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专题二 物质的分离与提纯(除杂)及物质的检验与推断
第二部分 专题突破
一、物质的分离和提纯(除杂)
1.基本原理:将物质中的杂质除去得到较为纯净的物质。
2.除杂原则:除杂过程不能引入新杂质;被提纯的物质不能发生改变;杂质与加入的试剂反应后的生成物与被提纯的物质易分离。
3.主要方法
方法 适用范围或原理 举例
物理 方法 过滤法 ①固体与液体混合物的分离; ②可溶性固体与不溶性固体混合物的分离 ①粗盐提纯;
②Na2CO3中混有CaCO3
蒸发法 ①分离溶质和溶剂; ②除去易挥发的杂质 ①从KNO3溶液中得到KNO3晶体;
②将水煮沸除去水中溶解的氧气
物理 方法 降温 结晶法 可溶性固体溶质溶解度受温度变化影响大小不同 提纯混有少量NaCl的KNO3
方法 适用范围或原理 举例
化 学 方 法 气化法 向混合物中加入某种试剂,与杂质反应将其转化为气体除去
沉淀法 向混合物中加入某种试剂,与杂质发生反应将其转化为沉淀,过滤除去沉淀得到提纯物质
化 学 方 法 置换法 向混合物中加入某种单质,通过置换反应将杂质除去
加热法 根据混合物中杂质可以发生分解生成提纯物质的性质,加热或高温除去杂质
溶解法 向混合物中加入某种试剂,将杂质溶解除去
化 学 方 法 转化法 将杂质通过化学反应转化为需要的成分
注:以上各种方法并不孤立,如:气化法、沉淀法、置换法、加热法等都能看到转化法的影子。
4.气体的干燥
气体的干燥是通过干燥剂来实现的,选择干燥剂要根据气体的性质,一般原则是酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体,碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体,干燥装置由干燥剂状态决定。
(1)常用的干燥装置
【名师点拨】
选择吸收装置时,要注意进、出气体导管的连接方法,若用“洗气瓶”,要注意“长进短出”,若用干燥管要注意“大进小出”。先除去气体中含有的其他杂质,干燥除去水蒸气的操作放在最后。
(2)常见的干燥剂
干燥剂 可干燥气体 不可干燥气体 干燥装置
浓硫酸 H2、O2、CO2、HCl、CH4等 NH3 A
固体NaOH或碱石灰 H2、O2、CH4、NH3等 CO2、HCl B或C
二、物质的检验
1.物理方法:依据物理性质进行观察、实验、分析、判断,得出结论。
2.化学方法:加入试剂充分反应,观察反应现象,根据现象分析、判断,得出结论。
3.常见气体的检验
气体 检验方法 实验现象
O2 带火星的木条 木条复燃
H2O 无水硫酸铜粉末 粉末由白色变为蓝色
CO2 澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊
CO 点燃,在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的干冷烧杯 产生蓝色火焰,干冷烧杯内壁无水珠,澄清石灰水变浑浊
气体 检验方法 实验现象
H2 点燃,在火焰上方罩一个干冷烧杯,燃烧完后将烧杯迅速倒转过来,注入澄清石灰水 产生淡蓝色的火焰,烧杯内壁有水珠,澄清石灰水不变浑浊
CH4 产生明亮的蓝色火焰,烧杯内壁有水珠,澄清石灰水变浑浊
NH3 湿润的红色石蕊试纸 试纸变蓝
4.常见物质的鉴别
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
5.常见离子的检验
离子 检验方法 实验现象
H+ (酸) 滴加紫色石蕊溶液 石蕊溶液变红
用pH试纸测其pH pH<7
加入少量锌粒 有气泡产生
OH-(碱) 滴加紫色石蕊溶液 石蕊溶液变蓝
滴加无色酚酞溶液 无色酚酞溶液变红
用pH试纸测其pH pH>7
CuSO4溶液 生成蓝色沉淀
FeCl3溶液 生成红褐色沉淀
续表
离子 检验方法 实验现象
滴加稀盐酸,将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中 澄清石灰水变浑浊
Cl- 滴入AgNO3溶液和稀硝酸 产生白色沉淀
