- 2021-07-08 发布 |
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文档介绍
2019届一轮复习鲁科版物质的检验、分离和提纯学案
第二节 物质的检验、分离和提纯 [教材基础——自热身] 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,可以将检验的离子归纳为三种类型。 (1)生成沉淀型 常见离子 试剂或方法 实验现象 Mg2+ NaOH溶液 开始产生白色沉淀,NaOH溶液过量沉淀不溶解 Al3+ NaOH溶液 开始产生白色沉淀,NaOH溶液过量沉淀溶解 Fe2+ NaOH溶液 先产生白色沉淀,迅速变为灰绿色最后变为红褐色 K3[Fe(CN)6] 溶液(铁氰化钾) 产生蓝色沉淀 Fe3+ NaOH溶液 产生红褐色沉淀 Cu2+ NaOH溶液 产生蓝色沉淀 [注意] 含Fe3+、Fe2+的混合溶液中检验Fe2+的方法是加入K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀或滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4紫红色退去。 (2)放出气体型 常见离子 试剂或方法 实验现象 H+ 活泼金属(如Zn)或Na2CO3溶液 有无色无味气体产生 NH NaOH溶液,加热 产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 (3)显示颜色型 常见离子 试剂或方法 实验现象 H+ 紫色石蕊试液 溶液变红 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) Fe3+ KSCN溶液 溶液呈红色 Fe2+ 先加KSCN溶液 再加氯水 先无明显变化,再变红色 2.常见阴离子的检验 (1)利用酸碱指示剂检验 (2)利用盐酸和其他试剂检验 CO―→加入BaCl2溶液后,生成白色沉淀,再加稀盐酸沉淀溶解,并放出无色无味气体。 HCO―→加入BaCl2溶液后,无白色沉淀,再加入稀盐酸放出无色无味的气体且能使澄清石灰水变浑浊。 SO―→先加稀盐酸无明显现象,再加入BaCl2溶液,产生不溶于稀盐酸的白色沉淀。 SO―→加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加稀盐酸,放出无色有刺激性气味并能使品红溶液退色的气体。 (3)利用AgNO3(HNO3酸化)溶液检验 (4)利用某些特征反应检验 I-―→滴入淀粉溶液和新制氯水,溶液变蓝色 3.常见气体的检验 (1)酸性气体的检验 (2)碱性气体的检验(NH3) (3)还原性气体的检验 (4)氧化性气体的检验 4.物质检验的基本原则和方法 (1)物质检验的“三原则”:一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)。 (2)根据实验时生成物所表现的现象不同,检验离子的方法可归纳为四类:①生成气体,如NH、CO的检验。②生成沉淀,如Cl-、SO的检验。③显现特殊颜色,如Fe3+的检验。④焰色反应,如Na+、K+的检验。 [知能深化——扫盲点] 常见干扰性物质的检验 1.向某溶液中加入BaCl2溶液后生成白色沉淀,再加稀盐酸沉淀不消失,能否判断溶液中存在SO?为什么? ________________________________________________________________________。 答案:不能。若有Ag+,加BaCl2溶液后生成白色沉淀,再加稀盐酸沉淀也不消失 2.将某气体通入澄清石灰水中,若石灰水先变浑浊,后又变澄清,能否判断该气体一定是CO2?为什么? ________________________________________________________________________。 答案:不能。也可能是SO2 3.向溶液中加入KSCN变红色,则溶液中一定只有Fe3+而无Fe2+? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案:错误,因为Fe2+与KSCN溶液反应产物是无色的,会被Fe3+ 与KSCN溶液反应产生的红色掩盖,所以不能确定是否有Fe2+,要想验证是否含有Fe2+,可加KMnO4(H+)溶液,若溶液紫色退去,则含Fe2+ 4.向某溶液中滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入稀HNO3,白色沉淀不溶解,能否确定溶液中一定存在SO?为什么? ________________________________________________________________________。 答案:不能。若溶液中存在SO或Ag+,也有相同现象 5.向某溶液中加入稀NaOH溶液,把湿润的无色酚酞试纸放在试管口,试纸不变红,则溶液中一定不存在NH,该判断是否正确?为什么? ________________________________________________________________________。 答案:错误。检验NH时,应加入浓NaOH溶液并加热,且用湿润的红色石蕊试纸检验 6.向某溶液中加入盐酸后,能产生使澄清石灰水变浑浊的气体,该溶液中是否一定含有CO?为什么? ________________________________________________________________________。 答案:不一定,HCO、SO 、HSO均可出现此现象 7.某溶液做焰色反应时呈黄色,则该溶液中一定只含有Na+、不含K+?为什么? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案:不一定,因为K+存在时,黄光会遮盖紫光,因此还要透过蓝色钴玻璃观察是否有紫光,若有紫光说明还含有K+ [题后归纳] 物质检验的六点注意 (1)选取试剂要最佳:选取的试剂对试剂组中的各物质反应现象:溶液颜色的改变、沉淀的生成或溶解、气体的产生等要专一,使之一目了然。 (2)不许原瓶操作:鉴别是为了以后的使用,若在原瓶中操作,污染试剂,“别”而无用。要有“各取少许”字样。 (3)不许“未知当已知”:结论的得出来自实验现象,在加入试剂之前,该物质是未知的,叙述时不可出现“取××试剂加入××物质……”的字样。一般简答顺序为各取少许→溶解→加入试剂→描述现象→得出结论。 (4)注意离子检验所要求的环境,如酸碱性、浓度、温度的选择。 (5)一定要注意避免离子间的相互干扰,如检验CO时,HCO会造成干扰;Fe2+遇氧化剂转化对Fe3+的检验造成干扰。 (6)尽可能选择特效反应以减少干扰,如用品红溶液检验SO2,用KSCN溶液检验Fe3+,用湿润的红色石蕊试纸检验NH3。 [题点全练——过高考] 1.(2018·汉中模拟)根据实验操作和现象所得出的结论正确的是( ) 选项 操作 现象 结论 A 向浓溶液中加入铜片和浓硫酸并加热 如果有红棕色刺激性气味的气体产生 原溶液中一定有NO B 向某溶液中滴入氯水,再滴加KSCN溶液 溶液显红色 原溶液中一定有Fe2+ C 向某无色溶液中加入硝酸钡溶液 产生白色沉淀,沉淀不溶于稀硝酸 原溶液中一定有SO D 向品红溶液中通入气体 溶液退色 该气体一定是SO2 解析:选A A项,说明生成了NO2,则原溶液中一定有NO,正确;B项,要检验溶液中一定有Fe2+,应该先滴加KSCN溶液,无明显变化 ,再滴入氯水,溶液显红色,错误;C项,原溶液中可能含有SO,错误;D项,能使品红溶液退色的气体除SO2,还有可能是Cl2、O3等,错误。 2.(2018·信阳模拟)某试液中只可能含有K+、NH、Fe2+、Al3+、Cl-、SO、CO、[Al(OH)4]-中的若干种离子,离子浓度均为0.1 mol·L-1。某同学进行了如下实验: 下列说法正确的是( ) A.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl- B.滤液X中大量存在的阳离子有NH、Fe2+和Ba2+ C.无法确定沉淀C的成分 D.原溶液中存在的离子为NH、Fe2+、Cl-、SO 解析:选D 加入过量稀硫酸无明显现象,说明溶液中不含CO、[Al(OH)4]-;加入过量Ba(NO3)2溶液有气体产生,说明H+与NO构成的强氧化体系将Fe2+氧化,溶液中存在Fe2+,沉淀A为BaSO4;再加入过量NaOH溶液有气体产生,说明一定存在NH,沉淀B为Fe(OH)3;滤液通入少量CO2产生沉淀,由于之前加入的Ba2+过量,不确定是否含Al3+;根据电荷守恒及各离子浓度都为0.1 mol·L-1,可推断溶液中一定存在的离子是NH、Fe2+、Cl-、SO,则可确定溶液中不含K+、Al3+,沉淀C为BaCO3。 3.根据下列实验事实得出的结论正确的是 ( ) A.气体品红溶液退色; 结论:原气体一定是SO2 B.气体气体白色沉淀; 结论:原气体一定是烃 C.某溶液冒白雾白烟; 结论:原溶液一定是浓盐酸 D.某有色溶液蓝色; 结论:原溶液中一定含有I2 解析:选D A项中O3、Cl2、NO2等都能使品红溶液退色;B项中H2S、CxHy、HCHO都可出现此现象;C项中浓HNO3也有此现象。 4.(2016·四川高考改编)根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是( ) 选项 实验操作 现象 结论 A 将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水 石灰水变浑浊 该溶液中一定含有CO B 常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中 铁片不溶解 常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应 C 向某食盐溶液中滴加淀粉溶液 溶液颜色不变 该食盐中一定没有添加KIO3 D 向硅酸钠溶液中滴加乙酸溶液 溶液变浑浊 相同条件下,乙酸的酸性一定比硅酸强 解析:选D A.能使澄清石灰水变浑浊的气体可能是CO2或SO2,该溶液中可能含有CO、HCO或SO、HSO,错误;B.常温下,铁在浓硫酸中发生钝化,发生了化学反应,错误;C.淀粉溶液遇碘变蓝,遇KIO3不发生变化,该食盐中可能含有KIO3,错误;D.硅酸钠和乙酸反应生成硅酸和乙酸钠,说明乙酸的酸性比硅酸强,正确。 5.(2018·镇江模拟)下列实验可实现鉴别目的的是( ) A.用KOH溶液鉴别SO3(g)和SO2 B.用湿润的淀粉KI试纸鉴别Br2(g)和NO2 C.用CO2鉴别Na[Al(OH)4]溶液和CH3COONa溶液 D.用BaCl2溶液鉴别AgNO3溶液和K2SO4溶液 解析:选C SO2和SO3(g)都能与KOH溶液反应且反应现象几乎相同,不能鉴别,A项错误;Br2(g)和NO2都是红棕色气体且均具有强氧化性,都能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,B项错误;CO2通入Na[Al(OH)4]溶液中出现白色沉淀,通入CH3COONa溶液中不反应,可以鉴别,C项正确;BaCl2与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀,与K2SO4溶液反应生成BaSO4白色沉淀,实验现象相同,不能鉴别,D项错误。 6.(2018·日照模拟)某固体混合物可能含有MgCO3、Al2(SO4)3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4 。将该混合物进行如下实验,根据所给实验现象完成表格(对于能确定的物质在相应位置写化学式,暂不能确定的物质在相应位置填“无”)。 (1)将少许混合物放入水中得到无色溶液和白色沉淀。 肯定存在的物质 肯定不存在的物质 理由 (2)取溶液进行焰色反应,火焰呈黄色。 