中考化学物质的鉴定与物质分离与提纯

中考化学物质的鉴定与物质分离与提纯

卓越备考 初中化学基础知识 华东师范大学出版社 主编,金惠文 P133‎ 常见气体的检验 ‎【原理】‎ 初中阶段需掌握O2、CO2、H2O、H2、CO、 CO2、CH4、NH3、HCI八种气体的检验。检验检验方法及现象如下：‎ 气体 检验方法 现象 H2O 通入白色的无水硫酸铜中 白色变成蓝色 O2‎ 通过灼热的铜网 亮红色变黑色 用带火星的小木条（氧气浓度相对较大时）‎ 小木条复燃 用燃着的小木条（氧气浓度相对较小时）‎ 能持续燃烧一段时间 CO2‎ 通入澄清石灰水中 石灰水变浑浊 H2‎ 点燃，并在火焰上方罩一个干冷烧杯，一段时间后，再向烧杯中倒入澄清石灰水 火焰呈蓝色，烧杯内壁有水雾出现，澄清石灰水不变浑浊 通入灼热的氧化铜固体中，并将产生的气体通入无水硫酸铜中 黑色固体变红色，同时无水硫酸铜变蓝色 CO 点燃，并在火焰上方罩一个干冷烧杯，一段时间后，再向烧杯中倒入澄清石灰水 火焰呈蓝色，烧杯内壁无水雾出现，澄清石灰水变浑浊 通入灼热的氧化铜固体中，并将产生的气体通入澄清石灰水中 黑色固体变红色，同时澄清石灰水变浑浊 CH4‎ 点燃，并在火焰上方罩一个干冷烧杯，一段时间后，再向烧杯中倒入澄清石灰水 火焰呈蓝色，烧杯内壁有水雾出现，澄清石灰水变浑浊 NH3‎ 通过一张湿润的红色的石蕊试纸 试纸变蓝色 HCI 通入硝酸银溶液中 溶液变浑浊 ‎【提示】‎ （1） 检验H2和CO时，也可以将氧化铜换成红棕色的氧化铁，看红棕色是否变黑色。‎ （2） NH3和HCI两种气体相遇时，能产生大量白烟，利用此性质也可以检验NH3和HCI。‎ （3） 初中阶段，常见的酸性气体有CO2 、SO2 、HCI，中性气体有O2、H2O、H2、 CO、CH4，碱性气体有NH3，在区别和检验时，依据气体的酸碱性，常常也可以用湿润的蓝色石蕊试纸和红色石蕊试纸进行区分。‎ （4） 当需要同时检验水蒸气和其他气体时，通常把检验水蒸气放在第一位，防止气体通入一些水溶液后会带出一部分水蒸气，影响检验结果。‎ ‎【应用】P134‎ 常见固体单质的检验 ‎【原理】‎ 初中阶段，常见的固体非金属单质有C、P（红磷）、S，固体金属单质有Mg、Cu、Fe。通常这6种物质的检验方法及现象如下：‎ 固体 检验方法 现象 C 观察固体颜色，并点燃或加热，将产生的气体通入澄清石灰水中 固体为黑色，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊 P（红磷）‎ 观察固体颜色，并点燃 固体为暗红色，且燃烧时发出黄色火焰，产生大量白烟 S 观察固体颜色，并点燃 固体为黄色，产生微弱的淡蓝色火焰（空气中）‎ ‎ 或明亮的蓝紫色火焰（氧气中），‎ 同时产生一种有刺激性气味的气体 Mg 观察固体颜色，并在空气中点燃 固体为银白色，且燃烧时发出耀眼的强光，并产生白烟 Cu 观察固体颜色，并在空气中加热 固体为亮红色，且加热后固体变黑色 Fe 观察固体颜色，并在氧气在点燃 粉末状固体为黑色，片状或块状固体为银白色，且在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体 ‎【提示】‎ （1） Fe是一种能被磁化的金属，因此可以用磁铁来把它与其他物质区分开来。