2021届一轮复习人教版物质的分离、提纯与检验学案 15页

第2讲　物质的分离、提纯与检验 ‎【2021·备考】‎ 最新考纲：1.掌握常见物质分离与提纯的常用方法。2.掌握常见离子的检验方法。‎ 核心素养：1.科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动；能发现和提出有探究价值的问题，从问题和假设出发，确定物质的分离和提纯以及检验探究方案，进行科学探究；善于合作，敢于质疑，勇于创新。‎ ‎2.科学精神与社会责任：在物质分离与提纯的方案设计中，要具有环境保护和合理开发、利用资源的意识；能关心并积极参与和化学有关的社会热点问题的讨论，有社会责任感，敢于参与力所能及的决策和实践活动。‎ 考点一　物质的分离和提纯 ‎(频数：★★★　难度：★★☆)‎ 名师课堂导语 物质的分离与提纯是高频考点，在一卷和二卷都有所涉及，应掌握常见分离装置及使用注意事项，常见物质分离、提纯方法，能设计相关分离、提纯方案，另外一些创新型的分离、提纯装置也应加以关注。‎ ‎1.分离、提纯的含义 ‎2.物质分离与提纯的实验装置 ‎(1)常规实验装置 ‎①过滤 适用范围 把不溶性固体与液体进行分离 注意事项 一贴 滤纸紧贴漏斗内壁 二低 滤纸上缘低于漏斗口 液面低于滤纸上缘 三靠 烧杯紧靠玻璃棒 玻璃棒下端紧靠三层滤纸处 漏斗下端紧靠烧杯内壁 ‎②蒸发 ‎ ‎ 适用范围 分离易溶性固体的溶质和溶剂 注意事项 玻璃棒的作用：搅拌，防止液体局部过热而飞溅 停止加热的标准：当有大量晶体析出时停止加热，利用余热蒸干 ‎③萃取和分液 适用范围 萃取：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来 分液：分离两种互不相溶且易分层的液体 注意事项 ‎①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大；‎ ‎②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；‎ ‎③萃取剂与溶质不反应；‎ ‎④常用的萃取剂是苯或CCl4，一般不用酒精作萃取剂 ‎④蒸馏 适用范围 分离沸点相差较大且互溶的液体混合物 注意事项 温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处 蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片，目的是防止暴沸 冷凝管水流方向为下口进，上口出 ‎⑤升华 适用范围 某种组分易升华的混合物，利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法 注意事项 如NaCl固体中的I2可用该方法，但NH4Cl固体中的I2不能用升华的方法分离 ‎(2)创新实验装置 ‎①过滤装置的创新——抽滤 由于水流的作用，使装置a、b中气体的压强减小，故使过滤速率加快 ‎②蒸馏装置的创新 由于冷凝管竖立，使液体混合物能冷凝回流，若以此容器做反应容器，可使反应物能循环利用，提高了反应物的转化率 ‎3.物质分离与提纯的实验方法 ‎①物质分离提纯的物理方法 ‎②物质分离提纯的化学方法 方法 原理 举例 洗气法 将气体混合物通过洗气装置而除去杂质气体 让混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶除去Cl2中的少量HCl 沉淀法 将杂质离子转化为沉淀 Cl－、SO、CO及能形成弱碱的金属阳离子可加入适当的沉淀剂，使离子生成沉淀，过滤除去 气化法 将杂质离子转化为气体 CO、HCO、SO、HSO、NH等与H＋或OH－反应生成气体除去 热分解法 除去NaCl中的NH4Cl 用加热法除去固体混合物中易分解的物质 酸碱溶解法 利用酸或碱将杂质溶解除去 用盐酸除去SiO2中的CaCO3‎ 氧化还原法 利用氧化还原反应除去杂质 用酸性KMnO4溶液除去CO2中SO2‎ 水解法 利用水解反应除去杂质 可用CuO、Cu(OH)2等除去CuCl2溶液中的FeCl3‎ 电解法 利用电解原理分离和提纯物质 电解精炼铜，将含杂质的粗铜作阳极、精铜作阴极，电解液为含铜离子的溶液 ‎[速查速测]‎ ‎1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)除去Cu粉中混有CuO的实验操作是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥(×)‎ ‎(2)将Cl2与HCl的混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2(×)‎ ‎(3)用CCl4萃取碘水中的I2的实验操作是先从分液漏斗下口放出有机层，后从上口倒出水层(√)‎ ‎(4)过滤操作中，漏斗的尖端应接触烧杯内壁(√)‎ ‎(5)将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是CO2(×)‎ ‎2.