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  4. 设计实验和科学探究物质的变质物质的除杂物质的鉴别

某实验室把氢氧化钠浓溶液暴露在空气中一段时间,实验员猜测氢氧化钠浓溶液已部分变质.于是他进行了以下实验:实验目的实验步骤实验现象结论及解释(写出化学方程式)检验是否变

一、题文

某实验室把氢氧化钠浓溶液暴露在空气中一段时间,实验员猜测氢氧化钠浓溶液已部分变质.于是他进行了以下实验:
实验目的实验步骤实验现象结论及解释
(写出化学方程式)
检验是否变质方法1:取样,向样品只加入适量的稀盐酸产生无色气体
方法2:取样,向样品中加入了一种碱溶液_____________产生白色沉淀
方法3:取样,向样品中加入一种盐溶液 ______________产生白色沉淀
除去杂质1.加入适量的____白色沉淀此空不填写
2.______________此空不填写此空不填写
结论:氢氧化钠浓溶液暴露在空气中一段时间______.

考点提示:设计实验和科学探究,物质的变质,物质的除杂,物质的鉴别

二、答案

方法1:加入盐酸生成了气体,则该气体是二氧化碳,所以发生的反应为盐酸和碳酸钠的反应
方法2:根据实验现象可以知道加入的碱能够和碳酸钠反应生成沉淀,能够和碳酸钠反应生成沉淀的碱为氢氧化钙或是氢氧化钡.故可以写出反应的化学方程式
方法3:向样品中加入盐后生成了沉淀,可知加入的应该是氯化钙或是氯化钡,故可以写出该反应的化学方程式
除去杂质常用氢氧化钙溶液使碳酸根离子转化为沉淀,然后过滤即可.
结论:根据实验现象可以看出该氢氧化钠溶液已经变质
故答案为:
实验目的实验步骤实验现象结论及解释
(写出化学方程式)
检验是否变质方法1:取样,向样品只加入适量的稀盐酸产生无色气体Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O
+CO2
方法2:取样,向样品中加入了一种碱溶液_
Ca(OH)2
产生白色沉淀 Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
方法3:取样,向样品中加入一种盐溶液  CaCl2或BaCl2产生白色沉淀CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl

BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl
除去杂质1.加入适量的Ca(OH)2白色沉淀 
2.过滤 
(2)结论:已部分变质生成Na2CO3

三、考点梳理

知名教师分析,《某实验室把氢氧化钠浓溶液暴露在空气中一段时间,实验员猜测氢氧化钠浓溶液已部分变质.于是他进行了以下实验:实验目的实验步骤实验现象结论及解释(写出化学方程式)检验是否变》这道题主要考你对 设计实验和科学探究物质的变质物质的除杂物质的鉴别 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:设计实验和科学探究,物质的变质,物质的除杂,物质的鉴别

考点名称:设计实验和科学探究
  • 科学探究:

    (1)
    (2)化学课程中的科学探究,是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学探究活动,激发对化学学习的兴趣,增进对科学的情感,理解科学的本质,学习科学探究的方法,初步形成科学探究能力。科学探究是一种重要的学习方式,也是初中化学课程的重要内容,对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。

  • 化学学科科学探究的特点
    (1)新课标改革的理念是倡导探究式学习,“科学探究”是化学课程中重要的学习方式,使学生养成科学的思维方法和创新精神,培养学生的实践能力,因此,科学探究就是让学生有更多的机会去体验知识的探究过程,在探究过程中学习,在合作中学习,在学生与学生、教师与学生的交流中提升。“科学探究”是以问题为中心,南学生自己运用已有的知识选择恰当的手段,探究未知的现象、数据,并通过对获得的现象、数据的分析、归纳,得出正确的实验结论。从而使学生养成科学探究的态度,获得科学方法,提高运用科学知识解决生产、生活中实际问题的能力。

    (2)针对化学学科的特点,具体可从以下几个方面加强对科学探究的认识:
    ①感受到科学探究是人们获取科学知识、认识客观世界的重要途径;
    ②意识到提出问题和作出猜想对科学探究的重要性,知道猜想必须用事实来验证;
    ③知道科学探究可以通过实验、观察等多种手段获取事实和证据;
    ④认识到科学探究既需要观察和实验,又需要进行推理和判断;
    ⑤认识到合作与交流在科学探究中的重要作用.

