第二单元 研究物质的实验方法
第一课时 物质的分离与提纯
基础梳理
物质的分离和提纯
根据混合物中各物质溶解性、沸点、被吸附性能及在不同溶剂中溶解性的不同,可以选用过滤和结晶、蒸馏(或分馏)、纸上层析、萃取和分液等方法进行分离和提纯。
分离提纯方法21世纪教育网 适用范围 实例
过滤 固体与液体不互溶的混合物 粗盐的提纯
结晶与重结晶 混合物中各成分在溶剂中溶解度不同,包括蒸发溶剂结晶和降温结晶 分离NaCl和KNO3的混合物
蒸馏(分馏) ①难挥发的固体杂质在液体中形成的混合物[来源:21世纪教育网]②互溶液体沸点有明显差异 蒸馏水、无水乙醇的制备、石油的分馏21世纪教育网CCl4(沸点76.75℃)和甲苯(沸点110.6℃)混合物的分离
层析 被吸附能力不同的物质的分离 红、蓝墨水混合物中的不同色的分离
分液 两种互不混溶的液体混合物 CCl4和水的分离
萃取 溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同 利用CCl4从溴水中萃取溴
注意:不同的分离方法都有一定的适用范围,要根据不同混合物的性质选择合适的方法进行分离,且有时需要多种方法配合使用。
例题解析
例1.某溶液含有较多的Na2SO4和少量的Fe2(SO4)3。若用该溶液制取芒硝(Na2SO4· 10H2O),可选择的操作有(1)加适量H2SO4溶液;(2)加金属钠;(3)结晶;(4)加过量NaOH溶液;(5)加强热脱结晶水;(6)过滤。正确的操作步骤是 ( )
A.(2)(6)(3) B.(4)(6)(1)(3)
C.(4)(6)(3)(5) D.(2)(6)(1)(3)(5)
【解析】在日常生活和工业生产中需要分离许多物质,要用到化学反应。选择化学试剂时注意(1)不引入新的杂质;(2)所加试剂一般过量,以保证将杂质全部除去,同时后续试剂须将过量的前一试剂除去;(3)过程简便、安全;(4)若存在多种杂质,注意所加除杂试剂顺序。根据题目要求,主要是除去Fe3+,加过量的NaOH溶液将Fe3+沉淀。将沉淀过滤后,过量的NaOH溶液用适量的H2SO4溶液除去。再结晶得Na2SO4·10H2O,即芒硝。A、D选项用金属钠与水反应,实验不经济、不安全,且A未考虑加入过量试剂的问题,C中最后一步加强热脱去结晶水,得不到芒硝,只能得到Na2SO4固体。选B。
例题2.下列各物质中所含少量杂质,用括号内物质能除去并且不引入其他杂质的是 ( )
A.二氧化碳中含的氯化氢(饱和小苏打溶液)
B.氢气中所含的硫化氢(硫酸铜溶液)
C.铁粉中所含的铜粉(稀硫酸)[来源:21世纪教育网]
D.氯化钠溶液中所含的氯化钡(硫酸)
【解析】选项A含有氯化氢的二氧化碳通过饱和小苏打溶液,氯化氢在溶液中与小苏打(NaHCO3)反应产生CO2而除去,CO2从溶液中逸出,达到除去氯化氢的目的;选项B含硫化氢的氢气通过硫酸铜溶液时,硫化氢与硫酸铜溶液反应生成CuS沉淀(不溶于水也不溶于酸)而除去,氢气从溶液中逸出;选项C含铜粉的铁粉加入到足量的稀硫酸中,由于铜粉不与稀硫酸反应,而铁粉与稀硫酸反应,不仅没有除去铜粉,反而消耗了铁粉;选项D含氯化钡的氯化钠溶液中加硫酸,氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡和盐酸,溶液中引进了盐酸,同时硫酸的量也难以控制。 【正确答案】A B
例题3.有NaCl、NH4Cl、FeCl3、CuCl2、Na2SO4五种溶液,试只用一种试剂把它们鉴别开来,这种试剂是( )
A.盐酸 B.烧碱溶液 C.氢氧化钡溶液 D.氯化钡溶液
