研究物质的实验方法

研究物质的实验方法

课标要求

1.初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等实验技能。

2.树立安全意识，能识别化学品安全使用标识，初步形成良好的实验习惯。

3.能独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交

流。

4.初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应

用。

教材分析:

按物质的分类和提纯→物质的定性检验→溶液的配制和定量测定的顺序安排教材内容，内

容由简单到复杂，难度由低到高，逐步深入。

化学实验也是高中化学学习的重要内容，在专题1的第二单元中让学生较系统地学习和研

究物质的分离方法、物资的检验方法、溶液的配制和分析方法，能强调化学实验的重要。

情感分析：

   本单元内容和编排给课堂教学提供了丰富的活动教材，让学生进行探究的内容较多。

    教材通过实验，以“观察与思考”的方式呈现，依次引出了萃取、分液、蒸馏等重要的

物质分离和提纯方法，在“拓展视野”中介绍了层析法的发展与应用。学生可以对各种方

法的适应条件、操作目的进行比较和归纳。

教学重点:

定性和定量分析

难点：

实验数据的分析处理

课时具体安排：

物质的分离与提纯    2课时

常见物质的检验      2课时

溶液的配制及分析    2课时

第一框题物质的分离与提纯

学习目标

知识技能：

初步学会过滤、结晶、分液、蒸馏等分离物质的实验技能，能独立完成一些简单的物质分

离、提纯的实验操作。

过程方法：

初步了解根据混合物的性质，选择不同的分离方法对物质进行分离。

情感态度：

结合实际事例讨论遵守实验安全守则的重要性。树立安全意识，能识别化学品安全使用标

识，初步形成良好的实验工作习惯。

教学过程

第一课时

情景设计：

化学研究工业生产中经常要对混合物进行分离和提纯，如石油的分馏（放投影）。学生观

看投影、教材图片，知道化学研究和工业生产都经常要对混合物进行分离和提纯，从中体

会用实验方法对混合物进行分离、提纯的重要性。

我们在初中化学中也学过一些简单的实验方法，可以用于混合物的分离和提纯。请同学回

忆你了解那些分离、提纯的方法。学生回忆，举出过滤、结晶、蒸馏等多种分离的实验方

法。

交流讨论：

请同学们考虑一下，什么样的混合物能够用过滤方法来分离？什么样的混合物可以用结晶

方法来分离？什么样的混合物可以用蒸馏的方法来分离？

学生思考、讨论、相互交流。知道过滤适用于分离难溶固体与液体组成的混合物，结晶适

用于分离溶解度不同的物质，蒸馏适用与分离沸点相差较大的液态物质等。

整理归纳：

请同学们总结一下，混合物的性质与分离方法之间有什么关系？学生总结，最后得到下列

共识：不同的分离方法都有一定的适用范围，要根据不同混合物的性质来选择合适的分离

方法进行分离。

实验探究：

请同学讨论研究教材第21页“交流与探究”1。同学对结晶和过滤加深理解，并初步了解实

验方案的设计，巩固操作方法，理解注意事项。

第二课时

演示：溴水中溴的萃取实验。同学掌握萃取实验的原理、萃取和分液操作步骤、及实验现

象

演示：蒸馏实验。同学通过观察与思考，了解实验仪器及其组装，加深理解蒸馏实验的原

理。

演示：纸上层析实验。使同学了解层析法分离混合物的原理，拓展学生的视野。（选做，

条件限制可以采用文字图片等辅助材料对层析实验做简单介绍）

层析

    层析法也称色谱法，是1906年俄国植物学家Michael Tswett发现并命名的。他将

植物叶子的色素通过装填有吸附剂的柱子，各种色素以不同的速率流动后形成不同的色

带而被分开，由此得名为“色谱法”（Chromatography) 。

后来无色物质也可利用吸附柱层析分离。

1944年出现纸层析。以后层析法不断发展，相继出现气相层析、高压液相层析、薄层层

析、亲和层析、凝胶层析等。

层析法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异（如吸附力、分子形状及大小、分子亲

和力、分配系数等），使各组分在两相（一相为固定的，称为固定相；另一相流过固定

相，称为流动相）中的分布程度不同，从而使各组分以不同的速度移动而达到分离的目

的。

按层析过程的机理分类：

吸附层析：利用吸附剂表面对不同组分吸附性能的差异，达到分离鉴定的目的。

分配层析：利用不同组分在流动相和固定相之间的分配系数不同，使之分离。

离子交换层析：利用不同组分对离子交换剂亲和力的不同。

凝胶层析：利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同。

 

