第10讲-物质的检验(解析版)

第10讲物质的检验【学习目标】1．学会Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、NHeq\o\al(＋,4)等离子的检验方法。2．会用焰色反应检验金属或金属离子的存在。3．能设计简单的实验方案，确定常见物质的组成成分。【基础知识】一、常见离子的检验方法【实验探究】几种常见离子的检验实验序号试剂操作步骤实验现象1NH4Cl溶液(NH4)2SO4溶液加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）靠近试管口产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）变蓝色2NH4Cl溶液KCl溶液加入AgNO3溶液和稀硝酸有白色沉淀生成3(NH4)2SO4溶液K2SO4溶液加入稀盐酸、氯化钡溶液有白色沉淀生成有关化学方程式为：①NH4Cl与NaOH溶液反应：NH4Cl＋NaOHeq\o(=,\s\up7(△))NaCl＋H2O＋NH3↑；②NH4Cl溶液与AgNO3溶液反应：NH4Cl＋AgNO3=AgCl↓＋NH4NO3；③(NH4)2SO4溶液与BaCl2溶液反应：(NH4)2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NH4Cl。二、焰色反应1．定义：很多金属或它们的化合物在灼烧时的火焰都会呈现特殊颜色，这叫做焰色反应。根据灼烧时火焰呈现的特殊颜色，可以检验金属或金属离子的存在。2．Na、K元素的检验【实验探究】焰色反应实验1：取一根铂丝（或细铁丝），放在酒精灯火焰上灼烧至无色。用铂丝蘸取少量KCl溶液，置于火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。实验现象：火焰呈紫色。实验2：再用稀盐酸洗净铂丝，并在火焰上灼烧至无色，蘸取少量NaCl溶液，置于火焰上灼烧，观察火焰颜色。实验现象：火焰呈黄色。三、物质检验的方法1．物质检验的思想方法人们常依据某物质参加化学反应时产生的特殊现象及某些物理特征进行物质的检验。2．物质的检验方法(1)特征反应法①产生气体或沉淀，如：COeq\o\al(2－,3)与盐酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，NHeq\o\al(+,4)与碱溶液在加热时生成有刺激性气味的气体；SOeq\o\al(2－,4)与稀盐酸、BaCl2溶液反应生成白色沉淀。②产生特殊气味，如：蛋白质灼烧产生烧焦羽毛的气味。③呈现特殊颜色。如：淀粉溶液遇碘单质变蓝色。(2)仪器分析法元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S、Cl、Br等元素。红外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团。原子吸收光谱仪确定物质中含有哪些金属元素。【考点剖析】考点一：常见物质的检验1．常见的离子的检验方法离子检验方法H+①用紫色石蕊试液检验，溶液呈红色。②用pH试纸检验，pH<7。OH-①用紫色石蕊试液检验，溶液呈蓝色。②用酚酞实验检验，溶液变红色。③用pH试纸检验，pH>7。CO32-①加入稀盐酸，用燃烧的木条检验产生的气体，火焰熄灭。②加入稀盐酸，将生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。NH4+加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝色。Cl-加入少量AgNO3溶液，再加入稀硝酸。有白色沉淀生成，且沉淀不溶解。SO42-加入少量BaCl2溶液，再加入稀盐酸。有白色沉淀生成，且沉淀不溶解。Na+焰色反应，火焰呈黄色。K+焰色反应，通过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色。检验Cl－时加入稀HNO3的目的是为了排除COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰，因为Ag2CO3是不溶于水的白色沉淀，但可溶于稀HNO3。