肯定存在的物质 肯定不存在的物质 理由 (3)取白色沉淀加入稀盐酸,沉淀完全溶解并放出气体。 肯定存在的物质 肯定不存在的物质 理由 (4)通过上述实验仍无法确定的物质是________。 答案:(1)无 CuSO4 溶液无色,而CuSO4溶液为蓝色 (2)Na2SO4 无 钠的焰色反应呈黄色 (3)MgCO3 Ba(NO3)2、AgNO3 MgCO3沉淀溶于盐酸,有气体放出;(2)中已确定有Na2SO4,如有Ba(NO3)2,生成的BaSO4沉淀不溶于盐酸;如有AgNO3,生成的Ag2SO4沉淀在盐酸中不消失,会转化为AgCl白色沉淀 (4)Al2(SO4)3 [规律方法] 离子检验实验操作的答题模板 操作⇒现象⇒结论 取样,加入……⇒有……生成⇒……的是…… 例如:检验某溶液中含有Fe2+而不含Fe3+的方法:取适量溶液于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,不显血红色,再向溶液中滴加几滴H2O2(或新制氯水),溶液变为血红色,说明溶液中含有Fe2+而不含Fe3+。 [教材基础——自热身] 1.物质分离、提纯的区别 (1)物质的分离 将混合物的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。 (2)物质的提纯 将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫物质的净化或除杂。 2.物质分离、提纯的常用物理方法 过滤 ①适用范围:把不溶性固体和液体进行分离; ②注意事项:a.一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸低于漏斗口,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; b.若滤液浑浊,需重新过滤; ③实例:除去NaCl溶液中的CaCO3沉淀 蒸发结晶 ①适用范围:分离易溶固体和液体; ②注意事项:a.玻璃棒的作用:搅拌,防止局部温度过高造成液体飞溅; b.当有较多晶体析出时,停止加热,用余热蒸干; ③实例:用NaCl溶液制取NaCl晶体 萃取和分液 ①适用范围:a.萃取:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来; b.分液:用于分离两种互不相溶的液体混合物; ②注意事项:a.分液漏斗在使用前检查是否漏水; b.溶质在萃取剂中的溶解度要比在原溶剂中大,萃取剂与原溶剂不相溶,萃取剂与溶质不反应; c.分液时,分液漏斗中的下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出; ③实例:从溴水中提取Br2 蒸馏(分馏) ①适用范围:互溶且沸点相差较大的液体混合物; ②注意事项:a.温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处; b.蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片; c.冷凝管水流方向应为“下进上出”; ③实例:分离乙醇和水 升华 ①适用范围:混合物中某种组分易升华,利用物质易升华的性质在加热条件下分离的方法; ②注意事项:应与物质的分解反应区分,如NH4ClNH3↑+HCl↑,属化学变化; ③实例:分离I2和NaCl固体的混合物 渗析 ①适用范围:分离提纯胶体与小分子(或离子)组成的混合液; ②注意事项:要不断更换烧杯中的蒸馏水(或用流动水)以提高渗析效果; ③实例:分离淀粉和NaCl溶液 盐析 ①适用范围:利用蛋白质在加某些无机盐[如Na2SO4、(NH4)2SO4等]时,其溶解度降低而析出的性质进行分离的方法; ②注意事项:盐析后需要过滤; ③实例:蛋白质从盐溶液中析出 重结 晶 — ①将固体物质加到合适的溶剂(对于无机物,溶剂一般为水)中,加热配成饱和溶液,趁热过滤除去不溶性杂质,滤液冷却结晶后,过滤分离即可得较纯的被提纯物质,可溶性杂质则大部分留在滤液中; ②被提纯物质在该溶剂中的溶解度受温度影响较大:温度高时溶解度较大,温度低时溶解度较小; ③实例:除去KNO3溶液中混有的NaCl 3.物质分离、提纯的常用化学方法 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(用酸、酸酐或碱) 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混合后的差异进行分离 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(M)作阳极、纯金属(M)作阴极,含M的盐溶液作电解质溶液 调节 pH法 通过加入某试剂来调节溶液的pH,使溶液中某组分沉淀而分离 如CaCl2溶液中含有Fe3+杂质,可向溶液中加入CaCO3使溶液的pH升高,使Fe3+的水解平衡右移转化为Fe(OH)3沉淀而除去 [知能深化——扫盲点] 1.“固+固”混合物 固+固 2.“固+液”混合物 固+液 3.“液+液”混合物 液+液 4.“气+气”混合物 气+气 [对点练] 1.请选择恰当的分离方法来分离下列各组混合物 (1)KNO3和NaCl混合物____________________________________________________。 (2)乙酸乙酯和乙酸混合物中分离出乙酸乙酯_________________________________。 (3)由乙醇溶液制无水乙醇__________________________________________________。 (4)从溴水中提取纯溴__________________________________________________。 (5)草木灰中提取可溶物质___________________________________________________。 (6)除去淀粉溶液中的碘化钠_____________________________________________。 (7)蛋白质中混有葡萄糖____________________________________________________。 (8)Na2CO3(s)中混有NaHCO3(s)_______________________________。 答案:(1)结晶 (2)分液 (3)蒸馏 (4)萃取、分液、蒸馏 (5)溶解、过滤 (6)渗析 (7)盐析、过滤 (8)灼烧 1.除杂4原则 (1)不增加:不引入新物质。 (2)不减少:不损耗或减少被提纯和分离的物质。 (3)易分离:采用的方法应尽量使被提纯和分离的物质与其他物质易分离。 (4)易复原:若被分离的物质转变为其他物质,应采用适当的方法将其恢复为原物质。 2.除杂4必须 (1)除杂试剂必须过量。 (2)过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质)。 (3)选最佳除杂途径。 (4)除去多种杂质时必须考虑加入试剂的顺序。 [对点练] 2.除去下列常见物质中的杂质,完成表格: 序号 原物质 所含杂质 除杂质试剂 主要操作方法 ① 碳粉 CuO ② Fe2O3 Al2O3 ③ NaHCO3溶液 Na2CO3 ④ NaCl溶液 NaHCO3 ⑤ FeCl3溶液 FeCl2 ⑥ FeCl2溶液 FeCl3 ⑦ I2晶体 NaCl ⑧ NaCl晶体 NH4Cl ⑨ N2 O2 ⑩ CO CO2 ⑪ CO2 CO ⑫ CO2 HCl ⑬ Cl2 HCl 答案:①稀盐酸(或稀H2SO4) 过滤 ②NaOH溶液 过滤 ③CO2 加酸转化 ④HCl 加酸转化 ⑤Cl2 加氧化剂转化 ⑥Fe 加还原剂转化 ⑦无 加热升华 ⑧无 加热分解 ⑨灼热的铜网 固体吸收气体 ⑩NaOH溶液 洗气 ⑪灼热的CuO 用固体转化气体 ⑫饱和NaHCO3溶液 洗气 ⑬饱和食盐水 洗气 1.如何提取母液中的成分 (1)在粗盐的提纯实验中,过滤,舍去不溶性杂质(滤渣)后,怎样从母液中获取NaCl固体?加热蒸发,当析出大量NaCl晶体时,停止加热,利用余热蒸干。 (2)若母液是CuSO4饱和溶液,怎样获得CuSO4·5H2O晶体?加热蒸发,冷却结晶,过滤。 2.需要滤渣时,如何得到纯净的滤渣 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?在上层清液中,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)过滤完毕后,为什么要洗涤沉淀(即洗涤沉淀的目的)?洗去可溶性杂质(Na+、Cl-等)。 (3)沉淀的洗涤方法?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。 (4)怎样判断沉淀是否洗净?取最后一次滤出液少许于试管中,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。 [题点全练——过高考] 题点一 物质分离、提纯的操作和方法的选择 1.实验室提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾的过程如图所示。下列分析正确的是( ) A.操作Ⅰ是过滤,将固体分离除去 B.操作Ⅱ是加热浓缩,趁热过滤,除去杂质氯化钠 C.操作Ⅲ是过滤、洗涤,将硝酸钾晶体从溶液中分离出来 D.操作Ⅰ~Ⅲ总共需两次过滤 解析:选C KNO3中混有NaCl应提纯KNO3,将它们都溶于水,再降温结晶。因为KNO3的溶解度随温度的升高而升高,NaCl的溶解度随温度的升高而基本无明显变化。则操作Ⅰ是在烧杯中加水溶解,操作Ⅱ是蒸发浓缩,得到较高温度下的KNO3饱和溶液,操作Ⅲ为冷却结晶,利用溶解度差异使KNO3结晶析出,过滤、洗涤、干燥即得KNO3晶体。 2.下列说法正确的是( ) A.为测定新制氯水的pH,用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上,与标准比色卡对照即可 B.做蒸馏实验时,在蒸馏烧瓶中应加入沸石,以防暴沸。如果在沸腾前发现忘记加沸石,应立即停止加热,冷却后补加 C.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 D.提纯混有少量硝酸钾的氯化钠,应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法 解析:选B 新制的氯水具有强氧化性,可以使试纸退色,将新制氯水滴到pH试纸上,试纸退色,无法检测pH,A项错误;做蒸馏实验时,忘记加沸石,要等到液体冷却以后再加沸石,否则容易引起液体暴沸,B项正确;在未知液中加入BaCl2溶液,产生的白色沉淀可能是BaSO4也可能是AgCl,二者都不溶于稀硝酸,C项错误;要提纯混有少量KNO3的NaCl,应先把样品溶解于水,加热蒸发,析出晶体,过滤,将所得晶体做同样处理,重复3~5次,D项错误。 3.下列实验装置应用于铜与浓硫酸反应制取二氧化硫和硫酸铜晶体,能达到实验目的的是( ) A.用图甲装置制取并收集二氧化硫 B.用图乙装置向反应后的混合物中加水稀释 C.用图丙装置过滤出稀释后混合物中的不溶物 D.用图丁装置将硫酸铜溶液蒸发浓缩后冷却结晶 解析:选D A项,SO2的密度比空气大,应该用向上排气法收集,故A错误;B项,烧杯中的水应该沿烧杯内壁或玻璃棒倒入,故B错误;C项,没有用玻璃棒引流,故C错误;D项,硫酸铜溶液蒸发在蒸发皿中进行,故D正确。 4.下列实验操作中错误的是( ) A.分液时,分液漏斗下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出 B.蒸馏操作时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的支管口处 C.蒸馏中,冷却水应从冷凝管的下口通入,上口流出 D.