常見物質(zhì)的分離、提純和檢驗(yàn)

1、常見物質(zhì)的分離、提純和檢驗(yàn)Ø 學(xué)習(xí)方法建議：1.此部分為掌握水平，是實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)，學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)是熟練掌握物質(zhì)性質(zhì)，學(xué)習(xí)中應(yīng)準(zhǔn)確掌握操作原理，多注意比較各種操作的異同。2. 此部分相關(guān)內(nèi)容還可參見大聚焦P109110、P181182、P205一. 物質(zhì)的分離和提純物質(zhì)的分離是把混合物中各物質(zhì)經(jīng)過物理(或化學(xué))變化，將其彼此分開的過程，分開后各物質(zhì)要恢復(fù)到原來的狀態(tài)；物質(zhì)的提純是把混合物中的雜質(zhì)除去，以得到純物質(zhì)的過程。在提純中如果雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，不必恢復(fù)為原來的物質(zhì)。在進(jìn)行物質(zhì)分離與提純時(shí)，應(yīng)視物質(zhì)及其所含雜質(zhì)的性質(zhì)選擇適宜的方法。1物質(zhì)的分離與提純常用的物理方法，見表5-72. 區(qū)分

2、幾組概念分餾和蒸餾將蒸餾原理用于多種混溶液體的分離，叫分餾，分餾是蒸餾的一種。蒸餾和蒸發(fā)加熱是為了獲得溶液的殘留物(濃縮后的濃溶液或蒸干后的固體物質(zhì))時(shí)，要用蒸發(fā)；加熱是為了收集蒸氣的冷凝液體時(shí)，要用蒸餾。3. 通常采用的結(jié)晶方法有(以分離NaCl和KNO3的混和物為例)：蒸發(fā)結(jié)晶：蒸發(fā)溶劑，使溶液由不飽和變?yōu)轱柡停^續(xù)蒸發(fā)，過剩的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出，叫蒸發(fā)結(jié)晶。例如：當(dāng)NaCl和 KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少時(shí)，即可采用此法，先分離出NaCl，再分離出KNO3。降溫結(jié)晶：先加熱溶液，蒸發(fā)溶劑成飽和溶液，此時(shí)降低熱飽和溶液的溫度，溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)就會(huì)呈晶體析出，叫降溫結(jié)晶

3、。例如：當(dāng)NaCl和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少時(shí)，即可采用此法，先分離出KNO3，再分離出NaCl。4化學(xué)方法提純和分離物質(zhì)的“四原則”和“三必須”(1)“四原則”是：一不增(提純過程中不增加新的雜質(zhì))；二不減(不減少欲被提純的物質(zhì))；三易分離(被提純物與雜質(zhì)容易分離)；四易復(fù)原(被提純物質(zhì)要復(fù)原)。(2)“三必須”是：一除雜試劑必須過量；二過量試劑必須除盡(因?yàn)檫^量試劑帶入新的雜質(zhì))；三除雜途徑選最佳。5無機(jī)物提純一般采用的化學(xué)方法(1)生成沉淀法：例1. NaCl溶液中混有 MgCl2、CaCl2雜質(zhì)(2)生成氣體法：例2. Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3(3)氧化還

4、原法：例3. FeCl2溶液里含有少量FeCl3雜質(zhì) (4)利用物質(zhì)的兩性除去雜質(zhì)：例4. 在鎂粉中混有少量鋁粉(5)正鹽與酸式鹽的相互轉(zhuǎn)化：例5. 在Na2CO3溶液中含有少量NaHCO3雜質(zhì)若NaHCO3溶液中混有少量Na2CO36有機(jī)物的分離與提純有機(jī)物的分離是利用混合物各成分的密度不同、熔沸點(diǎn)不同、對(duì)溶劑溶解性的不同等，通過過濾、洗氣、萃取、分液、蒸餾(分餾)、鹽析等方法將各成分一一分離。（詳見以前學(xué)案）例6. 某溶液含有較多的Na2SO4和少量的Fe2(SO4)3，若用該溶液制取芒硝，可供選擇的操作有：加適量H2SO4溶液，加金屬鈉，結(jié)晶，加過量NaOH溶液，加強(qiáng)熱脫結(jié)晶水，過濾。正

