(講解練)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題13《物質(zhì)的檢驗(yàn)、分離與提純》
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1、專題十三 物質(zhì)的檢驗(yàn)、分離與提純 【主干知識(shí)整合】 一、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 二、物質(zhì)檢驗(yàn)的一般程序與思路 1、氣態(tài)物質(zhì)的檢驗(yàn) 由于氣體貯存困難,使用時(shí)易擴(kuò)散,故檢驗(yàn)中要盡可能使用物理性質(zhì)加以檢驗(yàn),即使使用化學(xué)方法,盡可能多用試紙??砂聪铝许樞驒z驗(yàn): 2.無色溶液的檢驗(yàn) 3.固態(tài)物質(zhì)的檢驗(yàn) 三、物質(zhì)的檢驗(yàn)方法 常見物質(zhì)的檢驗(yàn)方法,一方面是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)(如顏色、溶解性、溶解熱效應(yīng)等)直接檢驗(yàn),另一方面是根據(jù)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì),使被檢驗(yàn)物質(zhì)與加入的試劑作用,產(chǎn)生某種特殊現(xiàn)象(如:生成氣體、沉淀,產(chǎn)生特殊顏色等),從而確定該物質(zhì)的存在。 1.離子的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的原理是依據(jù)
2、離子的特征反應(yīng)現(xiàn)象如呈現(xiàn)特殊顏色變化、生成沉淀、生成氣體等。十種常見離子的檢驗(yàn)方法是:K+、Na+用焰色反應(yīng);NH4+用濃氫氧化鈉溶液、加熱產(chǎn)生的氣體檢驗(yàn);Fe3+用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn);Al3+用氫氧化鈉溶液檢驗(yàn);Cl-、Br-、I-用硝酸銀溶液和稀硝酸檢驗(yàn);CO32用鹽酸和澄清石灰水檢驗(yàn);SO42-用Ba(NO3)2溶液(或BaCl2溶液)和稀硝酸(或稀鹽酸)檢驗(yàn)。 2.氣體的檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的根據(jù)是由氣體的特征性質(zhì)(化學(xué)和物理的)所表現(xiàn)的現(xiàn)象。但是注意:有些現(xiàn)象是某幾種氣體所共有的,如二氧化碳與二氧化硫都能使澄清的石灰水變渾濁,不少可燃性氣體(如氫氣、一氧化碳、甲烷等)的燃燒,其火焰都呈淡藍(lán)色,
3、當(dāng)它們混有一定量空氣時(shí),點(diǎn)燃都會(huì)爆鳴;溴蒸氣、氯氣、二氧化氮都能使碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)等等。因此遇到這些情況,不要過早下結(jié)論,而要綜合考慮性質(zhì)和現(xiàn)象。 3.有機(jī)物的檢驗(yàn)。常用的試劑有: ①高錳酸鉀酸性溶液:烯烴、炔烴、苯的同系物、醇、酚、醛、甲酸、甲酸酯、甲酸鹽、葡萄糖、麥芽糖等均可使高錳酸鉀酸性溶液褪色。 ②溴水:烯烴、炔烴、酚、醛、甲酸、甲酸酯、甲酸鹽、葡萄糖均可使溴水褪色(加成或氧化反應(yīng))。 ③銀氨溶液:凡含有—CHO的有機(jī)物如醛、甲酸、甲酸鹽、甲酸酯、葡萄糖、麥芽糖均可發(fā)生銀鏡反應(yīng)。 ④新制的Cu(OH)2堿性懸濁液:常溫下,多羥基的物質(zhì)如甘油、乙二醇、葡萄糖都能溶解新制的Cu
4、(OH)2得絳藍(lán)色溶液,羧酸與Cu(OH)2發(fā)生中和反應(yīng)得藍(lán)色溶液。含—CHO的物質(zhì)與新制Cu(OH)2堿性懸濁液加熱有磚紅色Cu2O沉淀生成。 ⑤FeCl3溶液:與苯酚反應(yīng)形成紫色溶液。 四、物質(zhì)分離與提純的方法 1.常用的物理方法——根據(jù)物質(zhì)物理性質(zhì)上的差異選擇分離與提純方法。有過濾、蒸發(fā)結(jié)晶、降溫結(jié)晶、蒸餾、分餾、萃取、分液、滲析、升華等方法。 2.常用的化學(xué)方法 吸收法——常用于氣體的凈化和干燥,可根據(jù)被提純氣體中所含雜質(zhì)氣體的性質(zhì),選擇適當(dāng)?shù)墓腆w或溶液作為吸收劑。如Cl2中混有的HCl氣體可通過飽和食鹽水除去。常用裝置是洗氣瓶或干燥管(U形管)。 沉淀法——在被提純的物質(zhì)
