验现象：酸性KMnO4溶液褪色。‎ 方案2：用漏斗、试管、注射器、导管等组成如图所示装置。将两根安全火柴放在漏斗下面，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浅红色的0.000 5 mol·L－1KMnO4酸性溶液。‎ 实验现象：酸性KMnO4溶液褪色。‎ ‎(2)检验火柴头中氯元素的存在 方案1：将实验1中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，向溶液中滴加AgNO3溶液和稀HNO3。‎ 实验现象：产生白色沉淀。‎ 方案2：将3～4根火柴摘下火柴头，再将火柴头浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液。‎ 实验现象：产生白色沉淀。‎ 实验结论：据方案1或2均检验出火柴头中含有氯元素。‎ 对点集训 ‎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：选C　摩擦剂的主要成分是磷酸钙或碳酸钙、氢氧化铝、二氧化硅等，占牙膏成分的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的污渍、牙斑、食物残渣等。‎ ‎2．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．将滤渣平分成两等份，分别加入NaOH溶液和稀盐酸中，均能溶解 解析：选D　Al(OH)3是两性氢氧化物，既能溶于强酸又能溶于强碱。‎ 10‎ ‎3．取火柴头浸于水中片刻后的溶液，检验溶液中是否含有氯元素的试剂是(　　)‎ A．AgNO3溶液 B．AgNO3溶液和稀HNO3‎ C．AgNO3溶液、稀HNO3和NaNO2溶液 D．KI淀粉溶液 解析：选C　火柴头的成分中含有KClO3，氯元素具有较高价态，具有氧化性，可选择还原剂将其还原为Cl－，通过检验Cl－存在检验Cl元素存在。加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液时，发生如下反应ClO＋3NO＋Ag＋===AgCl↓＋3NO，有白色沉淀生成。注意KI淀粉溶液变蓝后并不能证明氯元素一定存在。‎ ‎4．火柴头燃烧可产生SO2，下列检验SO2的装置正确的是(　　)‎ 解析：选B　A项，把KMnO4溶液抽入注射器内；C项，把KMnO4溶液压出试管外；D项，不能把火柴燃烧产生的气体抽入试管内。‎ ‎5．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)某同学研究了教材中的实验装置后提出用如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的含量主要实验步骤如下：‎ A．刮取火柴头，小心研碎，称得其质量为‎2.45 g ；‎ 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‎1.435 g。‎ ‎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__________________________________________；‎ 10‎ ‎②实验测得火柴头中KClO3的质量分数为__________； ‎ ‎③如果B步骤中未洗涤沉淀残渣，测得KClO3的质量分数将____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)，如果C步骤中未洗涤AgCl沉淀，测得KClO3的质量分数将____________。‎ 解析：(1)能使品红溶液褪色的是SO2，迅速使火柴燃烧后的SO2与品红溶液充分接触。‎ ‎(2)①要使实验减小误差，保证氯元素完全转化为AgCl沉淀，必须加入足够的AgNO3和NaNO2。②依原子守恒易得n(KClO3)＝n(AgCl)＝‎1.435 g/‎143.5 g·mol－1＝0.01 mol，所以w(KClO3)＝(0.01 mol×‎122.5 g·mol－1÷‎2.45 g)×100%＝50%。③B步骤不洗涤沉淀会造成KClO3损失，从而造成最终的AgCl沉淀量减少，故结果偏小；C步骤不洗涤沉淀会造成AgCl沉淀量增加，故会使结果偏大。‎ 答案：(1)迅速将甲烧杯倒扣在乙烧杯上，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 拓展实验 居室内空气中甲醛浓度的检测 ‎(1)实验步骤：向一定量的酸性高锰酸钾溶液中缓慢通入待测的室内空气，测得使酸性高锰酸钾溶液恰好褪色时所需要的空气体积数，即可推算出室内空气中甲醛的浓度。‎ ‎(2)实验现象：紫色酸性高锰酸钾溶液变无色。‎ ‎(3)实验原理：4MnO＋5HCHO＋12H＋―→4Mn2＋＋5CO2↑＋11H2O ‎[注意]　所用的高锰酸钾溶液浓度要小，体积也要少，否则反应所需甲醛的物质的量就多，实验时间就长。‎ ‎———————课后检测与提能 ‎1．用pH试纸测定溶液pH的正确操作是(　　)‎ A．将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照 B．将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照 C．将一小条试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，与标准比色卡对照 D．