湖南版化学高考总复习专题19物质的检验、分离和提纯（讲解练）教学讲练

1、专题19物质的检验、分离和提纯学考化学 湖南省专用考点一物质的检验与鉴别1.物质检验的分类考点清单分类不同点相同点鉴定根据物质的性质,对一种物质分别检验出阴、阳离子或组成元素均需根据物质的特征或特殊性质,选择恰当的试剂和方法,准确观察反应中颜色的变化、沉淀的生成或溶解、气体的生成等现象加以判定鉴别对两种或两种以上的物质进行辨认、区分推断通过已知实验事实,根据性质分析,推出被检物质的组成,写出其化学式或名称2.物质检验的三方法一看(颜色、状态);二嗅(气味);三实验(加试剂)。3.物质检验的步骤取少许试样溶解加入试剂观察现象得出结论。4.物质的检验方法(1)物理方法:常利用物质的物理性质和特征进

2、行检验,如颜色、气味、溶解性、状态、焰色反应等。例如:红棕色气体为NO2或溴蒸气;黄绿色气体为Cl2等。(2)化学方法:利用物质发生化学反应时表现出的一些特殊现象,结合指示剂和反应条件进行检验。例如:能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体为NH3;能使品红溶液褪色,加热后又恢复红色的气体为SO2。5.物质检验时对化学反应和实验操作的基本要求(1)反应要有明显的外部特征,如溶液颜色的改变、沉淀的生成或溶解、气体的产生等。(2)反应要在适宜的条件下进行,如溶液的酸碱性、浓度、温度等条件的选择。(3)物质检验时常需排除干扰物的影响,如用Ba2+检验S应排除S、C等的干扰。(4)当试样是固体时,一般需要先

3、将少量试样溶解,观察溶解后溶液的颜色,在溶解过程中有无气体产生、有无沉淀生成以及沉淀的颜色等。(5)在检验试样或配好的试样溶液中是否含有某种物质时,每次应取少量进行实验。考点二物质的分离与提纯1.物质分离与提纯的区别(1)物质的分离:将混合物中的各组分分离开来,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目标物质的过程。2.物质分离与提纯的基本原则(1)“四原则”:不增(提纯过程中不增加新的杂质);不减(不减少被提纯的物质);易分离(被提纯物质与杂质容易分离);易复原(被提纯物质转化后要易复原)。(2)“四必须”:除杂试剂必须过量;过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂

4、质);选最佳除杂途径;除去多种杂质时必须考虑加入试剂的顺序。3.物质分离与提纯的常用物理方法方法装置或主要仪器适用条件说明实例过滤易溶物与难溶物的分离一贴: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:烧杯紧靠玻璃棒中下部,玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏斗下端尖嘴处紧靠烧杯内壁分离NaCl和CaCO3蒸发结晶溶质的溶解度受温度变化影响较小用玻璃棒搅拌,防止局部温度过高;当出现大量晶体时,停止加热,用余热蒸干从NaCl溶液中提取NaCl晶体冷却结晶(重结晶)分离在同一溶剂中溶解度受温度变化影响不同的混合物操作过程包括加热溶解、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到较纯的溶解度受温度变化影响

5、大的晶体;若结晶一次纯度达不到要求,则需要重复进行一次,称为重结晶除去KNO3中混有的少量NaCl蒸馏两种或两种以上互溶的液体,沸点相差较大蒸馏装置中温度计的水银球要放置在蒸馏烧瓶支管口处;为防暴沸,可在蒸馏烧瓶中放几小块沸石或碎瓷片;冷凝管中水流方向应为“下进上出”分离I2和CCl4方法装置或主要仪器适用条件说明实例分液互不相溶的液体混合物分层后下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出分离CCl4和水等升华分离含易升华组分的混合物碘的升华是物理变化,NH4Cl加热分解遇冷生成NH4Cl是化学变化,从混合物中加热分离出碘和NH4Cl方法相似,原理不同分离I2和NaCl固体渗析分离胶体与溶液要不断

6、更换烧杯中蒸馏水(或用流动水)以提高渗析效果将Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液进行分离洗气除去气体中的杂质气体长管进气,短管出气用浓硫酸除去O2中的水蒸气4.物质分离与提纯的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-、S、C、Mg2+、Fe3+气化法将杂质离子转化为气体C、HC、S、HS、S2-、N杂转纯法将杂质转化为需要提纯的物质杂质与被提纯物含有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