5、中加入適量試劑使其與雜質(zhì)反應(yīng),生成沉淀過濾除去。如硝酸鉀中含有的少量硝酸鋇,可用適量的硫酸鉀除去。 氣體法——根據(jù)物質(zhì)中所含雜質(zhì)的性質(zhì)加入合適的試劑,讓雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體除去。如KCl中混有的少量K2CO3,可加適量鹽酸除去。 轉(zhuǎn)化法——利用化學(xué)反應(yīng),加入適當(dāng)?shù)脑噭┗虿捎媚撤N條件(如加熱),使物質(zhì)中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為被提純物質(zhì),以正鹽、酸式鹽間的轉(zhuǎn)化最為常見。如: NaHCO3Na2CO3。 溶解法——對(duì)于固體試劑可選擇適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)將雜質(zhì)溶解,然后過濾除去,以雜質(zhì)為兩性物質(zhì)常見。如Mg(OH)2中混有Al(OH)3,可用過量NaOH溶液除去,然后洗滌Mg(OH)2即可。 【典例精析】 1. 海
6、水是巨大的資源寶庫,在海水淡化及綜合利用方面,天津市位居全國前列;從海水 中提取食鹽和溴的過程如下: (1)請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法: 、 。 (2)將NaCl溶液進(jìn)行電解,在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H2、 、 、或H2、 。 (3)步驟Ⅰ中已獲得Br2,步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br-,其目的為 。 (4)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可達(dá)95%,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為 ,由此反應(yīng)可知,除環(huán)境保護(hù)外,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是
7、 。 (5)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法,查閱了有關(guān)資料,Br2的沸點(diǎn)為59℃。微溶于水,有毒性和強(qiáng)腐蝕性。他們參觀生產(chǎn)過程后,繪制了如下裝置簡(jiǎn)圖。 請(qǐng)你參與分析討論: ①圖中儀器B的名稱: 。 ②整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管,其原因是 。 ③實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好,要達(dá)到提純溴的目的,操作中如何控制關(guān)鍵條件: 。 ④C中液體產(chǎn)生顏色為 。為除物中仍殘留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反應(yīng)后,再進(jìn)行的分離操作是 。 【解析】本題考查海水中提取溴的實(shí)驗(yàn)。電解NaCl溶液的方程式為:2NaC
8、l + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑,其中Cl2有可能與NaOH會(huì)生成NaClO。步驟I中的Br2的濃度很小,多次用SO2反復(fù)吸收,最終用Cl2處理,則可獲得大量的工業(yè)溴。溴具有強(qiáng)氧化性可以氧化SO2,生成H2SO4,因此要注意酸對(duì)設(shè)備的腐蝕問題。溴具有腐蝕性,可以腐蝕橡膠。蒸餾的目的,就是通過沸點(diǎn)不同而提純Br2,所以要通過溫度計(jì)控制好Br2沸騰的溫度,盡可能使Br2純凈。 【答案】(1)蒸餾法 電滲析法 離子交換法 (或其他合理答案中的任意兩種) (2)Cl2 NaOH NaClO (3)富集溴元素 (4)Br2+SO2+2H2O 4
9、H++SO42+2 Br- 強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕 (5)①冷凝管 ②Br2腐蝕橡膠③控制溫度計(jì)b的溫度,并收集59℃時(shí)的餾分 ④深紅棕色 分液(或蒸餾) 【專題訓(xùn)練】 1.根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,所得結(jié)論正確的是( ) 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 A 左燒杯中鐵表面有氣泡,右邊銅表面有氣泡 活動(dòng)性:Al>Fe>Cu B 左邊棉花變?yōu)槌壬?,右邊棉花變?yōu)樗{(lán)色 氧化性:Cl2>Br2>I2 C 白色固體先變?yōu)榈S色,后變?yōu)楹谏? 溶解性AgCl>AgBr>Ag2S D 錐形瓶中有氣體產(chǎn)生,燒杯中液體變渾濁 非金屬性:Cl>C>Si 2.五顏六色的顏色變
