2010高三化学知识点详解大全-第34讲《物质的分离、提纯与检验》

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第34讲 物质的分离、提纯与检验
考点1物质的分离提纯
1．物质的分离、提纯的一般原则：分离或提纯一般应遵循 “两不两易”原则，即不增加 ，不减少所需物质，所选试剂便宜易得，欲得物质易于 。
2．物质分离提纯的常用方法
①物理方法: 过滤、结晶重结晶、蒸发、蒸馏、分馏、分液、萃取、升华、渗析、溶解、盐析、洗气等。
②化学方法：
(1)加热法：混合物中混有 性差的物质时，可直接加热，使热稳定性差的物质分解而分离出去，有时受热后能变为被提纯的物质。例如，食盐中混有氯化铵。
(2)沉淀法：在混合物中加入某试剂，使其中一种以沉淀形式分离出去的方法。使用该种方法一定要注意不能引入新 。若使用多种试剂将溶液中不同离子逐一沉淀，这时应注意后加试剂能将先加试剂的过量部分除去，最后加的试剂不引入新杂质。例如，加适量BaCl2溶液除去NaCl中的Na2SO4。
(3)转化法：不能通过一次反应达到分离的目的，而要经过转化为其他物质才能分离，然后在将转化物质恢复为原物质。例如，苯酚中混有硝基苯时，先加入NaOH溶液后分液，再向苯酚钠溶液中通入CO2重新生成苯酚等。注意转化过程中尽量减少被分离物的损失。
(4)酸碱法：被提纯物不与酸反应，而杂质与酸可反应，用酸作除杂试剂；被提纯物不与碱反应，而杂质与碱易反应，用碱作除杂试剂。例如，用氢氧化钠除去铁粉中的铝粉。
(5)氧化还原法：对混合物中含有还原性杂质，加入适当氧化剂使其氧化为被提纯物质；对混合物中含氧化性杂质，可加入适当还原剂将其还原为被提纯物质。例如，FeCl2中含有FeCl3，加入铁粉，振荡过滤，即可除去FeCl3而又不引入新的杂质。
②化学方法：加热法、沉淀法、转化法、酸碱法、氧化还原法等。
特别提醒：在解答物质提纯试题时，选择试剂和实验措施应考虑三个方面：①不能引入新杂质；②提纯后的物质成分不变；③实验过程和操作方法简单易行。
[例1](黄冈中学2009届高三月考)下列各组混合物的分离或提纯方法不正确的是（ ）
A．用过滤法分离Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的混合物
B．用结晶法提纯NaCl和KNO3的混合物中的KNO3
C．用蒸馏法分离乙醇和苯酚的混合物
D．除去FeCl2溶液中的少量FeCl3：加入足量铁屑，充分反应后，过滤
［解析］胶体不能透过半透膜，能透过滤纸，不能用过滤的方法分离Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的混合物。
答案:A
考点2 物质的检验
1．常见阳离子的检验
物质 检验方法
H+ 能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。
Na+、K+ 用焰色反应来检验时，它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色)。
Ba2+ 能使稀H2SO4或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀，且沉淀不溶于稀HNO3。
Mg2+ 能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀，该沉淀能溶于NH4Cl溶液。
Al3+ 能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀，该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
Ag+ 能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应，生成白色AgCl沉淀，不溶于稀HNO3，但溶于氨水，生成 [Ag(NH3)2]+。
NH4+ 铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应，并加热，放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝或有刺激性气味的NH3气体。
Fe2+ 能与少量NaOH溶液反应，开始时生成白色Fe(OH)2沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液，不显红色，加入少量新制的氯水后，立即显红色。有关反应方程式为：2Fe2+ + Cl2=2Fe3+ + 2Cl－。
Fe3+ 能与KSCN溶液反应，变为血红色溶液；能与NaOH溶液反应，生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
