高考化学一轮复习专题十一_第一单元_物质的分离、提纯、鉴别与检验

这是一份高考化学一轮复习专题十一_第一单元_物质的分离、提纯、鉴别与检验，共60页。PPT课件主要包含了高温灼烧，二氧化碳和水，氧化物，无机盐，H2O，固定相，流动相，Fe3＋＋，Cu2＋＋，明显吸热等内容，欢迎下载使用。

1．物质分离提纯操作，在物质制备及探究实验中的应用。2．常见物质的检验与鉴别的方法。3．新仪器、新技术在物质结构测定中的应用。
一、物质的分离与提纯1．用化学方法分离、检验植物样品中的某些元素时，通常将待检验的植物样品__________，使其中的有机物_______。其中的碳、氢、氧等元素转化为______________，呈气态逸散，待测的金属或非金属元素以________或________(称灰分)的形式残留下来。在残留的灰分中加入水或酸，使灰分溶解，过滤后，滤液可用于分离和鉴定某些元素。
海带、紫菜等海藻中含有碘元素，将样品______，在灰分中加入____，碘元素便以I－的形式进入溶液，用适量的氯气或双氧水(H2O2)等氧化剂氧化I－，生成单质碘。单质碘能与淀粉的水溶液作用显蓝色。有关的离子方程式为_____________________、__________________________ ________。2．(1)纸层析法，作为一种物质分离的简单方法，也是色谱分析法的一种。它以______作为惰性支持物。滤纸纤维上的羟基具有亲水性，它所吸附的水作为________，不与水混溶的有机溶剂作为________ (又称展开剂)，这种方法的基本原理是利用混合物中各组分在________和________间的分配比的不同而使之分离。
2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋
(2)Fe3＋和Cu2＋的显色反应及其纸层析法分离①在纸层析法分离Fe3＋和Cu2＋的实验中，层析操作后，滤纸未经氨熏，可观察到滤纸表面有蓝色(或浅蓝色)和棕黄色(或黄色)的斑痕。②为使观察效果更明显，实验中常采用氨熏显色。请写出Fe3＋、Cu2＋分别与足量氨水反应的离子方程式_________ ______________________________，__________ _______________________________。③显色反应结果是滤纸上方颜色呈______色，下方呈______色(均在原点之上)，说明Fe3＋和Cu2＋得到了分离。
3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋
4NH3·H2O===Cu(NH3)42＋＋4H2O
纸层析法的基本原理是什么？提示　由于吸附在滤纸上的样品的各组分在水或有机溶剂中的溶解能力各不相同，各组分会在两相之间产生不同的分配现象。亲脂性强的成分在流动相中分配得多一些，随流动相移动的速率就快一些；而亲水性强的成分在固定相中分配得多一些，随流动相移动的速率就慢一些。这样，性质不同的组分就分离在滤纸不同的位置上。
二、物质的检验与鉴别1．牙膏和火柴头中成分的检验(1)牙膏中的碳酸钙、甘油的检验①碳酸钙能和盐酸反应生成无色无味的气体，且能使澄清石灰水变浑浊，反应方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O②甘油能与新制Cu(OH)2反应出现绛蓝色，反应方程式为
。 ———————————————————————
(2)火柴头中硫元素的检验通常通过检验火柴头燃烧后产生的SO2气体来检验其中硫元素的存在，其方法有以下几种：①通入稀的浅红色酸性KMnO4溶液中，溶液由浅红色褪为____色，反应方程式为：_________________________________ ___________________。②通入淡黄绿色的氯水中，溶液由淡黄绿色褪为无色，反应方程式为：________________________________。③通入无色的氢硫酸溶液中，溶液变______，反应方程式为：________________________。④通入品红溶液中，溶液变为___色，加热时溶液又变为___色。