    科学探究的要素和目标:

    探究过程要素达到目的
    提出问题a.能从日常现象或化学学习中,经过启发或独立地发现一些有价值的问题
    b.能比较清楚地表述所发现的问题
    猜想与假设a.能主动地或在他人的启发下对问题可能的答案作出猜想或假设
    b.具有依据已有的知识和经验对猜想或假设作出初步论证的能力
    制订计划a.在教师指导下或通过小组讨论,提出活动方案,经历制定科学活动计划的过程
    b.能在教师指导下或通过小组讨论,根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案,并且具有控制实验条件的能力
    进行实验a.能积极参与化学实验
    b.能顺利地完成实验操作
    c.能在实验操作中做到观察和思考相结合
    收集证据a.具有较强的实证意识
    b.学习运用各种方式对物质及其变化进行观察
    c.能独立地或与他人合作对观察和测量的结果进行记录,并运用图表等形式加以表述
    d.初步学会运用调查、资料查阅等方式收集解决问题所需要的证据
    解释与结论a.能对事实与证据进行简单的加工与整理,初步判断事实与假设之间的关系
    b.能依据一定的标准对物质及其变化进行简单的分类
    c.能在教师的指导下或通过与他人讨论对所获得的事实与证据进行归纳,从而得出正确的结论
    d.初步学会通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系,形成合理的知识结构
    反思与评价a.具有对探究结果的可靠性进行评价的能力
    b.能在教师的指导下或通过与他人讨论,对探究学习活动进行反思,发现自己与他人的长处以及存在的不足,并提出改进的具体建议
    c.能体验到探究学习活动的乐趣和成功的喜悦
    表达与交流a.能用口头、书面等方式比较明确地表述探究过程和结果,并能与他人进行交流和讨论
    b.与他人交流讨论时,既敢于发表自己的观点,又要善于倾听别人的意见
  • 解答实验探究题的方法技巧:
         科学探究是积极主动地获取化学知识和解决化学问题的重要实践活动,根据题目情景提供的信息,要求学生初步学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。要求考生会发现问题、提出问题、分析问题、并作出合理的猜想与假设,会设计实验验证自己的假设,以此考查学生的化学基础知识、综合实验能力和科学探究能力,培养学生的科学探究精神,提高科学素养。解答此类试题思维要有开放性,能探究性地提出问题.要敏锐地发现问题,提出假设和探究验证假设的方法,用观察到的现象和记录的数据进行推理和判断;要注意对试题提供的信息进行分析、数据的处理以及对探究问题的合理猜想和想象,不要生搬硬套,胡乱猜想,应在短时间内切准题目要害,找准突破口。
         
    综合实验题答题的基本方法和原则思维过程:
    原理一反应物一仪器装置一现象一结论一作用一意义一联想
    ①实验依据的性质和原理。
    ②反应物的状态及其替代物。
    ③装置的性能、使用方法、适用范围、注意事项、是否有替代装置。
    ④操作顺序、注意事项或操作错误产生的后果。
    ⑤现象描述要准确、全面、重点突出。
    ⑥直接得出结论或导出结论。

    氧气参加反应的对比实验设计方法:
    (1)探究氧气与其他物质反应条件的对比试验
    ①温度对比试验。用温度对比试验探究物质的着火点。如木炭和煤的着火点不同。
    ②浓度对比试验。用浓度对比试验探究可燃物能否与氧气发生反应或反应的现象不同。

    (2)金属生锈条件的对比试验
    与氧气接触铁不会生锈,与氧气、水同时接触铁才能生锈。铜与氧气、水和二氧化碳同时接触才能生锈。金属的生锈条件探究都是通过对比试验完成的。