5、確的操作步驟是_。A BC D例7. 如何分離Al2O3和Fe2O3的混合物？二. 物質(zhì)的檢驗(yàn)1物質(zhì)檢驗(yàn)的三種類型在中學(xué)化學(xué)教材中，物質(zhì)的檢驗(yàn)通常有鑒定、鑒別和推斷三類。其共同點(diǎn)是：均需根據(jù)物質(zhì)的特征反應(yīng)，選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖筒僮鳎ㄟ^反應(yīng)中出現(xiàn)的不同現(xiàn)象(如：沉淀的生成和溶解、氣體的逸出和氣味、顏色的變化等)加以判定，必要時(shí)須寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式或化學(xué)方程式。其區(qū)別在于：鑒定通常是指對(duì)于一種物質(zhì)的定性檢驗(yàn)，必須根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)特性，如分別檢出陰、陽離子；鑒別通常是指對(duì)兩種或兩種以上的物質(zhì)進(jìn)行定性辨認(rèn)，可根據(jù)一種物質(zhì)的特性或特征反應(yīng)來區(qū)別于另一種，也可根據(jù)幾種物質(zhì)的氣味、狀態(tài)、顏色、溶解性或溶解

6、時(shí)的熱效應(yīng)等一般性質(zhì)的不同加以區(qū)別；推斷是通過已知實(shí)驗(yàn)事實(shí)，根據(jù)性質(zhì)分析推理出被檢物質(zhì)的名稱或組成。2物質(zhì)檢驗(yàn)的方法(1)常用的物理方法有：觀察法；嗅試法；加熱法；水溶法；焰色反應(yīng)法等。檢驗(yàn)時(shí)常會(huì)涉及到一些物質(zhì)的顏色主要物質(zhì)的顏色：紅：Fe2O3（紅棕），F(xiàn)e(OH)3（紅褐），Cu2O，Cu，F(xiàn)e(SCN)2+；黃：Fe3+的溶液，AgI ，Na2O2(淺)，S(淺)，AgBr(淺)；綠：Fe2+的溶液，F(xiàn)eSO4·7H2O，Cu2(OH)2CO3；藍(lán)：Cu2+的溶液，CuSO4·5H2O，Cu(OH)2；紫：Fe(C6H5O)63-(Fe3+與苯酚作用)；KMnO4（紫

7、紅）黑：Fe3O4，F(xiàn)eO，F(xiàn)eS，Cu2S，MnO2，CuO；(2)常用的化學(xué)方法有：加熱法；點(diǎn)燃法；指示劑法；顯色法(如無水硫酸銅遇水顯藍(lán)色)；互滴法；不同試劑兩兩混合法(又稱：簡明列表法)等。3物質(zhì)鑒別題的主要考題類型(1)限用一種試劑鑒別多種物質(zhì)：所選用的試劑必須能和被檢的大多數(shù)物質(zhì)反應(yīng)，且能產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。常使用的鑒別試劑有：強(qiáng)酸(鹽酸、稀H2SO4)、強(qiáng)堿NaOH溶液、Ba(OH)2溶液、FeCl3溶液、Na2CO3(或NaHCO3)溶液、明礬溶液、溴水、新制Cu(OH)2懸濁液、指示劑等。(2)不用任何試劑鑒別多種物質(zhì)：此類題目雖規(guī)定不準(zhǔn)另用任何試劑進(jìn)行鑒別，但一般情況下，可

8、供選擇的試劑可能就隱含在待檢物質(zhì)中，解答此類題目一般采用如下四種方法：特征連鎖法：從具有某一特征的物質(zhì)(如色、態(tài)、味、硬度、揮發(fā)性、水溶性等)入手，先鑒別出一種物質(zhì)，再用這種物質(zhì)作試劑來鑒別其它物質(zhì)，連鎖式地進(jìn)行鑒別。加熱法：若待檢物均無明顯外觀特征，可考慮采用加熱方法加以鑒別(許多物質(zhì)在加熱時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，并出現(xiàn)不同現(xiàn)象，如銨鹽、硝酸鹽、酸式碳酸鹽等)。焰色反應(yīng)法：根據(jù)待檢物質(zhì)中所含的陽離子不同進(jìn)行焰色反應(yīng)操作，可將其鑒別開來。兩兩混合法(又稱：簡明列表法)：若上述三種方法均不能達(dá)到目的時(shí)，一般即采用“兩兩混合法”。即列出表格，然后把待檢溶液編號(hào)，記錄反應(yīng)現(xiàn)象，對(duì)照表格確定出每一種物質(zhì)。此