分离提纯装置判断 ‎(1)图A是蒸馏时的接收装置(×)‎ ‎(2)用图B完成苯萃取碘水中I2，分出水层后的操作(×)‎ ‎(3)用图C装置除去粗盐溶液中不溶物(×)‎ ‎(4)用图D装置除去CO气体中的CO2气体(×)‎ ‎(5)用图E装置蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体(×)‎ ‎(6)用图F装置从KI和I2的固体混合物中回收I2(×)‎ ‎3.(教材实验探究)教材“实验1－1”探究 ‎(1)除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO杂质离子，应依次加入(写试剂化学式)__________________________________________________________________。‎ ‎(2)过滤时所用到的玻璃仪器为__________________________________________。‎ ‎(3)蒸发时，能否将母液蒸干后，再停止加热。_____________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ 答案　(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH或NaOH、BaCl2、Na2CO3‎ ‎(2)烧杯、漏斗、玻璃棒 ‎(3)不能，如果将母液蒸干后，再停止加热，蒸发皿的余热会使析出的晶体受热不均而飞溅，造成食盐损失和实验事故 ‎[A组　基础知识巩固]‎ ‎1.《炼丹秘诀》中的“抽汞法”有如下叙述：“朱砂不计多少。入沙锅中以炭屑填平锅口，剪蛎壳板如锅大密钻小窍盖之，却将空沙锅一个与前锅二口相合，铁丝固济(包括有用铁丝缠和用盐泥固济二法)，地下掘一穴安埋空锅，锻炼之后候冷取出，大概银朱一两只有真汞三钱。”文中涉及的操作方法是(　　)‎ A.蒸馏 B.升华 ‎ C.干馏 D.萃取 解析　意思为“向一沙锅中放入一定量的朱砂，用炭屑填平锅口，剪与锅一般大蛎壳板，在上面钻许多小孔，盖在锅上，再将一空沙锅与该锅的口密合，再用铁丝等固定密封，在地上挖一洞，将空锅放在洞口上，加热锻烧，冷却后可以得到汞”。即通过加热反应产生的汞蒸气冷却后得纯净汞。‎ 答案　A ‎2.下列物质中杂质(括号内为杂质)的检验试剂、除杂试剂和除杂方法都正确的是(　　)‎ 选项 物质及其杂质 ‎ 检验试剂 ‎ 除杂试剂 ‎ 除杂方法 A HCl(Cl2)‎ 湿润的淀粉KI试纸 饱和食盐水 洗气 B C2H5OH(H2O) ‎ 无水硫酸铜粉末 生石灰 ‎ 蒸馏 C CO2(SO2) ‎ 品红溶液 饱和碳酸钠溶液 洗气 D NH4Cl(I2)‎ ‎ 淀粉溶液 无 ‎ 加热 解析　HCl极易溶于水，饱和食盐水能除去Cl2中的HCl气体，A错误。生石灰与水反应生成氢氧化钙，与乙醇的沸点相差较大，再通过蒸馏可得乙醇，B正确。饱和碳酸钠溶液与SO2、CO2均能反应，可以选择酸性高锰酸钾溶液除去CO2中的SO2，C错误。碘受热易升华，NH4Cl受热分解成NH3和HCl，遇冷又结合成NH4Cl固体，加热不能除去NH4Cl中的I2，D错误。‎ 答案　B ‎3.从海带中提取碘要经过灼烧、浸取、过滤、氧化、萃取、分液、蒸馏等操作，下列对应的装置合理、操作规范的是(　　)‎ 解析　A项，灼烧应选用坩埚，错误；B项，应用玻璃棒引流，错误；C项，碘的苯溶液应从上口倒出，错误。‎ 答案　D ‎【反思归纳】‎ 物质分离和提纯的原则与注意事项 ‎(1)原则——“两不”和“两易”‎ 两不：①不增(不增加新的杂质)；②不减(不减少被提纯物质)。‎ 两易：①易分离(被提纯物质与杂质易分离)；②易复原(被提纯的物质易恢复原来的组成状态)。 ‎ ‎(2)注意事项 ‎①除杂试剂须过量。‎ ‎②过量试剂须除尽。‎ ‎③除去多种杂质时要考虑加入试剂的先后顺序，选择最佳的除杂途径。‎ ‎[B组　考试能力过关]‎ ‎4.下列分离方法正确的是(　　)‎ A.回收水溶液中的I2 ：加入乙酸，分液，蒸发 B.回收含有KCl的MnO2：加水溶解，过滤，干燥 C.除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管 D.除去乙醇中的水，加入无水氯化钙，蒸馏 答案　B ‎5.《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 解析　“令砒烟上飞着覆器”“凝结”说明该操作为升华。