蒸发操作时,应使混合物中的水分完全蒸干后,再停止加热 解析:选D 蒸发时,当出现较多固体时即可停止加热,用余热将剩余溶液蒸干。 [规律方法] 常见物质分离操作中的注意事项 (1)过滤中的“3要求”:一贴二低三靠。 (2)蒸发中的“2注意”:玻璃棒搅拌和不能蒸干。 (3)萃取分液中的“4步操作”:加萃取剂—振荡放气—静置分层—分液。 (4)蒸馏中的“3注意”:温度计水银球的位置,冷却水的进出方向,加沸石防暴沸。 题点二 物质分离、提纯的实验方案及流程分析 5.如图所示为从固体混合物中分离X的两种方案,请根据方案1和方案2指出下列说法中合理的是( ) A.可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵 B.方案1中的残留物应该具有的性质是受热易挥发 C.方案2中加入的试剂一定能够与除X外的物质发生化学反应 D.方案2中加入NaOH溶液可以分离出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3 解析:选D A项,二者均受热分解,故用方案1不能将两物质分离开,错误;B项,残留物也可以是受热易分解或沸点高的物质,错误;C项,试剂也可以是溶剂(和水),利用溶解性不同分离,错误。 6.食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。粗食盐常含有少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下: 提供的试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液,NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇、四氯化碳。 (1)欲除去溶液Ⅰ中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO,选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为________________________(只填化学式)。 (2)洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,选用的试剂为________。 解析:为除去Mg2+和Fe3+可选用NaOH溶液,除去SO选用BaCl2溶液,过量的BaCl2溶液要用饱和Na2CO3溶液来除去,因此只要BaCl2在Na2CO3之前即可,NaOH顺序可变;除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,选用的试剂为75%的乙醇,因为乙醇溶解氯化钾后易挥发不残留其他物质。 答案:(1)NaOH、BaCl2、Na2CO3(或BaCl2、NaOH、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH) (2)75%乙醇 [课堂真题集训——明考向] 1.(2017·全国卷Ⅰ)《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是( ) A.蒸馏 B.升华 C.干馏 D.萃取 解析:选B 升华是指固态物质受热直接变成气态物质,气态物质遇冷凝华为固态物质,由题中所述操作及现象可知,该操作方法为升华。 2.(双选)(2017·海南高考)下列实验操作正确的是( ) A.滴定前用待测液润洗锥形瓶 B.容量瓶和滴定管使用前均需要检漏 C.蒸馏完毕时,先关闭冷凝水,再停止加热 D.分液时,下层溶液先从下口放出,上层溶液再从上口倒出 解析:选BD 滴定前锥形瓶不能用待测液润洗,否则造成所测浓度偏高,故A错误;容量瓶和滴定管使用前都需要检漏,否则对实验的数据产生干扰,故B正确;蒸馏完毕时,先停止加热,后关闭冷凝水,故C错误;分液时,下层溶液从下口放出,上层液体从上口倒出,故D正确。 3.(2017·天津高考)以下实验设计能达到实验目的的是( ) 实验目的 实验设计 A 除去NaHCO3固体中的Na2CO3 将固体加热至恒重 B 制备无水AlCl3 蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液 C 重结晶提纯苯甲酸 将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶 D 鉴别NaBr和KI溶液 分别加新制氯水后,用CCl4萃取 解析:选D 加热至恒重得到的是Na2CO3,A项错误;制备无水AlCl3时,应将AlCl3溶液在HCl氛围中加热蒸发,B项错误;重结晶提纯苯甲酸时,应将粗品制成其热饱和溶液,趁热过滤,再冷却结晶,洗涤晶体,C项错误;鉴别NaBr和KI溶液,分别加入新制氯水后,用CCl4萃取,Br2的CCl4溶液呈橙红色,I2的CCl4溶液呈紫红色,D项正确。 4.(2016·北京高考)下列中草药煎制步骤中,属于过滤操作的是( ) A.冷水浸泡 B.加热煎制 C.箅渣取液 D.灌装保存 解析:选C 冷水浸泡中草药,使草药软化,便于熬制,不是过滤;加热煎制,主要是使草药的成分析出,不是过滤;把药渣去除,保留液体,是过滤的操作;灌装保存,只是把草药转移到容器中保存,不是过滤。 5.(2015·安徽高考)下列有关实验的选项正确的是( ) A.配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液 B.除去CO 中的CO2 C.苯萃取碘 水中I2,分出 水层后的操作 D.记录滴定 终点读数为 12.20 mL 解析:选B A项,容量瓶不能用作溶解容器,错误;B项,通入NaOH溶液,只有CO2 能反应,干燥后可以得到纯净的CO,正确;C项,苯的密度比水小在上层,而分液时下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出,错误;D项,酸式滴定管的0刻度线在上方,故读数应为11.80 mL,错误。 [课下能力测评——查缺漏] 1.(2018·贵州贵阳监测)下表是Fe2+、Fe3+、Zn2+被OH-完全沉淀时溶液的pH。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质,为制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是( ) 金属离子 Fe2+ Fe3+ Zn2+ 完全沉淀时的pH 7.7 4.5 6.5 A.H2O2、ZnO B.氨水 C.KMnO4、ZnCO3 D.NaOH溶液 解析:选A 要使Fe2+和Fe3+全部除去,由题给信息可知,需将Fe2+全部氧化成Fe3+,再调节溶液pH范围为4.5≤pH<6.5,即可将Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,且保证Zn2+不沉淀。氧化Fe2+时不能引入新的杂质,只能用H2O2,调pH时也不能引入新的杂质,用ZnO能促进Fe3+的水解。 2.某研究性学习小组欲分析某矿石的主要成分,粉碎后将其溶于过量稀盐酸充分反应,过滤后用所得滤液进行如下实验,下列说法正确的是( ) A.取少量滤液向其中滴加少量Na2CO3溶液,无白色沉淀,说明矿石中一定不含Ca2+ B.取少量滤液向其中滴加过量BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明矿石中含有SO C.取少量滤液向其中滴加过量的氨水,白色沉淀逐渐增多,然后渐渐溶解,说明矿石中含有Al3+ D.取少量滤液向其中先通入少量Cl2,再滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明矿石中一定含有Fe2+ 解析:选B A项,由于盐酸过量,少量的Na2CO3先和H+反应,即使有Ca2+也不会产生白色沉淀,错误;C项,氨水不能溶解Al(OH)3,错误;D项,只含Fe3+而不含Fe2+也会有此现象,错误。 3.(2018·南通模拟)仅用下表提供的玻璃仪器(非玻璃仪器任选)或实验装置就能达到相应实验目的的是( ) 选项 A B C D 实验目的 除去KCl 中少量 MnO2 用10 mol·L-1盐酸配制100 mL 0.1 mol·L-1盐酸 用NaCl溶液制备NaCl晶体 除去乙烯中少量SO2 实验仪器或 装置 烧杯、玻璃棒、分液漏斗 100 mL容量瓶、玻璃棒、烧杯 解析:选C A项,MnO2难溶于水,KCl易溶于水,故采用过滤法,应该用普通漏斗而不是分液漏斗,错误;B项,缺少量取盐酸的仪器,如酸式滴定管或移液管等,错误;D项,SO2和乙烯均能与酸性KMnO4溶液反应,故不能达到除杂的目的,错误。 4.(2018·郑州质量预测)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 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同 解析:选B 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,不能直接采取分液的方法分离,应先加入饱和Na2CO3溶液,然后分离,D项错误。 5.(2018·武汉调研)某氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。为了提纯氯化钾,先将样品溶于适量水中,充分搅拌后过滤,再将滤液按下图所示步骤进行操作。下列说法中正确的是( ) A.起始滤液的pH=7 B.试剂Ⅰ为Ba(NO3)2溶液 C.步骤②中加入试剂Ⅱ的目的是除去Ba2+ D.图示的步骤中必须要经过2次过滤操作 解析:选C 结合题中流程图可知,实验过程中先将样品溶于水,过滤后,向滤液中加入试剂Ⅰ(BaCl2溶液),使Ba2+与 SO反应生成BaSO4沉淀,过滤后再向滤液中加入试剂Ⅱ(K2CO3溶液),以除去引入的Ba2+,过滤掉生成的BaCO3沉淀后再向滤液中加入盐酸,以除去引入的CO,最后加热蒸干Q可得纯净的KCl晶体。起始时滤液中含有K2 CO3,由于CO水解而使滤液显碱性,A项错误;试剂Ⅰ不能为Ba(NO3)2溶液,否则会引入难以除去的NO,B项错误;图示中的2次过滤操作可以合并为1次,D项错误。 6.中学化学实验室经常用到下列实验装置,其中不可用于物质分离的装置是( ) 解析:选C A项用于分离互不相溶的液体,B项用于固液分离,D项用于分离沸点相差较大的液体,只有C项用于滴定,不用于物质分离。 7.现有一固体混合物由两种物质组成,为了检测其成分进行了如下实验: ①取少量样品加入足量的水得到无色溶液;②向溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加足量的稀盐酸,白色沉淀部分溶解并有气泡产生,将产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊。 该固体混合物可能的组成为( ) A.FeCl3、MgSO4 B.Na2CO3、Na2SO4 C.CaCl2、K2SO4 D.K2CO3、Na2SO3 解析:选B FeCl3溶液为黄色,而实验①得到无色溶液,A错误;实验②中白色沉淀部分溶解并有气泡产生,将产生的气体通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊,若气体为二氧化碳,则原固体可为Na2CO3、Na2SO4,B正确;若为CaCl2、K2SO4,溶于水有CaSO4沉淀生成,C错误;若为K2CO3、Na2SO3,向溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,再加足量的稀盐酸,白色沉淀全部溶解,D错误。 8.(2018·福建宁德质检)从海带中提取碘的实验过程中,下列操作正确的是( ) 解析:选B A项,碘的苯溶液在上层,应从分液漏斗的上口倒出;C项,灼烧海带应在坩埚中进行;D项,过滤时应用玻璃棒引流。 