7、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,含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极,含Mn+的盐溶液作电解质溶液如除去粗铜中的Zn、Fe、Ni、Ag、Au等调节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,Fe3+的水解平衡右移转化为Fe(OH)3沉淀而除去物质观常见气体、阴离子、阳离子的检验1.常见气体的检验气体检验方法和现象化学方程式H2(1)纯净的氢气在空气中燃烧火焰呈淡

8、蓝色,罩在火焰上方的冷且干燥的烧杯内壁有水珠产生(2)点燃不纯的氢气有爆鸣声2H2+O22H2OCO2通入澄清的石灰水中,石灰水变浑浊CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O知能拓展气体检验方法和现象化学方程式O2能使带火星的木条复燃C+O2CO2Cl2黄绿色气体,能使湿润的淀粉KI试纸变为蓝色Cl2+2KI 2KCl+I2HCl硝酸银溶液吸收HCl气体后,产生白色沉淀HCl+AgNO3 AgCl+HNO3SO2(1)能使品红溶液褪色(加热后恢复红色)(2)使澄清石灰水变浑浊SO2+Ca(OH)2 CaSO3+H2ONO在空气中迅速变为红棕色2NO+O2 2NO2续表续表2.常见阳离子的检验

9、气体检验方法和现象化学方程式NO2红棕色气体,能使湿润的淀粉KI试纸变蓝(但不与AgNO3溶液反应)3NO2+H2O 2HNO3+NO8HNO3+6KI 6KNO3+3I2+2NO+4H2ONH3(1)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(2)用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近,能产生白烟(1)NH3+H2ONH3H2ON+OH-(2)NH3+HCl NH4ClCO(1)点燃,安静燃烧,火焰呈蓝色,燃烧后产生CO2(2)通过灼热的黑色氧化铜时,能还原出红色的铜,并转变成CO2(1)2CO+O2 2CO2(2)CuO+CO Cu+CO2常见阳离子检验试剂或方法实验现象H+紫色石蕊试液变红活泼金属(如Zn)或Na2C

10、O3溶液有无色无味气体产生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)Mg2+NaOH溶液白色沉淀,不溶于过量的碱Al3+NaOH溶液 白色沉淀,溶于过量的强碱Fe2+NaOH溶液白色沉淀灰绿色红褐色先加KSCN溶液,再加氯水加KSCN溶液无明显现象,再加氯水变为红色K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀Fe3+NaOH溶液产生红褐色沉淀KSCN溶液溶液呈红色苯酚溶液溶液呈紫色Cu2+NaOH溶液产生蓝色沉淀,加热则沉淀变黑NNaOH溶液,加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 Ba2+硫酸(或硫酸盐溶液)和稀硝酸产生不溶于稀硝酸的白色沉淀Ag+盐酸和稀硝酸产生不溶于稀硝酸的白色沉

11、淀3.常见阴离子的检验常见阴离子检验试剂或方法实验现象OH-使用无色酚酞试液、紫色石蕊试液、红色石蕊试纸、pH试纸变为红色、蓝色、蓝色、蓝色Cl-加入AgNO3溶液、稀硝酸生成白色沉淀(AgCl),该沉淀不溶于稀硝酸常见阴离子检验试剂或方法实验现象Br-加入AgNO3溶液、稀硝酸生成浅黄色沉淀(AgBr),该沉淀不溶于稀硝酸加入氯水后振荡,滴入少许四氯化碳四氯化碳层(下层)呈橙红色I-加入AgNO3溶液、稀硝酸生成黄色沉淀(AgI),该沉淀不溶于稀硝酸加入氯水后振荡,滴入少许四氯化碳四氯化碳层(下层)呈紫红色加入氯水和淀粉溶液溶液变蓝续表S先加入盐酸再加入BaCl2溶液(加盐酸防C、Ag+的干

