1、第第 15 讲讲 物质的检验、分离与提纯物质的检验、分离与提纯 课标要求 考试细则 【课程内容】 区别纯净物和混合物，初步学会混合物的分 离技能(过滤、蒸发、结晶和纸层析等)。 【活动建议】 利用物质的性质分离和鉴别不同的物质，例 如利用密度鉴别空心球和实心球，利用溶解 性去除食盐中的杂质。 1.学会混合物分离的主要方法(过滤、蒸发)及 操作要点。 2.说明粗盐提纯的过程。 3.说出氢气和一氧化碳的可燃性， 能根据它们 的燃烧产物来鉴别氢气和一氧化碳。 4.说明检测氧气的方法。 5.说明检验二氧化碳气体的方法。 6.会鉴别氯离子和硫酸根离子， 能区别盐酸和 硫酸。 7.知道一些常见盐的检验方法
2、。 一、 物质的检验 1中学阶段通常的三种类型 (1)鉴定：根据物质的特性，用物理或化学方法对它的组成成分加以确认、证实。对酸、 碱、盐溶液的鉴定，实质是对溶液中的阴、阳离子的鉴定。 (2)鉴别：根据被鉴别的几种物质的性质(物理性质和化学性质)差异及实验时的不同现象 (发光、 放热、变色、放出气体、生成沉淀等)，将其一一区别开来。 (3)推断：通过已知的实验事实或相互转化关系，根据物质的性质、反应的现象推断出被 检验的物质的成分。 2物质检验的原则 操作简便，现象明显，方法恰当。 3物质检验的方法 (1)物理方法：根据物理性质进行观察、实验、分析、判断，得出结论，如密度法、导电 法、观察法、气
3、味法、水溶法、磁铁法等。 (2)化学方法：分别取样，加入少量试剂充分反应，观察反应的现象，然后根据现象分析、 判断，得出结论，如点燃法、加热法、指示剂法、加试剂法等。 (3)气体鉴别：一看颜色，二用试纸，三用火点，四加试剂。 固体、液体鉴别：一看颜色，二看气体，三看沉淀。 4物质检验的知识储备 (1)常见物质的主要物理特性 颜色 固体：Fe 粉(黑色)、C(黑色)、CuO(黑色)、MnO2(黑色)、Fe3O4(黑色)；Cu(红色)、Fe2O3(红 棕色)、Fe(OH)3(红褐色)；Cu2(OH)2CO3(绿色)；CuSO4 5H2O(蓝色)、Cu(OH)2(蓝色)。 溶液： CuCl2(蓝色)
4、、 CuSO4(蓝色)； FeCl2(浅绿色)、 FeSO4(浅绿色)； FeCl3(黄色)、 Fe2(SO4)3(黄 色)。 火焰：S 在 O2中燃烧(蓝紫色)；S、H2在空气中燃烧(淡蓝色)；CO、CH4在空气中燃烧(蓝 色)。 沉淀：CaCO3(白色)、BaCO3(白色)；BaSO4、AgCl 为不溶于硝酸的白色沉淀。 溶于水吸、放热：固体氢氧化钠、浓硫酸(放热)，硝酸铵(吸热)。 有刺激性气味的气体：HCl、SO2、NH3。 (2)常见离子的检验 离子 检验方法 实验现象 H 滴加紫色石蕊试液 溶液变红 用试纸测其 pH pH7 滴加 CuSO4溶液 生成蓝色絮状沉淀 滴加 FeCl3
5、溶液 生成红褐色絮状沉淀 CO2 3 滴加稀盐酸，将产生的气体通入 澄清石灰水 产生无色、无味的气体，澄清 石灰水变浑浊 Cl 滴加 AgNO3溶液和稀 HNO3 产生白色沉淀 续表续表 离子 检验方法 实验现象 SO2 4 滴入稀盐酸酸化，再滴加 BaCl2 或 Ba(NO3)2溶液 酸化无现象，加 入 BaCl2或 Ba(NO3)2溶液后产生白色沉淀 NH 4 加入碱溶液加热，用湿润的红色 石蕊试纸检验产生的气体 产生有刺激性气味的气体，试纸 变蓝 Fe3 滴加碱溶液 产生红褐色絮状沉淀 Cu2 滴加碱溶液 产生蓝色絮状沉淀 插入铁丝 铁丝表面附有红色的固体 (3)常见气体的检验方法 气体