离子交换层析 吸附层析 凝胶层析

按操作形式不同分类：

柱层析：将固定相装于柱内，使样品沿一个方向移动而达到分离。

纸层析：用滤纸做液体的载体，点样后，用流动相展开，以达到分离鉴定的目的。

薄层层析：将适当粒度的吸附剂铺成薄层，以纸层析类似的方法进行物质的分离和鉴

定。纸上层析是用滤纸作为支持剂（载体）的一种色层分析法，这种方法的基本原理一般

认为主要是利用混和物中各组分在流动相和固定相间的分配比的不同而使之分离。

在本实验中，以滤纸上吸附的水为固定相（滤纸纤维常能吸附20％左右的水），有机溶

剂如正丁醇或乙醇（都含有一定比例的水）等为流动相，酚酞、甲基橙混和物或红、蓝墨

水混和物为层析试样。把试样点在滤纸的原点位置上，当流动相溶剂在滤纸的毛细管作用

下，连续不断地沿着滤纸前进通过原点时，试样中各组分便随着流动相溶剂向前移动，并

在流动相和固定相溶剂之间连续发生一次又一次的分配。结果，分配比较大的物质移动速

度较快，移动的距离较远；分配比较小的物质移动速度慢，移动的距离较近。这样，便把

试样中各组分分开聚集在滤纸的不同位置上。这种分离过程叫展开。因此，流动相溶剂又

叫做展开剂。

    当分离的物质是有色的，如甲基橙，层析后在滤纸上可以直接看出它的色斑。当分离

的是无色的物质，如酚酞，就必须用显色剂使之显色。无色的酚酞可以用氨水使之显红

色，所用的氨水就是显色剂。
  纸上层析可用于化学性质相近的混和物的分离，特别适宜于微量物质的分离和鉴别。而

且使用的仪器简单，操作比较容易，重现性好。

小结：已学混合物分离提纯的方法。

分离和提纯的方法	分离的物质	应注意的事项	应用举例
过滤	用于固液混合的分离	一贴、二低、三靠	如粗盐的提纯
蒸馏	提纯或分离沸点不同的液体混合物	防止液体暴沸，温度计水银球的位置，如石油的蒸馏中冷凝管中水的流向	如石油的蒸馏
萃取	利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法	选择的萃取剂应符合下列要求：和原溶液中的溶剂互不相溶；对溶质的溶解度要远大于原溶剂	用四氯化碳萃取溴水里的溴、碘
分液	分离互不相溶的液体	打开上端活塞或使活塞上的凹槽与漏斗上的水孔，使漏斗内外空气相通。打开活塞，使下层液体慢慢流出，及时关闭活塞，上层液体由上端倒出	如用四氯化碳萃取溴水里的溴、碘后再分液
蒸发和结晶	用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物	加热蒸发皿使溶液蒸发时，要用玻璃棒不断搅动溶液；当蒸发皿中出现较多的固体时，即停止加热	分离NaCl和KNO3混合物

化学方法分离和提纯物质时要注意八个字“不增、不减、易分、复原”。

信息博览

什么是渗析？渗析与过滤有何区别？什么是升华法？

课堂训练

1．下列化学实验操作或事故处理方法不正确的是（　C　）

　　　　A．不慎将酸溅到眼中，应立即用水冲洗，边洗边眨眼睛

　　　　B．不慎将浓碱溶液沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上硼酸

　　　　C．酒精灯着火时可用水扑灭

　　　　D．配制硫酸溶液时，可先在量筒中加入一定体积的水，再在搅拌条件下慢慢加

浓硫酸

　   2．实验室进行NaCl溶液蒸发时，一般有以下操作过程：①放置酒精灯②固定铁圈的

位置③放上蒸发皿④加热搅拌⑤停止加热、余热蒸干

　　其正确的操作顺序是（　B　）

 