检验SO42-时加入稀盐酸的目的是为了排除COeq\o\al(2－,3)等离子的干扰，因为BaCO3是不溶于水的白色沉淀，但可溶于稀盐酸。【例1】下列离子检验的方法正确的是()A．向某溶液中加硝酸银溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有Cl－B．向某溶液中加BaCl2溶液生成白色沉淀，说明原溶液中有SOeq\o\al(2－,4)C．向某溶液中加NaOH溶液生成蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋D．向某溶液中加稀硫酸生成白色沉淀，说明原溶液中有COeq\o\al(2－,3)答案：C解析：与硝酸银溶液反应生成白色沉淀的离子有Cl－、COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,4)等；与BaCl2溶液反应生成白色沉淀的离子有SOeq\o\al(2－,4)、Ag＋、COeq\o\al(2－,3)等；与NaOH溶液反应生成蓝色沉淀的离子只有Cu2＋；溶液中若有COeq\o\al(2－,3)，加入足量稀硫酸会生成无色气体，不会生成白色沉淀。2．焰色反应焰色反应表现的是某些金属元素的性质，用来检验某些金属元素的存在。（1）焰色反应是物理变化，不是化学变化，在灼烧时，被检验物质可能发生化学变化，但与火焰的颜色无关。（2）不是所有的金属都可呈现焰色反应，金属单质与它的化合物的焰色反应相同。（3）观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃去观察，这样可以滤去黄光，避免其中含钠杂质所造成的黄色干扰。【例2】下列说法正确的是()A．焰色反应时火焰呈黄色，说明该物质中含有钠元素B．某物质的焰色不显紫色，说明该物质中肯定没有钾元素C．焰色反应不能用于物质的鉴别D．做焰色反应的金属丝可以用铜丝、光洁无锈的铁丝答案：A解析：含有金属元素钠的单质或化合物焰色反应的焰色为黄色，A项正确；含有金属元素钾的单质或化合物焰色反应的焰色为紫色(必须透过蓝色的钴玻璃观察)，B项错误；焰色反应能用于物质的鉴别，比如鉴别钠盐和钾盐，C项错误；做焰色反应的金属丝可以铂丝、光洁无锈的铁丝，但不可以用铜丝，铜灼烧火焰为绿色，会干扰所测金属元素的颜色，D项错误。考点二：物质的检验方法1．物质检验的基本要求(1)反应要有明显的现象，如颜色变化、沉淀的生成或溶解、气体的生成等。(2)试剂易得，用量要少；方法易行，操作简单，反应条件容易达到。(3)排除干扰物的影响：需要检验的物质中如果有干扰物存在，则需要选择试剂对干扰物进行排除；要注意多次加入不同的鉴别试剂进行检验时，应及时排除前次加入试剂可能引入的干扰物质。如检验Cl－时，COeq\o\al(2－,3)能与Ag＋结合，生成沉淀，故应加稀硝酸除去。如检验SOeq\o\al(2－,4)时，COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)均能与Ba2＋结合生成白色沉淀，故先加入稀盐酸排除上述两种离子存在的可能，但不能加入稀硝酸，因硝酸能将SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)。2．物质检验的基本步骤（1）观察外观：观察颜色、状态、气味等。（2）判断预测：根据观察，结合物质的分类，预测物质可能的组成或性质。（3）实验验证：设计实验方案，进行实验验证。（4）分析结论：根据实验现象，分析结果，得出结论。3．物质检验的注意事项物质检验时，应按照取样→操作→现象→结论的顺序进行描述，具体如下：(1)“先取样，后操作”，若试样是固体，一般先配成溶液再检验。(2)“取少量溶液分别加入几支试管中”，不得在原试剂瓶中进行检验。(3)“先现象，后结论”，如向BaCl2溶液中加入稀H2SO4时，现象是“有白色沉淀生成”，不能说成“有白色的BaSO4沉淀生成”。【例3】有5瓶白色固体试剂，分别是氯化钡、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸铵、无水硫酸铜。现只提供蒸馏水，通过下面的实验步骤即可鉴别它们。