5SO2＋2KMnO4＋2H2O===K2SO4＋
2MnSO4＋2H2SO4
SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O
(3)火柴头中氯元素的检验①检验燃烧后生成的Cl－：将燃尽的火柴头浸泡在水中，取少量溶液于试管中，再滴加AgNO3溶液和稀硝酸，有___色沉淀生成，反应的离子方程式为：______________________。②直接检验ClO3－：将多根火柴头浸泡于水中，取少量溶液于试管中，再滴加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，有_____沉淀生成，反应的离子方程式为：ClO3－＋3NO2－＋Ag＋===________________。
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
AgCl↓＋3NO3－
2．亚硝酸钠和食盐的鉴别(1)方案一：利用HNO2的不稳定性鉴别亚硝酸钠和食盐
H2SO4(稀)===NaHSO4＋
HNO2，2HNO2===NO↑
(2)方案二：利用NO2－的氧化性鉴别亚硝酸钠和食盐
2NO2－＋2I－＋4H＋
===2NO↑＋I2＋2H2O，
2NO＋O2===2NO2
(3)方案三：利用NO2－的还原性鉴别亚硝酸钠和食盐
3NO2－＋8H＋===3NO3－
＋2Cr3＋＋4H2O
(4)方案四：利用NO2－水解显碱性鉴别亚硝酸钠和食盐
(5)方案五：利用AgNO2在HNO3溶液中的溶解性鉴别亚硝酸钠和食盐
NO2－===AgNO2↓
AgNO2＋H＋===Ag＋
检验牙膏中的CaCO3时，能否用稀硫酸代替稀盐酸？提示　不能。因为稀硫酸与CaCO3反应，生成微溶物质CaSO4，覆盖在CaCO3表面，阻止反应的继续进行。
物质分离和提纯的基本原则(1)不能引入新的杂质。分离、提纯后的物质应是纯净物，不能有其他物质混入其中。(2)分离、提纯过程中不减少被提纯物质的质量。(3)实验操作简单易行。选择分离、提纯方法应遵循先简单后复杂的原则，通常先考虑物理方法，再考虑化学方法。
一个原则…………………………………………………………………………………………
鉴定、鉴别和检验的区别(1)鉴定：是指用化学方法来确定未知物质的组成，各组成成分一定要逐一检验出来。鉴定又分为定性鉴定和定量鉴定两种。(2)鉴别：是用一定的物理或化学方法把两种或两种以上的已知物质一一区别开来。(3)检验：是根据所给出的实验步骤和现象，通过推理判断来确定被检验物质是否存在。
一个辨析…………………………………………………………………………………………
1．分离和提纯的方法可归纳为：“杂吸收、杂转纯、杂变沉、化为气、试剂分”。(1)杂吸收：常用于气体的净化和干燥，可根据被提纯气体中所含杂质气体的性质，选择适当的固体或液体作为吸收剂。如Cl2中混有的HCl气体可通过盛有饱和食盐水的洗气瓶，NH3中混有的水蒸气可通过装有碱石灰的干燥管等。(2)杂转纯：利用化学反应，加入适当的试剂或采用某种条件(如加热)，使物质中的杂质转化为提纯物。如NO中混有的NO2气体可通过盛有水的洗气瓶转化为NO；Na2CO3固体中混有NaHCO3可将混合物加热，使NaHCO3全部转化为Na2CO3；FeCl3溶液中混有的FeCl2，可通入适量的Cl2将FeCl2氧化成FeCl3。
三种方法…………………………………………………………………………………………
