备战2023年中考科学二轮专题导练 考点04 物质的鉴别与分离

考点04 物质的鉴别与分离

考点精讲

物质的鉴别

1. 原理：主要是利用物质的各种物理性质和化学性质，产生不同的实验现象，从而将物质区分开来。

2. 鉴别方法

(1)物理方法

①观察颜色

常见红色固体：氧化铁(红棕色)、铜(紫红色)、红磷；

常见黑色固体：四氧化三铁、氧化铜、铁粉、碳、二氧化锰；

常见溶液颜色：含Cu2＋的溶液为蓝色、含Fe3＋的溶液为黄色、含Fe2＋的溶液为浅绿色。

②闻气味

常见具有刺激性气味的气体：二氧化硫、氨气、氯化氢。

③物质的溶解性

常见不溶于水的物质：CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2、Al(OH)3、AgCl、BaSO4(白色)，Cu(OH)2(蓝色)，Fe(OH)3(红褐色)。

④溶解时的吸放热现象

NaOH固体溶于水放热(选填“吸热”或“放热”，下同)，NH4NO3固体溶于水吸热。

⑤磁性：铁、四氧化三铁具有磁性，能被磁铁吸引。

(2)化学方法

①针对酸碱性不同的溶液，利用指示剂或pH试纸进行鉴别。

例：鉴别稀盐酸与氢氧化钠溶液，可选用酚酞溶液，观察到溶液变红的是氢氧化钠溶液，观察到溶液变红色的是稀盐酸。

【特别提醒】有些盐溶液显酸性或碱性，如鉴别碳酸钠溶液与氢氧化钠溶液，不能用酚酞溶液。

②根据反应的现象不同进行鉴别。通过加入常见试剂，使物质间发生反应并呈现不同现象，如生成气体或沉淀、溶液颜色有变化等。

例：鉴别Na2CO3溶液与NaCl溶液，可选用稀盐酸，观察到有气泡产生的是Na2CO3溶液，观察到无明显现象的是NaCl溶液。

物质的分离与除杂

（一）常考分离物质的方法为物理方法：

1. 过滤法：分离不溶于水的固体和液体或可溶性固体与不溶性固体组成的混合物，如分离二氧化锰和氯酸钾的固体混合物，操作如下：

2. 蒸馏法：分离沸点相差较大的液体混合物，如石油的分馏。

3. 磁铁吸引法：分离具有磁性和不具有磁性的物质，如分离碳粉和铁粉。

（二）物质的除杂

1. 除杂原则

(1)主不减：被提纯的物质不能和加入的试剂发生反应。

(2)杂不增：不能引入新的杂质。

(3)易分离：利用简单的操作就可将物质与杂质分开，如过滤、蒸发等。

2. 除杂方法

(1)气体除杂

方法一：将杂质气体通过物质吸收、反应除去。

例：氧气中的水蒸气可用浓硫酸吸收除去。

方法二：将杂质气体转化为主气体。

例：除去二氧化碳中的一氧化碳可通过灼热的氧化铜(合理即可)，使一氧化碳转化成二氧化碳。

(2)固体除杂

方法一：将杂质转化为气体除去，如氧化铜中的炭粉通过在空气中灼烧除去；

方法二：将杂质转化为溶液除去，如铜中的铁可通过与稀盐酸(合理即可)反应除去。

(3)溶液除杂

溶液之间的除杂，一般为酸、碱、盐之间的除杂，其实质为溶液中阴阳离子的除杂。

除杂方法：当被提纯物质与杂质含有一种相同的离子时(以除去NaOH溶液中的Na2CO3杂质为例)

【特别提醒】当被提纯物质与杂质所含阴、阳离子都不相同时，选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合成除杂试剂。如除去NaCl溶液中的H2SO4，可以选用Ba(OH)2溶液。

真题解析

1．思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。某科学研究小组同学，在研究了气体检验专题内容后，认为气体检验的关键是干扰气体的界定，判断标准是对后续实验是否会产生干扰。于是在老师的指导下对解决“气体检验”类问题建构了如下思维模型：

【模型应用】同学们为检验天然气燃烧后的气体产物成分，应用思维模型设计了如图甲实验方案（固定装置未画出），将天然气在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。

