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物质的分离提纯
立尚教育1对1个性化教案
学生
庄柏浩
性别
男
年级
高三
学校
广州113中学
教师
刘雪梅
科目
化学
日期
2012.12.23
时段
10:
30-12:
30
课题
物质的分离、提纯与检验
教学目标
1.能对常见混合物分离、提纯;
2.能对常见的物质(包括气体、无机离子)进行检验和鉴别。
重点
难点
重点:
综合运用化学知识对常见的物质(包括气体、无机离子)进行分离、提纯和鉴别。
难点:
综合运用化学知识对常见的物质(包括气体、无机离子)进行分离、提纯和鉴别。
课后
评价
一、学生对于本次课的评价
O特别满意O满意O一般O差
二、教师评定
1、学生上次作业评价
O好O较好O一般O差
2、学生本次上课情况评价
O好O较好O一般O差
作业
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教师
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物质的分离、提纯与检验
【考点整合】
【考点1】物质的分离提纯
1.物质的分离、提纯的一般原则:
分离或提纯一般应遵循“两不两易”原则,即不增加,不减少所需物质,所选试剂便宜易得,欲得物质易于。
2.物质分离提纯的常用方法
①物理方法:
过滤、结晶重结晶、蒸发、蒸馏、分馏、分液、萃取、升华、渗析、溶解、盐析、洗气等。
②化学方法:
(1)加热法:
混合物中混有性差的物质时,可直接加热,使热稳定性差的物质分解而分离出去,有时受热后能变为被提纯的物质。
例如,食盐中混有氯化铵。
(2)沉淀法:
在混合物中加入某试剂,使其中一种以沉淀形式分离出去的方法。
使用该种方法一定要注意不能引入新。
若使用多种试剂将溶液中不同离子逐一沉淀,这时应注意后加试剂能将先加试剂的过量部分除去,最后加的试剂不引入新杂质。
例如,加适量BaCl2溶液除去NaCl中的Na2SO4。
(3)转化法:
不能通过一次反应达到分离的目的,而要经过转化为其他物质才能分离,然后在将转化物质恢复为原物质。
例如,苯酚中混有硝基苯时,先加入NaOH溶液后分液,再向苯酚钠溶液中通入CO2重新生成苯酚等。
注意转化过程中尽量减少被分离物的损失。
(4)酸碱法:
被提纯物不与酸反应,而杂质与酸可反应,用酸作除杂试剂;被提纯物不与碱反应,而杂质与碱易反应,用碱作除杂试剂。
例如,用氢氧化钠除去铁粉中的铝粉。
(5)氧化还原法:
对混合物中含有还原性杂质,加入适当氧化剂使其氧化为被提纯物质;对混合物中含氧化性杂质,可加入适当还原剂将其还原为被提纯物质。
例如,FeCl2中含有FeCl3,加入铁粉,振荡过滤,即可除去FeCl3而又不引入新的杂质。
②化学方法:
加热法、沉淀法、转化法、酸碱法、氧化还原法等。
特别提醒:
在解答物质提纯试题时,选择试剂和实验措施应考虑三个方面:
①不能引入新杂质;②提纯后的物质成分不变;③实验过程和操作方法简单易行。
答案:
增加杂质;分离;稳定;新杂质;
[例1](黄冈中学2009届高三月考)下列各组混合物的分离或提纯方法不正确的是()
A.用过滤法分离Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的混合物
B.用结晶法提纯NaCl和KNO3的混合物中的KNO3
C.用蒸馏法分离乙醇和苯酚的混合物
D.除去FeCl2溶液中的少量FeCl3:
加入足量铁屑,充分反应后,过滤
[解析]胶体不能透过半透膜,能透过滤纸,不能用过滤的方法分离Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的混合物。
答案:
A
【考点2】物质的检验
1.常见阳离子的检验
物质
检验方法
H+
能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。
Na+、K+
用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色)。
Ba2+
能使稀H2SO4或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀HNO3。
Mg2+
能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。
Al3+
能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
Ag+
能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
NH4+
铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝或有刺激性气味的NH3气体。
Fe2+
能与少量NaOH溶液反应,开始时生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。