12、扰;不用HNO3防 S干扰)加入盐酸后无明显现象,再加BaCl2溶液生成白色沉淀(BaSO4)S加入盐酸或硫酸产生无色、有刺激性气味的气体(SO2)加BaCl2溶液、盐酸生成白色沉淀(BaSO3),该沉淀可溶于盐酸,产生无色、有刺激性气味的气体(SO2)S2-加入盐酸产生具有臭鸡蛋气味的气体(H2S)加入Pb(NO3)2溶液或CuSO4溶液生成黑色的沉淀(PbS或CuS)C加入CaCl2或BaCl2溶液、稀盐酸、澄清的石灰水加入CaCl2或BaCl2溶液生成白色沉淀(CaCO3或BaCO3),将沉淀溶于稀盐酸,产生无色、无味的气体(CO2),该气体能使澄清的石灰水变浑浊加入盐酸、澄清的石灰水;

13、CaCl2溶液加入盐酸,产生无色、无味的气体(CO2),该气体能使澄清的石灰水变浑浊;向原溶液中加入CaCl2溶液,产生白色沉淀(CaCO3)HC加入盐酸、澄清的石灰水;CaCl2溶液加入盐酸,产生无色、无味的气体(CO2),该气体能使澄清的石灰水变浑浊;向原溶液中加入CaCl2溶液,无明显现象Si加入稀硝酸产生白色胶状沉淀(H2SiO3)N向浓溶液中加入铜片、浓硫酸、加热放出红棕色、有刺激性气味的气体(NO2)续表常见阴离子检验试剂或方法实验现象Al加入盐酸先生成白色沉淀Al(OH)3后沉淀溶解例1(2019皖中名校联盟联考,11)检验溶液中是否含有某种离子,下列操作方法正确的是()A.向某

14、溶液中先加入Ba(NO3)2溶液无明显现象,再加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,证明有Cl-B.向某溶液中加稀BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入盐酸,沉淀不溶解,证明有SC.向某溶液中加入稀盐酸,放出能使澄清的石灰水变浑浊的气体,证明有CD.向某溶液中加入浓氢氧化钠溶液后加热,产生使湿润蓝色石蕊试纸变红的气体,证明含有N 解题导引紧扣离子的性质,防止其他离子的干扰。检验Cl-防止S、C 等的干扰;检验S防止S、C的干扰,检验C防止S、HC等的干扰。解析B项,向某溶液中加稀BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入盐酸,沉淀不溶解,白色沉淀可能是BaSO4或AgCl,不能证明有S,故B错误;

15、C项,向某溶液中加入稀盐酸,放出能使澄清的石灰水变浑浊的气体,该气体可能是CO2或SO2,则溶液中可能存在C、HC、S、HS等,故C错误;D项,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,故D错误。答案A实验观物质分离、提纯与沉淀洗涤1.从物质的状态角度选择物质分离、提纯的方法(1)“固+固”混合物(3)“液+液”混合物2.沉淀洗涤(1)洗涤沉淀的目的(2)“固+液”混合物若所需物质是滤渣,目的是除去滤渣表面的可溶性杂质,得到更纯净的沉淀物。若所需物质是滤液,目的是将附着在沉淀上的溶质溶解,减少损失。(2)常用洗涤剂蒸馏水:主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质。冷水:除去沉淀的可溶性杂质,降低沉淀在水中的溶

16、解度而减少沉淀损失。沉淀的饱和溶液:减小沉淀的溶解。有机溶剂(酒精等):适用于易溶于水的固体,既减少了固体溶解,又利用有机溶剂的挥发性,除去固体表面的水分,产品易干燥。(3)沉淀洗涤答题技巧:加洗涤液(沿玻璃棒向漏斗中加入洗涤液)标准(使洗涤液完全浸没沉淀)重复(待洗涤液流尽后,重复操作23次)(4)沉淀是否洗净答题技巧:取样(取适量最后一次洗涤液于一洁净的试管中)加试剂(必要时加热,如检验N)现象结论(说明沉淀已经洗涤干净)例2(2019湖南师大附中月考七,9)下列实验操作可达到实验目的的是()A.用长颈漏斗可分离乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液B.将NaOH溶液滴加到FeCl3溶液中可制备Fe(O

