2022届高三统考化学人教版一轮课件：第10单元 第2节　物质的检验、分离和提纯

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考纲要求:掌握常见物质检验、分离和提纯的方法。
特别提醒(1)阳离子的检验除了一些特殊的方法(焰色反应、KSCN溶液显色反应)外,我们一般用NaOH溶液即可鉴别;(2)在没有特殊要求时,如果有多种检验方法,应该选择教材中给定的方法,如检验Fe3+用KSCN溶液。
2.常见阴离子的检验(1)利用酸碱指示剂检验。
(2)利用盐酸和其他试剂检验。
3.常见气体的检验(1)可燃性气体的检验。
(2)酸性气体的检验。
(3)碱性气体的检验(NH3)。
(4)强氧化性气体的检验。
特别提醒(1)检验气体时,要防止气体之间的互相干扰,如Cl2、SO2均能使品红溶液褪色。(2)中学阶段只学过一种碱性气体,只要使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体一般是氨气。
1.物质检验的一般思路和程序
如固态物质的检验程序:
2.物质检验的常见突破口(1)溶于水显碱性的气体:NH3。(2)在空气中由无色变为红棕色的气体:NO。(3)在一定条件下能漂白有色物质的淡黄色固体:Na2O2。(4)遇SCN-显红色,遇OH-生成红褐色沉淀的离子:Fe3+。(5)遇Ag+产生沉淀,且不溶于稀硝酸,若沉淀为白色则为Cl-;若沉淀为浅黄色则为Br-;若沉淀为黄色则为I-。(6)可溶于NaOH溶液的白色沉淀:Al(OH)3;可溶于NaOH溶液的金属氧化物:Al2O3。(7)能与NaOH溶液作用产生H2的金属是Al。(8)能与盐酸反应产生刺激性气味的气体,且该气体通入品红溶液使之褪色,加热又复原的离子:
例1工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:(1)滤液X中含有的金属阳离子是　　　　　(填离子符号)。 (2)步骤Ⅲ中可选用　　　(填字母)调节溶液的pH。 A.稀硫酸B.氨水C.氢氧化钠溶液D.高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中,FeCO3沉淀完全后,溶液中含有少量Fe2+,检验Fe2+的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35 ℃以下,其目的是　。 (5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为　。 
答案:(1)Fe2+、Fe3+　(2)B(3)先向待检液中滴加KSCN溶液,无变化,再滴加新制的氯水,溶液显红色,说明含Fe2+(4)防止NH4HCO3分解,减少Fe2+的水解(5)4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2
解析:(1)硫铁矿烧渣主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等,酸浸后铁的氧化物与酸反应,二氧化硅不与酸反应,氧化铁与酸反应后生成铁离子,氧化亚铁与酸反应后生成亚铁离子。(2)由步骤Ⅱ加入过量铁粉可知滤液Y中阳离子为亚铁离子,步骤Ⅲ加入试剂调节溶液pH至5~6.5,所加试剂不能氧化亚铁离子,也不能沉淀亚铁离子。稀硫酸不能调节溶液的pH至5~6.5;氨水是弱碱溶液,可以调节溶液pH至5~6.5;氢氧化钠溶液是强碱溶液,会沉淀亚铁离子;高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化亚铁离子。(3)亚铁离子具有还原性,能被氧化为铁离子,则检验亚铁离子的实验方法是先向待检液中滴加KSCN溶液,无变化,再滴加新制的氯水,溶液显红色,说明含Fe2+。(4)步骤Ⅳ的温度过高会导致碳酸氢铵分解,还会促进亚铁离子的水解。(5)在空气中煅烧碳酸亚铁,碳酸亚铁会和氧气反应生成氧化铁和二氧化碳,由原子守恒和得失电子守恒可知,配平后的化学方程式为4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2。
答题模板 1.不能在原瓶中操作:鉴别的目的是为了以后的使用,若原瓶操作,会造成试剂污染。解答离子检验题目的一般思路:取样→加试剂→现象→结论。要有操作,有现象,有结论。2.用词要准确科学:结论的得出来自实验现象,在加入试剂之前,该物质是未知的,叙述时不可出现“取某某试剂或加入某某物质……”的字样。气体试剂要用“通入”,切不可把液体或固体试剂写作“通入……中”。
物质的分离和提纯1.物质分离、提纯的区别(1)物质的分离。将混合物中的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。(2)物质的提纯。将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫混合物的净化或除杂。
2.物质分离、提纯的常用物理方法
3.物质分离、提纯的化学方法
自主巩固(1)物质分离与提纯的方法有多种,下列操作过程中用到的方法和仪器(夹持仪器除外)为:①从NaCl溶液中提取食盐。方法:蒸发,仪器:玻璃棒、酒精灯、蒸发皿。②从海水中提取淡水。方法:蒸馏,仪器:蒸馏烧瓶、酒精灯、冷凝管、锥形瓶等。③从CuSO4溶液中提取胆矾。方法:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,仪器:玻璃棒、酒精灯、蒸发皿、烧杯、漏斗。④除去FeCl3溶液中的Fe(OH)3沉淀。方法:过滤,仪器:烧杯、玻璃棒、漏斗。⑤提取溴水中的溴。方法:萃取后分液,仪器:分液漏斗、烧杯。