10、化增添了化學(xué)的魅力,對(duì)下列有關(guān)反應(yīng)的顏色敘述正確的是( ) ①新制氯水久置后→淺黃綠色消失; ②淀粉溶液遇單質(zhì)碘→藍(lán)色; ③溴化銀見光分解→銀白色; ④熱的黑色氧化銅遇乙醇→紅色 ⑤雞蛋白溶液遇濃硝酸→黃色; ⑥苯酚在空氣中氧化→粉紅色 A.①②③④⑤ B.②③④⑤⑥ C.①②④⑤⑥ D.①③④⑤⑥ 3.下列物質(zhì)分離、提純和鑒別的方法正確的是( ) A.可用加熱的方法除去NH4Cl中混有的I2 B.以粗銅為陰極,精銅為陽極,CuSO4為電解液精煉銅
11、 C.不用任何試劑就可鑒別出苯、乙酸乙酯、NaOH D.加入溴水,然后分液的方法除去苯中的甲苯 4.下列各組物質(zhì)在只提供水和若干支試管的情況下,達(dá)不到鑒別目的的是( ) A.硝基苯、苯、乙醇三種液體 B.硫黃、Na2O2、CaCl2三種固體 C.H3PO4、Ba(OH)2、Ba3(PO4)2 三種固體 D.Na2SO4、KNO3、BaCl2三種固體 5.現(xiàn)有碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化 鈉、氯化鐵和苯酚五種物質(zhì)的溶液,它
12、們之間有如圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系,圖中每條線兩端的物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng),下列判斷不合理的是( ) A.X一定是碳酸鈉溶液 B.Y一定是氯化鐵溶液 C.Z可能為碳酸氫鈉溶液 D.M、N必定各為苯酚、氫氧化鈉溶液中的某一種 6.某同學(xué)為檢驗(yàn)溶液中是否含有常見的四種無機(jī)離子,進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作。其中檢驗(yàn)過程中產(chǎn)生的氣體能使紅色石蕊試紙變藍(lán)。由該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫降恼_結(jié)論是( ) A.原溶液中一定含有SO42離子 B.原溶液中一定含有NH4+離子 C.原溶液中一定含有Cl-離子 D.原溶液中一定含有Fe3+離子 7.為了證明(NH4)2Fe(S
13、O4)2·6H2O(硫酸亞鐵銨晶體)的成分中含有NH4+、Fe2+、SO42和H2O,下列實(shí)驗(yàn)敘述中不正確的是( ) A.取少量硫酸亞鐵銨晶體放入試管,加熱,試管口有液體生成,則可證明晶體的成分中含有結(jié)晶水 B.硫酸亞鐵銨晶體溶于水,得淡綠色溶液,滴入2滴KSCN溶液,溶液不顯紅色,再滴入幾滴新制氯水,溶液變?yōu)榧t色,則可證明晶體的成分中含有Fe2+ C.硫酸亞鐵銨晶體溶于水,加少量稀鹽酸,無現(xiàn)象,再滴入幾滴BaCl2溶液,有白色沉淀生成,則可證明晶體的成分中含有SO42 D.取少量硫酸亞鐵銨晶體放入試管,加入少量稀NaOH溶液,在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn),則可證明晶體的
14、成分中含有NH4+ 8.實(shí)驗(yàn)室有一瓶久置的白色K2SO3粉末,為確定其是否被氧化及其成分,元素分析表明粉末中K和S元素的質(zhì)量比為39 :16,下列結(jié)論正確的是( ) A.根據(jù)元素分析結(jié)果推測(cè)該粉末為純凈物 B.將粉末溶于水,加入氯化鋇,有白色沉淀生成,證明原粉末是K2SO4 C.將粉末加入鹽酸中,產(chǎn)生氣泡,證明原粉末是K2SO3 D.將粉末溶于水,加入氯化鋇和過量的鹽酸,有白色沉淀和氣泡生成,證明原粉末是K2SO4和K2SO3的混合物 9.有下
15、列三種含雜質(zhì)的氣體(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)):①CO2(HCl)②H2(HCl)③NH3(水蒸氣)。某學(xué)生欲除去以上氣體中的雜質(zhì)依次選用了三種試劑,該學(xué)生選用的試劑均正確的是( ) A.NaHCO3溶液、NaOH溶液、堿石灰 B.Na2CO3溶液、濃硫酸、堿石灰 C.NaHCO3溶液、NaOH溶液、濃硫酸 D.NaOH溶液、 濃硫酸、堿石灰 10.有一瓶無色氣體,可能含有H2S、CO2、HCl、HBr、SO2中的若干種,將其通入氯水中,得無色透明液,將此溶液分成兩份,向其中一份加入鹽酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀;向另一份中加入HNO3酸化的AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生,結(jié)