17、H)3胶体C.用浓盐酸和MnO2反应制备纯净的Cl2,气体产物先通过浓硫酸再通过饱和食盐水D.除去Na2CO3固体中的NaHCO3,可将固体加热至恒重解题导引 根据物质的状态,选择物质分离、提纯的方法,注意除杂时不能引入新的杂质。解析A项,乙酸乙酯、饱和碳酸钠溶液,属于“液+液”不互溶的混合物,采用分液漏斗分液,故A错误。B项,NaOH溶液与FeCl3溶液反应生成沉淀,制备Fe(OH)3胶体应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,故B错误。C项,应先通入饱和食盐水除HCl,再通入浓硫酸除水蒸气,故C错误。D项,可加热使NaH-CO3分解生成Na2CO3,故D正确。答案D熟练掌握物质的特征性质与不同物

18、质之间的异同,应用于工业生产,实现物质的分离、提纯。如固液分离、互不相溶的溶液分离、互溶的溶液分离等可使用物理方法;能产生沉淀、气体、氧化还原反应等可以使用化学方法分离、提纯。实践探究例题(2019广东深圳二模,10)NiSO46H2O易溶于水,其溶解度随温度升高明显增大。以电镀废渣(主要成分是NiO,还有CuO、FeO等少量杂质)为原料制备该晶体的流程如下,下列说法错误的是( )A. 溶解废渣时不能用稀盐酸代替稀H2SO4B. 除去Cu2+可采用FeSC. 流程中a-b的目的是富集NiSO4D. “操作I”为蒸发浓缩、冷却结晶思路分析物质的分离提纯思路:确定目标产物、杂质;分析目标产物与杂质

19、的物理性质、化学性质的差异;根据性质差异选择分离提纯方法;检查是否满足分离除杂的基本原则“不增、不减、易分离、易复原”。解析A项,溶液中的Ni2+,在除去Cu2+和Fe2+后加入Na2CO3溶液生成NiCO3沉淀,所以溶解废渣时若用稀盐酸代替稀H2SO4对制备不会有影响,故A错误。B项, CuS比FeS更难溶,向含Cu2+溶液中加入FeS发生沉淀的转化生成CuS,故B正确。C项, NiSO4与Na2CO3反应生成NiCO3沉淀,而后过滤,再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4,这样可提高NiSO4的浓度,所以流程中a-b的目的是富集NiSO4,故C正确。D项,该晶体为结晶水合物,从溶液中得到该溶质

20、晶体的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶,故D正确。答案A题目价值本题考查物质除杂的方法,涉及元素及其化合物的性质及实验基本操作,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。1.从物质成分角度理解物质分离和提纯实际生产所运用的矿物一般都是含有伴生矿,即含有其他矿产的矿藏。因此在工业中对于较有价值的伴生矿会加以开采分离,对于价值不高的伴生矿除杂即可,但不管何种情况,在工业流程分析中应充分考虑矿物所含成分发生的变化,如:氧化还原反应、复分解反应等,甚至由于矿物成分性质的差异而发生部分氧化还原反应等。另外还需关注的是矿物的分离过程中常通过形成沉淀进行分离提纯,常见的方法如:形成硫化物沉淀、形成氢氧化物沉淀、形

21、成较特殊的难溶性盐(CaF2等),还有一种分离方法需要特别注意是利用过饱和溶液结合沉淀溶解平衡使溶解度较大的溶质也能沉淀析出。创新思维例题(2017课标,27,15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:回答下列问题:(1)步骤的主要反应为FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的系数比为。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是 。(2)滤渣1中含量最多的金属元素是,滤渣2的主要成分是及含硅杂质。(3)步骤调滤液2的pH使之变

22、(填“大”或“小”),原因是(用离子方程式表示)。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a.80 b.60 c.40 d.10 步骤的反应类型是。(5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为。解析由题中所给反应可知滤渣1为Fe2O3,滤液1中含有Al、Si,调节pH=7,则滤渣2中含Al(OH)3及含硅杂质,滤液2中含有Cr、Na+,此时调节pH促使平衡2Cr+2H+ Cr2+H2O正向移动,再加入KCl得到K2Cr2O7。(1)利用得失电子守恒方法配平:2FeOCr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2,则FeOCr2O3与NaNO3的系数比为27。陶瓷中含有SiO2,在高温下能与Na2CO3反应,会损坏仪器。(2)由步骤可知熔块中含有