(3)杂变沉：加入适当试剂使其与杂质反应生成沉淀过滤而除去。如除去K2SO4溶液中少量的MgSO4杂质：向混合液中加入过量KOH溶液，过滤出Mg(OH)2沉淀后，向滤液中加入适量硫酸即可得纯净的K2SO4溶液。(4)化为气：加入适当试剂使其与杂质反应生成气体而除去。如除去Na2SO4溶液中少量的Na2CO3，加入适量稀硫酸，将CO32－转变为CO2。(5)试剂分：对于固体试剂可选择适当的物质将杂质溶解，然后过滤除去。Mg粉中混有的Al粉、MgO中混有的Al2O3、Mg(OH)2中混有的Al(OH)3可用过量的NaOH溶液除去，然后洗涤即可。
2．物质检验的常见方法
3.有机物结构的分析方法
选修实验化学中的考查多关注新增加的分离提纯装置及操作，如抽滤、热过滤、层析法等。
我的提醒………………………………………………………………………………………
如何检验茶叶中的Ca、Al、Fe三种元素？提示　将茶叶灼烧成灰分后，用盐酸溶解茶叶灰，过滤后用浓氨水将其滤液的pH调至6～7，此时Al、Fe的氢氧化物完全沉淀。过滤后，在滤液中加(NH4)2C2O4溶液鉴定Ca2＋。将沉淀用盐酸溶解后取出部分，加KSCN溶液鉴定Fe3＋。将剩余的溶液进行适当处理，用铝试剂鉴定Al3＋。
问题征解………………………………………………………………………………………
1．海带中碘元素的分离及检验
必考点89　 物质的分离与提纯
2．纸层析法分离Fe3＋和Cu2＋(1)纸层析的具体操作过程获取试样→装置制作→点层析试样→配制展开剂→层析操作→显色反应(2)实验过程配制CuSO4与FeCl3混合液→滤纸上点层析试样→丙酮与盐酸作展开剂使其层析→氨水作显色剂使其显色
(2012·淮安四调)无色硫酸锌晶体，俗称皓矾，在医疗上用作收敛剂，工业上用作防腐剂、制造白色颜料(锌钡白)等。某实验小组欲用制氢废液制备硫酸锌晶体，进行了以下实验：(1)取50 mL制氢废液，过滤。除去不溶性杂质后，用ZnO调节滤液使pH约等于2，加热、蒸发、浓缩制得较高温度下的硫酸锌饱和溶液，冷却结晶，得到粗制的硫酸锌晶体。①加入少量氧化锌调节滤液使pH≈2的目的是________________________________________________________________；②加热蒸发、浓缩溶液时，应加热到________时，停止加热。
(2)粗晶体在烧杯中用适量蒸馏水溶解，滴加1～2滴稀硫酸，用沸水浴加热至晶体全部溶解。停止加热，让其自然冷却、结晶。抽滤(装置如图所示)。
将所得晶体用少量无水乙醇洗涤1～2次，得到较纯的硫酸锌晶体。①写出下列仪器的名称。a________；b________②抽滤跟普通过滤相比，除了得到沉淀较干燥外，还有一个优点是__________________________________________。③用少量无水乙醇洗涤晶体的目的是_______________________________________________________________。
(3)在制取氢气时，如果锌粒中混有少量的铁、铜杂质，对硫酸锌的质量________(填“有”、“无”)影响，原因是____________________________________________________。思维导入　掌握仪器的名称、操作原理以及物质的检验方法。(1)加氧化锌调节pH，是利用氧化锌与硫酸反应除去硫酸。②制备晶体时，要注意加热到出现晶膜就停止加热。(2)②抽滤过程中由于吸滤瓶中压强小，抽滤速率快。③乙醇洗涤的目的一是除杂，减小生成物的损失，二是吸水，快速干燥。
答案　(1)①将硫酸转化成硫酸锌(或除去硫酸)　②溶液表面出现晶膜　(2)①布氏漏斗　吸滤瓶　②过滤速度快③利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分　(3)无　铜不与稀硫酸反应，过滤除去；铁虽然与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，但锌比铁活泼，只要锌粒过量，就可置换硫酸亚铁中的铁，通过过滤除去
