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沉淀反应及其应用
第7讲 沉淀反应及其应用
教材分析
初中教材要求
高中教材要求
学会利用沉淀反应检验离子(如Cl-、SO
)和进行物质的提纯,能用过滤操作将沉淀从溶液中分离。
能利用沉淀反应进行更多离子的检验、物质的提纯、物质纯度的测定。
能从实验的定量化要求判断沉淀反应是否完成。
在过滤实验中,根据沉淀及其附着物性质选择洗涤剂、洗涤温度和判断洗涤是否干净等操作。
1.沉淀反应
有沉淀生成是化学反应过程中伴随的一种常见现象,是我们判断反应发生的常用方法,沉淀物组成不同,颜色也不一样。
初中化学中常见沉淀大多为白色沉淀,如AgCl、BaSO4、CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2、Al(OH)3等,而Cu(OH)2、CuCO3为蓝色沉淀,Fe(OH)3为红褐色沉淀。
请分别写出一个生成上述沉淀的化学反应方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
溶液中Cl-的检验方法___________________________________________________。
溶液中SO
的检验方法__________________________________________________。
知识卡片 常见不溶性物质
盐酸盐中除(亚)汞银(盐酸盐里除氯化银和氯化亚汞外都溶),硫酸盐中除钡铅(硫酸盐中不溶的是硫酸钡和硫酸铅),钾钠铵钡碱可溶(氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡和一水合氨均可溶),钾钠硝铵盐均溶(钾盐、钠盐、硝酸盐和铵盐都溶于水)。
微溶物:
Ca(OH)2 MgCO3 CaSO4 Ag2SO4
2.利用沉淀反应检验或推断物质
【例题1】 一澄清透明的溶液中可能含有下列离子中的一种或几种:
K+、Ba2+、Cl-、NO
、CO
、SO
。
现依次做以下实验:
(1)取少量溶液,加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液,只观察到产生白色沉淀;
(2)将
(1)过滤,向滤液中加入硝酸银溶液,又产生白色沉淀。
由此可以推断:
溶液中肯定存在的离子有________________;溶液中肯定不存在的离子有________________;溶液中还不能确定是否存在的离子有________________。
3.利用沉淀反应进行物质的提纯
【例题2】 海水晒盐得到的固体,经过重结晶后得到粗制食盐,但其中仍含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等可溶性杂质,通常利用沉淀反应来除去这些杂质以获得纯净的食盐。
其净化工艺流程如下:
―→
―→
(1)请分别写出加入过量氯化钡、碳酸钠和烧碱溶液所发生反应的方程式,并说明除去对象的化学式。
①________________________________________________________________________,目的是除去( )
②________________________________________________________________________,目的是除去( )
③________________________________________________________________________,目的是除去( )
以上三步中,所加试剂为何要过量?
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)①②③三步中试剂加入顺序是否可调整为②①③?
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
还有其他顺序么,有则请排出顺序(若无,此空不用作答)__________________。
(3)过滤后的滤液中存在的溶质有____________________________,向其中加入盐酸所发生的反应是__________________________________________,过量盐酸是如何除去的?
_____________________。
(4)过滤实验中使用的主要玻璃仪器有______________________________________。
总之,利用化学反应将溶液中可溶性杂质转化为沉淀,借助过滤方法是除去杂质的一种重要方法,为了保证杂质离子被完全除去,添加沉淀剂一般要过量。
过量试剂在除去目标对象后,其多余部分必然又会成为新的杂质,必须在后续步骤中除去,若不能利用物理方法除去,就需要再通过化学方法将其转化为易从体系中分离出去的物质。
在提纯过程中,如果使用两种以上试剂的话,必然会存在一个最佳顺序的问题,分析原则就是要保证每一种试剂最后都能除去。
4.利用过滤将沉淀物从溶液中分离
(1)仪器:
铁架台、铁圈、烧杯、滤纸、________。
(2)原理:
把液体与________液体的固体进行分离。
(3)操作:
①一贴:
滤纸紧贴__________;②二低:
滤纸边沿低于____________;滤液面低于________。
③三靠:
玻璃棒末端紧靠________;烧杯尖嘴部紧靠________;漏斗颈部紧靠________。
(4)作用:
除去液体中____________杂质或用于混合物的分离提纯
(5)经多次过滤后,滤液仍然浑浊的原因可能是
①滤纸____________,②液面高于____________,③仪器不干净等。
