高中《实验化学》专题三.docx

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高中《实验化学》专题三

专题3物质的检验与鉴别

课题1牙膏和火柴头中某些成分的检验

【课题目标】

1．知道牙膏的主要成分及其功能；

2．理解检验牙膏中含有的碳酸钙、甘油的化学原理，学会检验的操作方法；

3．知道火柴头的主要化学成分及火柴起火的原理；

4．理解检验火柴头中含有的硫元素、氯元素的化学原理，学会检验的操作方法；

5．了解物质的检验过程，初步学会设计实验方案进行其他物质的检验；

6．培养创新意识，提高解决问题的能力。

【知识梳理】

1．基础知识：

（1）牙膏中的碳酸钙可以发生如下反应：

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

　而牙膏中的甘油有微弱酸性，能与碱性氢氧化物作用，如与氢氧化铜反应，生成具有鲜艳蓝色（绛蓝色）的甘油铜。

　　此反应可用于鉴别多元醇。

（2）安全火柴的火柴盒侧面涂有红磷（发火剂）和Sb2S3（易燃物）等，火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2等氧化剂和易燃物如硫等。

当两者摩擦时，因摩擦产生的热使与KClO3等接触的红磷发火，并引起火柴头上的易燃物燃烧，生成一定量的SO2

5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

ClO3-+3NO2-+Ag+=AgCl↓+3NO3¯

2．基本技能：

pH试纸的使用：

（1）检验溶液的性质：

取一小块试纸在表面皿或玻璃片上，用沾有待测液的玻璃棒或胶头滴管点于试纸的中部，观察颜色的变化，判断溶液的性质。

（2）检验气体的性质：

先用蒸馏水把试纸润湿，粘在玻璃棒的一端，用玻璃棒把试纸靠近气体，观察试纸颜色的变化，判断气体的性质。

（3）注意：

①试纸不可直接伸入溶液。

②试纸不可接触试管口、瓶口、导管口等。

③测定溶液的pH时，试纸不可事先用蒸馏水润湿，因为润湿试纸相当于稀释被检验的溶液，这会导致测量不准确。

正确的方法是用蘸有待测溶液的玻璃棒点滴在试纸的中部，待试纸变色后，再与标准比色卡比较来确定溶液的pH。

【科学仰望】

牙膏是在牙粉的基础上改进形成的，早期的牙粉主要用碳酸钙作为摩擦剂、以肥皂为表面活性剂。

上世纪四十年代起，由于科技的迅速发展，牙膏工业也得到很大的改进，一方面是新的摩擦剂、保湿剂、增稠剂和表面活性剂的开发和应用，使牙膏产品质量不断升级换代；另一方面，牙膏还从普通的洁齿功能发展为添加药物成为防治牙病的口腔卫生用品，最突出的是加氟牙膏，使龋齿病发病率大大减少。

1945年，美国在以焦磷酸钙为摩擦剂、焦磷酸锡为稳定剂的牙膏中添加氟化亚锡，研制出了世界上第一支加氟牙膏。

中国从十九世纪末开始生产牙粉，1926年在上海生产第一支牙膏（三星牌）。

一幅半个世纪前的牙膏宣传海报，上面写着两条广告语——“你有口臭吗？

”“高露洁叶绿素牙膏助你消灭口臭！

”叶绿素牙膏是“氟时代”之前的产物，当时蛀牙（龋齿）很普遍，牙膏厂商就是用这些不太科学的口号来打开市场。

氟化物的使用改变了一切。

1945年，美国密歇根州大急流市（GrandRapids）首先在供水系统中添加氟化物；10年后，宝洁公司推出第一款加氟牙膏佳洁士，内含氟化亚锡；高露洁－棕榄公司紧随其后，在1967年对高露洁牙膏进行改良，添加单氟磷酸钠（sodiummonofluorophosphate）——目前最主要的防龋齿物质

