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专题六 物质的检验、分离、推断与除杂,考点一,考点二,考点三,考点一物质的检验
物质的检验在中学学习中通常有鉴定、鉴别和推断(理)三类,其共同点是根据特征反应的现象判定物质;不同点是鉴定是根据物质的化学特性,分别检验出构成粒子(如阴离子、阳离子);鉴别通常是指对两种或两种以上的物质进行定性辨认(区分);推断是通过已知实验事实,根据性质分析推理出被检验物质的成分(肯定有什么,可能有什么,肯定没有什么)。,1.物质检验的一般方法
物理方法:依据特殊性质进行观察、分析、判断,得出结论。
化学方法:分别取出少量待检验物质(一般为溶液),加入少量试剂充分反应,观察反应现象;根据现象分析、判断,得出结论。,考点一,考点二,考点三,2.常见物质的主要物理特性
(1)固体物质的颜色
白色固体:无水CuSO4、MgO、P2O5、CaO、Ca(OH)2、NaOH、NaCl、Na2CO3
紫红色固体:Cu
红棕色固体:Fe2O3
蓝色固体:CuSO4·5H2O
绿色固体:Cu2(OH)2CO3
淡黄色固体:S
黑色固体:C(木炭粉)、CuO、MnO2、Fe3O4、Fe(粉)
暗紫色固体:KMnO4,考点一,考点二,考点三,(2)沉淀的颜色(七种常见沉淀)
白色:BaSO4、AgCl、CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2
蓝色:Cu(OH)2
红褐色:Fe(OH)3
(3)溶液的颜色
蓝色溶液:含Cu2+的溶液,如CuSO4溶液
黄色溶液:含Fe3+的溶液,如FeCl3溶液
浅绿色溶液:含Fe2+的溶液,如FeSO4溶液
紫红色溶液:KMnO4溶液,考点一,考点二,考点三,(4)火焰的颜色
淡蓝色火焰:H2在空气中燃烧发出淡蓝色火焰
蓝色火焰:CO在空气中燃烧发出蓝色火焰
蓝紫色火焰:S在纯氧中燃烧发出蓝紫色火焰
(5)有刺激性气味的气体:HCl、SO2、NH3,考点一,考点二,考点三,3.常见离子的检验,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,4.物质的鉴别
酸、碱、盐的鉴别是初中化学物质检验的核心内容,鉴别方法有多种,只有分清鉴别类型,掌握解题规律,才能解答好此类试题。
(1)原理:选择一种试剂,分别加入到待测物质中,会出现明显不同的现象。
(2)方法:①若物质间有明显的溶解性差异、溶解时的热效应差异及水溶液的颜色差异时,可用“水”来鉴别,如:CaCO3、NaOH、CuSO4、NaCl。
②若物质间有明显的酸碱性差异,可选用紫色石蕊溶液或pH试纸来鉴别,如:HCl、NaCl、NaOH。,考点一,考点二,考点三,③鉴别一组溶液时,ⅰ.若溶液中有酸,可选用Na2CO3等可溶性碳酸盐来检验,如HCl、Ca(NO3)2、NaCl。
ⅱ.若溶液中有碳酸盐时,可从酸入手;有含Ag+的化合物时,选用盐酸,如Na2CO3、NaCl、AgNO3;有含Ba2+的化合物时,选用硫酸,如Na2CO3、BaCl2、NaNO3。
ⅲ.若阴离子相同而阳离子不同,可用强碱溶液[如NaOH、Ba(OH)2]来鉴别,如CuCl2、MgCl2、FeCl3、NH4Cl。
ⅳ.可根据不共存离子对选出阴、阳离子再组合试剂来鉴别,如(NH4)2SO4、NaNO3、NH4Cl、K2SO4可用Ba(OH)2溶液来鉴别;NaOH、BaCl2、KNO3可用CuSO4溶液来鉴别。
④若被鉴别的物质为金属单质、非金属单质和金属氧化物时,可选用强酸为试剂来鉴别,如Fe粉、C粉、CuO。,考点一,考点二,考点三,考点二物质的分离和提纯
1.含义
物质的分离是通过适当的方法,把混合物中的各组分物质彼此分开,并且恢复到各种物质的原来存在状态,分别得到纯净物;而物质的提纯是通过适当的方法把混入某物质里的少量杂质除去,以便获得相对纯净的物质,又称除杂。
2.主要方法
(1)物理方法:常见的有溶解法、过滤法、蒸发溶剂法、冷却热饱和溶液法等。
(2)化学方法:常见的有沉淀法、化气法、置换法、加热法、转化法等。
当然,实际的分离与提纯还会有一些其他方法,在实际解题时要因题而解。,考点一,考点二,考点三,3.解答物质除杂有关问题的注意事项