（1）实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝，B、F装置中的澄清石灰水均变浑浊，D装置中的澄清石灰水不变浑浊，由此可得出该气体产物的成分为___________；

（2）图甲实验方案中，装置C和D归属于上述思维模型中的___________环节；

【改进创新】小金同学认为，原气体产物中的CO2对CO的检验不会产生干扰，于是从简约装置、节约实验药品的角度出发，对图甲方案进行了改进与创新，去掉B、C、D装置，替换F、G装置，改用图乙所示的装置对该气体产物的成分进行探究。在实验中，小金先从A处通一段时间混合气体，再点燃E处酒精灯加热，观察现象，也实现了气体产物成分的检验。

（3）实验中，小金在加热前先通一段时间的混合气体，其目的是___________；

（4）实验中，判断E中玻璃管内空气已排净的实验现象是___________。

答案

1．     H2O、CO2、CO     气体净化     防止加热时发生爆炸，检验CO2     H装置中澄清石灰水变浑浊

【解析】

【分析】

【详解】

（1）A装置中的无水硫酸铜变蓝，说明混合气体中有水；B中澄清石灰水变浑浊，说明混合气体中有二氧化碳；D中澄清石灰水不变浑浊、F中澄清石灰水变浑浊，说明有气体还原氧化铜生成一氧化碳，故混合气体中有一氧化碳。

（2）C、D装置的作用是吸收二氧化碳，防止混合气体中的二氧化碳对一氧化碳的检验出现干扰，所以属于上述思维模型中的气体净化环节。

（3）若混合气体中有可燃性气体，可燃性气体与空气混合加热会发生爆炸，在加热前先通一段时间的混合气体可以防止加热时发生爆炸，且还可以检验混合气体中是否有二氧化碳。

（4）H装置中澄清石灰水变浑浊可以证明装置中的空气已经被完全排出。

2．小金为了探究氧化铜与氢气的反应和反应产物，用如图所示装置进行实验。注射器内装满氢气，并将注射器针头扎200mL注射器入橡皮塞中。将少许氧化铜粉末送入长柄U形石英玻璃管内并平铺于管底。将少量白色的无水硫酸铜粉末送入长柄U形石英玻璃管中并平铺于直管中部。然后将一个气球套在长柄氢气U形石英玻璃管的直管出口处，连接好整个实验装置并检查装置气密性……

（1）为确保实验安全，在点燃酒精灯加热前的操作是_____。

（2）装置末端连接的气球的作用是_____。

（3）实验过程中，当观察到_____现象时可判断一定有产物水生成。

（4）实验开始时加入a克纯氧化铜粉末，实验结束后取出U形管底的固体称量为b克，当b为_____（用含有a式子表示）时，可判断氧化铜已完全转化为铜。

答案

2．     通入氢气     收集尾气（或防止空气中的水蒸气进入）     U形石英玻璃管的直管中部白色粉末变蓝     氢气与氧化铜完全反应，生成的固体物质只有铜，

解得：b=0.8a

【解析】

【分析】

【详解】

（1）氢气还原氧化铜时，要先通氢气排净空气防止爆炸，所以在点燃酒精灯加热前的操作是通入氢气。

（2）气球能收集尾气，并能防止空气中水蒸气进入装置，干扰生成物水的检验。

（3）水能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以当观察到U形石英玻璃管的直管中部分白色粉末变为蓝色，说明一定有产物水生成。

