第2课时
教学设计
三维目标
知识与技能
1.食盐提纯的基本操作。
2.常用离子检验方法。
过程与方法
1.初步学会物质的检验、分离和提纯的基本实验技能。
2.学会规范性地进行化学实验的方法。
情感、态度与价值观
加强对化学实验的体验，获得对实验科学方法的正确认识。
教学重点
1.食盐提纯过程中的过滤与蒸发操作
2.离子的检验方法与检验顺序
教学难点
离子的检验
教具准备
多媒体课件、投影仪、铁架台、漏斗、烧杯、酒精灯、蒸发皿
教学过程
导入新课
师：在我们日常生活中经常会遇到将混合物分离的情况，如淘米是淘去米中的沙子，洗菜是洗去菜上的泥土等。自然界中的物质绝大多数以混合物的形式存在。为了利用其中某一组分或研究其性质，常需要从混合物中将某物质分离出来。这节课我们就来学习混合物的分离和提纯的常用方法。
［板书］ 二、混合物的分离和提纯
推进新课
师：我们都听过“吹尽黄沙始见金”，你知道淘金者是怎样将金子从沙中淘出来的吗？
（多媒体播放淘金录像）
［思考与交流］
1.通过淘金录像，你能不能说出淘金者是利用什么性质将金子从沙里分离出来的？
生：沙子和金子的密度不同。沙子的密度比金子的密度小，用水淘去沙子，剩下的是金子。2.如果有铁屑和铜屑的混合物，你能用哪些方法将铁屑分离除去？
生：用淘金的方法将铁屑和铜屑分离；用磁铁将铁吸出，剩下的就是铜；加些盐酸，Fe能与盐酸反应而铜不与盐酸反应；剩下的就是铜。
……
师：在工业生产和科研中常用到物质的分离与提纯。例如，研究某一种酸、碱、盐或金属的性质，要用较纯的试样；又如，我们日常食用的精盐，就是将粗盐中的杂质除掉后得到的。在工业生产中，分离和提纯物质要用到多种大型设备，但所依据的原理与我们在实验室中常用的方法大致相同，而且，工业设备设计时的数据往往要靠小型实验来提供。
师：在分离和提纯物质时，要除掉杂质。化学上所指的杂质都是有害和无价值的吗？你能举例说明吗？
生：不一定，如上题中要除去铜中的铁，铁就不是有害的。淘金者淘去的沙子也是有用的。有些杂质是有害的。如除去蔬菜上残留的农药，农药就是有害的物质。
……
师：常用的分离和提纯方法有哪些？
生：过滤；
蒸发；结晶；洗气瓶洗气；用酸除去杂质；用H2还原CuO以除去Cu中混有的CuO。
师：这些方法是依据什么性质进行分离和提纯的？
生：物理性质；溶解性、密度、溶解度；化学性质；有些物质能与酸反应，有些物质能与碱反应；有些物质具有氧化还原性。
师：分离和提纯的方法有多种，在遇到具体问题时，我们要学会选用正确的分离与提纯的方法。下面我们先利用初中学过的方法来提纯粗盐。
［板书］1.过滤和蒸发
［多媒体展示］
用海水晒盐或用井水、湖水煮盐，得到的粗盐中含有较多的杂质，如不溶性的泥沙，可溶性的CaCl2、MgCl2以及一些硫酸盐等。
师：如何除去食盐中混有的泥沙？
生：由于食盐能溶于水而泥沙不溶于水，故可用溶解过滤的方法除去泥沙。
师：在进行过滤操作时，要使用哪些仪器？
生：铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸。
师：在进行过滤操作时要注意哪些问题？
生：滤纸要紧贴漏斗；向漏斗中加入溶液时，要用玻璃棒引流；玻璃棒要靠在三层滤纸处；漏斗下端要紧靠烧杯内壁；滤纸要低于漏斗边缘；溶液要低于滤纸边缘。
［多媒体展示］
图1 图2
师：得到的滤液中含有食盐，如何得到食盐晶体？
生：蒸发所得的滤液。
师：在蒸发操作中要使用哪些仪器？
生：带铁圈的铁架台、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。
师：在蒸发操作中要注意哪些问题？
生：热的蒸发皿不能直接放在实验台上，以免烫坏实验台或遇实验台上冷水引起蒸发皿炸裂，如果确要立即放在实验台上，要垫上石棉网；
在加热至有大量食盐析出时，要改用小火加热；
在蒸发过程中要不断搅拌。
（多媒体展示实验装置）
师：搞清了原理和注意事项后，下面我们就来观察完成这个实验。
［多媒体展示］
[实验1-1]
实验名称：粗盐的提纯
实验目的：除去粗盐中混有的泥沙
实验药品与装置：
4 g粗盐、12 mL水、铁架台（带铁圈）、烧杯、玻璃棒、滤纸、酒精灯、漏斗、蒸发皿
实验步骤（请写出具体操作方法及现象）
实验步骤
实验现象
（1）溶解：称取约4 g粗盐加到盛有约12 mL水的烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，直至粗盐不再溶解为止
