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常见物质的分离、提纯和检验(精)

常见物质的分离、提纯和检验学习方法建议:1.此部分为掌握水平,是实验中的难点,学习的基础是熟练掌握物质性质,学习中应准确掌握操作原理,多注意比较各种操作的异同。

2. 此部分相关内容还可参见《大聚焦》P109~110、P181~182、P205一. 物质的分离和提纯物质的分离是把混合物中各物质经过物理(或化学)变化,将其彼此分开的过程,分开后各物质要恢复到原来的状态;物质的提纯是把混合物中的杂质除去,以得到纯物质的过程。

在提纯中如果杂质发生化学变化,不必恢复为原来的物质。

在进行物质分离与提纯时,应视物质及其所含杂质的性质..选择适宜的方法。

1.物质的分离与提纯常用的物理方法,见表5-72. 区分几组概念⑴分馏和蒸馏将蒸馏原理用于多种混溶液体的分离,叫分馏,分馏是蒸馏的一种。

⑵蒸馏和蒸发加热是为了获得溶液的残留物(浓缩后的浓溶液或蒸干后的固体物质)时,要用蒸发;加热是为了收集蒸气的冷凝液体时,要用蒸馏。

3. 通常采用的结晶方法有(以分离NaCl和KNO3的混和物为例):①蒸发结晶:蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出,叫蒸发结晶。

例如:当NaCl和 KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时,即可采用此法,先分离出NaCl,再分离出KNO3。

②降温结晶:先加热溶液,蒸发溶剂成饱和溶液,此时降低热饱和溶液的温度,溶解度随温度变化较大的溶质就会呈晶体析出,叫降温结晶。

例如:当NaCl 和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少时,即可采用此法,先分离出KNO3,再分离出NaCl。

4.化学方法提纯和分离物质的“四原则”和“三必须”(1)“四原则”是:一不增(提纯过程中不增加新的杂质);二不减(不减少欲被提纯的物质);三易分离(被提纯物与杂质容易分离);四易复原(被提纯物质要复原)。

(2)“三必须”是:一除杂试剂必须过量;二过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质);三除杂途径选最佳。

5.无机物提纯一般采用的化学方法(1)生成沉淀法:例1. NaCl溶液中混有 MgCl2、CaCl2杂质(2)生成气体法:例2. Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3(3)氧化还原法:例3. FeCl2溶液里含有少量FeCl3杂质(4)利用物质的两性除去杂质:例4. 在镁粉中混有少量铝粉(5)正盐与酸式盐的相互转化:例5. ①在Na2CO3溶液中含有少量NaHCO3杂质②若NaHCO3溶液中混有少量Na2CO36.有机物的分离与提纯有机物的分离是利用混合物各成分的密度不同、熔沸点不同、对溶剂溶解性的不同等,通过过滤、洗气、萃取、分液、蒸馏(分馏)、盐析等方法将各成分一一分离。

(详见以前学案)例6. 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加金属钠,③结晶,④加过量NaOH 溶液,⑤加强热脱结晶水,⑥过滤。

正确的操作步骤是____。

A.②⑥③ B.④⑥①③C.④⑥③⑤ D.②⑥①③⑤例7. 如何分离Al2O3和Fe2O3的混合物?二. 物质的检验1.物质检验的三种类型在中学化学教材中,物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类。

其共同点是:均需根据物质的特征反应,选择适当的试剂和操作,通过反应中出现的不同现象(如:沉淀的生成和溶解、气体的逸出和气味、颜色的变化等)加以判定,必要时须写出有关反应的离子方程式或化学方程式。

其区别在于:鉴定通常是指对于一种物质的定性检验,必须根据物质的化学特性,如分别检出阴、阳离子;鉴别通常是指对两种或两种以上的物质进行定性辨认,可根据一种物质的特性或特征反应来区别于另一种,也可根据几种物质的气味、状态、颜色、溶解性或溶解时的热效应等一般性质的不同加以区别;推断是通过已知实验事实,根据性质分析推理出被检物质的名称或组成。

