2018届一轮复习人教版物质的分离、提纯和检验学案

2018届一轮复习人教版物质的分离、提纯和检验学案

第十单元　化学实验 第二课时　物质的分离、提纯和检验 复习目标：‎ ‎1.掌握常见物质检验、分离和提纯的方法；掌握过滤、分液、蒸馏等操作的步骤及要求。‎ ‎2.检验、分离和提纯物质正确选用实验装置。‎ ‎3.掌握常见离子的检验方法。‎ 考点一 常见物质的分离和提纯 ‎1．固体与液体的分离提纯 图1　　　　　　　　图2‎ ‎(1)图1分离提纯方法称为过滤，涉及的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。‎ 适用范围：把不溶性固体与液体进行分离。‎ 注意事项：①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；二低：滤纸上缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；三靠：烧杯紧靠玻璃棒，玻璃棒轻靠三层滤纸处，漏斗下端紧靠烧杯内壁。‎ ‎②若滤液浑浊，需再过滤。浑浊的原因可能是滤纸破损、液体超过滤纸边缘。‎ ‎(2)图2分离提纯方法称为蒸发，涉及的仪器有铁架台(含铁圈)、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。‎ 适用范围：溶解度随温度变化较小的物质，如NaCl溶液中提取NaCl固体。‎ ‎(3)图2也适用于蒸发浓缩、冷却结晶进行晶体析出。如KNO3溶液、CuSO4溶液析出晶体。‎ ‎2．液体与液体的分离提纯 图3　　　　　　　　　　图4‎ ‎(1)图3的分离提纯方法称为萃取分液，涉及的玻璃仪器主要是分液漏斗和烧杯。‎ 适用范围：①萃取：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度 不同，用一种溶剂(萃取剂)把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来；②分液：两种液体互不相溶且易分层的分离方法。‎ 注意事项：①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中的大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应；④分液时，分液漏斗中的下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。‎ ‎(2)图4的分离提纯方法称为蒸馏。‎ 适用范围：分离沸点相差较大的互溶液体混合物。‎ 注意事项：①温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处；‎ ‎②蒸馏烧瓶内要加沸石防止液体暴沸；③冷凝管水流方向应为“下口进，上口出”。 ‎ ‎3．固体与固体的分离 ‎　　　‎ 图5　　　　　　　　　图6‎ ‎(1)图5适用于固体加热分离法，管口朝下倾斜，防止生成的液体水回流使管底炸裂，如除去Na2CO3中混有的NaHCO3固体。‎ ‎(2)图6的分离提纯法称为升华法。‎ 适用范围：某种组分易升华的混合物，利用物质升华的性质在加热条件下使之分离的方法。如NaCl与I2混合物。‎ ‎4．气体与气体的分离提纯 ‎(1)固体吸收法——干燥管或U形管。如用碱石灰干燥NH3。‎ ‎(2)溶液吸收法——洗气瓶。如用浓H2SO4干燥HCl、SO2等。‎ ‎(3)固体加热吸收法——硬质玻璃管。如用Cu丝加热除去N2中的O2。‎ ‎【深度思考】在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时，可以在混合物中加入过量BaCl2溶液，沉淀SO，然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量，试问：‎ ‎(1)怎样判断SO是否沉淀完全？‎ ‎【答案】取上层清液少许于试管中，再加入BaCl2溶液，若产生白色沉淀，说明SO未沉淀完全，反之则沉淀完全。‎ ‎(2)沉淀的洗涤方法？‎ ‎【答案】　沿玻璃棒向漏斗中注水至浸没沉淀，待水自然流下后，再重复2～3次。‎ ‎(3)怎样判断沉淀是否洗净？‎ ‎【答案】　取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，说明沉淀未洗净，反之已洗净。‎ 例1、下列实验操作能达到实验目的的是(　　)‎ A．用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物 B．用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO C．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 D．