16、論正確的是() A.肯定有CO2和SO2 B.可能有HBr、CO2 C.肯定沒有HBr、H2S、HCl D.以上結(jié)論均不正確 11.下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所得出的結(jié)論一定正確的是( ) A.某無色溶液滴加酚酞試液后顯紅色,結(jié)論:溶液顯堿性 B.某無色溶液加入鹽酸產(chǎn)生無色無味氣體,結(jié)論:溶液中一定含有CO32- C.某氣體能使品紅溶液褪色,結(jié)論:該氣體為SO2氣體 D.電解某無色液體得到H2和O2,測(cè)其體積比為2∶1,結(jié)論:
17、此液體為純水 12.下列除去雜質(zhì)的方法正確的是 ( ) ① 除去乙烷中少量的乙烯:光照條件下通入Cl2,氣液分離; ② 除去乙酸乙酯中少量的乙酸:用飽和碳酸氫鈉溶液洗滌,分液、干燥、蒸餾; ③ 除去CO2中少量的SO2:氣體通過盛飽和碳酸鈉溶液的洗氣瓶; ④ 除去乙醇中少量的乙酸:加足量生石灰,蒸餾。 A.① ② B.② ④ C.③ ④ D.② ③ 13.某興趣小組同學(xué)共同設(shè)計(jì)了如圖所示的多功能實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置既可用于制取氣體,又可用于驗(yàn)證物質(zhì)的性質(zhì)。 (1)現(xiàn)有以下藥品:鋅粒、銅片、濃H2SO4、濃HNO3
18、、蒸餾水、NaOH溶液。打開K1關(guān)閉K2,可制取 氣體。 (2)某同學(xué)用石灰石、醋酸、硅酸鈉溶液等藥品設(shè)計(jì)了另一實(shí)驗(yàn)。他的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀 _____________________________________________;打開K2關(guān)閉K1,將A中液體。加入B中后,觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為___________________________________ 。 14.實(shí)驗(yàn)室有甲、乙兩瓶丟失標(biāo)簽的無色溶液,其中一瓶是鹽酸,另一瓶是Na2CO3溶液,為確定甲、乙的成分及其物質(zhì)的量濃度,現(xiàn)操作如下: ①取25.00 mL甲溶液,向其中緩慢滴加乙溶液15.00mL,其
19、收集到氣體224mL。 ②另取15.00mL乙溶液,向其中緩慢滴加甲溶液25.00mL,共收集到氣體112mL。 上述氣體體積均已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況,CO2在溶液中的少量溶解忽略不計(jì)。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填空: (1)甲是 ,甲溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為 , 乙溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為 。 (2)將n mL的甲溶液與等體積的乙溶液按各種可能的方式混合,產(chǎn)生的氣體體積為V mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則V的取值范圍為 。 15.某一無色溶液,可能含有Na+、Cu2+、NH4+、Fe3+、Al3+、Mg2+、CO32- 、SO42-、K+等離子中的一種或幾種,為確定其組成,做如下實(shí)驗(yàn): ①取少量待測(cè)溶液,向其中滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,生成白色沉淀; ②另取少量待測(cè)溶液,向其中加入過氧化鈉,產(chǎn)生無色無味氣體,并生成白色沉淀;加入過量過氧化鈉時(shí),沉淀部分溶解。 試判斷:溶液中一定存在的離子有 ;一定不存在的離子有 。不確定的是 為驗(yàn)證此離子的存在,還應(yīng)進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)。
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