第二框题常见物质的检验

学习目标

知识技能：

学会Cl^-、SO₄^2-.CO₃^2-.NH₄⁺等离子检验的实验技能。能用焰色反应法、离子检验法设计

简单的实验方案探究某些常见物质的组成成分。

 过程方法：

初步认识实验方案设计、实验现象分析等在化学学习和科学研究中的应用。

情感态度：

初步学会独立或与同学合作完成实验，记录实验现象，并学会主动交流。逐步形成良好的

实验工作习惯。

教学过程

第一课时

情景设计：

在生产、生活及化学研究中，人们经常需要根据不同原子、分子或离子的某些特征反应对

物质进行检验，以确定物质的组成。请同学回忆一下，初中化学中我们接触过那些物质的

检验？学生讨论。

实验探究：

演示：课本24页活动与探究1。

根据学过的知识请同学设计实验把氯化铵、硫酸铵、氯化钾、硫酸钾四种白色化肥区分开

来。

通过实验检验同学们设计实验的正确性。

交流讨论、整理归纳：

一些物质的检验方法。

铵盐是通过铵盐与强碱溶液混合加热时有氨气放出。如氯化铵与氢氧化钠混合溶液的反

应。（学生写出化学反应方程式）。氨气能使湿润的红色石试纸变蓝。人们常用氨的这

一性质来检验铵根离子。

盐酸、氯化钠、氯化铵等溶液中的氯离子能与硝酸银溶液中的银离子反应，生成氯化银

白色沉淀，该沉淀不溶于稀硝酸。（学生写出化学反应方程式）。化学上常用这种方法

检验溶液中是否含有氯离子。

溶液中的硫酸根离子能与氯化钡溶液中的钡离子反应，生成硫酸钡白色沉淀，该沉淀不

溶于稀盐酸。（学生写出化学反应方程式）。

人们常用向溶液中加入酸性氯化钡溶液的方法来检验溶液中是否含有硫酸根离子。

　　　　A．①②③④　　　　　　　　　　B．①②③④⑤

　　　　C．②③①④⑤　　　　　　　　　D．②①③④⑤

　   3．下列实验操作中错误的是（　C　）

　　　　A．分液时，分液漏斗下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出

　　　　B．蒸馏时，应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口

　　　　C．蒸发结晶时应将溶液蒸干

　　　　D．称量时，称量物放在称量纸上，置于托盘天平的左盘，砝码放在托盘天平的

右盘中

实践巩固

　1．下列仪器常用于物质分离的是（　C　）

　　①漏斗　②试管　③蒸馏烧瓶　④天平　⑤分液漏斗　⑥研钵

　　　　A．①③④　　　B．①②⑥　　　　C．①③⑤　　　D．①③⑥

　 2．下列实验操作中叙述正确的是（B　　）

　　　　A．萃取操作必须在分液漏斗中进行

　　　　B．振荡试管中液体时，手拿住试管，用手腕甩动

　　　　C．用剩的药品应收集起来放回原试剂瓶中

　　　　D．称量物质时先取小砝码，再依次取较大的砝码

第二课时

演示：氯化钠、硫酸钠、氯化钾、硫酸钾的焰色反应。

指出许多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这叫焰色反应。

根据火焰所呈现的特征焰色，可以检验金属或金属离子的存在。

交流讨论、整理归纳：

请同学们归纳一下学过的几种物质的检验方法。

信息博览

现代化学分析测试中，常用一些仪器来分析化学物质的组成。如红外光谱仪，原子吸收光

谱仪等。

   红外光谱法

红外光谱法是鉴别化合物和确定物质分子结构的常用手段之一。对单一组分或混合物中各