（2）过滤：将烧杯中的液体沿玻璃棒倒入过滤器中，过滤器中的液面不能超过滤纸的边缘。若滤液浑浊，再过滤一次
（3）蒸发：将滤液倒入蒸发皿中，然后用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌溶液，待出现较多固体时停止加热
师：下面请同学们分组，按照我们刚才分析的实验步骤进行实验。
[学生分组实验]
师：对各小组实验情况进行评价。刚才有一组同学的实验速度比较快，当其他组的NaCl还没有溶解时，这组同学的NaCl已经溶解了。请大家思考在实验时如何加快溶解速度？
生：将食盐研碎；
在溶解过程中不断搅拌；
可以加热促进食盐溶解。
师：回答得很好，在实验中我们常用研碎固体物质、不断搅拌和适当加热的方法加速物质溶解。
师：通过本实验你还能得到哪些结论？
生：通过过滤可以除去液体中不溶性杂质；蒸发也可以分离某些物质。
师：回答得很好。请同学们思考：利用上述方法制得的食盐是不是就是纯净的NaCl？可能还有什么杂质没有除去？用什么方法可以检验出它们呢？
［多媒体展示］
海水的主要成分
海水中的成分可以划分为五类：
1.主要成分(大量、常量元素)：指海水中浓度大于1×10-6mg/kg的成分。属于此类的有阳离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Sr2+五种，阴离子有Cl-、、Br-、（）、F-五种，还有以分子形式存在的H3BO3，其总和占海水盐分的99.9％，所以称为主要成分。
由于这些成分在海水中的含量较大，各成分的浓度比例近似恒定，生物活动和总盐度变化对其影响都不大，所以称为保守元素。
海水中的Si含量有时也大于1 mg/kg，但是由于其浓度受生物活动影响较大，性质不稳定，属于非保守元素，因此讨论主要成分时不包括Si。
2.溶于海水的气体成分，如氧、氮及稀有气体等。
3.营养元素(营养盐、生源元素)：主要是与海洋植物生长有关的元素，通常是指N、P及Si等。这些元素在海水中的含量经常受到植物活动的影响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所以这些元素对生物有重要意义。
4.微量元素：在海水中含量很低，但又不属于营养元素者。
5.海水中的有机物质：如氨基酸、腐殖质、叶绿素等。
师：通过上述资料我们可以看出：利用上述方法制得的固体中还含有可溶性的CaCl2、MgCl2以及一些硫酸盐等杂质。我们如何检验它们呢？
生：看书P7“资料卡片”，并讨论。
师：在进行物质检验时，我们采取的步骤是什么？
生：先对试样的外观进行观察，确定其颜色、状态、气味等；当试样是固体时，有时需要先将少量试样配成溶液，观察溶解后溶液的颜色、在溶解过程中有无气体产生、有无沉淀生成以及沉淀的颜色等。
师：当试样是固体时，为何要先配成溶液？
生：固体配成溶液后反应物之间接触充分，溶液间反应比较快。
师：有些固体溶解后会变成离子，离子间的反应比较快。
师：展示CaCl2、MgCl2、Na2SO4固体样品，将它们溶解后配成溶液。
生：观察NaCl溶液与上述三种溶液外观。
师：CaCl2、MgCl2、Na2SO4溶液与NaCl溶液在外观上没有什么区别，在它们溶于水的过程中也没有明显的变化。要想检验它们的存在，我们可以通过检验溶液中的离子来确定某些物质的成分。下面我们利用化学方法来检验[实验11]得到的盐中是否含有。
师：可利用离子间的特征反应对离子进行检验，如利用生成气体、沉淀、溶液颜色变化等明显的实验现象进行离子的确定。请同学们参考P7“资料卡片”，思考如何检验。
生：交流讨论。
师：哪位同学来说说如何检验？
生：用稀硝酸酸化的BaCl2溶液。
师：为什么要用稀硝酸酸化？这是为了排除杂质离子的干扰。看看“资料卡片”中还有哪些离子能与Ba2+生成沉淀？
生：还有也会与Ba2+生成沉淀
师：除了BaCl2外，还能否选用其他含Ba2+的试剂？
生：还可以选用Ba(NO3)2溶液。
师：行是行，但同学们别忘了，当用硝酸酸化和加入Ba(NO3)2溶液时，溶液中又引入硝酸根离子。怎么办？
生：用盐酸酸化的BaCl2溶液。
师：很好。
师：能否将[实验1-1]中的NaCl固体全溶于水后，直接加入酸化的BaCl2溶液？
生：不能，因为检出后整个溶液中又引入杂质离子，不能再做其他用途了。