将一小条试纸先用蒸馏水润湿后，再在待测液中蘸一下，取出后与标准比色卡对照 解析：选A　pH试纸在使用前不能用蒸馏水润湿，否则影响pH的测定。正确方法是要用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照，更不能用试纸蘸取待测液，污染化学试剂。‎ 10‎ ‎2．有甲酸、乙酸、乙醛、乙酸乙酯、乙醇、溴乙烷6种无色溶液，只用一种试剂就可以将它们一一鉴别出来。这种试剂是(　　)‎ A．蒸馏水　　　　　　　　　　 B．FeCl3溶液 C．新制的Cu(OH)2悬浊液 D．NaOH溶液 解析：选C　新制的氢氧化铜悬浊液会与甲酸、乙酸发生中和反应，生成易溶的铜盐溶液。甲酸和乙醛有醛基，加热时会被新制的氢氧化铜悬浊液氧化，新制的氢氧化铜悬浊液被还原析出砖红色的Cu2O沉淀。新制的氢氧化铜悬浊液中有水，当与酯或溴乙烷相混时，有机层与水层因不溶而分层，酯密度小，浮于水面，溴乙烷密度大，沉于下层。‎ ‎3．为确定下列置于空气中的物质是否变质，所选检验试剂(括号内物质)不能达到目的的是(　　)‎ A．Na2SO3溶液(BaCl2溶液)‎ B．FeCl2溶液(KSCN溶液)‎ C．KI(淀粉溶液)‎ D．HCHO溶液(石蕊溶液)‎ 解析：选A　由于BaCl2能形成亚硫酸钡和硫酸钡沉淀，所以无法确定Na2SO3溶液是否变质。‎ ‎4．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(可加热)中，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 湿润的试纸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：选C　碘水与淀粉溶液未接触，不会变蓝，即使碘遇淀粉变蓝色也不是显示碘的氧化性，A项错误；氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故不能用蓝色石蕊试纸检验氨气，B项错误；二氧化氮能使碘化钾淀粉试纸变蓝，是因其具有氧化性，将碘离子氧化为单质碘，D项错误。‎ ‎5．甲、乙、丙、丁分别是Al2(SO4)3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中的一种。若将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加则沉淀消失，丁溶液滴入甲溶液时，无明显现象发生。据此推断丙物质是(　　)‎ A．Al2(SO4)3 B．NaOH C．BaCl2 D．FeSO4‎ 10‎ 解析：选D　由题给反应现象可知，丁为NaOH，乙为Al2(SO4)3，甲为BaCl2，故丙为FeSO4。‎ ‎6．下列有关物质检验的实验结论正确的是(　　)‎ 选项 实验操作及现象 实验结论 A 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成 该溶液中一定含有SO B 向某溶液中加入2滴KSCN溶液，溶液不显血红色。再向溶液中加入几滴新制的氯水，溶液变为血红色 该溶液一定含有Fe2＋‎ C 将某气体通入品红溶液中，品红溶液褪色 该气体一定是SO2‎ D 将少量某物质的溶液滴加到新制的银氨溶液中，水浴加热后有银镜生成 该物质一定属于醛类 解析：选B　A项，检验SO时，应先加盐酸，再加氯化钡溶液，否则会受到其他离子的干扰，如Ag＋；C项，能够使品红溶液褪色的气体不一定是SO2，如氯气；D项，能发生银镜反应的官能团为醛基，而醛基还可能存在于甲酸或甲酸某酯、甲酸盐以及葡萄糖等物质中。‎ ‎7．如图装置可用于收集SO2并验证其某些化学性质，下列说法正确的是(　　)‎ 选项 试剂 现象 结论 A KMnO4‎ 酸性溶液 溶液褪色 SO2有氧化性 B 品红溶液 溶液褪色 SO2有漂白性 C NaOH溶液 无明显现象 SO2与NaOH 溶液不反应 D 紫色石蕊溶液 溶液变红色后不褪色 SO2有酸性、没有漂白性 解析：选B　A项，高锰酸钾酸性溶液具有强氧化性，体现二氧化硫的还原性，错误；B项，二氧化硫能使品红溶液褪色，体现二氧化硫的漂白性，正确；C项，二氧化硫是酸性氧化物，可以与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠，错误；D 10‎ 项，二氧化硫可以使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化硫溶液具有酸性，二氧化硫有漂白性，但不能漂白指示剂，即不能使变红后的石蕊溶液褪色，错误。‎ ‎8．请结合火柴燃烧过程中观察到的现象，探讨该过程中可能发生的主要反应，并写出它们的化学方程式。‎ 解析：点燃火柴的过程中 ，首先看到白烟，接着产生火花，闻到一股刺激性气味，然后火柴头燃烧，最后火柴杆燃烧。‎ 答案：①2KClO32KCl＋3O2↑‎ ‎②4P＋5O2===2P2O5‎ ‎③S＋O2===SO2‎ ‎④2Sb2S3＋9O2===2Sb2O3＋6SO2‎ ‎⑤(C6Hn＋6nO2===6nCO2＋5nH2O ‎9．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：pH试纸在使用时不能用水湿润，否则可能造成结果不准确。要用玻璃棒蘸取，与标准比色卡对照。Ca2＋的检验可用草酸铵。‎ 答案：(1)过滤　玻璃棒、烧杯、漏斗 ‎(2)将一条pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在pH试纸上，再与标准比色卡对比 ‎(3)‎ 10‎ ‎(4)草酸铵 10‎