‎ 答案　B ‎6.下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是(　　)‎ 选项 目的 分离方法 原理 A 分离溶于水的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度较大 B 分离乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同 C 除去KNO3固体中混杂的NaCl 重结晶 NaCl在水中的溶解度很大 D 除去丁醇中的乙醚 蒸馏 丁醇与乙醚的沸点相差较大 解析　乙醇与水互溶，不能用作萃取剂，A项错；乙醇和乙酸乙酯互溶，不能用分液方法分离，B项错；除去KNO3中NaCl杂质是利用二者在不同温度下溶解度变化差别很大，使用重结晶法，C项错；分离两种沸点差别较大的互溶液体，一般使用蒸馏操作，D项正确。‎ 答案　D ‎7.下列除杂方案错误的是(　　)‎ 选项 被提纯的物质 杂质 除杂试剂 除杂方法 ‎ A CO(g)‎ CO2(g)‎ NaOH溶液、浓H2SO4‎ 洗气 ‎ B NH4Cl(aq)‎ Fe3＋(aq)‎ NaOH溶液 过滤 C Cl2(g)‎ HCl(g)‎ 饱和食盐水、浓H2SO4‎ 洗气 D Na2CO3(s)‎ NaHCO3(s)‎ ‎－‎ 灼烧 解析　A项，NaOH溶液吸收CO2，浓H2SO4除去水蒸气，且两种试剂都不与CO反应，正确；B项，NaOH溶液不仅能与Fe3＋反应，还能与NH反应，且还能引入杂质，错误；C项，饱和食盐水可以除去HCl，浓H2SO4可以除去水蒸气，正确；D项，灼烧能使NaHCO3固体分解生成Na2CO3，正确。‎ 答案　B 考点二　离子的检验与推断 ‎(频数：★★☆　难度：☆☆☆)‎ 名师课堂导语 本考点在高考中主要考查：(1)常见离子(或物质)的检验方法。(2)离子推断。特别是有干扰离子时，某些离子的检验更是考查重点，复习时要加以关注。‎ ‎1.离子检验的三种方法 ‎(1)沉淀法 离子 试剂 现象 反应原理(离子方程式)‎ Cl－、Br－、I－‎ 稀HNO3和AgNO3溶液 AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)‎ Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ag＋＋Br－===AgBr↓、Ag＋＋I－===AgI↓‎ SO 稀盐酸和BaCl2溶液 白色沉淀 Ba2＋＋SO==BaSO4↓‎ Fe2＋‎ NaOH溶液 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀 Fe2＋＋2OH－===‎ Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ K3[Fe(CN)6] 溶液 蓝色沉淀 ‎3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓‎ Fe3＋‎ NaOH溶液 红褐色沉淀 Fe3＋＋3OH－===‎ Fe(OH)3↓‎ ‎(2)气体法 离子 试剂 现象 反应原理(离子方程式)‎ NH 浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸 产生有刺激性气味的气体，且气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH＋OH－NH3↑＋H2O CO 稀盐酸和石灰水 石灰水变浑浊 CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，CO2＋Ca2＋＋2OH－=== CaCO3↓＋H2O SO 稀H2SO4和品红溶液 产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液褪色 SO＋2H＋===SO2↑＋H2O ‎(3)显色法 离子 试剂 现象 反应原理(离子方程式)‎ I－‎ 氯水、淀粉溶液 溶液变蓝色 ‎2I－＋Cl2===2Cl－＋I2‎ Fe2＋‎ KSCN溶液和氯水 先加KSCN溶液无变化，滴加氯水后变红色 ‎2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3‎ Fe3＋‎ KSCN溶液 红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3‎ Na＋、K＋‎ Pt(Fe)丝和稀盐酸 火焰分别呈黄色、紫色 K＋要透过蓝色钴玻璃观察焰色 ‎2.