师：很好。在检验试样或配好的试样溶液中是否含有某种物质时，每次应取少量进行检验，不能将检测试剂一次加入全部待检验试样或配好的试样溶液中。
［多媒体展示］
[实验12]
实验名称：的检验
实验目的：检验实验1-1中所得NaCl中是否含有
实验药品与装置：
0.5 g实验11中所得的食盐、2 mL水、BaCl2溶液、稀盐酸、试管、胶头滴管
实验步骤
1.取实验11得到的盐约0.5 g放入试管中，向试管中加入约2 mL（两滴管）水配成溶液。
2.滴入几滴稀盐酸溶液
3.滴入几滴BaCl2（氯化钡）溶液
实验现象：
生：分组实验，观察现象。
师：利用与Ba2+反应生成白色沉淀的现象，我们可以检验出上述食盐中确实含有。Na2SO4与BaCl2反应后，除生成BaSO4沉淀外，还生成什么物质？你能利用原子守恒写出这个反应的化学方程式吗？
生：除生成BaSO4沉淀外还能生成NaCl。
［板书］Na2SO4+ BaCl2====BaSO4↓+2NaCl
师：通过上述简单的溶解、过滤和蒸发操作得到的盐中仍含有可溶性杂质CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐等。利用化学方法，我们也可以检验出上述盐中的其他离子。实际上，在提纯粗盐时，将不溶性杂质过滤后还应进一步除去这些可溶性杂质。请同学们思考如何除去这些可溶性杂质。
［多媒体展示］
1.化学方法除杂的原则是：不增（不引入新的杂质）、不减（不损耗样品）、易分（容易分离）、易复原（变化后再回到目标物）。
2.除杂的思路：选择那些易与杂质反应生成气体或沉淀的物质为试剂，然后再根据“不增”的原则确定加入试剂顺序。
3.为将杂质除尽，所加除杂试剂一般应过量。
［思考与交流］
生：
杂质
加入试剂离子
离子方程式
硫酸盐
稀硝酸酸化的BaCl2
MgCl2
OH-、
CaCl2
OH-、、
师：在上述试样中所含的Ca2+、Mg2+浓度很小，若生成微溶物，不易将它们除去，因此我们最好选用生成完全不溶物的试剂。
生：除去Mg2+可选用NaOH溶液；除去Ca2+可选用Na2CO3溶液。
师：能不能选用KOH溶液呢？
生：不能，因为选KOH溶液将引入K+杂质。
师：所选试剂的加入顺序如何？
［板书］
师：从上述图表可以看出：在除去Ca2+、Mg2+、的同时又引入了、OH-。有什么方法将它们除去？
生：继续加入盐酸。
师：很好，加入盐酸后，可将与OH-除去，但又会引入H+。谁也不想买来的食盐里混有盐酸吧！
生：再加些NaOH中和过量的盐酸。
师：这好像是在和面：水多了加些面，面多了加些水。什么时候能正好呢？
生：NaCl溶液呈中性，盐酸呈酸性，所以加入的盐酸只要使溶液呈中性就可以了。
师：很好，怎样知道溶液呈中性了呢？
生：测溶液的pH。
师：什么时候测呢？
生：加入一定量盐酸后不断测溶液的pH。
师：除了上述加入试剂顺序外，还能不能有其他顺序？
生：先加入NaOH，再加入 BaCl2，然后加入Na2CO3，最后加入盐酸；先加入Na2CO3，再加入NaOH，然后加入BaCl2，最后加入盐酸；
先加入BaCl2，再加入Na2CO3，然后加入盐酸，最后加入NaOH……
师：这些方案有些是可行的，有些是行不通的。下面我们就按各自的方案分组实验，用事实来说话。
生：按各自设计的方案进行分组实验。
师：第二个设计的方案中引入杂质Ba2+。实验进行到现在，得到的NaCl基本上较为纯净了。请同学们写出上述反应的有关化学方程式。
生：MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaCl
课堂小结
这节课我们重点学习了物质分离和提纯的基本操作——过滤和蒸发，同时还初步学习了用化学方法检验离子的基本原理和方法。下节课我们将继续学习另外两种分离与提纯方法：蒸馏和萃取。
板书设计
二、混合物的分离和提纯
1.过滤和蒸发
Na2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2NaCl
MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaCl
活动与探究
1.常用的分离与提纯方法还有哪些？
2.实验员在课前临时给化学老师准备了一套实验药品：NaOH溶液、氨水、CuSO4溶液、AgNO3溶液、稀HNO3溶液。由于时间仓促，所有的试剂瓶上都没有贴上标签。但这位老师在实验时每次都能准确地选取药品，他辨认药品的方法是怎样的呢？