组分也可以进行定量分析，尤其是对于一些较难分离并在紫外、可见区找不到明显特征峰

的样品也可以方便、迅速地完成定量分析。随着计算机的高速发展，光声光谱、时间分辨

光谱和联用技术更有独到之处，红外与色谱联用可以进行多组分样品的分离和定性；与显

微镜红外联用可进行微区（10μm×10μm）和微量（10^-12g）样品的分析鉴定；与热失

重联用可进行材料的热稳定性研究；与拉曼光谱联用可得到红外光谱弱吸收的信息。这些

新技术为物质结构的研究提供了更多的手段，使红外光谱法广泛地应用于有机化学、高分

子化学、无机化学、化工、催化、石油、材料、生物、医药、环境等领域。

红外光谱仪的发展大体可分为三代,第一代是用棱镜作为分光元件,其缺点是分辨率较低,仪

器的操作环境要求恒温恒湿等;第二代是衍射光栅作为分光元件,与第一代相比,分辨率大大

提高、能量较高、价格较便宜、对恒温恒湿的要求不高;第三代红外光谱仪是20世纪70年

代以后发展起来的傅里叶变换红外光谱仪

（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR），傅里叶变换红外光谱仪具有高

光通量、低噪音、测量速度快、分辨率高、波数准确度高、光谱范围宽等优点。但是,通

常的透射红外光谱,即使是傅里叶变换透射红外光谱,都存在如下不足:①固体压片或液膜

法制样麻烦,光程很难控制一致,给测量结果带来误差。另外,无论是添加红外惰性物质或

是压制自支撑片,都会给粉末状态的样品造成形态变化或表面污染,使其在一定程度上失去

其“本来面目”。②大多数物质都有独特的红外吸收,多组分共存时,普遍存在谱峰重叠现

象。③透射样品池无法解决催化气相反应中反应物的“短路”问题,使得催化剂表面的吸附

物种浓度较低,影响检测的灵敏度。④不能用于原位(在线)研究,只能在少数研究中应用。

因此,漫反射傅里叶变换红外光谱技术和衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术应运而生。

课堂训练

1．以下是一些常用的危险品标志，装运乙醇的包装箱应贴的图标是（D）

　2．溶液中可能有下列阴离子中的一种或几种：SO₄^2-、S0₃^2-、CO₃^2-、Cl^-。

　　（1）当溶液中有大量H^＋存在时，则不可能有______存在。

　　（2）当溶液中有大量Ba^2＋存在时，溶液中不可能有______存在。

　　（3）当溶液中有______和______的阳离子存在时，上述所有阴离子都不可能存

在。

　　解析：当溶液中有大量H^＋存在时，H^＋与S0₃^2-、CO₃^2-会生成气体SO₂和CO₂；

Ba^2＋可以分别和SO₄^2-、S0₃^2-、CO₃^2-生成沉淀物；如果溶液中既含有Ba^2＋又含有

Ag^＋时，上述所有阴离子都不可能存在。

　　答案：（1）S0₃^2-、CO₃^2-　（2）SO₄^2-、S0₃^2-、CO₃^2-　（3）Ba^2＋、Ag⁺

实践巩固

　  1．要除去CO₂气体中所含的少量HCl气体，最好的方法是将混合气通过（　A　）

　　　　A．NaHCO₃溶液　　　　　 　　　B．Na₂CO₃溶液

　　　　C．饱和石灰水　　　　　　 　　　D．氨水

　  2．为了除去粗盐中Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2-及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列