(1)减压过滤(抽滤)装置(如图1)在较低压强下将晶体滤出，可以快速、充分地将晶体和母液分离。(2)热过滤装置过滤温度较高时溶液则应选择保温漏斗，用图2所示装置过滤。热过滤时一般不用玻璃棒引流，以免加速降温。(3)纸层析。纸层析是利用混合物中各组分在固定相和流动相中的溶解度不同而达到分离目的，常用滤纸作载体，滤纸上所吸收的水分作固定相，有机溶剂作流动相，称展开剂。纸
——新增的分离提纯装置及操作
层析法有专用滤纸，也可用质量较好的普通滤纸代替，滤纸要清洁、均匀、平整，剪好的滤纸条没有斜的纸纹，按一定规格剪成纸条备用。
(2012·泰州模拟)下列有关纸层析法分离Fe3＋和Cu2＋的实验操作和结论的叙述中错误的是 (　　)。A．配制展开剂时需要丙酮和盐酸，其中水作为流动相B．将点有FeCl3和CuSO4混合溶液的滤纸条伸入试管内 时，应使试样点浸入展开剂中C．纸层析法分离Fe3＋和Cu2＋后，氨熏时变红棕色的部 位存在大量的Fe3＋D．氨熏时Cu2＋发生的反应为Cu2＋＋ 4NH3·H2O===Cu(NH3)42＋＋4H2O
解析　丙酮是不与水混溶的有机溶剂，可以作为流动相，A项错误；滤纸条伸入展开剂中时，试样点不能接触展开剂，B项错误；氨熏时，含Fe3＋的部位变成红棕色，含Cu2＋的部位变成深蓝色，C项正确；氨熏时发生的反应为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋和Cu2＋＋4NH3·H2O===Cu(NH3)42＋＋4H2O，D项正确。答案　AB
必考点90　物质的检验与鉴别
2．火柴头燃烧后是否有SO2生成的检验方案1：取两只洁净的小烧杯，标记为甲、乙，在乙烧杯中加入10 mL浅红色0.01 ml·L－1酸性KMnO4溶液。将两根安全火柴伸入甲烧杯里，再用一根燃着的火柴点燃火柴头(如图Ⅰ所示)，待火柴头烧完即将火柴移出，迅速将甲烧杯倒扣在乙烧杯上，轻轻振荡乙烧杯，可见KMnO4溶液很快褪为无色。
方案2：用漏斗、试管、注射器、导管等组成如图Ⅱ所示装置。将两根安全火柴放在漏斗下面，用一根燃着的火柴点燃火柴头，使火柴头燃烧。慢慢拉动注射器的活塞进行抽气，使火柴头燃烧产生的气体通过浅红色的0.01 ml·L－1 KMnO4酸性溶液。可观察到KMnO4溶液褪色。
某化学兴趣小组设计以下实验来定性检验茶叶中含有的少量钙、铁、铝三种元素。已知Ca2＋、Al3＋、Fe3＋完全沉淀的pH：Ca(OH)2：pH≥13；Al(OH)3：pH≥5.2；Fe(OH)3：pH≥4.1。检验茶叶中三种元素的实验过程如下：
(1)①中加盐酸的作用是_____________________________。(2)②中调节pH至6～7的目的是_______________________。(3)写出沉淀X所含主要物质的化学式________。(4)写出③发生反应的离子方程式_____________________。(5)试剂A为________；试剂B为铝试剂，加入该试剂的现象是________________________________________________。思维引入　根据各个离子沉淀时的pH值判断每步沉淀的离子。解析　(1)由于茶叶中含有少量钙、铁、铝等盐，因此加入盐酸能使茶叶中的钙、铁、铝元素转化为离子(Ca2＋、Fe3＋、Al3＋)，便于检验这些元素。
(2)(3)根据题目信息可知，步骤②用浓氨水调节pH至6～7的目的是使Fe3＋、Al3＋转化为氢氧化物沉淀，故沉淀X所含主要物质的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)由于滤液中剩下的是Ca2＋，所以加入(NH4)2C2O4所发生的离子方程式为Ca2＋＋C2O42－===CaC2O4↓。(5)将沉淀X[Fe(OH)3、Al(OH)3]加盐酸溶解并分为两份，一份中加铝试剂是检验Al3＋，其现象是生成玫瑰红色物质，另一份应加KSCN检验Fe3＋，其现象是溶液变红色。