‎ （2） 活动性排在氢前面的金属能与稀硫酸或稀盐酸发生化学反应产生氢气，利用此性质也可以将一些活泼金属单质与非金属单质区分开来。‎ （3） 单质C是一种具有还原性的物质，能与金属氧化物在高温条件下反应，因此可利用此性质将C与其他单质区分开来。‎ ‎【应用】‎ ◆ 实验室现有两包黑色固体粉末分别可能是铁粉和碳粉，请分别用物理方法和化学方法进行鉴别。‎ 分析：本题主要考查的是常见固体单质的检验。‎ 物理方法：可以依据铁粉能被磁铁吸引的性质进行鉴别。‎ 化学方法：可以利用铁粉能与稀硫酸或稀盐酸反应产生气体，或者利用碳粉燃烧后能产生使澄清石灰水变浑浊的气等性质进行鉴别。‎ 常见离子的检验 ‎【原理】‎ 初中阶段，需掌握H+、OH-、CO32-、NH4+、Cu2+、Fe3+、Fe2+、Cl-、SO42+九种离子的检验。常见的检验方法及现象如下：‎ 离子 检验方法 现象 H+‎ 滴加紫色石蕊试液 变红色 使用蓝色石蕊试纸 变红色 使用PH试纸 测得PH < 7‎ 加入锌粒 产生能燃烧的气体 加入Na2CO3等碳酸盐，并将产生的气体通入澄清石灰水 石灰水变浑浊 OH-‎ 滴加紫色石蕊试液（或无色酚酞试液）‎ 变蓝色(或变红色)‎ 使用红色石蕊试纸 变蓝色 使用PH试纸 测得PH > 7‎ CO32-‎ 滴加稀盐酸，并将产生的气体通入澄清石灰水 石灰水变浑浊 NH4+‎ 取样于试管中，加入NaOH固体，微热，‎ 并在管口放置一张湿润的红色石蕊试纸 红色石蕊试纸变蓝色 Cu2+‎ 观察溶液颜色 溶液为蓝色 滴加NaOH溶液 产生蓝色絮状沉淀 Fe3+‎ 观察溶液颜色 溶液为黄色 滴加NaOH溶液 产生红褐色沉淀 Fe2+‎ 观察溶液颜色 溶液为浅绿色 Cl-‎ 滴加AgNO3溶液和稀HNO3‎ 产生不深于稀HNO3的白色沉淀 SO42+‎ 滴加Ba(NO3)2溶液和稀HNO3‎ 或Ba(Cl)2溶液和稀HNO3‎ 产生不深于稀HNO3的白色沉淀 ‎【提示】‎ 检验Cl-和SO42+时,都要用到稀HNO3,理由是向待测液中滴加AgNO3溶液或Ba(NO3)2溶液时,若待测液中含有CO32-离子,会生成白色沉淀Ag2CO3或BaCO3,这两种沉淀都会与稀HNO3反应,产生CO2气体。因此，使用稀HNO3是为了排除CO32-离子对检验的干扰。‎ ‎【应用】‎ ◆ 现有一种含有NaCl、Na2SO4、Na2CO3三种溶质的混合溶液，若要检验溶液中存在的三种阴离子，方法如下：（请把表格补充完整）‎ 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取样，滴加过量 ，‎ 并将产生的气体通入 ‎ 溶液中含有 ‎ ②向①所得溶液中滴加过量的 ‎ 溶液中含有 ‎ ③向②所得溶液中，滴加过量的 ‎ 溶液中含有 ‎ 分析：当溶液中同时存在CO32-、Cl-、SO42+三种离子，要检验这三种离子的存在时，考虑到CO32-离子对检验Cl-、SO42+的干扰，离子的检验的顺序是先检验CO32-，再检验SO42+，最后再检验Cl-。