6、 检验方法 现象 氧气 将带火星的木条伸入集气瓶内 木条复燃 二氧化碳 将气体通入澄清的石灰水中 石灰水变浑浊 氢气 点燃，在火焰上方罩一个冷而干 的烧杯，然后迅速倒转烧杯，注 入澄清石灰水 烧杯内壁有水珠，澄清石灰水没 有变浑浊 一氧化碳 点燃，在火焰上方罩一个冷而干 的烧杯，然后迅速倒转烧杯，注 入澄清石灰水 烧杯内壁没有水珠，澄清石灰水 变浑浊 甲烷 点燃，在火焰上方罩一个冷而干 的烧杯，然后迅速倒转烧杯，注 入澄清石灰水 烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变 浑浊 氨气 用湿润的红色石蕊试纸检验 试纸变蓝 难点解析：不用其他任何试剂的鉴别题，此类题型的鉴别方法一般有三种： 物理特征法：根据待鉴
7、别物质中，某一物质的物理特性(其他物质有不同的颜色、气味 等)，先将其确定，然后利用该物质作为试剂，将剩余物质一一鉴别。 两两混合法：当无法利用物理性质入手时，往往可以采用两两混合的方法，若各自产生 不同的现象，即可加以区别。 利用产物法：如果利用以上两种方法依然不能鉴别，可以利用相关反应的产物作为已知 试剂进行进一步的鉴别。 二、 物质分离和提纯的原理 1物质的分离：通过适当的方法，把混合物中的各种物质彼此分开，并且恢复到各种物 质原来的存在状态，分别得到纯净的物质。 2物质的提纯：通过适当的方法，把混入某物质中的少量杂质除去，以便获得相对纯净 的物质，又称除杂。 注意：“分离”和“提纯”的
8、要求不同：前者要求把混合物中的各个成分分离开，各种成 分都要保留；后者则以除去杂质为目的，保留其主要成分。 3物质分离和提纯的方法与技巧 (1)物理方法 过滤法：a.固体与液体混合物的分离；b.可溶性固体与不溶性固体混合物的分离。如粗 盐的提纯，分离 KCl 和 MnO2混合物。 蒸馏法：利用物质沸点不同来分离互溶混合物，如工业上制取氧气。 结晶法：根据混合物中各组分在某一溶剂中的溶解度随温度变化的不同，可采用结晶 法除杂。如分离 NaCl 与 KNO3的混合物。 a蒸发结晶法：通过蒸发溶剂的方法使溶质析出，适用于溶解度受温度变化影响较小的 物质，如氯化钠。 b降温结晶法(或冷却热饱和溶液法)
9、：通过降低温度的方法使溶质析出，适用于溶解度 随温度升高而增大，且溶解度受温度变化影响较大的物质，如硝酸钾。 磁铁法：利用磁铁能吸引铁，可以把铁从其他不能被铁吸引的杂质中分离出来或从不 能被铁吸引的物质中把铁杂质除去。 (2)化学方法 化气法：在溶液中加入适量的试剂(酸)，使所含杂质转化为气体除去，主要指碳酸盐， 所选的酸主要由主要成分的酸根决定，加入酸要适量。如除去 Na2SO4中的 Na2CO3，可加适量 稀 H2SO4。 沉淀法： 在溶液中加入试剂， 将杂质转化为沉淀过滤除去。 如除去 NaCl 中的 Na2SO4， 可加适量的 BaCl2。 置换法：利用金属活动性顺序除去某些盐溶液中所
10、含杂质(盐)，将杂质通过置换反应 而除去。如除去 FeSO4中的 CuSO4，可加过量的铁粉，再过滤。 加热法：杂质受热易分解，通过加热将杂质除去，如除去 CaO 中的 CaCO3。 溶解法： 将杂质溶于某种试剂而除去， 如除去 C 粉中的 CuO 粉， 可加适量稀硫酸， 再过滤。 转化法：将杂质通过化学反应转化为主要成分，如除去 CO2中的 CO，可将气体通过 灼热的 CuO。 逆推法：当混合物中的杂质无法直接除去时，使用间接转化法除杂。如除去 CaCl2中 的 NaCl 杂质时，杂质 Na 无法除去，只能先加 Na 2CO3溶液，把 Ca2 转化为 CaCO 3沉淀，过 滤，洗涤得到 Ca