或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。
有关反应方程式为:
2Fe2++Cl2=2Fe3++
2Cl-。
Fe3+
能与KSCN溶液反应,变为血红色溶液;能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
Cu2+
蓝色溶液(浓的CuCl2溶液显绿色)能与NaOH溶液反应,生成蓝色的沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。
含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成。
2.常见阴离子的检验
物质
检验方法
OH-
能使①无色酚酞、②紫色石蕊、③橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。
C1-
能与AgNO3溶液反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成
。
Br-
能与AgNO3溶液反应,生成淡黄色AgBr沉淀,沉淀不溶于稀HNO3。
I-
①能与AgNO3反应,生成黄色AgI沉淀,沉淀不溶于稀HNO3。
②I-也能与氯水反应生成I2,使淀粉溶液变蓝
SO42-
能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,沉淀不溶于硝酸。
SO32-
①浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味的SO2气体,该气体能使品红溶液褪色。
②能与BaCl2溶液反应,生成白色BaSO3沉淀,该沉淀溶于盐酸,生成无色有刺激性气味的SO2气体。
注:
BaSO3在硝酸中也不溶解,而是转化为BaSO4沉淀,但有NOx放出。
S2-
能与Pb(NO3)2或CuSO4溶液反应,生成黑色PbS或CuS沉淀。
CO32-
能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
HCO3-
①取含HCO3-盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊。
或②向HCO3-盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀生成,同时放出CO2气体。
PO43-
含PO43-的中性溶液,能与AgNO3反应,生成黄色Ag3PO4沉淀,该沉淀溶于硝酸。
NO3-
浓溶液或晶体中加入铜片、浓H2SO4加热,放出红棕色气体。
有关反应方程式为:
NO3-+H2SO4=HSO4-+HNO3,Cu+4HNO3
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
答案:
红;黄;浅紫;BaSO4;Al(OH)3;[Ag(NH3)2]+;蓝;灰绿;红;血红;红褐;Cu(OH)2;
特别提醒:
无机物鉴别颜色方面的突破口:
1.红色世界
(1)基态:
Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)3(红褐色)、[Fe(SCN)]2+(血红色)、Cu(紫红色)、Cu2O(砖红色)、NO2(红棕色)、P(红磷、暗红色)、Br2(深红棕色)、红色石蕊试纸、品红溶液。
(2)激发态:
充氦气的灯光呈粉红色,充氖气的灯光呈红色,钙元素的焰色呈砖红色。
(3)化学变化:
①紫色石蕊在酸性溶液(pH<5.0)中变红,
②润湿的蓝色石蕊试纸遇酸性(CO2、SO2、H2S、HCl)变红,
③酚酞在碱性溶液中呈浅红色(8.2
④甲基橙在酸性溶液(pH<3.1)中呈红色,
⑤甲基红在酸性溶液(pH<4.4)中呈红色,
⑥pH试纸(黄色)遇酸性溶液(pH<2)变红,
⑦已经被二氧化硫褪色的品红溶液在加热时会出现红色,
⑧C(NaHSO4)>0.001mol/L时遇甲基橙变红。
2.橙色世界
(1)基态:
浓溴水、甲基橙试剂、Br2(CCl4)呈橙红色。
(2)化学变化:
甲基橙在酸性溶液(3.1 3.黄色世界 (1)基态: 工业盐酸(含有Fe3+)、Au、S8、Na2O2(淡黄色)、AgBr(淡黄色)、AgI、Ag3PO4 (2)激发态: 钠元素焰色呈黄色 (3)化学变化: ①甲基橙在(pH>4.4)溶液中呈黄色, ②久置的浓硝酸因溶有自身分解产生的二氧化氮而变黄 4.绿色世界 (1)基态: F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Cu2(OH)2CO3(绿色)CuCl2(浓溶液呈绿色)、FeSO4(浅绿色) (2)激发态: 铜元素的焰色呈绿色 (3)化学变化: Fe(OH)2(白色)——灰绿色——Fe(OH)3(红褐色) 5.