9.某无色溶液中可能含有Na+、K+、Fe3+、NH、Cu2+、SO、SO、CO、Cl-、Br-这几种离子中的若干种,依次进行下列实验,观察到的现象记录如下: ①pH试纸检验,溶液的pH>7; ②取少量原溶液,向溶液中加入过量的BaCl2和盐酸的混合溶液,无白色沉淀生成; ③另取少量原溶液,向溶液中滴加足量氯水,无气体产生,再加入CCl4振荡,静置后CCl4层呈橙色,用分液漏斗分液; ④向分液后的水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和HNO3溶液,有白色沉淀产生,过滤; ⑤在滤液中加入AgNO3和HNO3的混合溶液,有白色沉淀产生。 下列关于原溶液的判断不正确的是( ) A.肯定存在的离子是Na+、K+、SO、Br- B.肯定不存在的离子是Fe3+、Cu2+、NH、SO、CO C.无法确定原溶液中是否存在Cl- D.若步骤④改用BaCl2溶液和盐酸的混合溶液,对溶液中离子的判断也无影响 解析:选A 根据溶液无色和溶液显碱性,可知一定不含Fe3+、Cu2+、NH;根据②可以判断一定不含SO;根据③可以判断一定不含CO,但一定含有Br-;根据④可以判断该沉淀为BaSO4,由于一定不含SO,故可判断一定含有SO;根据⑤无法判断是否含有Cl-,因为③中加入氯水时引入了Cl-,C正确;根据电荷守恒,原溶液中Na+、K+至少含有一种,因此肯定存在的离子是SO、Br-,A错误;肯定不存在的离子是Fe3+、Cu2+、CO、SO、NH,B正确;若步骤④改用BaCl2和盐酸,因③中SO已被氧化为SO,则仍会产生BaSO4沉淀,故仍能确定含有SO,D正确。 10.某硝酸钠固体中混有少量硫酸铵和碳酸氢钠杂质,现设计一实验方案,既除去杂质,又配成硝酸钠溶液。实验方案:先将固体溶于蒸馏水配成溶液,选择合适的试剂和操作完成表格中各步实验。 选择试剂 ① Na2CO3溶液 ④ 实验操作 ② ③ 加热 下列试剂或操作不合理的是( ) A.试剂①为Ba(OH)2溶液 B.操作②为结晶 C.操作③为过滤 D.试剂④为稀HNO3 解析:选B 根据题意,可用Ba(OH)2溶液除去SO、NH和HCO,NH3·H2O通过加热除去,操作②为加热。过量的Ba2+用Na2CO3溶液除去,过滤除去沉淀,滤液中过量的OH-和CO用硝酸除去,则操作③为过滤,试剂④为HNO3。 11.(2018·山西六校诊断)下列各组混合物的分离和提纯方法正确的是( ) A.用萃取法分离汽油和水的混合液 B.用结晶法提纯NaCl和KNO3混合物中的KNO3 C.直接蒸馏酒精溶液得到无水乙醇 D.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2,加入足量的铁屑,充分反应后,过滤 解析:选B 汽油和水互不相溶,应使用分液的方法进行分离,A项错误;NaCl的溶解度随温度变化较小,而KNO3的溶解度随温度变化较大,故可用结晶法提纯NaCl和KNO3混合物中的KNO3,B项正确;酒精和水都容易挥发,直接蒸馏酒精溶液得不到无水乙醇,应在酒精中加入CaO再蒸馏,C项错误;除去FeCl3溶液中少量的FeCl2,应通入足量的Cl2,D项错误。 12.(2018·安徽安庆模拟)下列实验现象预测正确的是( ) A.实验Ⅰ:振荡后静置,上层溶液颜色保持不变 B.实验Ⅱ:酸性高锰酸钾溶液出现气泡,但颜色无变化 C.实验Ⅲ:微热稀硝酸片刻,溶液中有气泡产生,广口瓶内始终保持无色 D.实验Ⅳ:继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,光束通过体系时产生丁达尔现象 解析:选D A项,实验Ⅰ中溴和氢氧化钠溶液反应,上层溶液变浅甚至无色,错误; B项,蔗糖与浓硫酸作用生成二氧化碳和二氧化硫,二氧化硫能使酸性高锰酸钾溶液的紫色退去,二氧化碳从溶液中逸出,错误; C项,铜与稀硝酸微热生成NO,NO在广口瓶中与氧气接触生成红棕色的二氧化氮气体,错误;D项,继续煮沸溶液至红褐色,停止加热,生成氢氧化铁胶体,光束通过氢氧化铁胶体时可产生丁达尔现象,正确。 13.(2018·山西五校联考)海水晒盐后所得的苦卤中含有较高浓度的MgCl2、KCl以及金属溴化物。以下是苦卤化学分离的过程。 回答下列问题: (1)若试剂A是一种有色气体单质,则A是________(填化学式);写出该反应的离子方程式:________________________________________________________________________。 (2)“操作Ⅱ”是________(填“蒸发”“蒸馏”“分液”或“重结晶”,下同),“操作 Ⅲ”是________。 (3)试剂B可能是下列物质中的________(填字母)。 a.饱和NaCl溶液 B.CCl4 c.NaOH D.乙醇 实验室中也可用苯代替试剂B,但工业生产中,通常不使用苯,理由是________________________________________________________________________ _________________________________________________________(任写两点)。 (4)MgCl2中可能含有NaCl杂质,检验杂质存在的方法是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:常温下有色的气体单质只有两种:Cl2、F2,则试剂A为Cl2;试剂B应是能萃取Br2的一种萃取剂,则试剂B为CCl4;操作Ⅱ的目的是将Br2从Br2的CCl4溶液中分离出来,所以操作Ⅱ为蒸馏;操作Ⅲ的目的是将MgCl2和KCl从溶液C中分离出来,所以操作Ⅲ为重结晶。 