请填写下列空白：(1)取适量固体试剂，分别加入5支试管中，加入适量蒸馏水，振荡试管，观察到的现象是__________________________________________，被检出的化学物质是________。(2)分别取未检出的溶液，向其中加入上述已检出的溶液，根据观察到的现象写出相应的化学方程式：第1支试管中有白色沉淀生成：__________________________________；第2支试管中有蓝色沉淀生成：__________________________________。被检出物质的化学式分别是__________、____________。(3)鉴别余下未检出物质的方法和观察到的现象是___________________________________。答案：(1)5种固体全部溶解，4支试管中得到无色溶液，1支试管中得到蓝色溶液无水硫酸铜(2)BaCl2＋CuSO4===BaSO4↓＋CuCl22NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓＋Na2SO4BaCl2NaOH(3)分别另取少量未检出的溶液，向其中加入浓NaOH溶液并加热，若产生刺激性气味的气体，说明该物质是(NH4)2SO4，另一瓶为Na2SO4解析：将BaCl2、NaOH、Na2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4(无水)这五种物质分别加入蒸馏水溶解，这五种物质都能溶于水，且CuSO4溶于水后形成蓝色溶液，其他四种物质溶于水都形成无色溶液，由此可检验出CuSO4；再将CuSO4溶液滴加到其余四种物质的溶液中：BaCl2＋CuSO4===BaSO4↓(白)＋CuCl2，2NaOH＋CuSO4===Cu(OH)2↓(蓝)＋Na2SO4，Na2SO4＋CuSO4(不反应)，(NH4)2SO4＋CuSO4(不反应)，从而又可检验出BaCl2和NaOH。剩余的为Na2SO4、(NH4)2SO4，可利用浓NaOH溶液再检验出(NH4)2SO4，因为(NH4)2SO4＋2NaOHeq\o(=====,\s\up7(△))Na2SO4＋2H2O＋2NH3↑，会产生有刺激性气味的气体。【过关检测】1．下列溶液中离子检验的结论正确的是()A．加稀盐酸产生无色无味气体，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，原溶液可能含有COeq\o\al(2－,3)B．加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不溶解，原溶液一定含有SOeq\o\al(2－,4)C．加入AgNO3溶液有白色沉淀产生，原溶液一定含有Cl－D．加入Na2CO3溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，白色沉淀消失，原溶液一定含有Ba2＋答案：A解析：A项，原溶液中含有COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)均会出现题述现象；B项，原溶液中可能含有SOeq\o\al(2－,4)或Ag＋；C项，含Cl－、COeq\o\al(2－,3)等的溶液均可与AgNO3溶液中的Ag＋反应产生白色沉淀；D项，含Ca2＋、Ba2＋、Mg2＋的溶液均可与Na2CO3溶液中的COeq\o\al(2－,3)反应生成能溶于盐酸的白色沉淀。2．某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断正确的是()A．该物质一定是钠的化合物B．该物质一定含钠元素C．该物质一定是金属钠D．该物质中不含钾元素答案：B解析：焰色反应是某些金属或它们的化合物在灼烧时，使火焰呈现特殊的颜色的反应。焰色反应为黄色，说明该物质一定含钠元素，既可能是金属钠，也可能是钠的化合物，B正确。3．检验实验室存放的蒸馏水中是否含有氯离子，可选用的试剂是()A．硝酸银溶液B．稀盐酸酸化的硝酸银溶液C．稀硝酸酸化的硝酸银溶液D．稀硫酸酸化的硝酸银溶液答案：C解析：检验氯离子的试剂是硝酸酸化的硝酸银溶液，硝酸酸化的目的是排除碳酸根等离子的干扰。