聚焦常见物质的分离、提纯和检验

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  物质的分离、提纯和检验是高考的常见题型,现将其一般的方法总结如下。
  一、物质的分离和提纯
  1、化学方法分离和提纯物质
  对物质的分离可一般先用化学方法对物质进行处理,然后再根据混合物的特点用恰当的分离方法(过滤、渗析、萃取、蒸馏等)进行分离。
  2、用化学方法分离和提纯物质时要注意:①最好不引入新的杂质;②不能损耗或减少被提纯物质的质量;③实验操作要简便,不能繁杂。用化学方法除去溶液中的杂质时,要使被分离的物质或离子尽可能除净,需要加入过量的分离试剂,在多步分离过程中,后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去。
  3、对于无机物溶液常用下列方法进行分离和提纯:
  (1)生成沉淀法:例如:NaCl溶液里混有少量的MgCl2杂质,可加入过量的NaOH溶液,使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀(但引入新的杂质OH-),过滤除去Mg(OH)2,然后加入适量盐酸,调节pH为中性。
  (2)生成气体法:例如:Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3,为了不引入新的杂质并增加SO42-,可加入适量的稀H2SO4,将CO32-转化为CO2气体而除去。
  (3)氧化还原法:例如:在FeCl3溶液里含有少量 FeCl2杂质,可通入适量的Cl2气将FeCl2氧化为FeCl3。若在FeCl2溶液里含有少量FeCl3,可加入适量的铁粉而将其除去。
  (4)正盐和与酸式盐相互转化法:例如:在Na2CO3固体中含有少量NaHCO3杂质,可将固体加热,使NaHCO3分解生成Na2CO3,而除去杂质。若在NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质,可向溶液里通入足量CO2,使Na2CO3转化为NaHCO3
  (5)利用物质的两性除去杂质:例如:在Fe2O3里混有少量的Al2O3杂质,可利用Al2O3是两性氧化物,能与强碱溶液反应,往试样里加入足量的NaOH溶液,使其中 Al2O3转化为可溶性NaAlO2,然后过滤,洗涤难溶物,即为纯净的Fe2O3
  (6)离子交换法:例如:用磺化煤(NaR)做阳离子交换剂,与硬水里的Ca2+、Mg2+进行交换,而使硬水软化。
  二、物质的检验
  物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类,它们的共同点是: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。鉴定通常是指对于某一种物质的定性检验,根据物质的化学特性,分别检出阳离子、阴离子;鉴别通常是指对分别存放的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区别于另一种,也可根据几种物质的颜色、气味、溶解性、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,根据性质分析推求出被检验物质的组成和名称。我们要综合运用化学知识对常见物质进行鉴别和推断。
  