滴入Ba(NO3)2溶液和稀硝酸 产生白色沉淀
加入NaOH溶液,用湿润的红色石蕊试纸检验气体 试纸变蓝
Cu2+ 滴入NaOH溶液 产生蓝色沉淀
Fe3+ 滴入NaOH溶液 产生红褐色沉淀
三、物质的推断
1.推断原理:根据物质的特性,通过对已知实验现象或相互转化关系分析推断物质的成分。
2.推断思路:阅读理解试题找出物质的特性、变化过程中的特征反应与现象作为解答试题的突破口,根据物质的反应转化规律推断得出初步结果(即将物质的种类尽可能缩小),最后进行验证得出结论。
3.推断方法
(1)顺推法:以某一现象或特征为突破口,确定一种物质,然后依题意层层深入,逐步推断。
(2)逆推法:以结论为思考起点,依据题意逆向推断出各种物质。
4.常见物质特征、特征现象与特征反应
(1)物质特征
①固体颜色:Fe、C、CuO、MnO2、Fe3O4(黑色);Cu、Fe2O3(红色);胆矾(蓝色);S(黄色);KMnO4(暗紫色)。
②溶液颜色:含有Cu2+(蓝色);含有Fe2+(浅绿色);含有Fe3+(黄色)。
③常见固体单质有Fe、Cu、C、S;气体单质有H2、O2、N2;无色气体有H2、N2、O2、CO、CO2、CH4、SO2;常温下呈液态的物质有H2O、Hg。
②沉淀颜色:BaSO4、AgCl、CaCO3、BaCO3(白色);Cu(OH)2(蓝色);Fe(OH)3(红褐色)。
③能使燃着的木条正常燃烧的气体是空气,燃烧得更旺的气体是O2,熄灭的气体是CO2或N2;能使带火星的木条复燃的气体是O2。
(2)特征现象
①火焰颜色:S在O2中燃烧(蓝紫色);S、H2在空气中燃烧(淡蓝色);CO、CH4在空气中燃烧(蓝色)。
(3)特征反应
阳离子 阴离子 相互反应产生的现象
H+ OH- 无明显现象
H+ 有气泡产生
OH- 生成无色、有刺激性气味的气体
Ag+ Cl- 生成白色沉淀,不溶于稀硝酸
Ba2+ 生成白色沉淀,不溶于稀硝酸
Ba2+或Ca2+ 生成白色沉淀,溶于稀硝酸,有气泡产生
Cu2+ OH- 生成蓝色沉淀,溶于稀硝酸
阳离子 阴离子 相互反应产生的现象
Fe3+ OH- 生成红褐色沉淀,溶于稀硝酸
例1 (2022·怀化)除去下列物质中的少量杂质,所选除杂试剂及方法不正确的是 ( )
选项 物质 杂质 除杂试剂及方法
A KCl MnO2 加水溶解、过滤、蒸发
B H2 HCl 先通入氢氧化钠溶液,再通入浓硫酸
C Cu CuO 加入过量的稀硫酸,过滤、洗涤、干燥
D CO2 CO 将气体点燃
解析:KCl易溶于水,MnO2难溶于水,可采取加水溶解、过滤、蒸发的方法进行分离除杂,A正确;HCl能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水,氢气不能与氢氧化钠溶液反应,再通过浓硫酸进行干燥,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,B正确;CuO能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,铜不与稀硫酸反应,再过滤、洗涤、干燥,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,C正确;除去二氧化碳中的一氧化碳不能点燃,这是因为当二氧化碳(不能燃烧、不能支持燃烧)大量存在时,少量的一氧化碳是不会燃烧的,D错误。
答案:D
解析:KCl易溶于水,MnO2难溶于水,可采取加水溶解、过滤、蒸发的方法进
行分离除杂,A正确;HCl能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水,氢气不能与氢氧
化钠溶液反应,再通过浓硫酸进行干燥,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除
杂原则,B正确;CuO能与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,铜不与稀硫酸反应,再过
滤、洗涤、干燥,能除去杂质且没有引入新的杂质,符合除杂原则,C正确;除去