(1)不能“玉石俱焚”。所选试剂只与杂质反应,一般不与被提纯的物质反应。但特殊情况下所选试剂需要和被提纯的物质反应,但最终要转化成被提纯的物质。如除去FeCl3溶液中的NaCl,可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。
(2)“不增”“不减”。不增加新的杂质,不减少被提纯的物质。
(3)不污染环境。要求所选用的除杂方法,不能产生污染环境的物质。
(4)不能“旧貌变新颜”。除杂结束前,要恢复被提纯物质的原有状态。
4.除杂方法的几个优化原则
(1)若同时有多种方法能除去杂质,要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。
(2)应尽量选择既可除去杂质,又可增加被提纯物的方法,即“一举两得”。
(3)先考虑物理方法,再考虑化学方法。,考点一,考点二,考点三,考点三物质的推断
1.物质推断题的解题步骤
(1)审题:认真审读原题,弄清文意和图意,理出题给条件,深挖细找,反复推敲。
(2)分析:抓住关键(“题眼”),找准解题的突破口,并从突破口出发,探求知识间的内在联系,应用多种思维方式,进行严密的分析和逻辑推理,推出符合题意的结果。
(3)解答:根据题目的要求,按照分析和推理的结果,进行认真而全面的解答。
(4)检验:得出结论后切勿忘记验证。其方法是将所得答案放回原题中进行检验,若完全符合,则说明答案正确。若出现不符,则说明答案有误,需另行思考,推出正确答案。,考点一,考点二,考点三,2.初中化学推断题常用“题眼”归纳,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,3.推断题的解题方法(根据特征进行推断)
常见的特征有:(1)反应条件特征,如:点燃、加热、高温、通电、催化剂等。
(2)物质的颜色特征如: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,氢氧化铜为蓝色沉淀,氢氧化铁为红褐色沉淀等。
(3)物质的性质特征如:不溶于水也不溶于稀硝酸的白色沉淀有AgCl和BaSO4,不溶于水的白色沉淀但溶于酸,且产生能使澄清石灰水变浑浊的气体为碳酸盐等。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型一物质的检验
例1(2015·天津)现有A、B、C、D、E五种溶液,它们分别是氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、碳酸钠溶液、氯化钠溶液和稀硫酸中的一种。鉴别它们可按下图所示的步骤进行。回答下列问题:,类型一,类型二,类型三,类型四,(1)B中的溶质是 (填化学式)。
(2)用X鉴别D、E时,X可以选用不同的物质。
①若X为稀盐酸,写出有气体生成的化学反应方程式: ;
②若X为澄清石灰水,写出有沉淀生成的化学反应方程式: 。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:(1)B的溶液呈蓝色,据此可知B为硫酸铜溶液,溶质的化学式为CuSO4。(2)根据向A中加入石蕊溶液后,溶液呈红色,说明A显酸性,是稀硫酸;向C中加入石蕊溶液后,溶液仍为紫色,说明C显中性,是氯化钠溶液;向D、E中加入石蕊溶液,溶液呈蓝色,说明D、E显碱性,是氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液。本题要求鉴别氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,①加入稀盐酸后,碳酸钠能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体,反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑;②若加入澄清石灰水,则碳酸钠与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,反应的化学方程式为Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaOH。