将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2‎ ‎【答案】C ‎【解析】A项在浓硫酸、加热条件下，乙醇和乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯，并用饱和Na2CO3溶液吸收，由于乙酸乙酯难溶于Na2CO3溶液，吸收液中出现分层现象，最后用分液漏斗进行分液。B项NO易与空气中的O2反应生成NO2，故不能用向上排空气法收集NO，应用排水法收集。C项FeCl3易发生水解反应，故配制FeCl3溶液时，应将其固体溶于较浓的盐酸中再加水稀释，以抑制FeCl3的水解反应。D项将Cl2和HCl的混合气体通过饱和食盐水，可除去其中的HCl，但同时会混入水蒸气，欲得到纯净的Cl2，应先通过饱和食盐水，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶进行干燥。‎ ‎【发散类比1】下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是(　　)‎ 选项 实验目的 分离方法 原理 A 除去CO2中的HCl 通入饱和Na2CO3溶液洗气 HCl与Na2CO3溶液反应生成CO2‎ B 除去乙醇中少量的乙酸 加入足量生石灰蒸馏 乙醇和乙酸钙的沸点相差较大 C 除去KNO3固体中的NaCl 冷却热饱和溶液重结晶 NaCl在水中的溶解度很大 D 分离乙酸乙酯和乙醇 用分液漏斗分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同 ‎【答案】B ‎【解析】饱和Na2CO3溶液可吸收CO2，A项错误；用重结晶法除去KNO3固体中的NaCl是因为KNO3在水中的溶解度受温度的影响大，C项错误；乙酸乙酯和乙醇互溶，不能采取分液的方法分离，D项错误。‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1. 物质分离提纯的“八”大化学方法 方法 原理 杂质成分 沉淀法 将杂质离子转化为沉淀 Cl－、SO、CO及能形成弱碱的阳离子 气化法 将杂质离子转化为气体 CO、HCO、SO、HSO、S2－、NH 杂转纯法 将杂质转化为需要提纯的物质 杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用对应的酸或碱)‎ 氧化还原法 用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质 如用酸性KMnO4溶液除去CO2中的SO2，用热的铜粉除去N2中的O2‎ 热分解法 加热使不稳定的物质分解除去 如除去NaCl中的NH4Cl等 酸碱溶解法 利用物质与酸或碱溶液反应的差异进行分离 如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3‎ 电解法 利用电解原理除去杂质 含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极，含M的盐溶液作电解质溶液 调pH法 加入试剂调节溶液pH使溶液中某种成分生成沉淀而分离 如向含有Cu2＋和Fe3＋的溶液中加入CuO或Cu(OH)2等调节pH使Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去 ‎2.物质分离与提纯的基本原则 ‎(1)“四原则”：不增(提纯过程中不增加新的杂质)；不减(不减少被提纯的物质)；易分离(被提纯物质与杂质容易分离)；易复原(被提纯物质转化后要易复原)。‎ ‎(2)“四必须”：除杂试剂必须过量；过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质)；选最佳除杂途径；除去多种杂质时必须考虑加入试剂的顺序。‎ ‎3.气体除杂的三个要点 ‎（1）选择除杂试剂的依据：主体气体和杂质气体性质的差异，如溶解性、熔沸点、酸碱性、氧化性、还原性等。‎ ‎（2）气体除杂的四个原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置中进行；④先除易除去的气体。‎ ‎（3）常用的除杂装置：洗气瓶、干燥管、U形管、硬质玻璃管等。‎ 考点二 物质的检验 自主梳理 ‎1、常见阳离子的检验：根据离子检验时生成物所表现出的现象不同，可把检验离子的方法归纳为三种类型：①生成沉淀；②生成气体；③显现特殊颜色。‎ 常见阳离子 试剂或方法 实验现象 Na＋‎ 焰色反应 黄色火焰 K＋‎ 焰色反应 紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)‎ Fe2＋‎ ‎①NaOH溶液 ‎① 白色沉淀→灰绿色→红褐色 ‎②先加KSCN溶液，再加氯水 ‎②先无明显变化，再变血红色 Fe3＋‎ ‎①NaOH溶液 ‎①生成红褐色沉淀 ‎②KSCN溶液 ‎②溶液呈血红色 ‎③苯酚溶液 ‎③溶液呈紫色 NH4＋‎ NaOH溶液，加热 产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 ‎ ‎2、常见阴离子的检验 ‎①OH－：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。