随堂练习
一、选择题
1.限用一种试剂即可区别Na2S、Na2SO3、Na2CO3三种溶液，应选用（ ）
A.BaCl2 B.NH3·H2O C.AgNO3 D.HCl
答案:D
2.提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为（ ）
A.加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸
B.加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸
C.加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸
D.加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸
答案:D
3.某溶液含有较多的Na2SO4 和少量的Fe2(SO4)3，若用该溶液制取芒硝,可供选择的操作有:①加适量H2SO4 溶液；②加金属Na；③结晶；④加过量NaOH；⑤加强热脱结晶水；⑥过滤。正确的操作步骤是（ ）
A.②⑥③ B.④⑥①③ C.④⑥③② D.②⑥①③⑤
答案:B
4.为实现我国2000年消除碘缺乏病的目标,卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO3)形式存在。已知溶液中可以与I－发生如下的反应：+5I-+6H＋====3I2+3H2O，据此反应，可用试剂和一些生活中常见的物质进行试验，证明在食盐在存在着。可供选用的物质是:①自来水 ②蓝色石蕊试纸 ③碘化钾淀粉试纸 ④淀粉 ⑤食糖 ⑥食醋 ⑦白酒。进行上述实验时必须使用的物质是( )
A.①③ B.③⑥ C.②④⑥ D.①②④⑤⑦
答案:B
二、填空题
5.Cu+在酸性溶液中不稳定,可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸,而没有其他试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。___________________。
答案:取少量该红色产物放入稀硫酸中(振荡)，若溶液变为蓝色,说明产物中有Cu2O;若溶液不变色,说明产物中无Cu2O。
6.我市某企业排放的废水中约含有15%的FeSO4、7%的H2SO4、0.50%的Ag2SO4、0.34%的Al2(SO4)3及一些污泥。某研究性学习课题组为了帮助该企业科学处理污水，拟利用该厂的废铁屑（有少量锈斑）、烧碱溶液和硫酸处理此污水，回收FeSO4·7H2O和Ag。经查阅资料，FeSO4和Al2(SO4)3在水中的溶解度如下：
温度/℃
0
10
20
30
40
50
FeSO4溶解度/g
15.6
20.5
26.5
32.9
40.2
48.6
Al2（SO4）3溶解度/g
31.2
33.5
36.4
40.4
45.7
52.2
Ⅰ.完成得到Ag的实验方案：
(1)将带有锈斑的废铁屑先后用热的烧碱溶液和热水进行洗涤，以洗去油污。
(2)将工厂废水过滤，用少量水洗涤滤渣，洗涤液并入滤液后保留待用。
(3)向(2)滤液中加入稍过量的洗涤过的废铁屑，其中发生反应的离子方程式是_____________。
(4)_______________________________________，分离出Ag。
Ⅱ.完成除去Al3+，得到主要成分为FeSO4·7H2O晶体的实验方案。
(5)将第(3)步与第(4)步所得滤液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH为3～4后，_______________________________________，滤出FeSO4·7H2O晶体。
答案:（3）Fe+2Ag+Fe2+====+2Ag，Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O， Fe+2Fe3+====3Fe2+， Fe+2H+====Fe2++H2↑
（4）将(3)的滤渣溶入足量的稀硫酸过滤，滤液保留待用
（5）将溶液加热、蒸发浓缩、冷却结晶
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