【解析】解答本题时,应同时考虑阴、阳离子的鉴别方法,从中找到合适的试剂。鉴别Na+、NH4+、Fe3+、Cu2+离子需用碱溶液,NH4+与强碱溶液放出氨气,Fe(OH)3是红褐色沉淀、Cu(OH)2是蓝絮状沉淀;鉴别Cl-、SO42-离子需用可溶性的钡盐溶液,硫酸钡是白色沉淀。所以,综合以上考虑,应该选用氢氧化钡溶液。
【正确答案】C
例题4.有甲、乙、丙三种溶液,向Na2CO3溶液中加入甲,生成白色沉淀,继续加入乙(过量),沉淀溶解并产生气体;最后加入丙,又有白色沉淀生成,则有甲、乙、丙三种溶液的组合是 ( )
A.甲:BaCl2、乙:H2SO4、丙:MgCl2 B.甲:CaCl2、乙:HNO3、丙:AgNO3
C.甲:BaCl2、乙:HCl、丙:Na2SO4 D.甲:CaCl2、乙:H2SO4、丙:ZnCl2
【解析】此题可用排除法。条件1四个选项均成立,因向Na2CO3溶液中加入BaCl2或CaCl2均生成BaCO3或CaCO3的白色沉淀;条件2,即可将A、D选项排除掉;条件3,B、C均成立,Ag+可与Cl-反应生成AgCl白色沉淀,SO42-可与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀。
【正确答案】B C
例题5.“粗盐提纯”的实验中,蒸发时,正确的操作是 ( )
A.把浑浊的液体倒入蒸发皿中加热 B.开始析出晶体后用玻璃棒搅拌
C.待水分完全蒸干后停止加热 D.蒸发皿中出现多量固体时停止加热
基础训练
1.下列分离混合物的操作中,必须加热的是 ( )
A. 过滤 B.升华 C.结晶 D.蒸馏
2.用天然水制取纯度较高的水通常采用的方法是 ( )
A 煮沸并加入石灰纯碱 B. 加明矾搅拌
C. 进行多次过滤 D 蒸馏
3.下列各组物质仅用蒸馏水不能鉴别的是 ( )
A.汽油、酒精、硝基苯(不溶于水的液体,ρ>1g·cm-3 )
B.食盐、烧碱、硝酸铵
C.蔗糖、硫酸铜粉末、碳酸钙粉末
D.氧化铜、二氧化锰、活性炭
4.下列各组仪器:①漏斗;②容量瓶;③滴定管;④分液漏斗;⑤天平;⑥量筒;⑦胶头滴管;⑧蒸馏烧瓶。常用于物质分离的是 ( )
A.①③⑦ B.②⑥⑦
C.①④⑧ D.④⑥⑧21世纪教育网
5.下列实验操作:① 过滤 ② 分液 ③ 萃取 ④ 蒸馏 ⑤ 分馏。不能用于分离相互混溶的溶液的是 ( ) 21世纪教育网
A ③和④ B. ①和② C ③、④和⑤ D. ①、②和③
6.下列除杂质的方法不可行的是( )
A.用NaOH溶液除去CO2中混有的SO2
B.将混合气体通过灼热的铜网除去N2中的少量O2
C.用新制的生石灰,通过加热蒸馏,以除去乙醇中的少量水
D.用盐酸除去AgCl中少量的Ag2CO3
7.欲将NaCl中混有的少量碳铵和砂子SiO2除去,所进行的必要分离方法是 ( )
A.溶解、过滤、萃取 B.加热、溶解、过滤
C. 升华、萃取、分液 D.盐析、渗析、纸上层析
8.今有下列仪器:铁架台、铁圈、三脚架、烧杯、漏斗、石棉网、酒精灯、玻璃棒、量筒、蒸发皿、火柴。从缺乏必要的仪器和用品的角度考虑,不能进行的分离操作是 ( )
A.过滤 B.升华 C. 萃取 D. 蒸发
9.为了除去KCl固体中少量MgSO4和CaCl2杂质,须进行下列六项操作,正确的次序是
①加水溶解;②加热蒸发得到晶体;③加入过量BaCl2溶液;④加入过量盐酸;⑤加入过量K2CO3; ⑥过滤。( )
A.①⑤③⑥④② B.①⑤③④⑥②
C.①③④⑥⑤② D.①③⑤⑥④②
10.某工厂排出的废液中含有Ba2+、Ag+、Cu2+,用①Na2CO3溶液,②NaOH溶液,③盐酸三种试剂将它们逐一沉淀并加以分离,加入试剂的正确顺序是( )
A.②③① B.③②① C.①②③ D.③①②
11.下列各组物质中不易用物理性质区别的是( )
A.苯和四氯化碳 B.氯化铵和硝酸铵晶体