‎ ‎②Cl－：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]+。‎ ‎③Br－：能与硝酸银反应，生成淡黄色AgBr沉淀，不溶于稀硝酸。④I－：能与硝酸银反应，生成黄色AgI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。‎ ‎⑤SO42－：能与含Ba2+溶液反应，生成白色BaSO4沉淀，不溶于硝酸。‎ ‎⑥SO32－：浓溶液能与强酸反应，产生无色有刺激性气味的SO2气体，该气体能使品红溶液褪色。能与BaCl2溶液反应，生成白色BaSO3沉淀，该沉淀溶于盐酸，生成无色有刺激性气味的SO2气体。‎ ‎⑦CO32－：能与BaCl2溶液反应，生成白色的BaCO3沉淀，该沉淀溶于硝酸（或盐酸），生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。‎ ‎⑧HCO3－：取含HCO3－盐溶液煮沸，放出无色无味CO2气体，气体能使澄清石灰水变浑浊。‎ ‎⑨NO3－：浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热，放出红棕色气体。‎ ‎3、常见气体的检验：检验气体是根据气体的特性，一般从以下5方面考虑：①气体的颜色和气味；②水溶液的酸碱性；③助燃、可燃及燃烧现象和产物；④遇空气的变化；⑤其他特性。‎ 待检物 操作步骤 现　象 O2‎ 用试管或集气瓶取待检气体，然后向试管或集气瓶中插入带有火星的木条 带火星的木条复燃 H2‎ 使待检气体通过尖嘴玻璃导气管并点燃，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯 有浅蓝色火焰，烧杯里有水雾生成 NH3‎ ‎①用湿润的红色石蕊试纸检验 ‎ 变蓝色 ‎②把待检气体收集在集气瓶里，盖上玻璃片，用玻璃棒蘸取浓盐酸，开启玻璃片放在瓶上方 ‎ 生成白烟 SO2‎ 在洁净试管里加入5 mL品红溶液，再通入待检气体 品红溶液褪色，加热后又红恢复红色 CO2‎ 通入澄清石灰水中 石灰水变浑浊，继续通入后变澄清 Cl2‎ 用湿润的KI－淀粉试纸靠近集气瓶口 ‎ 变蓝色 ‎【深度思考】设计实验证明Fe3O4中含有＋2价和＋3价铁元素。‎ ‎【答案】取待测物于试管中加入足量稀H2SO4充分溶解，将溶液分装两支试管A和B，向A试管中加入KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe3＋，然后再向B试管中加入酸性KMnO4溶液，紫色褪去(其他合理答案均可)。‎ 例2、下列实验的有关叙述正确的是________(填序号)‎ ‎(1)向某溶液中加入NaOH溶液，有白色沉淀生成，则原溶液中一定含有Al3＋‎ ‎(2)向某溶液中加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，加稀盐酸沉淀不消失，则原溶液中一定含有Cl－‎ ‎(3)向某溶液中加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，则原溶液中一定含有CO或SO ‎(4)某无色溶液焰色反应呈黄色，则该溶液中一定含有Na＋‎ ‎(5)将光亮的镁条放入pH为8.6的NaOH溶液中有气泡产生，可以说明弱碱性溶液中的OH－氧化了Mg ‎(6)向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液，溶液呈红色可以得出溶液中一定含Fe2＋‎ ‎(7)在未知液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀，加稀硝酸，沉淀不溶解，说明该未知液中存在SO或SO ‎(8)某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I－‎ ‎(9)在溶液中加NaOH溶液有红褐色沉淀，说明溶液含Fe3＋不含Mg2＋、Fe2＋、Al3＋‎ ‎【答案】(4)‎ ‎【解析】(1)可能含Mg2＋；(2)不能加稀HCl检验Cl－；(3)可能含HCO或HSO；(5)H＋氧化了Mg；(6)Fe3＋干扰；(7)Ag＋干扰；(8)原溶液含I2；(9)可能含Mg2＋、Fe2＋、Al3＋。‎ 例3、下列关于气体的检验不正确的是(　　)‎ A．能使品红溶液褪色且使澄清石灰水变浑浊的无色气体为SO2‎ B．气体通过无水CuSO4，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气 C．能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3‎ D．能使酸性KMnO4溶液、溴水均褪色的气体为乙烯 ‎【答案】D ‎【发散类比2】在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别氯化钾、碳酸钾、偏铝酸钾、氢氧化钾、氢氧化钡、氯化钡6种溶液，这种试剂是(　　) ‎ A．