答案:(1)CuSO4
(2)①Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑
②Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaOH,,类型一,类型二,类型三,类型四,类型二物质的分离
例2(2015·贵州遵义)用如下实验方法分离NaCl和CaCl2两种固体的混合物A,根据操作流程完成下列问题:,(1)B物质是 。
(2)过滤操作中玻璃棒的作用是 。
(3)经分析上述方法分离出的F含有杂质,请对该设计方案加以完善: 。
(4)若用原操作方法,要测出混合物A中NaCl和CaCl2的质量比,不称量D,可通过称量 和 的质量求解。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:(1)氯化钠和氯化钙的混合溶液中加入过量碳酸钠溶液,碳酸钠不与氯化钠反应,只与氯化钙反应,碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,所以沉淀B是碳酸钙。(2)过滤操作中玻璃棒的作用是引流。(3)由于加入的碳酸钠溶液过量,所以滤液E中的溶质有氯化钠和碳酸钠两种,因此,固体F是氯化钠和碳酸钠的混合物。为获得纯净的氯化钠,需在蒸发前加足量的盐酸,将过量的碳酸钠转化为氯化钠,所以改进的方案为向滤液E中加入足量的稀盐酸,再蒸发结晶(盐酸在蒸发时挥发,不影响固体F的纯度)。(4)要测定混合物中氯化钠和氯化钙的含量,分析分离流程,实验中引入了钠元素,所以最终所得氯化钠的质量较样品中氯化钠的质量大,所以不能称量所得氯化钠质量进行分析。由于样品中的钙元素全部转化成了碳酸钙沉淀,且碳酸钙中的钙元素全部来自于样品中的氯化钙,所以应该称量碳酸钙的质量和样品的质量进行分析。,类型一,类型二,类型三,类型四,答案:(1)碳酸钙(或CaCO3)
(2)引流
(3)向滤液E中加入足量的稀盐酸,再蒸发结晶
(4)A B,类型一,类型二,类型三,类型四,类型三物质的推断
例3(2015·广东佛山)A~N是初中学过的物质。D是相对分子质量为40的氧化物,A是不溶于稀硝酸的白色沉淀,E是难溶于水的白色沉淀,实验室通常用N来制取CO2。下图是这些物质的转化关系,部分反应物、生成物及反应条件已省略。
(注:难溶性碱加热分解生成对应的氧化物),类型一,类型二,类型三,类型四,(1)写出化学式:A ;N 。
(2)写出E→B的化学反应方程式: 。
(3)由F生成E需加入的物质是 。
(4)C在空气中燃烧生成D的实验现象是 。
C在空气中燃烧除了生成D之外,也可能与空气中的氮气生成氮化物(氮元素化合价为-3价),该氮化物的化学式是 。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:D是相对分子质量为40的氧化物,因此D是氧化镁;A是不溶于稀硝酸的白色沉淀,可能是硫酸钡或氯化银;E是难溶于水的白色沉淀,可以加热产生氧化镁,因此E是氢氧化镁;氢氧化镁和氧化镁都能够和M反应产生B,B和氯化钡反应产生A,因此A是硫酸钡沉淀,则B是硫酸镁,M是硫酸;氧化镁和氢氧化镁都能和N反应产生F,且实验室通常用N制取CO2,因此N是盐酸,则F是氯化镁;C能够和硫酸反应产生B(硫酸镁),和N(盐酸)反应产生氯化镁,因此C是镁。(1)A是硫酸钡,N是盐酸。(2)E→B的反应是氢氧化镁和硫酸反应,反应的化学方程式为Mg(OH)2+H2SO4 MgSO4+2H2O。(3)由氯化镁得到氢氧化镁,应该是和可溶性的碱反应,如氢氧化钠等。(4)镁在空气中燃烧的现象为发出耀眼的白光,放出大量的热,生成白色固体;镁和氮气生成氮化镁,其中镁元素为+2价,氮元素为-3价,化学式为Mg3N2。,类型一,类型二,类型三,类型四,答案:(1)BaSO4 HCl
(2)Mg(OH)2+H2SO4 MgSO4+2H2O
(3)NaOH(或KOH等)