(2)除去下列常见物质中的杂质,完成表格:
1.分离和提纯物质应遵循的原则(1)不引入新杂质的原则。如果引入杂质则在后续操作中必须除杂。(2)不损耗、不减少被提纯物质的原则。(3)实验操作要简便易行的原则。(4)加入试剂的顺序要合理的原则。用化学方法除去溶液中的杂质时,要使被分离的物质或离子尽可能除净,需要加入过量的分离试剂,在多步分离过程中,后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去。
例2过氧化钙微溶于水,溶于酸,可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题:(一)碳酸钙的制备
(1)步骤①加入氨水的目的是 　　　　　　　　　　　。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于　　　　　　　　　　。
(2)下图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是　　(填字母)。 a.漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b.玻璃棒用作引流c.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁d.滤纸边缘高出漏斗e.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
(二)过氧化钙的制备 (3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈　　　(填“酸”“碱”或“中”)性。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是　 　　　　　　　　　　　。 (4)步骤③中反应的化学方程式为 　,该反应需要在冰浴下进行,原因是 　。 (5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是　。 (6)制备过氧化钙的另一种方法是将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是　　　,产品的缺点是　　　　　　　　　。 
答案:(一)(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀　过滤分离　(2)ade(二)(3)酸　除去溶液中的CO2(4)CaCl2+2NH3·H2O+H2O2+6H2O==CaO2·8H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3·H2O+H2O2==CaO2↓+2NH4Cl+2H2O　温度过高时H2O2易分解(5)去除结晶表面水分(6)工艺简单、操作方便　纯度较低
解析:(1)用盐酸溶解固体时盐酸过量,加入氨水中和了过量的盐酸,OH-的浓度增大,使Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+平衡正向移动,从而使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)过滤时,漏斗末端颈尖应紧贴烧杯内壁,a不规范;如果滤纸边缘高于漏斗边缘,则液体易洒出,故滤纸边缘应低于漏斗边缘,d不规范;过滤时,不可用玻璃棒搅拌,否则易损坏滤纸,e不规范。(3)CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O,CO2溶于溶液中使溶液呈酸性;可通过煮沸的方法除去CO2。(4)反应物为CaCl2、NH3·H2O、H2O2,产物之一为目标产物CaO2,根据原子个数守恒,可判断还有NH4Cl和H2O生成。H2O2不稳定,受热易分解,冰浴下进行反应的目的是防止H2O2分解。
(5)乙醇易挥发,且CaO2在乙醇中溶解度小,用乙醇洗涤可带走晶体表面的水分得到较干燥的晶体。(6)相对于前一种方法,直接煅烧石灰石后加入双氧水,操作更简单,但得到的CaO2中会混有CaCO3、CaO等杂质而使产品不纯。
归纳总结 多角度夯实过滤操作在过滤操作后,有时需要滤液,舍弃滤渣,有时需要滤渣,舍弃滤液。所以不同的需求,过滤后的操作也可能不相同。1.对滤渣的处理(1)沉淀洗涤的选择。①在过滤操作后,有时需要滤渣,舍弃滤液,因为滤渣表面附着或滤渣中包夹着可溶性离子,则需要洗涤滤渣;如由NaAlO2溶液制取Al2O3,应向溶液中通入CO2充分反应后过滤,滤渣必须洗涤。②在过滤操作后,需要滤液,舍弃滤渣,但滤渣上附着的一些可溶性且有毒、对环境会造成污染的杂质,则也应该洗涤。
(2)沉淀洗涤液的选择。常用的洗涤液是蒸馏水,但有时滤渣溶于水或与水反应,则应选择特殊洗涤液。(3)沉淀洗涤的方法。①洗涤方法:沿玻璃棒向漏斗内加蒸馏水或其他特殊洗涤液至浸没沉淀,待水或其他特殊洗涤液自然流出后,重复操作2~3次。②误差分析:若沉淀不洗涤或洗涤不干净,则使沉淀的质量偏高。若沉淀洗涤次数过多,则会使部分沉淀溶解而使其质量偏低。(4)判断洗净方法。①原理:检查洗涤液中是否含有沉淀表面附着的可溶性离子,需要加入与可溶性离子反应且现象明显的物质。②答题模板:用小试管取最后一次洗涤液,加入×××→实验现象→得出结论。
2.对滤液的处理(1)蒸发。如果所需物质受热不易分解,则直接用蒸发的方法提取母液中的成分。如粗盐提纯时,加热蒸发NaCl溶液,当析出大量NaCl晶体时,停止加热,利用余热蒸干。(2)其他方法。如果所需物质受热易分解,则不能用直接蒸发的方法提取母液中的成分,如从CuSO4母液中获得CuSO4·5H2O晶体,采用加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤的方法。