黑色世界 (1)基态: 铁粉、银粉及大多数金属粉末、石墨、CuO、CuS、Cu2SFeO、Fe3O4、MnO2 (2)化学变化: ①蔗糖遇浓硫酸被炭化变黑, ②润湿的白色醋酸铅试纸遇H2S变黑, ③硫磺粉与白色的水银反应生成黑红色的HgS, ④H2S通入Pb(NO3)2、AgNO3、CuSO4溶液产生不溶于水也不溶于稀盐酸和稀硫酸的黑色沉淀。 6.蓝色世界 (1)基态: CuSO4(溶液)、CuSO4•5H2O(晶体)、液氧、臭氧 (2)化学变化: ①紫色石蕊在碱性溶液(pH>8)中变蓝, ②润湿的红色石蕊试纸遇碱性气体变蓝, ③无水CuSO4(白色粉末)遇水变蓝, ④H2、H2S、CH4、C2H5OH燃烧火焰呈淡兰色,CO燃烧火焰呈蓝色, ⑤S8在空气中燃烧呈淡蓝色火焰,在纯氧中燃烧呈现明亮的蓝紫色火焰, ⑥淀粉遇I2(aq)变蓝, ⑦Cl2、Br2、NO2、O3遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 7.紫色世界 (1)基态: KMnO4(H+)、紫色石蕊、碘单质呈紫黑色 (2)激发态: 充氩气的灯光呈紫蓝色,钾元素的焰色呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察) (3)化学变化: ①I2升华生紫烟, ②NH4I受热生紫烟, ③紫色石蕊在(5.0 ④锌粉与碘的混合物中滴入水会生紫烟(反应放热使碘升华) 8.白色世界 (1)基态: Pb(蓝白色)、Hg、铝粉、大多数块状金属、PbSO4、BaSO4、AgCl、BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3、CaCO3、Fe(OH)2(不稳定)、Mg(OH)2、Al(OH)3、ZnS (2)化学变化: ①H2在Cl2中燃烧呈现苍白色火焰, ②NH3遇HCl产生白烟, ③Mg、Al在氧气中燃烧发出耀眼的白光 ④红磷在氯气中燃烧时产生白色烟雾, ⑤红磷在氧气中燃烧时产生白烟。 [例2]只用一种试剂即可区别NaBr、NaI、NaOH、Na2CO3、NaSCN、H2S、AgNO3、C6H5OH等八种无色溶液,这种试剂为() A.硫酸B.氨水C.FeCl3溶液D.盐酸 [解析]FeCl3溶液与NaBr不反应,与NaI反应生成I2产生紫色沉淀,与NaOH生成Fe(OH)3红褐色沉淀,与Na2CO3产生沉淀和气体,与NaSCN生成血红色溶液,与H2S产生淡黄色S沉淀、与AgNO3产生白色沉淀,与C6H5OH显紫色。 答案C 【考点3】特殊的除杂方法 特别提醒: 在使用常规的方法无法进行除杂操作时,即根据物理方法或化学反应不能将杂质直接除去,可突破定势思维,“一反常规”,将被提纯的物质先转化为其他物质,然后再利用化学反应将其重新还原为被提纯物质,在此过程中杂质即被除去。 [例3](09届盐城高三联考)七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣-一硼镁泥可制取七水硫酸镁。 硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等)。 表1部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Mg(OH)2 pH值 5.2 3.2 9.7 10.4 11.2 表2两种盐的溶解度(单位为g/100g水) 温度/℃ 10 30 40 50 60 CaSO4 0.19 0.21 0.21 0.20 0.19 MgSO4·7H2O 30.9 35.5 40.8 45.6 / 硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下: 根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据,试回答下列问题: (1)过滤I的滤液中加入硼镁泥,调节溶液的pH=5~6,再加入NaClO溶液加热煮沸,将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子反应方程式为_______。 加热煮沸的主要目的是________。 (2)沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有_______(填化学式)等物质。 (3)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验方法是_______; (4)沉淀C的化学式是_______。 过滤II需趁热过滤的理由是_______ [解析]向硼镁泥中加硫酸时MnO2、SiO2不溶解,PH=5~6时Fe(OH)3、Al(OH)3也会沉淀,加热煮沸的主要目的是促进Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2,由于MgSO4的溶解度不大,温度低时结晶析出,所以过滤II需趁热过滤。 