答案:(1)Cl2 2Br-+Cl2===Br2+2Cl- (2)蒸馏 重结晶 (3)b ①苯易燃,在生产中易发生爆炸;②苯有毒,对环境有污染,不符合绿色化学原则;③苯与Br2在光照下可能发生化学反应;④在Fe存在下,苯会与溴发生取代反应(或其他合理答案,答两点即可) (4)用铂丝蘸取稀盐酸在火焰上灼烧至无色,再蘸取少量MgCl2样品,在火焰上灼烧,若火焰呈黄色,证明有NaCl存在 14.某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同学用15.0 g该废催化剂为原料,回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下: 回答下列问题: (1)在下列装置中,第一次浸出必须用________,第二次浸出应选用________。(填标号) (2)第二次浸出时,向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反,会造成__________________。滤渣2的主要成分是__________________。 (3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是_______________________________。 (4)某同学在实验完成之后,得到1.5 g CuSO4·5H2O,则铜的回收率为____________。 解析:(1)根据题给化学工艺流程知第一次浸出发生反应ZnO+H2SO4===ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4===ZnSO4+H2S,有有毒气体H2S生成,必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理,选D装置,第二次浸出时发生反应:CuS+H2O2+H2SO4===CuSO4+S+2H2O,不产生有毒气体,可选用A装置。(2)第二次浸出时,向盛有滤渣1的反应器中加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反,会造成H2O2与固体颗粒接触分解。滤渣2的主要成分是SiO2(SiO2和S)。(3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是蒸发皿。(4)15.0 g废催化剂中含有铜的物质的量为=0.02 mol,1.5 g CuSO4·5H2O中铜的物质的量为=0.006 mol,则铜的回收率为×100%=30%。 答案:(1)D A (2)H2O2与固体颗粒接触分解 SiO2(SiO2和S) (3)蒸发皿 (4)30% 15.某废液中含有大量的K+、Cl-、Br-,还有少量的Ca2+、Mg2+、SO。某研究性学习小组利用这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),设计了如下流程图: 可供试剂a、试剂b(试剂b代表一组试剂)选择的试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2溶液、KMnO4溶液(H+)、稀盐酸。 请根据流程图,回答相关问题: (1)试剂a应该选用 ________。 (2)操作①②③④⑤的名称是________(填字母)。 A.萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶 B.萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶 C.分液、萃取、过滤、过滤、蒸发结晶 D.萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶 (3)除去无色液体Ⅰ中的Ca2+、Mg2+、SO,选出试剂b所代表的试剂,按滴加顺序依次是________________________________________________________________________ ________________________________________________________(填化学式)。 (4)调节pH的作用是_____________________________________________________, 操作方法是_____________________________________________________。 (5)操作⑤中用到的瓷质仪器名称是__________________________________________。 解析:(1)由加入的CCl4及得到的橙红色液体知,试剂a能将Br-氧化为Br2,试剂a应具有氧化性,所以应选用H2O2溶液。(2)操作①是萃取,操作②是将互不相溶的两种液体分开——分液,操作③是将沸点不同的、互溶的两液体分开——蒸馏,操作④是将溶液与沉淀分开——过滤,操作⑤是将KCl从其水溶液中提取出来——蒸发结晶。(3)由于除杂时除杂试剂需过量,且不能引入新杂质,所以欲除去Ca2+,选用饱和K2CO3溶液;欲除去Mg2+,选用KOH溶液;欲除去SO,选用BaCl2溶液。因此欲除去无色溶液Ⅰ中的Ca2+、Mg2+、SO,只要满足BaCl2溶液在饱和K2CO3溶液之前加入即可。(4)由以上知,无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO和OH-,所以需用盐酸来除去剩余的OH-及CO,调节pH=7的操作方法是滴加稀盐酸,无气体产生时,用pH试纸测定至pH=7。(5)由于操作⑤是蒸发结晶,所以该操作用到的瓷质仪器是蒸发皿。 答案:(1)H2O2溶液 (2)B (3)BaCl2溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液(或KOH溶液、BaCl2溶液、饱和K2CO3溶液或BaCl2溶液、KOH溶液、饱和K2CO3溶液) (4)除去剩余的OH-及CO 滴加稀盐酸,无气体产生时,用pH试纸测定至pH=7 (5)蒸发皿查看更多