Cu2+ 蓝色溶液(浓的CuCl2溶液显绿色)能与NaOH溶液反应，生成蓝色的 沉淀，加热后可转变为黑色的CuO沉淀。含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应，在金属片上有红色的铜生成。
2．常见阴离子的检验
物质 检验方法
OH－ 能使① 无色酚酞、② 紫色石蕊、③ 橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。
C1－ 能与AgNO3溶液反应，生成白色的AgCl沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，能溶于氨水，生成。
Br－ 能与AgNO3溶液反应，生成淡黄色AgBr沉淀，沉淀不溶于稀HNO3。
I－ ① 能与AgNO3反应，生成黄色AgI沉淀，沉淀不溶于稀HNO3。② I－也能与氯水反应生成I2，使淀粉溶液变蓝
SO42－ 能与含Ba2+溶液反应，生成白色BaSO4沉淀，沉淀不溶于硝酸。
SO32－ ① 浓溶液能与强酸反应，产生无色有刺激性气味的SO2气体，该气体能使品红溶液褪色。② 能与BaCl2溶液反应，生成白色BaSO3沉淀，该沉淀溶于盐酸，生成无色有刺激性气味的SO2气体。注：BaSO3在硝酸中也不溶解，而是转化为BaSO4沉淀，但有NOx放出。
S2－ 能与Pb(NO3)2或CuSO4溶液反应，生成黑色PbS或CuS沉淀。
CO32－ 能与BaCl2溶液反应，生成白色的BaCO3沉淀，该沉淀溶于硝酸(或盐酸)，生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
HCO3－ ① 取含HCO3－盐溶液煮沸，放出无色无味CO2气体，气体能使澄清石灰水变浑浊。或 ② 向HCO3－盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液，无现象，加热煮沸，有白色沉淀生成，同时放出CO2气体。
PO43－ 含PO43－的中性溶液，能与AgNO3反应，生成黄色Ag3PO4沉淀，该沉淀溶于硝酸。
NO3－ 浓溶液或晶体中加入铜片、浓H2SO4加热，放出红棕色气体。有关反应方程式为：NO3－+H2SO4=HSO4－+HNO3，Cu+4HNO3 Cu(NO3)2+2NO2↑+ 2H2O。
特别提醒：无机物鉴别颜色方面的突破口：
1、红色世界
（1）基态：Fe2O3 （红褐色）、Fe (OH)3 （红 棕色）、[Fe (SCN)]2+ （血红色）、Cu （紫红色）、Cu2O （砖红色）、NO2 （红棕色）、P（红磷、暗红色）、Br2 （深红棕色）、红色石蕊试纸、 品红溶液。
（2）激发态：充氦气的灯光呈粉红色，充氖气的灯光呈红色，钙元素的焰色呈砖红色。
（3）化学变化：
①紫色石蕊在酸性溶液(pH<5.0)中变红，
②润湿的蓝色石蕊试纸遇酸性(CO2、SO2 、H2S 、HCl)变红，
③酚酞在碱性溶液中呈浅红色(8.210)，
④甲基橙在酸性溶液(pH<3.1)中呈红色，
⑤甲基红在酸性溶液(pH<4.4)中呈红色，
⑥pH试纸（黄色）遇酸性溶液(pH<2)变红，
⑦已经被二氧化硫褪色的品红溶液在加热时会出现红色，
⑧C(NaHSO4)>0.001mol/L时遇甲基橙变红。
2、橙色世界
（1）基态：浓溴水 、甲基橙试剂、Br2 (CCl4)呈橙红色。
（2）化学变化：甲基橙在酸性溶液(3.13、黄色世界
（1）基态：工业盐酸(含有 Fe3+)、Au 、 S8 、Na2O2 （淡黄色）、AgBr（淡黄色）、AgI、 Ag3PO4
（2）激发态：钠元素焰色呈黄色
（3）化学变化：
①甲基橙在(pH>4.4)溶液中呈黄色，
②久置的浓硝酸因溶有自身分解产生的二氧化氮而变黄
4、绿色世界
（1）基态：F2 （浅黄绿色）、Cl2 （黄绿色）、Cu 2(OH)2CO3 （绿色）CuCl2（浓溶液呈绿色）、FeSO4 （浅绿色）
（2）激发态：铜元素的焰色呈绿色
（3）化学变化：Fe (OH)2 （白色）—— 灰绿色——Fe (OH)3（红棕色）
5、青色世界
（1）基态：铁粉、银粉及大多数金属粉末、石墨、CuO 、 CuS 、Cu2S FeO 、 Fe3O4 、 MnO2
（2）化学变化：
①蔗糖遇浓硫酸被炭化变黑，
②润湿的白色醋酸铅试纸遇H2S变黑，
③硫磺粉与白色的水银反应生成黑红色的HgS，
④H2S通入Pb(NO3)2 、 AgNO3 、 CuSO4溶液产生不溶于水也不溶于稀盐酸和稀硫酸的黑色沉淀。
6、蓝色世界
（1）基态：CuSO4 （溶液）、 CuSO4 5H2O （晶体）、液氧、臭氧
（2）化学变化：
①紫色石蕊在碱性溶液（pH>8）中变蓝，
②润湿的红色石蕊试纸遇碱性气体变蓝，
③无水 CuSO4 （白色粉末）遇水变蓝，
④H2、H2S 、 CH4 、C2H5OH 燃烧火焰呈淡兰色，CO燃烧火焰呈蓝色，