五项操作。其中正确的操作顺序是（　CD　）

　　①过滤　②加过量的NaOH溶液　③加适量盐酸　④加过量Na₂CO₃溶液　⑤加过量

BaCl₂溶液

　　　　A．①④②⑤③　　　　　　　　　B．④①②⑤③

　　　　C．②⑤④①③　　　　　　　　　D．⑤②④①③

　　3．实验室里需要纯净的氯化钠溶液，但手边只有混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠。

某学生设计了如下方案：

如果此方案正确，那么：

　　（1）操作①可选择_____或_____仪器。

　　（2）操作②是否可改为加硝酸钡溶液？为什么？

　　（3）进行操作②后，如何判断SO₄^2－已除尽，方法是__________。

　　（4）操作③的目的是_________，为什么不先过滤后加碳酸钠溶液？

         理由是________。

　　（5）操作④的目的是____________________________________。

　　 答案：（1）蒸发皿坩埚

　　（2）改用Ba（NO₃）₂会使溶液中引入新的杂质离子NO₃^－，以后操作中无法除去

　　（3）取上层清液加入BaCl₂溶液，若无沉淀说明SO₄^2－已除尽

　　（4）除去过量的Ba^2＋减少一次过滤操作

　　（5）除去溶解在溶液中的CO₂

第三框题溶液的配制及分析

学习目标

知识技能：

1.初步学会配制一定物质的量浓度溶液的实验技能。

2.了解生产和研究中经常要用中和滴定等方法进行定量测定。

过程方法：

掌握物质的量浓度的概念，溶液物质的量浓度的配制并以此进行溶液分析（中和滴定）

情感态度：

进一步认识实验方案设计、实验条件控制、实验现象分析和实验数据处理等方法在化学学

习和科学研究中的应用。培养学生独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完

成实验报告，并主动进行交流。

教学过程

第一课时

情景设计：

许多化学反应是在溶液中进行的，生产和科学研究中经常要对溶液进行定量分析、定量计

算，必须一个表示溶液组成的物理量。初中化学中学习过溶液的质量分数，溶液的质量分

数是一个表示溶液组成的物理量，但化学研究中更需要一个可以直接计算溶质的物质的量

的物理量。

请你设想怎样来建立这个物理量。并能进行溶液体积和溶质物质的量之间的换算。

学生类比到溶液的质量分数，就可以给出该物理量的定义，再与课本中物质的量浓度的定

义进行比较。得出清晰的物质的量浓度的概念

公式：C_（B） = n_(B)/V(溶液)       单位：mol/L 

(完成26页课堂训练1、2)

课堂训练

1．用5molNaOH配成500mL溶液，其浓度为___mol／L，取5mL该溶液，

其浓度为___mol／L。

2．从1L1mol／LNaCl溶液中，分别取出100mL、10mL和1mL溶液，它们的物质的量浓

度是否相等？所含溶质各是多少克？

交流讨论：

通过溶液中的反应测定物质的组成，，首先需要配制一定物质的量浓度的标准溶液，再

将标准溶液与待分析物质进行反应或进行比较，最后通过对实验数据的处理，确定物质

的组成。

   演示并讨论：配制100mlL 0.100mol/L氢氧化钠溶液。

在配制溶液中哪些操作可能引起溶液浓度的误差？

   若取上述标准氢氧化钠溶液滴加到25毫升未知浓度盐酸中，当滴加到盐酸刚好反应

完，消耗标准氢氧化钠溶液24.50毫升。计算盐酸的物质的量浓度。

讨论任何操作？

第二课时

演示实验：中和滴定。

讨论课本第28页“问题解决”

指出：工农业生产和科学研究中常用的物质的组成的定量分析方法是对于能定量进行的

化学反应，用已知物质的量浓度的溶液与一定体积未知浓度的溶液反应，实验测定完全

反应时消耗已知浓度溶液的体积，通过计算确定未知浓度溶液的组成。

整理归纳：

1．物质的量的浓度  C_（B）= n_(B)/V(溶液)

2．物质的量的浓度的配制：计算、称量（或量取）、溶解、转移、洗涤、定容、摇

匀、装瓶贴签。

3．利用物质在溶液中发生的化学反应定量分析物质组成的一般方法

4．工业烧碱2g，制成500mL溶液，取25mL可与0.1mol／L盐酸20mL完全中和，求

烧碱的纯度？

实践巩固

1.  把49gH₂SO₄配成2L稀H₂SO₄，稀H₂SO₄物质的量浓度为多少？

2.  在200mL稀盐酸中溶有0.73g氯化氢气体，求稀盐酸的物质的量浓度？

3.  在标准状况下，11.2LNH₃溶于水，配成400mL溶液，此氨水物质的量浓度为多少？

4.  37％的盐酸，密度为1.19g／cm³，求其物质的量浓度？

5 ．配制500mL0.2mol／L硝酸溶液，需要密度为1.4g／cm³的65％的硝酸多少毫升？