第11讲-物质的检验(讲义)(解析版)

第11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。【基础知识梳理】一、常见离子的检验1．【实验探究】几种常见的离子的检验【实验1】NH4+的检验实验步骤：在两支试管中分别加入少量NH4Cl溶液和(NH4)2SO4溶液，再分别加入NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）靠近试管口。实验现象：产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸（或pH试纸）变蓝色离子方程式：NH4+＋OH-eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋NH3↑【实验2】Cl-的检验实验步骤：在两支试管中分别加入少量NH4Cl溶液和KCl溶液溶液，再分别加入AgNO3溶液和稀硝酸。实验现象：有白色沉淀生成离子方程式：Cl-＋Ag+===AgCl↓【实验3】SO42-的检验实验步骤：在两支试管中分别加入少量(NH4)2SO4溶液和K2SO4溶液，再分别加入稀盐酸和氯化钡溶液。实验现象：有白色沉淀生成离子方程式：SO42-＋Ba2+===BaSO4↓2．常见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。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。二、焰色反应——Na、K元素的检验1．【实验探究】Na、K元素的检验【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】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。2．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）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。（3）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。（4）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。（5）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。二、物质的检验方法1．物质检验的方法(1)特征反应法①产生气体或沉淀：如碳酸盐与盐酸反应产生二氧化碳气体。②产生特殊气味：如蛋白质灼烧可产生烧焦羽毛的气味。③显现特殊颜色：如淀粉遇碘单质变蓝色。(2)仪器分析法①元素分析仪：检测碳、氢、氧、氮、硫、氯、溴等元素②红外光谱仪：确定有机物中某些原子团的存在③原子吸收光谱：确定金属元素的存在2．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。3．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。4．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。课堂检测1．下列关于焰色反应的说法正确的是（）A．所有的金属都能通过焰色反应进行检验B．将金属钠燃烧，火焰呈白色C．若某溶液的焰色反应为黄色，则该溶液为钠盐溶液D．蓝色钴玻璃是为了滤去黄色等对钾元素的焰色的干扰答案：D解析：A.并不是所有金属都能产生焰色反应，如焰色反应所用的铂丝或铁丝的火焰就是无色，错误；B.金属钠及含钠元素的化合物的焰色均为黄色，错误；C.焰色反应为黄色，说明该溶液中含有钠元素，但不一定是钠盐，也可能是NaOH溶液，错误；D.由于钾元素的焰色反应为紫色，容易被其它颜色的火焰掩盖，因此蓝色钴玻璃的作用是滤去黄色等其它颜色的火焰，正确。2．某溶液中可能含有的阴离子有SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、Cl－等。为了检验其中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，除BaCl2溶液外，还需要的溶液是()A．硫酸 B．盐酸 C．NaOH溶液 D．NaNO3溶液答案：B解析：检验SOeq\o\al(2－,4)时，应先用盐酸酸化，若无明显现象，再用BaCl2溶液检验。3．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。4．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。5．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。6．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)。7．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)。8．请设计实验方案，将下列各组物质区别开来，要求写出实验步骤、实验现象和结论：(1)