根据是否产生沉淀以及沉淀的颜色可以定性判断一些离子或物质的存在,这属于定性判断,也可以利用沉淀反应除去溶液中一些可溶性杂质。
在定性判断中,我们可以根据实验现象判断有什么离子,没有什么离子,但不能确定该物质的具体质量。
要确定某物质的含量,通常是利用化学反应将其转化为沉淀、气体等易测量物,最方便的是通过测量沉淀的质量,借助化学反应方程式的质量比就可以推断被沉淀物质的含量。
为使定量实验误差尽量的小,对过滤实验就会有更高的要求,要求沉淀反应尽可能完全进行,沉淀剂就必须足量;沉淀物表面不能吸附其他杂质,因此对沉淀就需要洗涤;需要根据沉淀本身及其附着物的性质选择恰当的洗涤剂,以保证能溶解杂质而沉淀物本身损失又尽量小;还要根据沉淀物吸附离子的性质,选择恰当方法快速检验沉淀是否洗涤干净。
家庭实验 用一个碗配制一碗浓的食盐水,然后放入一个干净的黑色石块,片刻后取出,晾干。
观察石块表面是否有白色晶体附着。
大家有这样的生活经验,一把勺子从浓的盐水中拿出来不冲洗,直接晾干,勺子表面会有一层白色的固体附着。
其实白色固体是氯化钠,当勺子从氯化钠溶液中取出时,表面附着了溶液中的Na+、Cl-,同样沉淀从溶液中过滤出来以后,也会附着溶液中可溶性的离子,如果不除去沉淀上附着的这些离子,会使沉淀不纯。
在夏天多汗的时候,衬衫衣领上经常会产生很多盐霜,其实是人体排放出汗水中的氯化钠等电解质,水分蒸发后,结晶附着在纤维组织上。
同样道理,在硫酸钠与氯化钡反应产生的硫酸钡沉淀表面,也会吸附溶液中可溶性物质,如钠离子、氯离子,所不同的是,这些离子我们肉眼是无法察觉的。
生活中,我们常将脏衣服投入水中,让衣服上附着的可溶性物质溶解而除去,查看衣服上是否还有附着物或洗涤水是否干净,就可检验衣服是否洗干净。
滤纸表面沉淀物的洗涤不可能像衣服一样,也将其投入大量水中去洗涤。
只要我们改变一下方向,将水缓慢滴在沉淀物表面,让水因重力而自然流过沉淀物,在水的自然下降过程中,溶解沉淀表面附着的可溶性离子,从而达到洗涤目的。
也可以将蒸馏水沿玻璃棒引流至滤纸表面沉淀物,至刚好没过沉淀,待水滤出后重复2~3次。
同样,我们也不可能像检查衣服是否洗净一样,去检查沉淀物表面是否还吸附离子,只能把重点放在检查洗涤所用滤液中是否存在其他离子,如果不含有其他离子,说明流过沉淀物的水是纯水,也就是洗净了。
如洗涤硫酸钠与氯化钡反应产生的硫酸钡沉淀,就是检查最后一次洗涤水(滤液)中是否含有Na+、Cl-,通常可以选择证明其中是否存在氯离子的方法来设计实验。
在最后的洗涤液中滴加少量硝酸银溶液,如果没有白色浑浊物出现就证明洗净了;如果有,就没洗净。
我们知道,衣服上粘附不同类型的污渍,需要选用不同性能的洗涤剂,对于吸附灰尘、泥浆等水溶性物质的衣服,一般只需要用清水就可洗涤;对于吸附食用油、脂肪等有机物的衣服,就需要使用汽油、酒精等有机溶剂类洗涤剂。
现代日用化工,已为家庭主妇们开发了针对血迹、机油、色素等各种性质污渍的专用洗涤剂。
真丝类衣服表面上吸附的食用油,我们不能选用汽油作洗涤剂,因为你不能在溶解污渍的同时,也溶解真丝衣服材料本身。
和此道理一样,不同性质的沉淀物吸附不同类型的杂质,洗涤剂只能溶解杂质,沉淀物本身在其中的溶解度要尽量的小。
对于难溶性沉淀物表面吸附的可溶性杂质离子一般可用蒸馏水洗涤。
对于易溶性沉淀物表面吸附的可溶性杂质离子,当沉淀本身溶解度随温度升高而增大时,最好用冰水洗涤,从而减少沉淀物本身的溶解。
如洗涤CuSO4·5H2O晶体可以用冰水或酒精洗涤;当沉淀物的溶解度随温度的升高而减小时,最好用热水洗涤,以减少沉淀物本身的损耗,如洗涤氢氧化钙表面吸附离子时,热水效果要好于冷水。
总之,我们要根据沉淀物本身及其附着物的溶解特点,选择恰当的洗涤剂,控制恰当的温度,尽量使吸附物在其中溶解度要大,沉淀物在其中溶解度要小。
【例题3】 向含Na2CO3、NaNO3的混合溶液中加入BaCl2使CO
完全沉淀,以测定碳酸钠和硝酸钠混合物中碳酸钠的质量分数。
如何判断沉淀反应中BaCl2已经足量?
实验室判断沉淀反应是否完成时,一般是向静置后的上层清液中继续小心滴加沉淀剂溶液,若不再产生沉淀则原来沉淀剂已过量。
【例题4】 实验室有一含有硝酸钠和硫酸钠的混合物,现通过实验测定其中硫酸钠的百分含量,实验步骤如下:
(1)称取样品W1克,
(2)将样品溶解配成溶液,(3)在溶液中加入过量的氯化钡溶液,(4)静置一段时间后,过滤和洗涤沉淀,(5)烘干沉淀,恢复到室温后称得质量为W2克,(6)计算样品中硫酸钠的质量分数.
试回答以下问题:
(1)过滤实验用到的主要玻璃仪器名称是________。
(2)洗涤沉淀的原因是________________________。
若不洗涤沉淀,最后测得的硫酸钠的质量分数将________(“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
洗涤沉淀的方法是________________________________________________________________________。
判断沉淀已经洗涤干净的方法是____________________________________________。
(3)硫酸钠的质量分数表达式是_____________________________________________。
(满分50分 限时30min)
一、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分,每题只有1个正确答案)
1.某学生
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