答案　(1)使茶叶中的钙、铁、铝元素转化为离子(2)使Fe3＋、Al3＋转化为沉淀(3)Al(OH)3、Fe(OH)3(4)Ca2＋＋C2O42－===CaC2O4↓(5)硫氰化钾溶液(KSCN)　生成玫瑰红色物质
(1)先对试样进行外观观察，确定其状态、颜色、气味等；(2)准备试样，当试样是固体时，一般先取少量试样配成溶液；(3)若同时检验多种物质，应每次取少量待测溶液进行检验，并编号；(4)当溶液中有多种离子存在时，应排除离子间的相互干扰，注意试剂的选择和加入的顺序；(5)叙述顺序应是：实验(操作)→现象→结论→原理(化学方程式)。
——物质检验的一般实验步骤
(2013·苏北四市调研)请回答鉴定(认定)某白色固体样品(可能为NH4HCO3、NaHCO3、Na2CO3和NaCl中的一种)的下列问题。(1)甲同学经分析后，认为以Ba(OH)2试液滴加到样品溶液中(必要时可加热)，通过产生的现象即可完成实验。你认为该同学实验方案的设计________(填写可行、不可行)。(2)乙同学选用了试管、玻璃棒、酒精灯、试管夹；蒸馏水、pH试纸，通过合理、全面的实验步骤，给出了鉴定(认定)。
①为保证实验方案的顺利实施，乙同学在给固体样品加热时，正确的操作方法是_____________________________。(使用酒精灯和试管夹的方法不必叙述)②乙在实验中可能要两次使用玻璃棒和pH试纸。第一次是将一小块试纸用蒸馏水润湿后粘在玻璃棒的一端，以便通过玻璃棒将试纸对准加热的试管附近；第二次(测试溶液的pH)的正确方法是______________________________________。
③完成下表中空格部分的填写
解析　(1)不可行，NaHCO3、Na2CO3与Ba(OH)2溶液均能生成白色沉淀。(2)给试管里的固体药品加热时，往往有水汽产生(反应过程中生成的水或药品中的湿存水)，因此试管口必须向下倾斜。加热前需先将试管外壁擦干，以防止加热时试管炸裂。加热时应先使试管在酒精灯上移动，使试管均匀受热。(3)碳酸氢铵受热分解生成碱性气体NH3，通过检验NH3判断碳酸氢铵存在。碳酸钠和氯化钠受热无气体放出，但碳酸钠溶液由于水解而呈碱性。
答案　(1)不可行　(2)①试管口略向下倾斜，加热前先将试管外壁擦干，加热时应先使试管在酒精灯上移动，使试管均匀受热。②取一小块pH试纸放在玻璃片或表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中部，观察试纸颜色的变化并跟标准比色卡比较，即可确定溶液的pH。 ③
实验化学中的分离、提纯、鉴别与检验是选修六中的基本考点，在高考中一是在选择题某选项中出现，主要考查一些常见的基本操作，二是在填空题中出现，多与物质制备相结合，主要考查物质的分离与提纯。
1．下列说法正确的是 (　　)。A．在“火柴头中氯元素的检验”实验中，摘下几根未燃过的火柴头，将其浸于水中，稍后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸后，即可判断氯元素的存在(2012·浙江，8B)B．除干燥CO2中混有的少量SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶(2011·浙江，8D)C．仅用AgNO3溶液便可鉴别亚硝酸钠和食盐(2009·浙江，13A)D．乙酸与乙醇的混合溶液可用分液漏斗进行分离(2009·浙江，13C)