（4）解析见答案。

3．钢丝棉是一种由低碳钢制成的细丝，直径约0.125—0.189毫米。小科利用钢丝棉探究铁制品锈蚀的条件，实验如下：

步骤一：取3个50mL活塞润滑性良好的注射器，检查气密性后备用。

步骤二：称取3团等质量的钢丝棉（每团体积约为6cm3），A保持干燥，B用少量蒸馏水润湿，C用少量食盐水润湿，分别放人甲、乙、丙注射器中。

步骤三：移动活塞，使它们均处于46mL刻度处，再用橡皮帽封住注射孔（如图所示）。

步骤四：每隔一定时间，观察到的实验现象如下表。

（1）检在注射器气密性：先用橡皮帽封住注射孔，用手向外拉动活塞，放手后观察到______，则气密性良好。

（2）比较乙、丙实验现象得到的结论：______。

（3）钢铁生锈还需要氧气，请你利用本实验数据计算出空气中氧气的体积分数为______。

答案

3．     活塞恢复原位     氯化钠（食盐、盐水）能加快钢铁的生锈     17.5%或7/40或0.175

【解析】

【分析】

【详解】

（1）检查注射器气密性：先用橡皮帽封住注射孔，用手向外拉动活塞，放手后观察到活塞回到原处，则气密性良好。

（2）根据表格中的现象，可知，丙中钢丝棉生锈情况比乙中钢丝棉生锈情况严重，可以得出的结论是：铁生锈需要水，氯化钠能够促进铁生锈。

（3）空气中氧气的体积分数为：。

4．小明在冬天输液时发现护士在输液管上加了一个如图所示的装置，护士告诉他这是一次性输液加热棒，可以消除药液温度与体温的差异。加热棒里的成分到底是什么呢？科学研究小组通过上网查阅资料发现性输液加热棒内的主要成分是还原性铁粉、炭粉和氯化钠等物质。该加热棒内是否真的含有这几种物质呢？科学研究小组设计了计了如下实验：

（1）探究加热棒内是否含有氯化钠

①将加热棒内的物质放入烧杯中，加入足量的水充分溶解，过滤，得到滤渣和滤液。

②取适量滤液于试管中，滴加适量的硝酸钡溶液和稀硝酸，无明显现象，___________（填写正确的实验操作及现象），证明滤液中含有Cl-。在老师的指导下通过进一步的实验证明滤液中还含有Na＋，从而确定含有氯化钠

（2）探究加热棒内是否含有铁粉

小明用磁铁靠近滤渣，发现部分黑色粉末被吸引。但被吸引的黑色物质也有可能是四氧化三铁。小明通过如下装置探究黑色物质是否含有四氧化三铁，该物质鉴定的原理是： Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O吸引的黑无水硫酸铜粉末，当观察到___________这一现象时，排除了四氧化三铁存在的可能性。

小英同学认为这还不能确定铁粉的存在，因为除了四氧化三铁外，钴粉、镍粉也是能被磁铁吸引的黑色粉末研究小组的同学在查阅资料的基础上，进行如下实验：取适量被吸引的黑色物质于试管中，加入足量的稀盐酸，充分反应后，向试管中加入足量的过氧化氢溶液（能将Fe2＋转化为Fe3＋），然后滴加硫氰化钾溶液。溶液变为血红色，证明溶液中有Fe3＋，得出加热棒中含有铁粉这一结论。

（3）探究加热棒内是否含有炭粉

点燃不能被吸引的黑色粉末，并将产生的气体通入足量澄清石灰水，石灰水变浑浊，得出加热棒内含有炭粉这一结论。请写出此操作过程中确认炭粉存在的化学方程式：___________，___________综合上述实验，小明验证了加热棒内的主要成分。加热棒为什么能够起到加热作用呢？小明还将进一步探究

答案

4．     滴加适量的硝酸银溶液，出现白色沉淀     无水硫酸铜不变蓝         

【解析】

【分析】

【详解】

（1）②要证明滤液中含有氯离子，取适量滤液于试管中，滴加适量的硝酸钡溶液和稀硝酸，排除硫酸根离子的干扰后，滴入硝酸银溶液，若产生白色的沉淀即氯化银，说明滤液中含有氯离子。

（2）根据，氢气还原四氧化三铁的产物为铁和水，若黑色固体中含有四氧化三铁，则通入干燥的氢气后会有水和铁生成，但生成铁粉和四氧化三铁均为黑色，无明显现象，生成的水能使无水硫酸铜变蓝；黑色粉末中无四氧化三铁，则无水硫酸铜不变蓝。

（3）若黑色粉末中含有碳粉，碳粉点燃生成二氧化碳，二氧化碳气体通入澄清石灰水，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，石灰水变浑浊，方程式为：、。

5．小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。

【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？

【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。

【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和 7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。