2.物质检验的方法(1)常用的物理方法有:①观察法;②嗅试法;③加热法;④水溶法;⑤焰色反应法等。

检验时常会涉及到一些物质的颜色主要物质的颜色:红:Fe2O3(红棕),Fe(OH)3(红褐),Cu2O,Cu,[Fe(SCN)]2+;黄:Fe3+的溶液,AgI ,Na2O2(浅),S(浅),AgBr(浅);绿:Fe2+的溶液,FeSO4·7H2O,Cu2(OH)2CO3;蓝:Cu2+的溶液,CuSO4·5H2O,Cu(OH)2;紫:[Fe(C6H5O)6]3-(Fe3+与苯酚作用);KMnO4(紫红)黑:Fe3O4,FeO,FeS,Cu2S,MnO2,CuO;(2)常用的化学方法有:①加热法;②点燃法;③指示剂法;④显色法(如无水硫酸铜遇水显蓝色);⑤互滴法;⑥不同试剂两两混合法(又称:简明列表法)等。

3.物质鉴别题的主要考题类型(1)限用一种试剂鉴别多种物质:所选用的试剂必须能和被检的大多数物质反应,且能产生不同的实验现象。

常使用的鉴别试剂有:强酸(盐酸、稀H2SO4)、强碱[NaOH溶液、Ba(OH)2溶液]、FeCl3溶液、Na2CO3(或NaHCO3)溶液、明矾溶液、溴水、新制Cu(OH)2悬浊液、指示剂等。

(2)不用任何试剂鉴别多种物质:此类题目虽规定不准另用任何试剂进行鉴别,但一般情况下,可供选择的试剂可能就隐含在待检物质中,解答此类题目一般采用如下四种方法:①特征连锁法:从具有某一特征的物质(如色、态、味、硬度、挥发性、水溶性等)入手,先鉴别出一种物质,再用这种物质作试剂来鉴别其它物质,连锁式地进行鉴别。

②加热法:若待检物均无明显外观特征,可考虑采用加热方法加以鉴别(许多物质在加热时会发生化学变化,并出现不同现象,如铵盐、硝酸盐、酸式碳酸盐等)。

③焰色反应法:根据待检物质中所含的阳离子不同进行焰色反应操作,可将其鉴别开来。

④两两混合法(又称:简明列表法):若上述三种方法均不能达到目的时,一般即采用“两两混合法”。

即列出表格,然后把待检溶液编号,记录反应现象,对照表格确定出每一种物质。

此法适用于一些比较复杂、难以鉴别的题目。

(3)两种溶液的自我鉴别:一般采用“互滴法”(滴加试剂顺序不同,现象不同)。

4. 常见离子的检验(1)常见阳离子的检验常见阳离子:H+、Na+、K+、Al3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+常用试剂:NaOH溶液、可溶性硫酸盐或硫酸、可溶性氯化物或盐酸、焰色反应、指示剂等请写出鉴别以上离子的方法和现象(2)常见阴离子的检验常见阴离子:OH-、X-(Cl-、Br-、I-)、SO42-、CO32-、SO32-、SiO32-、AlO2-常用试剂:稀盐酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液、稀硝酸、指示剂等请写出鉴别以上离子的方法和现象5.几种常见的无机气体的检验例8. 检验溶液中是否含有某种离子,下列操作方法正确的是 [ ]A.加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,证明含有Cl-B.加入NaOH溶液,析出白色沉淀,继续加过量的NaOH溶液,沉淀又消失,证明有Al3+C.加浓NaOH溶液后加热,产生使润湿的红色石蕊试纸变蓝色的气体,证明有NH4+D.加入盐酸,放出能使澄清的石灰水变浑浊的气体,证明有CO32-(已知:Zn(OH)2也是两性的氢氧化物,既溶于强酸又溶于强碱溶液中)例9下列各组溶液,不用任何其它试剂就能鉴别的是____。