同时本实验由于没有另取样，所以还需要注意的是在检验CO32-离子时，不能加入稀HSO4或稀HCl，只能用稀HNO3；再检验SO42+离子时，不能加入BaCl2‎ 溶液只能加入Ba(NO3)2溶液。‎ 本题答案是：‎ ①稀HNO3；澄清石灰水变浑浊；石灰水变浑；CO32-；‎ ② Ba(NO3)2溶液；产生白色沉淀；SO42+；‎ ③ AgNO3溶液；产生白色沉淀；Cl-。‎ 一般检验方法小结 ‎【原理】‎ 初中阶段，一般检验物质的方法主要有：‎ （1） 依据颜色。‎ 颜色 物质 黑色 C、MnO2、Fe粉、Fe3O4、CuO、KMnO4（紫黑色）‎ 蓝色 含有Cu2+的溶液、液态氧、固态氧、Cu(OH)2‎ 绿色 Cu2(OH)2CO3、含有Fe2+的溶液 黄色 含有Fe3+的溶液、S 红色 Cu（亮红色或紫色）、Cu2O（砖红色）、红磷（暗红色）、Fe2O3（红棕色）‎ （2） 依据与氧气反应产生的现象。‎ 初中阶段，有许多物质能与氧气发生反应，并产生不同的实验现象，利用这些性质，常常可以用来检验物质，具体内容请详见“常见气体的检验”和“常见固体单质的检验”。‎ （3） 依据离子的性质。‎ 很多化合物之间的反应，本质上是化合物中离子之间的反应。因此在检验物质时，需要抓住哪些离子之间能反应。具体内容如下：‎ Fe3+‎ SO42-‎ Ba2+‎ Cu2+‎ OH-‎ Ca2+‎ CO32-‎ H+‎ Ag+‎ Cl-‎ NH4+‎ Mg2+‎ 通常如下离子之间的反应常常作为检验物质的依据:‎ ① CO32- + 2H+ H2O + CO2↑ ② NH4+ + OH+ H2O + NH3↑‎ ③ Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2↓ ④ Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3↓‎ ⑤ Ag+ + Cl- AgCl↓ ⑥ Ba2+ + SO42- BaSO4↓‎ ‎【提示】‎ 初中阶段，还有一些特殊物质的检验方法需要掌握：‎ 物质 检验方法 现象 生石灰 加入水 有明显的放热现象 淀粉 与碘酒溶液（或碘水溶液）混合 变蓝色 葡萄糖 与新制的Cu(OH)2混合加热 产生砖红色沉淀 蛋白质 直接灼烧 有烧焦的羽毛的气味 ‎【应用】‎ ‎◆‎ 小吴同学为了进一步加深对氧气助燃性的认识，设计了一组镁条在空气与氧气中燃烧的对比实验，但在实验过程中，他误将燃着的镁条放入了集满二氧化碳气体的集气瓶中，但是他惊奇地发现，镁条仍以燃烧，待镁条燃烧完毕，在集气瓶的底部发现了一些白色的物质，而瓶壁上还有一些黑色的粉末。‎ 查阅资料：所氢氧化镁为白色不溶于水的物质。‎ （1） 由于反应物分别属于单质与化合物，因此他根据质量守恒定律作出了两种猜想：‎ 猜想1：镁与二氧化碳可能发生了化合反应，产物是碳酸镁（白色固体，微溶于水），‎ 而黑色粉末是燃烧时产生的杂质；‎ 猜想2：镁与二氧化碳可能发生了 反应，产物是氧化镁和碳（填基本反应类型）。