9、法適用于一些比較復(fù)雜、難以鑒別的題目。(3)兩種溶液的自我鑒別：一般采用“互滴法”（滴加試劑順序不同，現(xiàn)象不同）。4. 常見離子的檢驗(yàn)(1)常見陽離子的檢驗(yàn)常見陽離子：H+、Na+、K+、Al3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+常用試劑：NaOH溶液、可溶性硫酸鹽或硫酸、可溶性氯化物或鹽酸、焰色反應(yīng)、指示劑等請(qǐng)寫出鑒別以上離子的方法和現(xiàn)象(2)常見陰離子的檢驗(yàn) 常見陰離子：OH-、X-(Cl-、Br-、I-)、SO42-、CO32-、SO32-、SiO32-、AlO2-常用試劑：稀鹽酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液、稀硝酸、指示劑等請(qǐng)寫出鑒別以上離子的方法和現(xiàn)象5幾種常見的無

10、機(jī)氣體的檢驗(yàn)例8.檢驗(yàn)溶液中是否含有某種離子，下列操作方法正確的是 A. 加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，證明含有Cl-B加入NaOH溶液，析出白色沉淀，繼續(xù)加過量的NaOH溶液，沉淀又消失，證明有Al3+C加濃NaOH溶液后加熱，產(chǎn)生使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，證明有NH4+D加入鹽酸，放出能使澄清的石灰水變渾濁的氣體，證明有CO32-（已知：Zn(OH)2也是兩性的氫氧化物，既溶于強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿溶液中）例9下列各組溶液，不用任何其它試劑就能鑒別的是_。ANa2SO4、H2SO4、AlCl3、BaCl2 BHCl、NaOH、K2SO4、Na2SO4CNaAlO2、KHCO3、NaC

11、l、NaHSO4 DNaOH、FeCl3、MgCl2、K2SO4提示：AlO2- + H CO3-+H2O=Al(OH)3+CO32-（互促水解高三知識(shí)）例10. 任選試劑，鑒別以下五種無色溶液：NaCl、Na2SO4、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3。請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真完成以上學(xué)案之后，再一并核對(duì)答案！ddddddddddddddddddddddddddddddddddd有關(guān)答案：一. 物質(zhì)的分離和提純例1. NaCl溶液中混有 MgCl2、CaCl2雜質(zhì)解答：可先加入過量的NaOH，使Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀而除去(同時(shí)引入了OH-雜質(zhì))；然后加入過量的Na2CO3，使Ca2+轉(zhuǎn)

12、化為CaCO3沉淀而除去（同時(shí)引入了CO32-雜質(zhì)）；最后加足量的鹽酸，并加熱除去OH-及CO32-（加熱的目的是趕走溶液中存在的CO2及HCl），并調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性即可。例2. Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3解答：為了增加SO42-而不引入新的雜質(zhì)，可加以適量稀H2SO4，將CO32-轉(zhuǎn)化為氣體而除去(CO32-+2H+=H2O+CO2)例3. FeCl2溶液里含有少量FeCl3雜質(zhì)解答：可加過量鐵粉將Fe3+除去(Fe+2Fe3+=3Fe2+)。例4. 在鎂粉中混有少量鋁粉解答：可向其中加入足量的NaOH溶液，使其中的Al轉(zhuǎn)化為可溶性的NaAlO2，然后過濾，即可得到純凈的M