11、CO3，再加适量稀盐酸，得到 CaCl2。 1(2020 杭州)下列依据实验目的所进行的操作，正确的是( C ) 选项 实验目的 操作 A 用氯酸钾和二氧化锰制取氧气后， 回收其中的二氧化锰 将反应得到的混合物溶解后直接加 热蒸发 B 用向上排空气法收集氧气时，检验 氧气是否收集满 用带火星的木条伸入集气瓶中，观 察木条是否复燃 C 鉴别盐酸和硫酸 取样后滴加氯化钡溶液，观察是否 变浑浊 D 比较铜和银的化学活动性顺序 将两种金属与等质量且同浓度的盐 酸反应，观察产生气泡的快慢 【试题解析】 氯酸钾与二氧化锰制取氧气后的固体中含有氯化钾和二氧化锰，氯化 钾易溶于水，二氧化锰难溶于水，可采用溶解
12、固体、过滤后对滤渣进行洗涤、烘干的方法进行 分离，故选项 A 实验方案不能达到实验目的；检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放 在集气瓶口，不能伸入瓶中，故选项 B 不能达到实验目的；盐酸和氯化钡不反应，硫酸和氯 化钡反应生成硫酸钡沉淀，故选项 C 实验方案能达到实验目的；铜和银都不能和盐酸反应， 不能比较活泼性，故选项 D 实验方案不能达到实验目的。 【命题意图】 本试题较为综合地考查了物质的分离，氧气验满的方法，盐酸与硫酸的鉴 别， 金属活动性顺序的应用， 考查的内容均来自教材的重点实验， 需要学生有扎实的实验基础， 熟练掌握教材实验的操作要点。 2(2015 杭州)有一包白色固体，可能
13、由硫酸钾、氢氧化钾、碳酸钙、氯化钡中的一种或 几种物质组成。为探究该白色固体的组成，某小组取适量样品按下列流程进行实验。请回答下 列问题： (1)白色沉淀与稀盐酸反应的化学方程式为_CaCO_3_2HCl=CaCl2_H2O CO2_。 (2)白色沉淀的化学式为_BaCO_3_。 (3)原白色固体中含有的物质是_CaCO3_、BaCl2_和_KOH_。 【试题解析】 碳酸钙难溶于水，会与酸反应生成二氧化碳气体，硫酸钾和氯化钡生成的 硫酸钡沉淀不溶于酸，二氧化碳和氢氧化钾会生成碳酸钾和水，碳酸钾和氯化钡会生成碳酸钡 沉淀和氯化钾。 取样品加水溶解，过滤得到白色沉淀和滤液，滤液通入二氧化碳会生成白
14、色沉淀，白 色沉淀全部溶于盐酸，所以原样品中含有碳酸钙、氢氧化钾、氯化钡，不含硫酸钾。 【命题意图】 本题以流程图形式考查了常见物质的颜色、溶解性等性质，熟练掌握常见 复分解反应的发生原理及实验现象并判断混合物成分。 滤液和二氧化碳反应产生白色沉淀的现 象推断是本题的一个难点，学生容易忽略氢氧化钾及复分解反应的条件，认为碳酸和氯化钡直 接会反应生成碳酸钡沉淀。 因此解此类题时， 首先分析题中所给物质的性质和两两之间的反应， 然后依据题中的现象判断各物质的存在性，最后进行验证。 3 (2013 杭州)碘是人体必需的微量元素， 海带因富含碘元素而成为补碘的常用食物之一。 小李想设计实验验证海带中含
15、有碘元素。他查阅了相关资料，得到以下信息： 碘化钠(NaI)与氯化钠性质相似，两者的溶液都是盐溶液，碘化银为黄色难溶于水的固 体。 工业上将适量氯气通入无色碘化钠溶液就能置换出单质碘，溶液变为棕黄色。 少量碘(I2)溶于水的溶液，能使淀粉溶液变蓝，碘的化合物不能使淀粉溶液变蓝。 灼烧海带后残留的灰烬中含有可溶性碘化钠、氯化钠等化合物。 小李的实验步骤如下： 将海带灰用蒸馏水充分浸泡后过滤，得滤液；然后用以下 3 种方法，去检验海带灰中是否 含有碘元素。 方法一：取滤液，通入适量氯气后与淀粉糊混合，观察是否变蓝。 方法二：取滤液，通入适量的氯气，观察溶液有无颜色变化。 方法三：取滤液，和淀粉糊混
16、合，观察是否变蓝。 请回答下列问题： (1)氯气和碘化钠反应的化学方程式：_Cl22NaI=2NaClI2_。 (2)上述 3 种方法中，方法_三_是一定不可行的，说出不可行的理由：_碘的化合物不 能使淀粉溶液变蓝_。 (3)取滤液，滴入硝酸银溶液，若观察到_黄色沉淀_，则证明滤液中含碘离子。 【试题解析】 (1)氯气和碘化钠反应生成氯化钠和碘单质，反应的化学方程式为 Cl2 2NaI=2NaClI2。(2)根据碘的化合物不能使淀粉溶液变蓝，所以取滤液，和淀粉糊混合，观 察是否变蓝不可行。 (3)碘离子与银离子结合会生成黄色难溶于水的碘化银沉淀， 所以取滤液， 滴入硝酸银溶液，若观察到黄色沉淀