‎ 为了验证空间哪一种猜想是正确的，他设计了如下实验：‎ 实验步骤 实验现象 实验实验结论 实验1‎ ‎（1）在生成的白色物质中加入适量 ‎ 没有气泡产生，但白色粉末全部溶解 该物质 (填“是”或“不是”)碳酸镁 实验2‎ ‎（2）在实验1所得的溶液中继续加入过量的氢氧化钠溶液 ‎ ‎ 白色物质是氧化镁 ‎（3） ‎ ‎ ‎ 黑色粉末是碳 实验结论：猜想2是正确的。 ‎ （2） 请写出镁与二氧化碳反应的化学方程式： ‎ （3） 请根据小吴的新发现，谈谈你对燃烧产生的两点新认识：‎ ‎ A： ‎ ‎ B： ‎ 分析：本题考查的是对碳酸盐，碳等常见物质的检验和燃烧的有关知识。通过向白色物质中加入稀盐酸或稀硫酸，没有气泡产生，说明不是碳酸镁，但白色物质中的氧化镁会与酸反就全成含有镁离子的盐，这种盐与氢氧化钠溶液混合后，能生成不溶于水的氢氧化镁白色沉淀。要检验黑色粉末是碳，可以直接点燃或加热该粉末，并将产生物的气体通入澄清石灰水中，看溶液是否变浑浊。依据实验，最后确定镁能与二氧化碳气体发生转换反应，生成氧化镁和碳。由此，可以得出燃烧不一定需要氧气，同时并不是任何物质的灭火都可以用二氧化碳气体。‎ ‎4．物质的的分离、提纯 ‎ 常见物质的分离方法 ‎【原理】‎ 所谓物质的分离就是利用混合物中各组成物质的物理性质或化学性质的不同而采用适当的方法和相应的实验操作,把混合物中物质分离开来的过程.‎ ‎【解释】‎ 从物质的状态考虑,初中阶段一般存在三种类型的物质分离情况.‎ ‎(1)气体与气体的分离。该类型情况常采用吸收法。常用的吸收气体的试剂如下：‎ 被吸收的气体 吸收气体的试剂 O2‎ 灼热的铜粉、铁粉 CO 灼热的氧化铁、氧化铜 CO2‎ 氢氧化钠固体或其溶液、碱石灰固体、灼热的炭 NH3‎ 酸溶液、水 HCl 碱溶液、水 H2O 无水CaCl2、无水硫酸铜、浓硫酸、生石灰、NaOH固体、碱石灰等 ‎ 需要指出的是，在干燥气体时，若气体是SO2、CO2 、HCl等酸性气体，则不可用生石灰、NaOH固体、碱石灰等碱性干燥剂；若气体是NH3等碱性气体，则不可用浓硫酸等酸性干燥剂；若气体是H2、O2等中性气体，则既可用酸性干燥剂，也可用碱性干燥剂。吸收气体的试剂，若是固体，常用干燥管、直玻璃管、U型管等仪器盛装；若是液体，常用试剂瓶、试管等仪器盛装。‎ ‎(2)固体与液体的分离。该类情况常采用过滤法。‎ ‎(3)固体与固体的分离。该类情况常要先根据两种固体的性质，采取一定措施后，再采用过滤法。‎ ‎【提示】‎ ‎ 除上述三种常见情况外，初中阶段还有一些物质的分离可以采取特殊的方法，如利用物质的沸点不同、是否能被磁铁吸引等性质进行分离。‎ ‎【应用】‎ ◆ ‎1.分离水和二氧化锰固体的混合物。‎ 分析：将混合物过滤,得到了滤液水和固体,再将固体洗涤、干燥、得到二氧化锰固体。‎ ◆ ‎2.分离锰酸钾固体和二氧化锰固体。‎ 分析： 利用两种固体的溶解性不同，可以先将混合物溶解、过滤、洗涤、干燥得到二氧化锰固体，再将滤液蒸发浓缩得到锰酸钾固体。‎ ◆ ‎3.分离硝酸钾固体和氯化钾因体。‎ ‎ 分析：利用两种固体的溶解度受到温度的影响情况明显不同这一性质，可以先将混合物溶于水热水，配制成热的饱和溶液，再降温结晶，并过滤、烘干得到硝酸钾固体，最后将滤液蒸发结晶得到氯化钠固体。