跟踪训练3.下列实验操作能达到实验目的的是(　　)
4.《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是(　　)A.蒸馏B.升华C.干馏D.萃取
5.某硅铁矿石中主要含SiO2、Fe3O4、Al2O3、CuO。某工厂用它为原料进行综合应用来制取硅胶、铁红、铝、胆矾晶体,设计如下工业流程图:
已知:Fe(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2完全沉淀的pH分别为9.6、3.7、9.4。
(1)碱浸时发生的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。(2)为提高碱浸的浸出率,可采取的方法有　　　　　　　　　　。(填两种即可) (3)溶液3中加入H2O2的目的是　　　　　　　　　　　　　　。对应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4)Z试剂可以选用下列中的　　　　(填字母)。 (OH)2
(5)由溶液4制取产品3还要先加热到　　　　(填字母)时,停止加热、冷却结晶。 A.沸腾B.液体表面出现晶膜C.析出大量晶体D.快蒸干,还有少量液体(6)判断固体4对应的元素沉淀完全的方法是　　　　　　　　。
(2)将矿石粉碎、改用热的碱液、增大碱的浓度等(答两种即可)(3)将Fe2+氧化成Fe3+以便沉淀完全　2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O(4)BC　(5)B(6)取少量溶液4加入KSCN溶液不出现红色
解析:弄清流程图中的各步变化是解题的关键。
(3)溶液3中加入H2O2显然是为了将Fe2+氧化为Fe3+,以便于加入Z试剂后使铁元素完全转变为Fe(OH)3沉淀而又保证Cu2+不沉淀。(4)Z试剂的作用是提高溶液的pH,同时不能引入新杂质,因此B、C均可选用。(5)由于制取的产品3是胆矾晶体,因此不能将水大量蒸走,当液体表面刚出现结晶时即应停止加热,冷却结晶,以获得最大的晶体产量。(6)固体4对应的沉淀元素是Fe,可通过检验Fe3+是否存在来判断是否沉淀完全。
1.5个检验步骤取少量样品→加入某种试剂→加热振荡等操作→描述现象→得出结论。2.6种物理提纯方法(1)过滤;(2)蒸发;(3)萃取分液;(4)蒸馏;(5)升华;(6)渗析。3.6种化学提纯方法(1)热分解法;(2)沉淀法;(3)氧化还原法;(4)电解法;(5)调节pH法;(6)转化法。4.4条提纯原则不增、不减、易分离、易复原。
1.下列实验操作中正确的是(　　)。A.蒸发操作时,应使混合物中的水分完全蒸干后,才能停止加热B.蒸馏操作时,应使温度计的水银球插入蒸馏烧瓶溶液中C.分液操作时,分液漏斗中下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出D.萃取操作时,应选择有机萃取剂,且萃取剂的密度必须比水的大
解析:蒸发操作时,当在蒸发皿中出现较多固体时停止加热;蒸馏操作时,温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处;萃取操作时,有机萃取剂应与水互不相溶,其密度可大于水的也可以小于水的。
2.下列有关物质分离方法的叙述中,不正确的是(　　)A.用过滤的方法分离氯化钠溶液和牛奶的混合物B.用蒸馏的方法将自来水制成蒸馏水C.用四氯化碳萃取碘水中的碘D.用加热的方法分离氯化钠和氯化铵固体
解析:溶液与牛奶均可透过滤纸,不能用过滤法分离,A错误;自来水中水的沸点较低,用蒸馏的方法可将自来水制成蒸馏水,B正确;碘不易溶于水,易溶于四氯化碳,可用四氯化碳萃取碘水中的碘,C正确;氯化铵加热分解,受冷又重新生成NH4Cl,而氯化钠受热不分解,故通过加热可分离,D正确。
5.氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制的流程:
根据上述流程,回答下列问题:(1)混合①中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。(2)混合①中使用冰水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是　　　　　　　　。操作Ⅲ一般适用于分离　　　　混合物。 A.固体和液体B.固体和固体C.互不相溶的液体D.互溶的液体(4)混合②中加入Na2SO3的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(5)纯净的氢溴酸应为无色液体,但实际工业生产中制得的氢溴酸(工业氢溴酸)带有淡淡的黄色。于是甲、乙两同学设计了简单实验加以探究:甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3+,则用于证明该假设所用的试剂为　　　 　　　;若假设成立,可观察到的现象为　　　　 　　　　　　。 乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为　　　　　,其用于证明该假设所用的试剂为　　　　。 
答案:(1)SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4(2)降低体系温度,抑制溴的挥发(3)过滤、蒸馏　D(4)除去粗品中未反应完的溴(5)KSCN溶液　溶液变成红色　含有Br2　CCl4