二氧化碳中的一氧化碳不能点燃,这是因为当二氧化碳(不能燃烧、不能支持燃
烧)大量存在时,少量的一氧化碳是不会燃烧的,D错误。
例2 (2022·天津)下列实验方案不能达到实验目的的是 ( )
选项 实验目的 实验方案
A 鉴别氢氧化钾和碳酸钾两种溶液 分别滴加足量稀盐酸,观察现象
B 鉴别水和5%的过氧化氢溶液 分别加入少量二氧化锰粉末,观察现象
C 鉴别硫酸钠和碳酸钠两种溶液 分别滴加氯化钡溶液,观察现象
D 鉴别氮气和二氧化碳两种气体 将气体分别通入澄清石灰水中,观察现象
解析:分别滴加足量稀盐酸,能产生气泡的是碳酸钾溶液,无明显现象的是氢氧化钾溶液,可以鉴别;分别加入少量二氧化锰粉末,能产生气泡的是5%的过氧化氢溶液,无明显现象的是水,可以鉴别;硫酸钠和碳酸钠两种溶液均能与氯化钡溶液反应,分别生成硫酸钡、碳酸钡白色沉淀,不能鉴别;将气体分别通入澄清石灰水中,能使石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是氮气,可以鉴别。故选C。
答案:C
解析:分别滴加足量稀盐酸,能产生气泡的是碳酸钾溶液,无明显现象的是氢
氧化钾溶液,可以鉴别;分别加入少量二氧化锰粉末,能产生气泡的是5%的过氧化
氢溶液,无明显现象的是水,可以鉴别;硫酸钠和碳酸钠两种溶液均能与氯化钡溶
液反应,分别生成硫酸钡、碳酸钡白色沉淀,不能鉴别;将气体分别通入澄清石灰
水中,能使石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是氮气,可以鉴别。故选
C。
例3 (2022·徐州)A~E是初中化学中的常见物质且都含有一种相同元素,它们之间的一步反应转化关系如图所示(部分反应物、生成物未标出)。其中,A通常为气体,B俗称纯碱,C是大理石的主要成分,E是一种单质。下列说法不正确的是 ( )
A.E的化学式为O2
B.D和E可以相互转化
C.A→E可通过光合作用来实现
D.B→C属于中和反应
解析:A~E是初中化学中的常见物质且都含有一种相同元素,其中,B俗称纯碱,则B是碳酸钠;C是大理石的主要成分,则C是碳酸钙,碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,A通常为气体,且A可以生成碳酸钙和碳酸钠,因此A是二氧化碳;E是一种单质,且A~E是初中化学中的常见物质且都含有一种相同元素,二氧化碳通过光合作用可以生成氧气,故E是氧气;二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,水在通电条件下生成氢气和氧气,A、C都可以生成D,D可以生成氧气,故D是水;代入框图,验证合理。根据以上分析,E为氧气,化学式为O2,A正确;D是水,E为氧气,可以相互转化,B正确;A是二氧化碳,E为氧气,可通过光合作用来实现,C正确;中和反应是酸和碱反应生成盐和水,B是碳酸钠,C是碳酸钙,碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠,碳酸钠属于盐,因此不属于中和反应,D错误。
答案:D
1.(2022·北京)下列方法能区分氮气和二氧化碳两瓶气体的是( D )
A.闻气味 B.观察颜色
C.伸入燃着的木条 D.倒入澄清石灰水
2.(2022·烟台)下列各组固体物质,只用加水溶解的方法不能鉴别的是( A )
A.NaCl、KCl B.CaCO3、CaCl2
C.CuSO4、Na2CO3 D.NH4NO3、NaOH
D
A
3.(2019·天水)下列物质鉴别方案正确的是( C )
选项 鉴别物质 实验方案
A N2、CO2、H2 用燃着的木条
B 尿素、氯化铵、硝酸铵 加熟石灰研磨闻气味
C 稀盐酸、碳酸钠溶液、氯化钠溶液 用pH试纸
D Fe2(SO4)3、NaOH、NaNO3、KCl四种溶液 仅用组内物质鉴别
C
4.(2020·兰州)下列实验设计不能达到实验目的的是( B )
选项 实验目的 实验操作
A 除去CO2中混有的少量HCl气体 依次通入装有足量饱和NaHCO3溶液和浓硫酸的洗气瓶
B 鉴别甲烷和一氧化碳 点燃后分别在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的小烧杯