  2、几种重要阳离子的检验
  (l)H+:能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。
  (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(通过钴玻片)。
  (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+: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。
  (6)Ag+:能与稀HCl或可溶性盐酸盐反应生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水。
  (7)NH4+:铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蓝试纸变蓝的有刺激性气味的NH3
  (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,立即显红色,2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
  (9)Fe3+:与KSCN溶液反应变成血红色Fe(SCN)3溶液;与NaOH溶液反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
  (10)Cu2+:蓝色水溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成。
  3、几种重要阴离子的检验
  (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,不溶于稀硝酸。
  (4)I-: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。
  (5)SO42-:能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。
  (6)SO32-: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。
  (7)S2-:能与Pb(NO3)2溶液反应,生成黑色的PbS沉淀。
  (8)CO32-: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。
  (9)HCO3-: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。或向HCO3-盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀MgCO3生成,同时放出CO2气体。
  (10)PO43-:含磷酸根的中性溶液,能与AgNO3反应,生成黄色Ag3PO4沉淀,该沉淀溶于硝酸。
  (11)NO3-:浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。
  4、几种重要有机物的检验
  (1)苯:能与纯溴、铁屑反应,产生HBr白雾。能与浓硫酸、浓硝酸的混合物反应,生成黄色的苦杏仁气味的油状(密度大于1)难溶于水的硝基苯。
  (2)乙醇:能够与灼热的螺旋状铜丝反应,使其表面上黑色CuO变为光亮的铜,并产生有刺激性气味的乙醛。乙醇与乙酸、浓硫酸混合物加热反应,将生成的气体通入饱和Na2CO3溶液,有透明油状、水果香味的乙酸乙酯液体浮在水面上。
  (3)苯酚:能与浓溴水反应生成白色的三溴苯酚沉淀。能与FeCl3溶液反应,生成紫色溶液。
  (4)乙醛:能发生银镜反应,或能与新制的蓝色Cu(OH)2加热反应,生成红色的Cu2O沉淀。
  5、用一种试剂或不用试剂鉴别物质
  用一种试剂来鉴别多种物质时,所选用的试剂必须能和被鉴别的物质大多数能发生反应,而且能产生不同的实验现象。常用的鉴别试剂有FeCl3溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、稀H2SO4、Cu(OH)2悬浊液等。
  6、不用其他试剂来鉴别一组物质
  一般情况从两个方面考虑:①利用某些物质的特殊性质(如颜色、气味、溶解性等),首先鉴别出来,然后再用该试剂去鉴别其他物质。②采用一种试剂与其他物质相互反应的现象不同,进行综合分析鉴别。
  三、典型例题分析
  例1、为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥砂,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作。其中正确的操作顺序是()。①过滤 ②加过量的 NaOH溶液 ③加适量盐酸 ④加过量 NaC03溶液 ⑤加过量 BaCl2溶液
  A.①④②⑤③ B.④①②⑤③
  C.②⑤④①③ D.⑤②④①③
  解析:必须了解各个实验步骤的目的,才能分清操作顺序。加入过量的NaOH溶液的目的是除去Mg2+,加入过量的BaCl2溶液是为了除去SO42-,加入过量的Na2C03溶液是为了除去Ca2+及多余的Ba2+,然后进行过滤,除去 Mg(OH)2、BaSO、CaC03等难溶物,然后加适量的盐酸,除去多余的Na2C03和调节溶液的pH。综上所述,正确的实验操作顺序为C、D。答案:CD。
  例2、列每组各有三对物质,它们都能用分液漏斗分离的是()
  A.乙酸乙酯和水、酒精和水、苯酚和水
  B.二溴乙烷和水、溴苯和水、硝基苯和水
  C.甘油和水、乙醇和水、乙酸和乙醇
  D.油酸和水、甲苯和水、已烷和水
  解析:两种互不相溶,密度也不相同的液体可以用分液漏斗分离。本题中不能相淆的物质有:乙酸乙酯和水、二溴乙烷和水、溴苯和水、硝基苯和水、油酸和水、甲苯和水、已烷和水。则能够用分液漏斗分离的是B、D组。答案:BD。
  例3、实验室有一包KCl和AlCl3的固体混合物,通过以下实验可确定KCl和AlCl3的质量之比,试根据实验方法和主要步骤,回答有关问题:
  (1)调整托盘天平的零点时,若指针偏向右边,应将右边的螺丝向____旋动。
  (2)某学生用已知质量为yg的表面皿准确称取W g样品,他在托盘天平的右盘上放上(W+y)g的砝码,在左盘的表面皿中放入样品,此时指针稍偏右边,该学生应怎样操作__________________。
  (3)将样品置于烧杯中加适量水溶解,滴入过量的A溶液,烧坏中有沉淀物,则A溶液的名称是;
  (4)过滤,某学生欲用右图装置操作,错误之处应怎样纠正?答:_____________________ 。
  (5)甲学生用水多次洗涤过滤所得沉淀物,然后使其干燥,得到固体纯净物C,质量为W2g,C的名称是__________________ ;
  (6)乙学生将过滤所得滤液跟甲学生洗涤沉淀所得液体混合,然后蒸干溶剂,再充分加热,最后得到纯净KCl固体W1g,则原混合物中KCl与AlCl3的质量之比的计算式为__________________ 。
  


  解析:(1)调整托盘天平的零点时,若指针偏向右边,则说明右边重,应将右边的螺丝向左旋动。(2)在左盘的表面皿中放入样品,指针稍偏右边,说明样品少,应往左盘表面皿上慢慢加少量样品,使指针指向标尺中间。(3)要确定KCl和AlCl3的质量之比,可先将样品溶解,加入过量氨水,使Al3+全部沉淀,通过测定沉淀的质量确定比值。(4)过滤时要让漏斗下端管口紧靠烧杯内壁;倾倒液体时应用玻璃棒引流。(5)固体纯净物C为氢氧化铝。(6)原混合物中KCl与AlCl3的质量之比的计算式为W1:(W-W1)或W1:(133.5W2/78)。
  答案:(1)左 (2)往左盘表面皿上慢慢加少量样品,使指针指向标尺中间 (3)氨水 (4)漏斗下端管口应紧靠烧杯内壁;倾倒液体时应用玻璃棒引流(5)氢氧化铝 (6)W1:(W-W1)或W1:(133.5W2/78)
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