H2SO4　　　　　　　 B．(NH4)2SO4 C．NH3·H2O D．NH4HSO4‎ ‎【答案】D ‎【解析】A项无法将KCl、KOH区别开；B项无法将KCl和K2CO3鉴别开；C项均无法区别；D项加入NH4HSO4溶液后有气体生成的是K2CO3，有白色沉淀的是KAlO2、Ba(OH)2、BaCl2三种，加热后有NH3放出的是Ba(OH)2，另两种继续加NH4HSO4，溶解的是Al(OH)3沉淀，对应原KAlO2，不溶解的对应BaCl2。另两种加入少量NH4HSO4，加热有NH3生成的是KOH，另一种为KCl。‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1.物质检验的一般答题模板 ‎(1)分别取固体少许于试管中加热或加入……试剂，现象是……，是……物质。‎ ‎(2)分别取固体少许于试管中溶于水形成溶液，加……试剂，现象是……，是……物质。‎ ‎(3)分别取溶液少许于试管中，分别加入……试剂，现象是……，为……物质。‎ ‎(4)分别取溶液少许于试管中，分别加入……试剂，现象是……，继续加入……试剂，现象是……，为……物质。‎ 注意：①不能原瓶操作；②不能“指名道姓”，应取“待测物”。‎ ‎2.限用一种试剂的物质鉴别方法 ‎①先分析被鉴别物质的水溶性、密度、溶液的酸碱性，确定能否选用水或指示剂进行鉴别。‎ ‎②在鉴别多种酸、碱、盐的溶液时，可依据“相反原理”确定试剂进行鉴别。即被鉴别的溶液多数呈酸性时，可选用碱或水解呈碱性的盐溶液作试剂；若被鉴别的溶液多数呈碱性时，可选用酸或水解呈酸性的盐溶液作试剂。‎ ‎③常用溴水、新制氢氧化铜悬浊液等作试剂鉴别多种有机物。‎ ‎3.不另加试剂鉴别的一般分析思路 ‎①先依据外观特征，鉴别出其中的一种或几种，然后再利用它们去鉴别其他物质。‎ ‎②若均无明显外观特征，可考虑能否用加热或焰色反应区别开来。‎ ‎③若以上两种方法都不能鉴别时，可考虑两两混合或相互滴加，记录混合后的反应现象，分析确定。‎ ‎④若被鉴别物质为两种时，可考虑因试剂加入的顺序不同、现象不同而进行鉴别。‎ ‎⑤若采用上述方法鉴别出一种物质后，可用它作试剂鉴别余下的其他物质。‎ 例4、某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：‎ ‎①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；‎ ‎②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。‎ 该白色粉末可能为(　　)‎ A．NaHCO3、Al(OH)3　　　　 B．AgCl、NaHCO3‎ C．Na2SO3、BaCO3 D．Na2CO3、CuSO4‎ ‎【答案】C ‎【解析】A项中，NaHCO3、Al(OH)3加入足量水中，NaHCO3溶解，Al(OH)3不溶解；加入稀盐酸，固体全部溶解，且有气泡产生；NaHCO3、Al(OH)3均能与H2SO4反应，最后不会有固体剩余。B项中，NaHCO3溶于水，AgCl不溶于水，加入足量稀盐酸，AgCl仍不溶解。C项中Na2SO3溶于水，BaCO3不溶于水，BaCO3能溶于稀盐酸：BaCO3＋2HCl===BaCl2＋H2O＋CO2↑，Na2SO3、BaCO3均能与稀H2SO4反应：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O、BaCO3＋H2SO4===BaSO4＋H2O＋CO2↑。D项中，CuSO4和Na2CO3都能溶于稀硫酸。‎ ‎【发散类比3】雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na＋、NH、Mg2＋、Al3＋、SO、NO、Cl－。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得试样溶液，设计并完成了如下实验：‎ 已知：3NO＋8Al＋5OH－＋2H2O3NH3↑＋8AlO 根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论不正确的是(　　)‎ A．试样中肯定存在NH、Mg2＋、SO和NO B．试样中一定不含Al3＋‎ C．试样中可能存在Na＋、Cl－‎ D．该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4‎ ‎【答案】B ‎【解析】由气体1使湿润红色试纸显蓝色的现象，确定气体1为氨气，溶液中一定存在NH；由沉淀2与酸反应的现象判断其成分中一定有碳酸钡，可能存在氢氧化铝，所以B项错误；由溶液2与Al/OH－反应：3NO＋8Al＋5OH－＋2H2O3NH3↑＋8AlO确定溶液中一定存在NO；由沉淀1加酸后，沉淀部分溶解，确定其中沉淀溶解的部分为氢氧化镁，未溶解的部分为硫酸钡，所以确定溶液中存在SO和Mg2＋，A项正确；Na＋、Cl－无法确定是否存在，C、D项正确。‎ ‎【归纳总结】离子推断中的“四项基本原则”‎