上世纪七八十年代，美国充斥着各种各样的氟化物，而且在大多数以英语为母语的国家，饮用水加氟已成为预防牙科疾病的基本措施。

这段时期，龋齿发生率究竟下降了多少，为什么会下降，依旧是科学界激烈争论的焦点。

不过，很多牙科医生坚持认为，氟化物是龋齿发生率显著下降的最大功臣。

正是在上述背景下，利维于上世纪80年代中期开始了公共口腔卫生方面的研究。

而为他提供早期研究资金的高露洁公司，取得了很好的广告效益：

越来越多的人选择含氟牙膏。

但是，当年轻的龋齿患者越来越少，氟斑牙患者却越来越多时，利维开始考虑，对于孩子们摄入的含氟物质是否超过了他们的健康承受能力。

“我的想法开始转变。

以前一直认为‘氟化物越多越好’，但我现在开始考虑，在‘龋齿’和‘氟斑牙’之间，哪里是恰到好处的平衡点？

”

氟化物为什么会有这种“两面性”？

根本原因在于，含钙组织对氟离子有强大的吸引力。

进入人体后，99％的氟化物都会滞留在骨骼及牙齿内，而不是被排出体外。

它能通过两种相互独立的机制防治龋齿：

接触到釉质（牙齿外层白色坚硬部分）的氟化物会嵌入羟基磷灰石（hydroxylapatite）的晶体结构内，与釉质上某些羟基磷灰石分子的羟基发生交换，增强牙齿的耐酸能力（当口腔细菌分解食物残渣时，会分泌一些酸性物质，而酸性物质会与羟基磷灰石分子发生反应）；牙齿表面的氟化物还可作为一种催化剂，促进钙及磷酸盐的沉淀，“修补”被细菌破坏的釉质。

然而对于牙齿尚未长全的低龄儿童来说，大量摄入氟化物则会导致另一种结果。

牙齿形成早期，釉原蛋白（amelogenin）扮演着非常关键的角色——调控羟基磷灰石晶体的形成。

完成任务后，釉原蛋白就会被分解，并从成熟的釉质上脱落。

如果儿童摄入过多氟化物，被消化道吸收后，血液就会将这些化合物运送至发育中的幼牙，发出错误的生化信号，延长釉原蛋白在幼牙内的滞留时间，导致釉质的晶体结构出现缝隙。

由于牙齿上的缝隙会折射外界光线，当一枚氟化牙齿发育成形时，牙齿表面就会呈现出不均一的颜色（某些部分更白一些）。

如果氟化程度更严重，牙齿表面甚至会出现凹痕和黄褐色斑点。

虽然营养与遗传因素对氟中毒的发生都有影响，但目前最重要的因素还是氟化物的摄入量。

在美国国立口腔与颅面研究所（NationalInstituteofDentalandCraniofacialResearch）的资助下，利维开始对儿童的氟化物摄入量、氟化物如何影响牙齿与骨骼健康展开了研究。

虽然到目前为止，并没有普遍认可的氟化物日均最佳摄入量标准（即摄入的氟化物既能预防龋齿，又不会危害人体健康），但在学术界有一个不成文的标准：

每千克体重每天摄入0.05～0.07毫克氟化物。

上世纪90年代初，当受试者们还是婴儿时，利维就发现在这些孩子中，超过1/3的人摄入了过多氟化物（主要来源于冲调奶粉的水、婴幼儿食物及饮料），也就是说，他们出世不久就面临慢性氟中毒的危险。

即便随着年龄增大，在蹒跚学步时期（恒牙釉质形成的关键期），孩子的食谱发生了改变，氟中毒的几率也只会稍微下降，因为牙膏取代配方奶成为氟化物的重要来源。

一般认为，儿童和成人在刷牙后会吐出牙膏泡沫，但利维却在早期研究中发现，初学走路的孩子在刷牙时，竟会吞下一半以上的牙膏！

但迄今为止，除了个别非常严重的病例，科学家并未发现牙釉质氟中毒（enamelfluorosis）有其他影响，最多会伤害患者的自尊：

牙齿上的色斑有损形象，即使采取了修补措施，它们就是“不舍得”离开牙齿。

氟中毒真的不会影响人体健康吗？

美国加利福尼亚大学旧金山牙医学院长期从事氟化物研究的帕梅拉·登贝斯滕（PamelaDenBesten）说：

“我们已经看到，氟化物能影响蛋白质与矿化组织之间的相互作用，那么在细胞水平上，它又有什么影响？

氟化物作用巨大，需要人们认真对待。

”