答案: (1)Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl- 促进Al3+、Fe3+水解及Mn2+氧化成MnO2 (2)Fe(OH)3Al(OH)3 (3)取过滤II后的滤液1~2ml于试管中,加入少量KSCN溶液,如果溶液不显红色,证明滤液中无Fe3+ (4)CaSO4·2H2O或CaSO4以防MgSO4在温度低时结晶析出。 【热点解析】 【热点1】物质的鉴别 [真题1](2005广东高考)下列各组物质仅有蒸镏水不能鉴别出的是()A.苯、酒精、硝基苯B.食盐、烧碱、硝酸铵 C.蔗糖、硫酸铜粉末、碳酸钙粉末D.氧化铜、二氧化锰、活性炭 [思路分析]解答本题可以从每项中各物质加入水后物理、化学变化及试验现象的异同着手。 [解析]A中酒精溶于水,苯在水上层,硝基苯在下层;B中的烧碱溶于水放热,硝酸铵溶于水吸热;C中硫酸铜溶于水为蓝色,碳酸钙粉末不溶于水;D中都为黑色不溶于水的物质。 答案: D [名师指引]本题主要考查利用物理、化学性质的差别鉴别不同物质的方法。 [新题导练]1(2007年高考广东文基,实验)下列实验可行的是() (A)用澄清石灰水检验CO中含有的CO2 (B)用BaCl2除去NaOH溶液中混有的少量Na2SO4 (C)用KSCN溶液检验溶液中含有的Fe2+ (D)用溶解、过滤的方法分离CaCl2和NaCl固体混合物 答案: A[解析]B会引入过量的BaCl2杂质;C中KSCN溶液只能检验溶液中的Fe3+;D中CaCl2和NaCl都溶解于水,不能用溶解、过滤的方法分离。 【热点2】混合物检验的实验设计 [真题2](2008四川卷)某固体混合物可能含有MgCO3、Al2(SO4)3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。 将该混合物进行如下实验,根据所给实验现象完成表格(对于能确定的物质在相应位置写化学式,暂不能确定的物质在相应位置填“无”): (1)将少许混合物放入水中得到无色溶液和白色沉淀。 肯定存在的物质 肯定不存在的物质 理由 (2)取溶液进行焰色反应,火焰呈黄色; 肯定存在的物质 肯定不存在的物质 理由 (3)取白色沉淀加入稀盐酸,沉淀完全溶解并放出气体。 肯定存在的物质 肯定不存在的物质 理由 (4)通过上述实验仍无法确定的物质是______________。 [思路分析]本题主要考查离子的检验和共存,解题的关键在于熟悉常见物质、离子的特征,然后结合题意解决问题。 [解析] (1)混合物放入水中得到无色溶液,肯定无CuSO4,因为CuSO4溶液是蓝色的。 因为BaCO3、BaSO4、MgCO3等都是不溶于水的白色沉淀,所以无法确定存在哪些物质。 (2)焰色反应呈黄色,说明存在钠盐,即混合物中肯定含有Na2SO4。 不能确定哪种物质肯定不存在。 (3)在 (2)中通过焰色反应,确定混合物中含有Na2SO4,则混合物中一定不含Ba(NO3)2溶液,否则和Na2SO4生成BaSO4,不溶于盐酸;另外混合物中也一定不含AgNO3溶液,否则加入盐酸生成白色AgCl沉淀。 白色沉淀溶于盐酸,并放出气体,则一定为MgCO3。 (4)通过上述试验仍无法确定是否含有Al2(SO4)3。 无 CuSO4 溶液无色,而CuSO4溶液为蓝色 答案: (l) (2) Na2SO4 无 钠的焰色反应呈黄色 (3) MgCO3 Ba(NO3)2AgNO3 MgCO3沉淀溶于盐酸,有气体放出;如有Ba(NO3)2,生成的BaSO4沉淀不溶于盐酸;如有AgNO3,生成的沉淀在盐酸中不消失。 (4)Al2(SO4)3 [名师指引]本题将物质、离子检验的方法与阅读分析相结合,即要求考生掌握离子检验的基础知识,又要求考生能正确获取信息。 [新题导练]2.某无色溶液,其中可能存在如下离子: Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2―、S2―、CO32―、SO32―、SO42―,现取该溶液进行有关实验,结果与下图所示。 试回答下列问题: (1)生成沉淀甲的离子方程式为 。 (2)由溶液甲生成沉淀乙的离子方程式 。 (3)沉淀丙是 。 如何用一化学实验来确定其成分 。 (4)气体甲的成分有哪几种可能 。 (5)综合上述信息,可以肯定存在的离子有 , 一定不存在的离子是 ,可能存在的离子是 。 答案: (1)2S2―+SO32―+6H+=3S↓+3H2O (2)Al3++3HCO3―=Al(OH)3↓+3CO2↑ (3)BaCO3或BaCO3与BaSO4的混合物;在所得沉淀丙中加入稀盐酸,若沉淀全部溶解,说明沉淀丙是BaCO3,若沉淀仅部分溶解,说明沉淀是BaCO3和BaSO4的混合物。 (4)气体甲有5种可能: ①H2S②SO2③CO2④CO2和H2S⑤CO2和SO2 (5)Na+、S2―、SO32―、AlO2―;Ag+、Ba2+、Al3+;CO32―、SO42― 【热点3】分离提纯在化工生产中的运用 [真题3](2008广东卷)碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。 