排除三种离子检验的“干扰”‎ ‎(1)SO的检验 ‎①检验方法 ‎②排除干扰 Ag＋的干扰 先用盐酸酸化，能防止Ag＋干扰 CO、SO的干扰 因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀，与BaSO4白色沉淀不同的是这些沉淀能溶于盐酸中，因此检验SO时，必须先用盐酸酸化(不能用HNO3、H2SO4酸化)‎ 所用的钡盐不能用Ba(NO3)2溶液，因为在酸性条件下，SO、HSO会被溶液中的NO(H＋)氧化成SO，从而得出错误结论。‎ ‎(2)CO的检验 ‎①检验方法 ‎②排除干扰 HCO的干扰 若被检液中不含CO而含有HCO，则加入CaCl2(或BaCl2)溶液时不会产生白色沉淀，故可用BaCl2(或CaCl2)不能用Ba(OH)2[或Ca(OH)2]‎ SO的干扰 因为CaSO3与CaCO3一样，也是白色沉淀，且CaSO3也能与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的气体(SO2)，但SO2是有刺激性气味的气体，故可用无色无味来排除SO的干扰 ‎(3)Fe2＋的检验 ‎①溶液中只含Fe2＋：可用KSCN溶液和氯水检验，不考虑干扰问题。‎ ‎②溶液中含Fe2＋、Fe3＋，不含Cl－时，可加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，说明溶液中含有Fe2＋，不能用KSCN溶液和氯水，原因是Fe3＋形成干扰。‎ ‎③溶液中含有Fe2＋、Fe3＋、Cl－时，加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，生成蓝色沉淀，不能用酸性KMnO4溶液，原因是Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色，Cl－能形成干扰。‎ ‎3.离子推断中的基本原则 ‎[速查速测]‎ ‎1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，出现白色沉淀，则溶液中可能有SO或Ag＋(√)‎ ‎(2)加入CaCl2溶液，有白色沉淀生成，溶液中一定存在CO(×)‎ ‎(3)滴入硝酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，溶液中一定存在SO(×)‎ ‎(4)加入稀硫酸，产生使品红褪色的无色有刺激性气味的气体，则溶液中一定存在SO(×)‎ ‎(5)某溶液的焰色反应呈黄色，则溶液中一定有钠元素，不能确定是否有钾元素(√)‎ ‎2.[教材改编题]下列鉴别方法可行的是(　　)‎ A.滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口检验溶液中是否含有NH B.用Ba(NO3)2溶液鉴别Cl－、SO和CO C.通入少量Cl2后，溶液变为棕黄色，再加入淀粉溶液后，溶液变蓝，说明有I－‎ D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸白色沉淀消失，说明有Ca2＋‎ 答案　C ‎3.(思维探究)怎样检验溶液中既有Cl－，又有SO？‎ 答案　向试液中，先加足量的Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，过滤后，再向滤液中加入AgNO3溶液，仍有白色沉淀，且白色沉淀不溶于稀HNO3。‎ ‎[A组　基础知识巩固]‎ ‎1.下列关于离子检验的说法正确的是(　　)‎ A.检验溶液中是否含有Ba2＋：取少量待测液，向其中加入少量稀硫酸，若有白色沉淀产生，则溶液中含有Ba2＋‎ B.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可选用的试剂是酸性KMnO4溶液 C.检验溶液中是否含有CO：取少量待测液，向其中加入适量稀盐酸，观察是否有大量气泡产生 D.在未知溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀，加稀硝酸，沉淀不溶解，说明该未知溶液中存在SO或SO 解析　A.如果溶液中含有Ca2＋、Ag＋等，向其中加入少量稀硫酸，会有硫酸钙、硫酸银等白色沉淀产生，所以不能确定溶液中含有Ba2＋，故A错误；B.硫酸亚铁可将KMnO4还原而使酸性KMnO4溶液褪色，故B正确；C.HCO、SO、HSO也可遇稀盐酸产生大量气泡，故C错误；D.也可能存在Ag＋‎ ‎，产生氯化银白色沉淀，故D错误。‎ 答案　B ‎2.