(4)发出耀眼的白光,放出大量的热,生成白色固体 Mg3N2,类型一,类型二,类型三,类型四,【变式训练】 某学习小组的同学欲探究某固体混合物A的成分,已知A中可能含有NH4Cl、CuCl2、Na2SO4、Ba(NO3)2四种物质中的两种或多种。按如图所示进行探究实验,出现的现象如图中所述(设过程中所有发生的反应都恰好完全反应)。,类型一,类型二,类型三,类型四,试根据实验过程和发生的现象做出判断,填写以下空白:
(1)在常温下,气体B的水溶液pH (填“大于”“小于”或“等于”)7。
(2)写出1个步骤④中生成沉淀G的化学方程式: 。
(3)无色溶液F中,肯定存在的酸根离子是 ,该溶液中共存在 种溶质。
(4)固体混合物A中,肯定存在的物质是 (写化学式),上述物质肯定存在的理由是 。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:题中所给的各种物质都溶于水,氯化铜在溶液中显蓝色,铵态氮肥和碱混合会生成氨气,氨气的水溶液显碱性,氯离子和银离子会生成白色的氯化银沉淀,硫酸根离子和钡离子会生成白色的硫酸钡沉淀,硫酸钡沉淀、氯化银沉淀不溶于酸,在混合物A中加入氢氧化钠溶液,得到气体B和溶液C,所以混合物A中一定不含氯化铜,一定含有氯化铵。氯化铵和氢氧化钠反应生成氨气,氨气溶于水形成氨水,氨水显碱性,所以溶液C中含有氯化钠。混合物A中加入稀硫酸,得到溶液D和沉淀E,所以混合物A中含有硝酸钡。硝酸钡和硫酸反应会生成白色的硫酸钡沉淀和硝酸,氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠。
答案:(1)大于
(2)NaCl+AgNO3 NaNO3+AgCl↓
(3)N O 3 − 2
(4)NH4Cl、Ba(NO3)2 氢氧化钠和混合物A反应生成的气体通入石蕊中变蓝色,加入硫酸会生成不溶于硝酸的白色沉淀E,类型一,类型二,类型三,类型四,类型四物质的除杂
例4(2015·江苏苏州)食盐是一种重要的化工原料。请回答下列问题。
(1)请完善实验室除去粗盐中泥沙等难溶性杂质的实验步骤。,①操作Ⅰ所用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和 。
②在蒸发过程中,待 时,停止加热,利用余热将滤液蒸干。,类型一,类型二,类型三,类型四,(2)由于粗盐中含有少量MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质,不能满足化工生产的要求,因此必须将粗盐进行精制。流程如下图所示。,①加入稍过量的Na2CO3溶液除了能除去粗盐中的CaCl2外,它还有一个作用是 (用化学方程式表示)。
②通过操作Ⅲ所得滤液中的溶质有 (用化学式表示)。
(3)若有溶质的质量分数为10%的氯化钠不饱和溶液100 kg,要将其变成20 ℃时氯化钠的饱和溶液,以满足化工生产的需要,可采用的最简便方法是 (已知:20 ℃时氯化钠的溶解度为36 g)。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:(1)①操作Ⅰ是过滤,所用的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒和漏斗。②在蒸发过程中,待蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将滤液蒸干。(2)①题目中氢氧化钠的作用是除去氯化镁,氯化钡的作用是除去硫酸钠,而此时氯化钡是过量的,因此稍过量的Na2CO3溶液除了能除去粗盐中的CaCl2外,还要除去过量的氯化钡;通过操作Ⅲ所得滤液中的溶质有氯化钠、碳酸钠、氢氧化钠。②若有溶质的质量分数为10%的氯化钠不饱和溶液100 kg,要将其变成20 ℃时氯化钠的饱和溶液,以满足化工生产的需要,可采用的最简便方法是继续加入氯化钠固体,设加入的量为x,则 100 kg×10%+𝑥 100 kg+𝑥 ×100%= 3.6×1 0 −2 kg 3.6×1 0 −2 kg+0.1 kg ×100%,解得x=22.4 kg。
答案:(1)①漏斗 ②蒸发皿中出现较多固体
(2)①BaCl2+Na2CO3 BaCO3↓+2NaCl ②Na2CO3、NaCl、NaOH
(3)加入22.4 kg氯化钠固体,,
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