4．检验某未知溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，下列操作最合理的是()A．先加稀硫酸酸化，再加氯化钡溶液B．加入氯化钡溶液C．加入盐酸酸化的氯化钡溶液D．先用盐酸酸化，若有沉淀，则过滤，滤液中再加氯化钡溶液答案：D解析：检验某溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)的方法：先用盐酸酸化(若有沉淀，过滤)，再加氯化钡溶液，若有白色沉淀，说明有SOeq\o\al(2－,4)。5．下列实验可实现鉴别目的的是()A．用稀硫酸鉴别银和铝两种金属B．用硝酸银溶液鉴别氯化钾溶液和氯化钠溶液C．用二氧化碳鉴别氢氧化钠溶液和氯化钠溶液D．用氯化钡溶液鉴别硝酸银溶液和碳酸钠溶液答案：A解析：用稀硫酸能鉴别银(不溶解，无气体产生)和铝(能溶解，产生气体)；用硝酸银溶液不能鉴别氯化钾溶液(产生白色沉淀)和氯化钠溶液(产生白色沉淀)；用二氧化碳不能鉴别氢氧化钠溶液(无明显现象)和氯化钠溶液(无明显现象)；用氯化钡溶液不能鉴别硝酸银溶液(产生白色沉淀)和碳酸钠溶液(产生白色沉淀)。6．离子检验的常用方法有三种：检验方法沉淀法显色法气体法判断的依据反应中有沉淀产生或溶解反应中有颜色变化或焰色反应反应中有气体产生下列离子检验的方法中不合理的是()A．COeq\o\al(2－,3)——气体法 B．SOeq\o\al(2－,4)——沉淀法C．Na＋——显色法 D．Cl－——气体法答案：D解析：Cl－常用AgNO3溶液和稀硝酸进行检验，即生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，由题给信息可知，为沉淀法。7．检验铵盐时，可将少许待测物放入试管中，然后()A．加热，将湿润的红色石蕊试纸放置于试管口检验B．加水溶解，加入酸溶液观察现象C．加入碱溶液，加热，滴入酚酞溶液D．加入NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验答案：D解析：铵盐受热分解生成氨气的同时，往往也会生成酸性气体，如NH4Cl、NH4HCO3等，挥发性酸、不稳定酸的铵盐易分解；铵盐遇酸无明显变化；铵盐与碱溶液混合后溶液呈碱性，滴入酚酞溶液变红证明溶液中有OH－，不能证明生成了氨分子；若加热，生成的氨气逸出，使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则可说明有氨分子生成。8．下列有关焰色反应实验的叙述正确的是()A．可用铜丝代替铂丝进行实验B．观察钾的焰色反应要透过蓝色钴玻璃C．实验结束后，要用碳酸钠溶液洗净铂丝D．焰色反应是指金属在加热灼烧时火焰呈现特殊的颜色，是物质的化学性质答案：B解析：铜丝在灼烧时有颜色，不能用铜丝代替铂丝，A项错误；实验结束后，用盐酸洗净铂丝，C项错误；焰色反应是指金属元素在灼烧时火焰呈现特殊的颜色，不是化学性质，D项错误。9．焰火“脚印”“笑脸”“五环”，让北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与高中化学中“焰色反应”知识相关。下列说法中正确的是()A．焰色反应是化学变化B．用稀盐酸清洗做焰色反应的铂丝(镍丝或铁丝)C．焰色反应均应透过蓝色钴玻璃观察D．利用焰色反应可区分NaCl与Na2CO3固体答案：B解析：焰色反应是物理变化，不是化学变化，A错误；盐酸可以溶解氧化物等杂质，且易挥发，不会残留痕迹，B正确；K的焰色反应需透过蓝色的钴玻璃观察，避免钠的焰色对钾的焰色的干扰，其他元素不需要透过蓝色钴玻璃观察，C错误；焰色反应是元素的性质，NaCl与Na2CO3固体的焰色反应都为黄色，无法利用焰色反应来区分，D错误。10．氯仿(CHCl3)可用作麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化产生剧毒物质COCl2(光气)和氯化氢，为防止事故发生，使用前要检验氯仿是否变质，应选用的检验试剂是()A．水 B．AgNO3溶液C．NaOH溶液 D．KI溶液答案：B解析：氯仿氧化后生成COCl2(光气)和HCl，因此，用AgNO3溶液检验HCl中Cl－的存在即可判断氯仿