A.Na2SO4、H2SO4、AlCl3、BaCl2 B.HCl、NaOH、K2SO4、Na2SO4C.NaAlO2、KHCO3、NaCl、NaHSO4D.NaOH、FeCl3、MgCl2、K2SO4提示:AlO2- + H CO3-+H2O====Al(OH)3↓+CO32-(互促水解—高三知识)例10.任选试剂,鉴别以下五种无色溶液:NaCl、Na2SO4、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3。

请同学们认真完成以上学案之后,再一并核对答案!有关答案:一. 物质的分离和提纯例1. NaCl溶液中混有MgCl2、CaCl2杂质解答:可先加入过量的NaOH,使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀而除去(同时引入了OH-杂质);然后加入过量的Na2CO3,使Ca2+转化为CaCO3沉淀而除去(同时引入了CO32-杂质);最后加足量的盐酸,并加热除去OH-及CO32-(加热的目的是赶走溶液中存在的CO2及HCl),并调节溶液的pH值至中性即可。

例2. Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3解答:为了增加SO42-而不引入新的杂质,可加以适量稀H2SO4,将CO32-转化为气体而除去(CO32-+2H+=H2O+CO2↑)例3. FeCl2溶液里含有少量FeCl3杂质解答:可加过量铁粉将Fe3+除去(Fe+2Fe3+====3Fe2+)。

例4. 在镁粉中混有少量铝粉解答:可向其中加入足量的NaOH溶液,使其中的Al转化为可溶性的NaAlO2,然后过滤,即可得到纯净的Mg. (2Al+2OH-+2H2O====2AlO2-+3H2↑)例5. ①Na2CO3溶液中含有少量NaHCO3杂质②NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3解答:①,可用加热法使NaHCO3分解成Na2CO3而除去; ②可通入足量的CO2使Na2CO3转化为NaHCO3(CO32-+H2O+CO2====2HCO3-)。

例6.分析与解答:欲用该溶液制取芒硝(Na2SO4·10H2O),首先要除去其中的杂质离子Fe3+,根据化学方法提纯和分离物质的“四原则”和“三必须”可设计出正确的操作步骤为:第一步,加入过量NaOH溶液,使其中的Fe3+完全以Fe(OH)3沉淀的形式从溶液中析出,(此时溶液中引入了OH-杂质离子);第二步,过滤除去Fe(OH)3沉淀;第三步,加入适量 H2SO4溶液,目的是调节溶液的pH值,除去OH-离子;最后通过蒸发、浓缩、结晶制得Na2SO4·10H2O。

在这里应指出两点:①除Fe3+的试剂不宜用金属钠,这是因为金属钠价格较昂贵,使用Na既不经济又不便于操作;②最后一步是结晶,不能加强热,否则脱结晶水无法制取芒硝。

故本题的正确答案为B。

例7.分析与解答:利用Al2O3有两性而Fe2O3有碱性的差别,按下述步骤进行。

①加入过量NaOH溶液,过滤,Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O,得滤渣Fe2O3②向滤液中通入CO2,再过滤, NaAlO2 + 2H2O + CO2 = Al(OH)3↓+ NaHCO3,得滤渣为Al(OH)3。

△③灼烧:2Al(OH) 3 === Al2O3 + 3H2O二. 物质的检验例8.分析与解答这是一道鉴定题,要考虑到有关离子的影响,注意排除干扰。

选项A中,若有CO32-,则也有此现象,所以Cl-离子的检验是加硝酸酸化的AgNO3溶液,以排除CO32-的干扰;选项B中,若有Zn2+离子,也有此现象,因为Zn(OH)2也是两性的氢氧化物,既溶于强酸又溶于强碱溶液中;选项D中,若有HCO3-离子也有此现象;只有选项C是正确的,因为中学化学中能使润湿的红色石蕊试纸变蓝的气体只有NH3。

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