某化学兴趣小组在课外活动中，对某一份溶液成分(已知不含其他还原性离子)进行了检测，其中三次检测结果如下表所示：‎ 检测序号 溶液中检测出的离子组合 第一次 KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl 第二次 KCl、AlCl3、Na2SO4、K2CO3‎ 第三次 Na2SO4、KCl、K2CO3、NaCl 则下列说法合理的是(　　)‎ A.三次检测结果都正确 B.该溶液中的阳离子无法判断 C.为了检验SO，应先加过量稀硝酸后再滴加Ba(NO3)2溶液，观察是否有沉淀现象 D.为了确定是否存在CO，可以向其中滴加CaCl2溶液，观察是否有沉淀现象 解析　Al3＋与CO不能大量共存于溶液中，第二次检测结果不正确，A项错误；因第一次、第三次检测中均有CO，阳离子均只有K＋、Na＋，故溶液中的阳离子可以确定，B项错误；CO也能与Ba2＋结合形成沉淀，先加过量稀硝酸可排除CO的干扰，再加Ba(NO3)2溶液来检验SO，C项正确；CaSO4也可沉淀出来，D项错误。‎ 答案　C ‎3.某同学为检验溶液中是否含有常见的几种无机离子，进行了如图所示的实验操作。其中检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。由该实验能得到的正确结论是(　　)‎ A.原溶液中一定含有SO B.原溶液中一定含有NH C.原溶液中一定含有Cl－ D.原溶液中一定含有Fe3＋‎ 解析　原溶液中加入Ba(NO3)2和HCl生成白色沉淀，原溶液中可能存在SO、SO或Ag＋，A错误；因检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中一定含有NH，B正确；加AgNO3溶液产生白色沉淀，可能是加入的HCl引起的，C错误；加入KSCN溶液得到红色溶液，Fe3＋可能是由原溶液中的Fe2＋被H＋、NO氧化而来的，故原溶液中不一定含有Fe3＋，D错误。‎ 答案　B ‎【思维建模】‎ 无色溶液中离子检验的一般思路 ‎[B组　考试能力过关]‎ ‎4.下列化合物中，能与Na2CO3溶液反应生成沉淀且沉淀可溶于NaOH溶液的是(　　)‎ A.MgCl2 B.Ca(NO3)2‎ C.FeSO4 D.AlCl3‎ 答案　D ‎5.某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：‎ ‎①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；‎ ‎②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。‎ 该白色粉末可能为(　　)‎ A.NaHCO3、Al(OH)3 B.AgCl、NaHCO3‎ C.Na2SO3、BaCO3 D.Na2CO3、CuSO4‎ 解析　A项，NaHCO3、Al(OH)3 中加入足量稀硫酸有气泡产生，生成硫酸钠、硫酸铝、二氧化碳和水，最终无固体存在，错误；B项，AgCl不溶于酸，固体不能全部溶解，错误；C项，亚硫酸钠和碳酸钡加入水，碳酸钡不溶于水使部分固体不溶解，加入稀盐酸，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水，固体全部溶解，再将样品加入足量稀硫酸，稀硫酸和碳酸钡反应生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水，正确；D项，Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸，振荡后无固体存在，错误。‎ 答案　C ‎6.根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是(　　)‎ 选项 实验操作 现象 结论 A 将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水 石灰水变浑浊 该溶液中一定含有CO B 常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中 铁片不溶解 常温下，铁与浓硫酸一定没有发生化学反应 C 向某食盐溶液中滴加淀粉溶液 溶液颜色不变 该食盐中一定没有添加KIO3‎ D 向苯酚钠溶液中滴加乙酸溶液 溶液变浑浊 相同条件下，乙酸的酸性一定比苯酚强 解析　A项，能使澄清石灰水变浑浊的气体有SO2或CO2，因此溶液中可能含有CO、HCO、HSO、SO中的一种或几种，错误；B项，发生钝化，即在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止进一步被氧化，发生了化学变化，错误；C项，淀粉遇I2溶液才变蓝，要检验KIO3，需要先将IO转化为I2，错误；D项，苯酚钠与乙酸反应生成苯酚，说明乙酸的酸性强于苯酚，正确。‎ 答案　D