【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。

【交流反思】

（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的___________相同。

（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较___________。

【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是___________。

答案

5．     速度     相同时间内收集到氧气的体积     水可以降低温度，减缓反应的速度

【解析】

【分析】

【详解】

交流反思：

（1）根据控制变量法，为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的速度相同。

（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积的氧气所需时间。

继续探究：

用3%的H2O2溶液分别在0℃、20°C和60℃的条件下进行实验。除了温度不同，其它因素都相同，故该实验基于的假设是：降低温度，可以使过氧化氢的分解速率变慢。

6．建构合理的思维模型，既能促进深度学习又能提高思维品质。小科建构了“两组份混合物含量测定”的思维模型。运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两份混合物。

【探究一】根据沸点低的组份先汽化的性质，测定混合物中某组份的含量。

（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的___________。

【探究二】根据混合物中某组份发生化学反应，测定混合物中某组份的含量。

（2）按图甲装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是___________（填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”）；

【交流评价】

（3）已知：在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，规范操作后，测得的氧气含量将___________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；

【继续探究】

（4）运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，其“测定空气中氧气含量”的原理是___________。

答案

6．     分离转移     冷却到室温时     偏小     铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体。装置内的气体冷却到室温时，注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比为氧气的含量

【解析】

【分析】

【详解】

（1）将空气转变为液态空气，液氮的沸点低先汽化，从混合物中分离出来，并没有转化为新的物质，因此从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的分离转移。

（2）为了使测量结果更准确，装置内的压强差最大，因此在步骤⑤中应等集气瓶冷却至室温后才打开止水夹。

（3）从题目中所给的信息，小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，是通过碳与氧气反应生成二氧化碳，然后用氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳，从而达到测定空气中氧气含量的目的，但木炭燃烧过程中随着反应的进行，氧气越来越少，在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应，因此生成的气体不能被全部吸收，故测得的氧气含量将偏小。

（4）图乙装置中，测定空气中氧气含量的原理是铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量。

突破提升

一、选择题

1．取稀盐酸与氢氧化钠反应后的溶液进行实验。下列能说明稀盐酸、氢氧化钠恰好都完全反应的是（       ）

A．加硝酸银溶液，有白色沉淀生成 B．加氢氧化镁固体，固体全部溶解

C．加酚酞试液，溶液显红色 D．测定溶液的pH，刚好显中性

2．盐酸在生产和生活中的用途很广，能与多种物质发生反应。下列物质与盐酸反应时，能观察到白色沉淀的是

A． B． C． D．

第II卷（非选择题）

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二、填空题

3．某种粗盐水中有少量含SO42-、K+的杂质，小金用这种粗盐水经过下列实验流程制取纯净氯化钠晶体。

（1）固体A是_____。（填化学式）

（2）加碳酸钠溶液时发生反应的化学方程式_____。

（3）若将溶液C蒸发至出现大量固体时停止加热，利用余热将溶液蒸干得到晶体，所得晶体仍不是纯净的氯化钠，理由是_____。

4．实验室有一瓶敞口放置的氢氧化钠固体样品，为探究样品中的成分，小科进行如下实验：

（1）操作①是加水充分溶解，操作②的名称是______。

（2）沉淀B的化学式是______。

（3）小科根据实验现象认为样品中一定含有氢氧化钠，请你评价小科的判断是否正确，并说明理由。______。

5．科学发现往往于对实验现象的观察与研究。

（1）如图甲进行白糖溶解实验，根据图中现象判断：溶液②______（填“是”“不是”或“可能是”）白糖的饱和溶液。

（2）如图乙所示，小科利用集气瓶收集从导管导出的氧气时，每隔一段时间，他就取出导管，再用带火星的木条放在瓶口验满。可是他始终没有观察到带火星木条复燃，小科实验操作中出现的错误是______。