13、g. (2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2)例5. Na2CO3溶液中含有少量NaHCO3雜質(zhì)NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3解答：，可用加熱法使NaHCO3分解成Na2CO3而除去; 可通入足量的CO2使Na2CO3轉(zhuǎn)化為NaHCO3(CO32-+H2O+CO2=2HCO3-)。例6.分析與解答：欲用該溶液制取芒硝(Na2SO4·10H2O)，首先要除去其中的雜質(zhì)離子Fe3+，根據(jù)化學(xué)方法提純和分離物質(zhì)的“四原則”和“三必須”可設(shè)計(jì)出正確的操作步驟為：第一步，加入過量NaOH溶液，使其中的Fe3+完全以Fe(OH)3沉淀的形式從溶液中析出，(此時(shí)溶液中引入了OH

14、-雜質(zhì)離子)；第二步，過濾除去Fe(OH)3沉淀；第三步，加入適量 H2SO4溶液，目的是調(diào)節(jié)溶液的pH值，除去OH-離子；最后通過蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶制得Na2SO4·10H2O。在這里應(yīng)指出兩點(diǎn)：除Fe3+的試劑不宜用金屬鈉，這是因?yàn)榻饘兮c價(jià)格較昂貴，使用Na既不經(jīng)濟(jì)又不便于操作；最后一步是結(jié)晶，不能加強(qiáng)熱，否則脫結(jié)晶水無法制取芒硝。 故本題的正確答案為B。例7.分析與解答：利用Al2O3有兩性而Fe2O3有堿性的差別，按下述步驟進(jìn)行。加入過量NaOH溶液，過濾，Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O,得濾渣Fe2O3向?yàn)V液中通入CO2，再過濾, NaAlO2 +

15、 2H2O + CO2 = Al(OH)3 + NaHCO3，得濾渣為Al(OH)3。 灼燒：2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O二. 物質(zhì)的檢驗(yàn)例8.分析與解答這是一道鑒定題，要考慮到有關(guān)離子的影響，注意排除干擾。選項(xiàng)A中，若有CO32-，則也有此現(xiàn)象，所以Cl-離子的檢驗(yàn)是加硝酸酸化的AgNO3溶液，以排除CO32-的干擾；選項(xiàng)B中，若有Zn2+離子，也有此現(xiàn)象，因?yàn)閆n(OH)2也是兩性的氫氧化物，既溶于強(qiáng)酸又溶于強(qiáng)堿溶液中；選項(xiàng)D中，若有HCO3-離子也有此現(xiàn)象；只有選項(xiàng)C是正確的，因?yàn)橹袑W(xué)化學(xué)中能使?jié)櫇竦募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體只有NH3。 答C。例9.分析與解答根據(jù)本單元“

16、知識(shí)體系”中所述的不用任何試劑鑒別多種物質(zhì)的解題思路和方法，首先可根據(jù)“特征連鎖法”判斷D項(xiàng)符合題給要求。這是因?yàn)樵摻M中的FeCl3溶液呈棕黃色，其它溶液的顏色為無色，故首先鑒別出FeCl3溶液。然后用FeCl3 溶液分別與其它三種溶液反應(yīng)，能產(chǎn)生紅褐色沉淀的對(duì)應(yīng)溶液為NaOH溶液；而MgCl2溶液、K2SO4溶液與FeCl3溶液不發(fā)生反應(yīng)。最后用NaOH溶液來鑒別出MgCl2溶液(產(chǎn)生白色沉淀)和K2SO4溶液(無現(xiàn)象)，整個(gè)檢驗(yàn)過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Fe3+3OH-=Fe(OH)3(紅褐)，Mg2+2OH-=Mg(OH)2(白)。其余三組中的各溶液，由于都是無色溶液，無法從外觀上加以區(qū)別，一般均采用“兩兩混合法”(即：簡明列表法)，將每組內(nèi)的四種溶液分別標(biāo)號(hào)，用每種溶液分別與其它三種溶液混合，觀察并記錄現(xiàn)象，將試劑間可能發(fā)生的反應(yīng)現(xiàn)象列表，并將記錄的現(xiàn)象與表中現(xiàn)象相對(duì)照，即可得出結(jié)論，經(jīng)分析C項(xiàng)符合題給條件(見下表)。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式如下：AlO2- + H CO3-+H2O=Al(OH)3+C