C.酒精和汽油 D.碘和高锰酸钾固体
12.下列分离提纯物质的操作中,错误的是 ( )
A.用过滤的方法除去食盐中的泥沙
B.用渗析的方法除去淀粉中的氯离子
C.用结晶的方法分离氯化钠和硝酸钾
D.用加热的方法除去碳铵中混有的碘
13.欲除去KNO3溶液中混有的少量Cu2+、Mg2+、SO42—,下列加入试剂的顺序中正确的是 ( )
A BaNO32、KOH、K2CO3、HNO3
B. K2CO3、BaNO32、KOH、HNO3
C KOH、K2CO3、BaNO32、HNO3
D. BaNO32、K2CO3、KOH、HNO3
14.提供如下试剂:烧碱、铜片、大理石、蒸馏水,欲进行以下物质的制取或实验,从欠缺试剂的角度看,无法进行的是( )
A.制取纯碱 B.制取氧化铜
C.测定烧碱的物质的量浓度 D.制取氢气
15.下面所列的是中学化学实验室中几种常见的玻璃仪器:
①温度计 ②容量瓶 ③滴定管 ④烧杯 ⑤圆底烧瓶 ⑥量筒 ⑦玻璃棒
(1)一般应在常温下使用的仪器是 (填写编号);可作反应容器并可加热的是
(填写编号)
(2)下列两个实验中都要用到玻璃棒,但其作用可能不完全相同
A.在“用无水碳酸钠配制100mL0.12mol/L的碳酸钠溶液”的实验中,玻璃棒的作用是:(填写编号)
B.在“用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氯化钡溶液、盐酸、水等试剂除去粗盐中的Mg2+、Ca2+、SO42- 等杂质离子以获得纯净的食盐”的实验中玻璃棒的作用可能是: (填写编号) 。 ①搅拌 ②引流 ③蘸取溶液
16.表中所列欲进行分离的混合物,在甲组中选出所用的试剂、乙组中选出所用的主要方法,将其序号填入表中相应栏中。
甲组:① 水 ② 氢氧化钠溶液 ③ 汽油 ④ 食盐 ⑤ 正丁醇(一种有机溶剂)
乙组:A 结晶 B 蒸馏 C 萃取 D 分液 E 盐析 F 渗析 G 纸上层析21世纪教育网
编号 混合物 试剂序号 方法序号
1 硝酸钾和氯化钠的固体混合物
2 乙醇和乙酸的混合液
3 碘化钾和碘的混合液 21世纪教育网
4 淀粉和食盐的固体混合物
5 少量石蕊和酚酞的混合液
17.用于分离或提纯物质的方法有:A.蒸馏(分馏) B.盐析C.过滤 D.重结晶 E.升华 F.渗析 G.加热分解 。下列各组混合物的分离或提纯应选用上述哪一种方法最合适?(把选用的方法的标号填入括号内)
(1)除去Ca(OH)2溶液中悬浮的CaCO3微粒( )
(2)除去Fe(OH)3胶体中混有的Cl-离子( )
(3)除去乙醇中的少量水( )( )
(4)除去氧化钙中的碳酸钙( )21世纪教育网
(5)除去固体碘中混有的砂子 ( )
18.右图所示装置有多种用途,请回答下列问题:
(1)洗气:除去CO中的水蒸气,装置内应盛放 ;
(2)检验:证明CO中混有CO2,装置内应盛放 ;
(3)集气:若用排空气法收集比空气轻的气体时,气体应从装置的 端通入(填“A”或“B”,下同);若收集比空气重的气体,则气体从 端通入。若用排水法收集O2时,瓶内应先装满水,气体从 端通人。
(4)贮气:若要用水将装置中的氧气排出进行实验时,水应从 端通人。
(5)量气:若要测定实验室制得的少量O2的体积,则应在瓶内先装满水,再将O2从 端通入。
答1.BD 2.D 3.D 4.C 5.B 6.A 7.B 8.A C 9.D 10.B 11.B 12.D 13.AD 14. C
15.(1)②③⑥;④⑤(2)①②;①②③
16.(1)① A (2)② B (3)③ C (4)① F (5)⑤ G
17.(1)C(2)F(3)A(4)G(5)E
18.(1)浓H2SO4(2)澄清石灰水(3)B A B(4)A(5)