6．工业上常用碳酸镁矿石（主要成分是难溶于水的碳酸镁，杂质不溶于水也不与酸反应）与稀硫酸反应来制备硫酸镁。硫酸镁在不同温度时的溶解度如表所示。制备流程如图。

（1）用150千克溶质质量分数为98%的浓硫酸配制9.8%的稀硫酸，需要水______千克；

（2）小明模拟工业制备硫酸镁晶体，将碳酸镁矿石和稀硫酸充分反应后过滤，发现滤液中含有硫酸。为了测定所得滤液中硫酸镁和硫酸的质量比，他取少量滤液倒入烧杯，将溶质质量分数为10%的氢氧化钠溶液逐渐加入。除要知道实验前氢氧化钠溶液质量外，实验中还要通过测量获取哪两个数据，才可计算硫酸镁与硫酸的质量比？______；（硫酸镁与氢氧化钠反应的化学方程式：）

（3）小明将除去杂质后的滤液加热至90 oC，得到硫酸镁浓溶液，继续加热，观察到晶体快速析出。其原因可能是______。

三、探究题

7．日常生活中使用的塑料袋有用聚乙烯制成的，也有用聚氯乙烯制成的。小明同学听说包装食品的塑料袋应该是前者而不是后者，便设计了一个实验方案，用平常在超市买东西时带回来的塑料袋进行探究，以验证其成分。

查阅资料：聚乙烯燃烧生成CO2和H2O；聚氯乙烯燃烧除了生成CO2和H2O之外，还会有HCl气体产生。

实验探究：小明将以下实验装置按ABCD顺序连接好，然后进行探究。

（1）在实验过程中若B、C、D装置都产生明显的现象，则该塑料袋是用______制成的。（填“聚氯乙烯”或“聚乙烯”）

实验反思：连接实验装置时，能否将装置C、D顺序调换？请简述。答：______理由是______。

继续探究：小明为了测定包装食品的塑料袋聚乙烯的组成，取了5.6g聚乙烯塑料碎片放在硬质玻璃管中，鼓入充足的氧气使之燃烧，将产生的气体通入足量的浓硫酸和氢氧化钠溶液中，并将实验结果记录在下表中。

实验结果：

（2）根据实验结果可以判断：聚乙烯燃烧生成的水的质量是______；二氧化碳的质量是______。

（3）聚乙烯中是否含有氧元素______（填“有”或“无”）；碳氢元素的质量比为______。

8．为测定石灰石样品中碳酸钙含量，某小组同学在一定质最的样品中加入足量稀盐酸，利用生成CO2的质量来测定（忽略稀盐酸挥发的影响）。

（1）小科用图甲装置实验，通过测定反应前后D装置质量的变化来得到CO2质量。为了避免水蒸气对实验的影响，使测最结果更准确，装置C中应装入______（填试剂名称）。

（2）小明用图乙装置实验，通过测定反应前后装置总质量的变化来得到CO2质量。他用碱石灰做干燥剂，请判断这种做法是否合理并说明理由。______

（3）实验时。正确选择干燥剂后，两装置均可通过左侧导管鼓入某种气体一段时间，来进一步减小误差。下列操作可行的是______。

9．有一瓶气体，可能由、、中的一种或几种组成。为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下探究：

【查阅资料】脱氧剂（还原铁粉）能够吸收氧气和水蒸气。

【实验设计】用下图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。

【实验步骤】①检查装置气密性；②通入一定量氮气；③通入该气体，点燃酒精灯。

【实验现象】步骤③实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。

【实验结论】该气体由___________组成。

【实验反思】

（1）C装置的作用是___________。

（2）步骤②通入一定量氮气的目的是___________。

（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为___________。

10．钙是生物体骨骼的重要组成元素。鱼骨中含有碳酸钙，现设计图甲实验测定鱼骨中的碳酸钙含量，并将测得的数据绘制成图乙。

提示：①食醋的主要成分是醋酸（HAc），醋酸和碳酸钙反应的化学方程式为：CaCO3＋2HAc＝CaAc2＋H2O＋CO2；

②鱼骨中其它成分与食醋反应生成的气体可忽略不计

（1）该实验中浓硫酸的作用是______。

（2）由图乙中的AB曲线，可知锥形瓶中反应速率的变化情况是______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（3）根据图中的数据计算鱼骨中碳酸钙的质量分数______。

（4）生活中，用喝醋的方法除去卡在咽上的鱼刺，这种做法是不科学的。请你结合实验结果加以说明______。