工业碳酸钠(钝度约98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO 等杂质,提纯工艺路线如下: 已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示: 回答下列问题: (1)滤渣的主要成分为 。 (2)“趁热过滤”的原因是 。 (3)若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是 (写出1种)。 (4)若“母液”循环使用,可能出现的问题及其原因是 。 (5)已知: Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)ΔH1=+532.36kJ·mol-1 Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)+9H2O(g)ΔH1=+473.63kJ·mol-1 写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式 。 [思路分析]本题首先要根据图弄清生产流程,然后据具体解决各个小题所涉及的问题。 [解析] (1) 因工业碳酸钠中含有Mg2+,Fe3+,Ca2+,所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液,可生成Mg(OH)2、Fe(OH)3、Ca(OH)2沉淀。 (2) 观察坐标图,温度减少至313K时发生突变,溶解度迅速减少,弱不趁热过滤将析出晶体。 (3) 思路方向: 1.减少过滤的时间2.保持过滤时的温度。 (4) 思路: 分析“母液”中存在的离子,若参与循环,将使离子浓度增大,对工业生产中哪个环节有所影响。 (5)通过观察两个热化学方程式,可将两式相减,从而得到Na2CO3·H2O(S)====Na2CO3(s)+H2O(g)。 答案: (1) 滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3。 (2) “趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3·H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3·10H20晶体,令后续的加热脱水耗时长。 (3) 若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。 (4) 若“母液”循环使用,可能出现的问题及其原因是问题: 溶解时有大量沉淀生成,使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质;原因: “母液”中,含有的离子有Ca2+,Na+,Cl-,SO42-,OH-,CO32-,当多次循环后,使用离子浓度不断增大,溶解时会生成CaSO4,Ca(OH)2,CaCO3等沉淀。 (5) 写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式 Na2CO3·H2O(S)====Na2CO3(s)+H2O(g)&8710;H=+58.73kJ/mol [名师指引]本题主要以元素化合物为背景,以化学工业原理为基础,将分离提纯、物质制备及基本操作等内容融为一体,形成综合实验题。 [新题导练]3(2009深圳东方书院第二次模拟)Ⅰ.下列实验操作的结果偏高的是() A.配制溶液时,容量瓶中原有少量蒸馏水 B.配制溶液操作中,转移溶解的溶液后,玻璃棒、烧杯未洗涤 C.配制溶液时,定容时仰视观察液面 D.用固体NaOH配制其溶液时,溶解后直接将溶液转移至容量瓶并定容 E.用标准酸溶液滴定未知浓度的碱液时,酸式滴定管终点读数时俯视 F.用标准酸溶液滴定未知浓度的碱液时,用碱式滴定管量取碱液时尖嘴气泡前无后有 Ⅱ.氯化铜晶体中常含FeCl2杂质,为制得纯净氯化铜晶体(CuC12·2H2O),首先将其溶于稀盐酸中,然后按下面所示操作步骤进行提纯。 Cu2+、Fe2+、Cl- Ⅰ过程 加入X Ⅱ溶液 蒸发 结晶 CuCl2·2H2O (晶体) Z 加入Y 操作Ⅲ W 已知: 氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH Cu2+ 4.7 6.7 Fe2+ 7.6 9.6 Fe3+ 1.9 3.2 (1)下列物质中,在Ⅰ中加入的X最适合的是(填序号) A.FeB.KMnO4C.H2O2D.NaOH 一定条件 (2)加入的物质Y可以是,操作Ⅲ的名称是。 (3)某同学利用反应Cu+2H+Cu2++H2↑设计实验来制取氯 化铜溶液。 该同学设计
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