⑤S8在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧呈现明亮的蓝紫色火焰，
⑥淀粉遇 I2 (aq)变蓝，
⑦Cl2 、 Br2 、 NO2 、O3遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
7、紫色世界
（1）基态：KMnO4 (H+)、紫色石蕊、碘单质呈紫黑色
（2）激发态：充氩气的灯光呈紫蓝色，钾元素的焰色呈紫色（透过蓝色钴玻璃观察）
（3）化学变化：
①I2 升华生紫烟，
②NH4I受热生紫烟，
③紫色石蕊在（5.0④锌粉与碘的混合物中滴入水会生紫烟（反应放热使碘升华）
8、白色世界
（1）基态：Pb（蓝白色）、Hg、铝粉、大多数块状金属、 PbSO4 、BaSO4 、AgCl 、BaCO3 、 Ba3(PO4)2 、BaSO3 、CaCO3 、 Fe (OH)2 （不稳定）、 Mg (OH)2 、 Al (OH)3 、 ZnS
（2）化学变化：
①H2在Cl2中燃烧呈现苍白色火焰，
②NH3遇 HCl 产生白烟，
③Mg 、 Al在氧气中燃烧发出耀眼的白光
④红磷在氯气中燃烧时产生白色烟雾，
⑤红磷在氧气中燃烧时产生白烟。
[例2]只用一种试剂即可区别NaBr、NaI、NaOH、Na2CO3、NaSCN、H2S、AgNO3、C6H5OH等八种无色溶液，这种试剂为( )
A．硫酸 B．氨水 C．FeCl3溶液 D．盐酸
[解析]FeCl3溶液与NaBr不反应，与NaI反应生成I2产生紫色沉淀，与NaOH生成Fe(OH)3 红褐色沉淀，与Na2CO3产生沉淀和气体，与NaSCN生成血红色溶液，与H2S产生淡黄S沉淀、与AgNO3产生白色沉淀，与C6H5OH显紫色。
答案 C
考点3特殊的除杂方法
特别提醒：在使用常规的方法无法进行除杂操作时，即根据物理方法或化学反应不能将杂质直接除去，可突破定势思维，“一反常规”，将被提纯的物质先转化为其他物质，然后再利用化学反应将其重新还原为被提纯物质，在此过程中杂质即被除去。
［例3］ (09届盐城高三联考) 七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣－一硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有其他杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Mg(OH)2
pH值 5.2 3.2 9.7 10.4 11.2
表2 两种盐的溶解度(单位为g／100g水)
温度 / ℃ 10 30 40 50 60
CaSO4 0.19 0.21 0.21 0.20 0.19
MgSO4·7H2O 30.9 35.5 40.8 45.6 /
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：
根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反应的离子反应方程式为 _______ 。加热煮沸的主要目的是_ _______ 。
（2）沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有 _______ (填化学式)等物质。
（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3＋的实验方法是 _______ ；
（4）沉淀C的化学式是 _______ 。过滤II需趁热过滤的理由是 _______
[解析]向硼镁泥中加硫酸时MnO2、SiO2不溶解，PH=5～6时Fe(OH)3 、 Al(OH)3也会沉淀，加热煮沸的主要目的是促进Al3＋、Fe3＋水解及Mn2＋氧化成MnO2 ，由于MgSO4的溶解度不大，温度低时结晶析出，所以过滤II需趁热过滤。
答案：（1）Mn2+＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－
促进Al3＋、Fe3＋水解及Mn2＋氧化成MnO2 （2）Fe(OH)3 Al(OH)3
（3）取过滤II后的滤液1～2 ml于试管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液不显红色，证明滤液中无Fe3＋
（4）CaSO4·2H2O或CaSO4 以防MgSO4在温度低时结晶析出。
参考答案
考点1
增加杂质；分离；稳定；新杂质；
考点2
红；黄；浅紫；BaSO4 ；Al(OH)3 ；[Ag(NH3)2]+ ；蓝；灰绿 ；红 ；血红 ；红褐 ；Cu(OH)2 ；
考点3
红；蓝；黄；；淡黄；黄；蓝；BaSO4 ；褪色；SO2 ；黑；
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