C 鉴别KNO3和NaCl溶液 取样,分别加入AgNO3溶液,观察现象
D 除去氯化钠中混有的少量氯化钙 加入适量碳酸钠溶液,过滤、蒸发
B
5.(2021·省卷)下列实验试剂或方法不能达到实验目的的是( C )
选项 实验目的 实验试剂或方法
A 鉴别硝酸铵和氢氧化钠 取样,分别溶解在水中,比较溶液温度
B 鉴别化肥KCl和NH4Cl 取样,分别与熟石灰混合研磨,闻气味
C 除去CO2中混有的CO 点燃
D 除去稀盐酸中少量的H2SO4 加入适量的BaCl2溶液,过滤
C
6.(2022·省卷)下列实验设计不能达到实验目的的是( B )
选项 实验目的 实验方案
A 除去粗盐中难溶性杂质 溶解、过滤、蒸发
B 验证铜与银的金属活动性 稀盐酸
C 鉴别合成纤维和羊毛纤维 灼烧,闻气味
D 除去硫酸亚铁溶液中混有的少量硫酸铜 加过量铁粉、过滤
B
7.(2020·天水)为了达到实验目的,下列方案或结论正确的是( C )
选项 实验目的 实验方案或结论
A 除去铁粉中的氧化铁 取样,加入足量稀盐酸,过滤
B 除去KOH溶液中的K2CO3 取样,溶解,加入足量的稀盐酸,蒸发
C 鉴别碳粉、铁粉和氧化铜粉末 取样后,分别加入稀盐酸
D
C
8.(2022·仙桃)如图所示转化关系中的反应均为初中化学常见的反应,“→”表示反应可以一步实现(反应条件已省略),下表中甲、乙、丙三种物质符合图示转化关系的是( A )
A
选项 甲 乙 丙
A CuCl2 Cu CuO
B CO2 Na2CO3 CaCO3
C CaO Ca(OH)2 CaCl2
D Fe Fe2(SO4)3 Fe(OH)3
9.(2021·兰州)下列实验操作不能达到实验目的的是( A )
选项 实验目的 实验操作
A 除去NaNO3溶液中的KCl 加入适量AgNO3溶液,过滤
B 除去CO2中混有的少量HCl气体 依次通入装有足量饱和NaHCO3溶液和浓硫酸的洗气瓶
C 鉴别真假黄金 灼烧
D 检验O2中是否混有CO2 通入澄清石灰水
A
10.(2021·兰州)工业上以稀硫酸、氧化铁、铜粉为原料制备硫酸铜的流程如下:
(1)操作①的名称是 过滤 。
过滤
(2)溶液Ⅱ中溶质的成分是 H2SO4、CuSO4、Fe2(SO4)3 (用化学式表示)。
(4)上述流程中可以循环使用的物质是 氧化铁 。
H2SO4、CuSO4、Fe2(SO4)3
氧化铁
11.(2022·省卷)A、B、C、D、E均含同一种金属元素,它们之间的转化关系如图所示(“→”表示反应可一步实现,部分物质和反应条件略去)。已知:B为金属氧化物,其中金属元素显+3价,且其质量分数为70%;A为单质;E为难溶性碱;B→A是工业制取A的主要反应原理。
(2)写出A与盐酸发生反应的现象: 固体逐渐减少,溶液由无色变为浅绿色,固体表面有气泡冒出 。
固体逐渐减少,溶液由无色变为浅绿色,固
体表面有气泡冒出
复分解反应
2FeCl2+
12.(2018·天水)A~H是初中所学的常见物质,其转化关系如图所示(部分反应物、生成物、反应条件已略去)。已知A为红色单质,D为红棕色物质,E为最常用的溶剂,H为红褐色沉淀,G在农业生产中常用于改良酸性土壤。请回答下列问题。
(1)D的化学式: Fe2O3 。
Fe2O3
可)
(4)上述物质转化中涉及的基本反应类型有 4 种。
3↓+3CaCl2(合理即可)
4
13.(2018·兰州)下列图示中A为生活中使用最多的金属,C为胃酸的主要成分,G为蓝色沉淀。各物质间的反应均在溶液中进行,相互转化关系如图所示。
请回答以下问题。
(1)B溶液中的阴离子是 氢氧根(或:OH-) ,E的化学式为 H2O 。
(3)①②③④四个反应中属于复分解反应的是 ③④ 。
(4)H的一种用途: 作燃料(合理均可) 。
氢氧根(或:OH-)
H2O
③④
作燃料(合理均可)
14.(2019·天水)A~H表示初中化学常见的物质,它们之间的转化关系如图所示(部分反应物、生成物、反应条件已略去)。已知常温下的A和E为红色固体,B和D为气体。请回答下列问题。
(1)G的化学式为 CuO 。
CuO
(4)上述转化中,B和H表现出相似的化学性质是 还原性 。
