化学选修6 实验化学实验3-1 几种无机离子的检验优质课课件ppt

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第1课时　几种无机离子的检验
1.掌握几种无机离子的检验方法。2.学习鉴别和检验不同无机化合物、混合物的思路和方法。3.了解检测物质组成和结构的常用方法。4.学习基本的化学检测方法和实验设计思路,初步了解质谱仪、核磁共振谱仪、红外光谱仪等现代仪器在物质检测中的作用。
一、物质的检验物质的组成和结构不同,物理性质、化学性质也就不同。因此,物质组成和结构的检测都是从物质的性质入手的。物质的检测就是利用物质的物理性质或化学性质测定其组成、结构和含量。根据不同的检测目的和任务,可分为定性检测、定量检测和结构的测定。
二、物质的定性检测——检验利用不同物质在物理、化学性质上的差异进行鉴别。1.常用的检验方法(1)化学法。根据物质的某些特殊性质、现象(反应中溶液颜色的改变;沉淀的生成和溶解;气体的生成和气味;火焰的焰色特征等现象),确定被检物质的存在。(2)仪器分析法。采用谱学方法对物质进行检验,常用的谱学方法有:色谱法、红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱法等。谱学方法是依据物理性质对物质进行分析的方法,属于物理方法。
2.几种分析仪器简介(1)核磁共振谱(NMR)。核磁共振谱分为氢谱(1H核磁共振)和碳谱两类,其中比较常用的是氢谱。氢原子在分子中所处的化学环境不同,表现出的核磁性就不同,在核磁谱图中就处于不同的位置,化学环境相同的氢原子越多,吸收峰面积(或高度)越大(或高)。因此氢谱能够测定有机化合物分子中氢原子在碳骨架上的位置和数目,进而推断出有机化合物的碳骨架结构。
例如,对乙醇分子结构的测定是高中化学分子结构研究的一个典型例子。在乙醇的核磁共振氢谱中出现了三个不同的峰,且峰的面积之比是1∶2∶3,说明了乙醇分子中存在三种不同化学环境的氢原子,它们的个数比为1∶2∶3。
(2)红外光谱(IR)。每种官能团在红外光谱中都有一个特定的吸收区域,因此从一未知物的红外光谱就可以准确判断有机化合物含有哪些官能团。红外光谱不仅可以用于定性鉴定,还可以定量算出样品的浓度。这些谱图的综合应用,基本上可以确定样品分子的结构。
由乙醇的红外光谱图可知,乙醇分子中含有的化学键为O—H键、C—H键和C—O键。根据乙醇的核磁共振氢谱和红外光谱图得到乙醇的结构: 。
(3)质谱(MS)。质谱是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。它用高能电子流等轰击样品分子,使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子、碎片离子各自具有不同的相对质量,它们在磁场的作用下到达检测仪的时间将因质量的不同而先后有别,其结果被记录为质谱图。
分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值称为质荷比。已知某未知物A质谱图(下图),可推测未知物A的相对分子质量为46。
市售胃舒平药片的辅料中含淀粉,如何用实验证明?提示:将适量胃舒平药片研碎后加入试管中,然后加水溶解,再向试管中滴加碘水,溶液变蓝色,表明胃舒平药片中含淀粉。该实验是依据淀粉遇碘变蓝的原理来检验淀粉的存在。
一、鉴定、鉴别与推断1.三者联系与区别物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类,它们的共同点:依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法,准确观察反应中的明显现象,如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等,进行判断、推理。物质的特征性质或反应是检验和鉴别的主要依据。不同点见下表:
2.注意事项物质检验的一般步骤是先对试样进行外观观察,确定其状态、颜色、气味等,然后准备试样。当试样是固体时,一般先取少量试样配成溶液,而后进行检验。在检验配好的溶液中是否含有某种离子时,应每次取少量待测溶液进行检验,不应将检测试剂直接加入到全部待测溶液中。物质检验的核心是试剂的选择和加入的顺序。当溶液中有多种离子存在时,应排除离子间的相互干扰(从检验试剂加入顺序考虑或按性质相近与否将离子逐次分组分离,再分别逐一检验)。3.常用的检验方法常用的检验方法:观察法、加热法、水溶法、焰色反应法、点燃法、指示剂法、显色法、互滴法、两两混合法等。