‎ ◆ ‎4.分离液氮和液氧的混合物。‎ ‎ 分析：利用液氮的沸点比液氧的沸点低这一性质，通过控制温度（大于液氮沸点小于液氧沸点），让液氮先从混合物中蒸发出来，留下来的就是液氧。‎ ◆ ‎5.分离铁粉和铝粉的混合物。‎ 分析：‎ 利用铁粉能被磁铁吸引这一性质，用吸铁石把铁粉从混合物中分离出来。（注意磁铁与铁粉之间应用纸张等分隔开）‎ 常见物质的提纯方法 ‎【原理】‎ ‎ 所谓物质的提纯，就是利用被提纯物质和杂质在某些性质上的不同，采用合适的分离方法除去其中的杂质，得到纯净物的过程。由于提纯物质的过程中除了选择合适的除杂试剂外，常常还需要选择合适的分离方法，因此，物质的分离和提纯是互相联系的。‎ ‎【解释】‎ ‎ 物质除杂、提纯的物理方法主要有：‎ ‎ （1）过滤法（依据物质溶解性的不同）。如果除去碳酸钙固体中的氯化钠固体，可以将混合物溶解于水后再过滤，将得到的固体洗涤、烘干得到碳酸钙固体。‎ ‎ （2）结晶法（依据物质溶解度受到温度变化影响不同）。如果要从硝酸钾和氯化钠的混合物中提纯硝酸钾，可以将混合物溶于热水配制成热的饱和溶液，再降温结晶后过滤、烘干，即得到硝酸钾固体。‎ ‎ 化学方法主要有：‎ ‎ （1）置换法。如果除去铜粉中的锌粉，可以向混合物中加入过量稀硫酸或是硫酸铜溶液，充分反应后过滤、洗涤、烘干，得到纯净的铜粉。‎ ‎ （2）加热法。如果要除去氧化钙中的碳酸钙，可以将混合物直接加热煅烧，充分反应后，得到纯净的氧化钙。‎ ‎ （3）沉淀转化法。如果要除去硫酸钠溶液中的硫酸铜，可以向混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，直到不再产生蓝色沉淀时，停止滴加。将得到的混合物过滤，滤液就是硫酸钠溶液。‎ ‎ （4）气体转化法。如果要除去氯化钠溶液中的碳酸钠，可以向混合溶液中逐滴加入盐酸溶液，直到不再产生气泡时，停止滴加，得到的溶液就是氯化钠溶液。‎ ‎ （5）中和法。如果要除去氯化钠中的氢氧化钠，可以向混合溶液中逐滴加入适量的盐酸溶液，即可得到氯化钠溶液。‎ ‎ （6）洗气法。如果从一氧化碳和二氧化碳的混合气体中提纯出一氧化碳，可以将混合气体先通入浓氢氧化钠溶液，再通入浓硫酸中，即可得到纯净的一氧化碳。‎ ‎【提示】‎ ‎ （1）在进行物质提纯时，要首先考虑物理方法，再考虑化学方法。而且发源掌握如下四条原则：①“变废为宝”——尽量选择能将杂质转化为所需物质的试剂 ；②不能引入新的杂质；③加入的除杂试剂不能将所需物质也除去；④加入的除杂试剂要适量或过量，或过量，要在后续操作中继续除去。 ‎ ‎ （2）当要同时去除去某混合气体中的水蒸气和其他气体时，往往把除去水蒸气的操作放在最后，以防气体通过某些溶液时又会从溶液中带出一部分水蒸气。 ‎ ‎【应用】‎ ◆ ‎1.除去氧气中的混有的水蒸气和二氧化碳。‎ 分析：将混合气体先通入足量的氢氧化钠溶液，再通入足量的浓硫酸中，便得到了纯净的氧气。‎ ◆ ‎2.除去氯化钠溶液中的氯化铜。‎ 分析：向混合溶液中加入过量的氢氧化钠溶液，充分反应后过滤，再缶滤液中滴加稀盐酸，同时测定滤镜液的PH值，直到PH值=7时，停止滴加，得到的便是氯化钠溶液。‎