还原性
15.(2019·兰州)元旦晚会上,物质王国中常见的六种物质甲、乙、丙、丁、戊、己跳起了欢快的“锅庄舞”。已知丁物质常用作食品干燥剂,己物质是炉具清洁剂中含有的物质。它们的位置关系如图所示,“—”表示物质之间可以反应,“→”表示物质之间可以转化(部分反应物、生成物及反应条件已略去)。回答下列问题。
(1)乙物质的化学式为 Na2CO3 。
(2)写出图中序号所对应反应的化学方程式。
Na2CO3
(3)不慎将己物质的浓溶液沾到皮肤上,应先用大量的水冲洗,再涂上 硼酸 (填名称)溶液。
(4)上述反应及转化关系中共涉及 3 种基本反应类型。
硼酸
3
16.(2020·省卷)如图为A~G(初中常见的物质)的转化关系,其中A是天然气的主要成分,D为单质。
根据以上信息回答下列问题。
(1)写出A的化学式: CH4 ,其常见用途为 作燃料 (任写一条)。
CH4
作燃料
置
换
(3)反应②的现象为 黑色粉末逐渐减少,溶液逐渐变成蓝色 。
黑色粉末逐渐减少,溶液逐渐变成蓝色
17.(2020·兰州)某同学在归纳梳理物质间关系时,应用如图所示的七巧板分别代表初中化学常见的七种纯净物,拼搭出行走的人形图案,拼图中相连物质间可发生化学反应,A是水垢中含有的难溶碱,化合物B不含氧元素,C、G是黑色固体单质,D、F是农药波尔多液的主要成分。请回答下列问题。(部分反应物、生成物和反应条件未标出)
(1)D物质的化学式是 CuSO4 ;E的用途为 助燃剂 (任写一种)。
CuSO4
助燃剂
(3)当A和B恰好完全反应时,溶液中的溶质是 MgCl2 (写化学式)。
(4)图中7种物质间的反应,共涉及 3 种基本反应类型。
MgCl2
3
18.(2022·聊城)A~F是初中化学常见的六种物质,它们分别是单质、氧化物、有机物、酸、碱、盐中的一种,且均能通过化学反应生成水,如“雪花”图案所示(部分反应物、生成物和反应条件已略去)。已知A是稀盐酸,B是铁锈的主要成分,A能与某些金属反应生成D,且能与E发生中和反应,F是苏打的主要成分。
(1)D的化学式为 H2 。
H2
(2)A与B发生反应的现象是 固体逐渐溶解,溶液由无色变为黄色 。
(3)C属于上述物质类别中的 有机物 。
固体逐渐溶解,溶液由无色变为黄色
有机物
Ca(OH)2+
19.(2022·牡丹江)A~G是初中常见的化学物质,A和C组成元素相同,E和F组成元素相同,G是黑色粉末且组成元素质量比为4∶1(“—”表示反应关系,“→”表示转化关系,反应条件及部分反应物略去)。请回答下列问题。
(1)A的化学式为 H2O2 。
(3)B的用途是 改良酸性土壤 (请写出一条)。
H2O2
吸收
化合
改良酸性土壤
20.(2022·辽阳)化学小组同学在老师的指导下,开展了以“物质的鉴别”为主题的学习活动。
活动一:气体物质的鉴别
[活动目的]鉴别空气与氧气
[操作及结论]
实验操作 实验现象 实验结论
向两种气体中分别伸入带火星的木条 木条复燃 该气体为氧气
木条无明显变化 该气体为空气
活动二:固体物质的鉴别
[活动目的]鉴别氢氧化钠与氯化钠
复燃
[操作与结论]分别取少量固体于两个表面皿上,在空气中放置一会儿,观察到其中一种固体表面潮湿并逐渐溶解,该固体为 氢氧化钠 ,而表面无明显变化的为另一种固体。
[交流与讨论]经讨论后,小组同学认为只用水也可以鉴别两种物质,依据是氢氧化钠溶于水,溶液温度 升高 (选填“升高”或“降低”),氯化钠溶于水,溶液温度无明显变化。
活动三:液体物质的鉴别
[活动目的]鉴别稀硫酸与碳酸钠溶液
[查阅资料]碳酸钠溶液呈碱性。
氢氧化钠
升高
[实验操作]将两种溶液编号为甲溶液、乙溶液,并分别取样于两支试管中,分别滴加稀盐酸。
[实验现象]甲溶液中无明显现象,乙溶液中有气泡产生。
[实验结论]甲溶液为 稀硫酸 ,乙溶液为另一种溶液。
稀硫酸
A.酚酞溶液 B.氧化铜 C.铜
活动感悟:在进行物质鉴别时,首先要分析物质的组成、性质等,然后选择合适的方法进行实验,实验过程中必须产生 不同的实验现象 ,最后才能达到物质鉴别的目的。
不同的实验现象
[拓展延伸]下列物质还可以鉴别稀硫酸与碳酸钠溶液的是 AB (填序号)。
AB