解析　火柴头中的氯元素的存在形式是KClO3，ClO3－与Ag＋不反应，所以A项错。酸性KMnO4溶液可以将SO2氧化为H2SO4，CO2、SO2的混合气体通入酸性KMnO4溶液，SO2被吸收，再通入浓硫酸，水蒸气被吸收，B对。AgCl和AgNO2都是难溶于水的白色沉淀，还须再用稀HNO3检验是否溶解， C项错。乙醇和乙酸互溶，不分层，D项错。答案　B
2．(2010·浙江，11)下列关于实验原理或操作的叙述中，不正确的是 (　　)。A．从碘水中提取单质碘时，不能用无水乙醇代替CCl4B．可用新制的Cu(OH)2悬浊液检验牙膏中存在的甘油C．纸层析实验中，须将滤纸上的试样点浸入展开剂中D．实验室中提纯混有少量乙酸的乙醇，可采用先加生石灰，过滤后再蒸馏的方法
解析　无水乙醇与水互溶，不能作碘水的萃取剂，A项正确。新制Cu(OH)2能和甘油反应生成绛蓝色物质，B项正确。纸层析实验中，试样点不能浸入展开剂，C项错。D项中乙酸与CaO生成熔沸点高的离子化合物乙酸钙和Ca(OH)2，蒸馏可分离出乙醇，是否过滤都无关紧要，D项对。答案　C
3．(2010·浙江，13)某钠盐溶液中可能含有NO2－、SO42－、SO32－、CO32－、Cl－、I－等阴离子。某同学取5份此溶液样品，分别进行了如下实验：①用pH计测得溶液pH大于7②加入盐酸，产生有色刺激性气体③加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，且放出有色刺激性气体④加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，该沉淀溶于稀硝酸且放出气体，将气体通入品红溶液，溶液不褪色⑤加足量BaCl2溶液，产生白色沉淀，在滤液中加入酸化的(NH4)2Fe(SO4)2溶液，再滴加KSCN溶液，显红色
该同学最终确定在上述六种离子中仅含NO2－、CO32－、Cl－三种阴离子。请分析，该同学只需要完成上述哪几个实验，即可得出此结论 (　　)。A．①②④⑤ B．③④C．③④⑤ D．②③⑤解析　实验③加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，且放出有色刺激性气体，说明溶液中存在Cl－和NO2－，不存在I－；实验④中现象说明溶液中含有CO32－，不存在SO42－和SO32－，故选B。答案　B
4．(2011·浙江，28)二苯基乙二酮常用作医药中间体及紫外线固化剂，可由二苯基羟乙酮氧化制得，反应的化学方程式及装置图(部分装置省略)如下：
在反应装置中，加入原料及溶剂，搅拌下加热回流。反应结束后加水煮沸，冷却后即有二苯基乙二酮粗产品析出，用70%乙醇水溶液重结晶提纯。重结晶过程：加热溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥请回答以下问题：(1)写出装置图中玻璃仪器的名称：a________，b________。
(2)趁热过滤后，滤液冷却结晶。一般情况下，下列哪些因素有利于得到较大的晶体：________。A．缓慢冷却溶液 B．溶液浓度较高C．溶质溶解度较小 D．缓慢蒸发溶剂如果溶液发生过饱和现象，可采用__________________、________________等方法促进晶体析出。(3)抽滤所用的滤纸应略________(填“大于”或“小于”)布氏漏斗内径，将全部小孔盖住。烧杯中的二苯基乙二酮晶体转入布氏漏斗时，杯壁上往往还粘有少量晶体，需选用液体将杯壁上的晶体冲洗下来后转入布氏漏斗，下列液体最合适的是________。
A．无水乙醇 B．饱和氯化钠溶液C．70%乙醇水溶液 D．滤液(4)上述重结晶过程中的哪一步操作除去了不溶性杂质：___。(5)某同学采用薄层色谱(原理和操作与纸层析类同)跟踪反应进程，分别在反应开始、回流15 min、30 min、45 min和60 min时，用毛细管取样、点样，薄层色谱展开后的斑点如图所示。该实验条件下比较合适的回流时间是________。