二、常见阳离子的检验阳离子一般可用强碱溶液进行检验。可根据生成沉淀的颜色加以区别,也可利用焰色反应和离子的特征反应进行鉴别。几种重要的阳离子的检验:(1)H+:能使紫色石蕊溶液或橙色的甲基橙溶液变为红色。(2)Na+、K+:用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(透过钴玻璃片)。(3)Ba2+:能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。(4)Mg2+:能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。(5)Al3+:能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
(8)Fe2+:能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显血红色。2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(9)Fe3+:能与KSCN溶液反应,生成血红色Fe(SCN)3溶液;能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
三、常见阴离子的检验可用熟知的阴离子的特征反应进行检验。有时也可用强酸。根据生成物的颜色、状态、气味等加以鉴别。几种重要的阴离子的检验:(1)OH-:能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。(2)Cl-:能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。(3)Br-:能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,沉淀不溶于稀硝酸。(4)I-:能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,沉淀不溶于稀硝酸;也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。
知识点1 物质的鉴别【例题1】 已知六种粉末分别是NaNO3、(NH4)2SO4、Al2O3、MgCl2、Ba(OH)2、无水CuSO4中的一种。除蒸馏水外不得使用任何其他试剂,对这些物质进行鉴别,并按要求填写下列空白。(1)待测物+　　实验现象:　; 被检出物质的化学式:　　　　　　　。 (2)待测物+　　实验现象:　; 被检出物质的化学式:　　　　　　　。 (3)待测物+　　实验现象:　; 被检出物质的化学式:　　　　　　　。 
解析:用蒸馏水可将CuSO4(溶解后溶液呈蓝色)、Al2O3(不溶于水)检出,然后再用已检出的物质作试剂鉴别其余的物质。答案:(1)蒸馏水　一种是蓝色溶液,一种不溶于水CuSO4、Al2O3　(2)CuSO4溶液　生成蓝色沉淀和白色沉淀　Ba(OH)2(3)Ba(OH)2溶液　一种只生成白色沉淀,一种产生刺激性气味气体和白色沉淀,一种无明显现象　MgCl2、(NH4)2SO4、NaNO3点拨不用其他试剂鉴别题目的分析步骤如下。①先依据外观特征,鉴别出其中的一种或几种,然后再利用它们来鉴别其他物质;②若均无明显外观特征,可考虑用加热或焰色反应区别;③若题目限制以上两种方法不能鉴别时,可考虑两两混合法,根据混合后的现象分析确定。
知识点2 含有多种不同离子的混合物的检验【例题2】 设计实验,检验可能含有Fe3+、Al3+、Ag+、Ba2+的混合溶液。解析:根据离子的特征反应可设计出不同的实验方案,但都要考虑离子反应间的相互干扰。在检验某一离子时,都要设法把干扰的离子除去。通常情况下,可用于分离或鉴别Fe3+、Al3+、Ag+、Ba2+的沉淀反应如下表所示:
点拨如果待检测的是含有多种不同离子的混合物,在物质中各离子间的特征反应相互之间不存在干扰的情况下,可以把待测溶液分成几份后,用与上例类似的方法逐一鉴定。如果各离子间的特征反应相互之间存在干扰,则需要先设法使离子分离,例如利用沉淀反应,按性质相近与否将离子逐次分组分离,再分别逐一检测。
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1能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的物理方法是 (　　)A.质谱B.红外光谱C.紫外光谱D.核磁共振氢谱解析:质谱用于测定相对分子质量。答案:A