【实战演练】

第一课时

基础训练

1.生产牙膏一般不会加入的原料是D

A.甘油　　　　B.氢氧化铝　　　　C.碳酸钙　　　D.氯酸钾

2.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C

A．固定剂B．发泡剂C．摩擦剂D．防腐剂

3.某同学欲检验火柴燃烧后的气体中是否含有CO2，他应采用下列方法中的D

A．通入澄清的石灰水B．先通入足量NaHCO3溶液，再通入澄清石灰水

C．通入品红溶液D．先通入足量溴水，再通入澄清石灰水

4.下列关于牙膏的说法中不正确的是B

A．牙膏中加甘油作保湿剂

B．用含氟牙膏刷牙可使牙齿坚固，从而有效防止蛀牙，故牙膏中的氟含量越高越好

C．牙膏中的增香剂和甜味剂可改善牙膏的口感

D．牙膏中的着色剂可使牙膏变白或呈现出不同的颜色

5．安全火柴盒侧面涂有红磷（发火剂）和Sb2O3（易燃物）等，火柴头上的物质一般是、等氧化剂和等易燃物。

5．KClO3、MnO2；S。

6．牙膏是生活必需品。

由多种化学成分组成，主要有：

①摩擦剂，用于增强牙膏的摩擦作用和去污效果，主要成分包括；

检验牙膏中碳酸钙的存在利用的化学原理是___________________________________

（用化学方程式表示）。

②甘油的结构简式是__________________，它在牙膏中和水一起作为_________剂。

实验中常利用甘油与新制Cu（OH）2的反应来检验它在牙膏中的存在，其反应的化学方程式为______________________________________，实验现象是_________________________。

③还有等氟化物，主要用于预防龋齿；等等。

6．①CaCO3、Al（OH）3、SiO2CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O②使牙膏保持湿润

保湿方程式见课本蓝色沉淀消失，形成绛蓝色溶液③NaF

7．某兴趣小组为验证日常生活用的火柴头上含有KClO3、MnO2、S，设计了以下实验流程图：

请回答以下问题：

（1）为验证气体A，按右图所示进行实验：

若能观察到

的现象，即可证明火柴头上含有S元素；

可用于替代试管中酸性高锰酸钾溶液的试剂有

（填标号）

A．品红溶液B．饱和石灰水

C．稀溴水D．烧碱溶液

（2）步骤②的实验操作装置如右下图所示，其中仪器A的名称

是，仪器B的名称是，

该操作的工作原理是

。

（3）要证明火柴头中含有Cl元素的后续实验步骤是

。

（4）有学生提出检验火柴头上KClO3另一套实验方案：

20090227

有关的离子反应方程式为，有人提出上述方法中出现白色沉淀并不能充分说明火柴头上KClO3的存在，其理由是。

（5）写出步骤①中发生反应的化学方程式。

7．

（1）酸性KMnO4溶液颜色（紫红色）变浅或褪色AC

（2）布氏漏斗吸滤瓶

工作原理是：

当打开自来水龙头，装置内部的空气随自来水被带走，导致装置内部压强减小，使过滤速度加快，得到较干燥的固体物质。

（3）取滤液C，加入HNO3和AgNO3溶液，若观察到白色沉淀产生，即可证明火柴头中含有氯元素。

（4）ClO3¯+3NO2¯+Ag+=AgCl↓+3NO3¯

AgNO2与AgCl均为不溶于水的白色沉淀。

（5）2KClO3

2KCl+3O2↑S+O2

SO2

智力提升

8.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）将⑤中放出的气体通入澄清的石灰水中时，未见沉淀出现，则可能的原因是

、（任答两条）。

（5）①检验F－可用的化学试剂是；

已知反应Fe（SCN）3+3F—=FeF3（无色）+3SCN—，根据此反应，设计检验牙膏中含F－：

检验方案：

。

还涉及的离子方程式。

②碳酸钙检验时能否用稀硫酸代替盐酸，为什么？

。

8.

（1）过滤漏斗、玻璃棒、烧杯

（2）用玻璃棒蘸取少量待测液将其点在洁净干燥表面皿中的pH试纸上，再与标准比色卡进行对比

（3）

（4）石灰水因久置失效，CO2中混有HCl.

（5）①FeCl3溶液和KSCN溶液，取FeCl3溶液少量于试管中，滴加KSCN溶液，出现血红色，再加入⑴的溶液足量，若红色褪去，说明存在F—;Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3