17、，则证明滤液中含碘离子。 【命题意图】 本题以新物质碘化钠的相关性质为背景，考查了置换反应化学方程式的正 确书写，碘元素的鉴定方法判断，以及根据碘离子的鉴定写出相应的实验现象。要求学生能够 在新情境中准确获取信息，会迁移氯化钠这种常见的盐的性质。 4(2012 杭州)实验室发现一瓶标签脱落的固体试剂，小王分别取少量的该固体进行了下 列实验。根据实验现象，该固体最可能是( D ) 实验步骤 实验现象 检测水中加入固体前后的 pH 固体不溶解，液体的 pH 几乎没变化 检测盐酸中加入固体前后的 pH 固体溶解，液体的 pH 增大 固体灼热状态下，通入纯净 CO 固体质量减轻，尾气中只检测到 CO
18、和 CO2 A金属单质 B碱 C盐 D金属氧化物 【试题解析】 根据实验现象，该固体不溶于水，会与酸反应，且无气体放出，说明不是 金属单质；与 CO 反应后质量减轻，且产生 CO2，说明是金属氧化物，与一氧化碳发生氧化还 原反应，金属氧化物中的氧元素被还原剂夺取，质量减轻，如 CuO 等。 【命题意图】 本题考查了根据实验现象推测物质的性质，继而推断物质的种类，是典型 的物质鉴定的过程；需要学生熟练掌握酸、碱、盐的性质，一氧化碳的还原性，金属氧化物和 还原剂反应的特点，从而推断出物质的种类。 5(2010 杭州)某学校的课外活动小组要测定某块盐碱地中的 NaCl、Na2SO4、Na2CO3的
19、含量，为盐碱地的改造提供依据。下面是他们的测定步骤： 确定要测定地块的采样点。 将采集好的土样晾干、粉碎、称量，加蒸馏水充分搅拌后过滤，取滤液。 对所取滤液进行以下实验(实验过程中所加试剂均是足量的， 得到的所有沉淀中的阴离 子都来自原土壤滤出液中)： 称量实验中得到的各种沉淀质量，计算得出盐碱地中上述三种盐的含量。 请回答下列问题： (1)设计采样点时有下列四种方案，选用方案_C_为合理。 A. B. C. D. (2)上述实验中试剂 A 的化学式是_Ba(NO3)2_， 试剂 B 的化学式是_HNO3或 HCl_， 气 体和试剂 C 反应的化学方程式是_CO2Ba(OH)2=BaCO3H2
20、O_。 (3)若上述实验中试剂 A 为氯化钡溶液， 则按上述实验步骤最终测得土壤中_NaCl(或氯化 钠)_的含量偏高。 【试题解析】 (1)设计采样点，所取土样要在地块的不同地方分别取样，数据才更可靠， 观察图示，C 方案符合条件。(2)氯化钠可以加入硝酸银，通过测定氯化银的质量确定氯化钠的 质量；硫酸钠可以加入钡盐，通过生成的硫酸钡确定硫酸钠的质量；根据图示，首先加入硝酸 钡将氯化钠分离出来；然后再根据碳酸钡可溶于酸，硫酸钡不溶于酸，通过测定硫酸钡的质量 进而计算硫酸钠的质量； 再通过生成二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡的质量计算所含碳酸 钠的质量。(3)无论测定哪种盐的含量，都要排除干扰；若加入试剂 A 为氯化钡溶液，则会增 加溶液中氯离子的量，使生成的氯化银质量增加，从而造成土壤中氯化钠的含量偏高。 【命题意图】 本题以测定某块盐碱地中的 NaCl、Na2SO4、Na2CO3的含量为背景，综合 考查了采集样点的方法，根据实验流程和最终的实验结果完善实验方案，在氯离子、碳酸根离 子、硫酸根离子共存的情况下，逐一分离鉴别推断出各试剂种类；需要学生根据实验目的，厘 清实验原理，在头脑中加工处理信息，运用已有的知识分析出三种离子分离鉴别的方法。