    反应生成氧气速率的对比试验设计方法:
    (1)催化剂对制取氧气速率影响的对比试验
    ①有无催化剂的对比试验。如氯酸钾制氧气加入和不加入二氧化锰的对比试验。
    ②不同催化剂对过氧化氢分解的对比实验。如可设计对比试验探究MnO2,CuO,Fe2O3等对过氧化氢的分解速率的影响。
    (2)浓度对制取氧气速率影响的对比实验。
    如取不同浓度的对氧化氢溶液,加入同质量的MnO2观察H2O2分解速率。
    在设计对比实验时,必须使用控制变量法。每次对比实验只能研究一个变量,其他的变量应该控制在相同的状态。如设计对比实验研究MnO2和CuO哪种物质对H2O2分解速率影响大,那么容器中的过氧化氢浓度应相同。相反研究浓度对反应速率的影响,必须使用同种,同量的催化剂,温度,压强也应该相同。

    控制变量法探究固体物质溶解速率:
    中考试题中常出现探究“影响固体物质在水中的溶解速率的因素”的相关实验问题。在口常生活和实验中定性分析较多,如果定量分析就应该用控制变量法。
    (1)控制溶质质量、溶剂质量、温度、溶质的颗粒大小,探究搅拌对溶解速率的影响。搅拌比不搅拌溶解得快。
    (2)控制溶质质量、溶剂质量、温度,探究溶质的颗粒人小对溶解速率的影响,颗粒小的溶解快。
    (3)控制溶质质量、溶剂质量、溶质的颗粒大小,探究温度对溶解速率的影响,对大多数物质来说,温度越高溶解的速率越快。
  • 探究过程中获取、处理信息的常见方法:
    (1)观察
    ①观察要目的明确、重点清晰,具有典型性。如:做关于物质性质的化学实验,重点观察物质性状的改变,包括气味的改变、气体的逸出、沉淀的产生或溶解、颜色的变化。
    ②观察要准确、仔细,事物变化有时微妙、偶然,在偶然、微妙中包含着飞跃,观察仔细、准确,才会有所收获。如:对于葡萄球菌培养皿中生长出的霉菌可杀死葡萄球菌这一现象,一般人难以发现,英国的弗莱明经过仔细观察发现了这一现象,于是出现了造福于人类的青霉素。
    ③观察时应对某一事物发生变化前后的现象进行比较,或对相关事物发生变化的现象进行比较,看看相同之处、不同之处,以便从中发现规律。

    (2)比较分类
    比较分类也是一种常用的方法,关键是在于将学习对象或所研究问题以一定标准分门别类进行对比。找出异同点,分清研究问题和学习对象的特征及相互关系。如:区分化学变化和物理变化时,需找出区分标准——反应前后的物质是否为同种物质。

    (3)归纳演绎

    归纳是解决一般与特殊的重要方法。归纳时应注意对某些或个别的化学现象、化学问题等进行观察,总结它们的共同点。演绎是利用一般的知识、原理等对特殊的事实、现象进行分析,从而认识特殊情形的本质特征、属性。演绎时注意大小前提的正确性,如:元素周期律的发现及元素周期表的建立,既是比较归纳的结晶,也是演绎的功劳。

    发展科学探究能力:
    科学探究的活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达及运用等活动,科学思维具有广阔性、深刻性、独立性和敏捷性。下面谈谈科学探究的几种能力。

    (1)观察能力观察能力是在亲身实验的条件下观察事物的能力,是有目的、有计划地感知客观事物的能力。观察能力的培养重在观察、发现问题,在科学探究中很重要的一点就是把观察到的内容通过文字描述或者绘图等多种形式表达出来。观察是科学探究的重要手段。

    (2)提出问题的能力学生在生活、学习活动中,对自己身边的生活现象或学习化学时遇到的一些事例,能依据所给资料提出有探究价值的问题,并能对可能的答案作出猜想或假设。

    (3)操作能力科学探究往往是以实验为载体进行的,而科学探究的重要环节是通过实验验证假设与猜想,从而得出正确的结论,要动手实验,首先要掌握实验操作的基本技能,然后再按一定的操作顺序进行操作。常言道“实践出真知”,就说明了动手操作的重要性。

    (4)分析能力分析是通过对整体中的各个部分进行单独研究从而了解整体本质的探究方法。实验过程中要对实验现象、实验数据进行分析,找出它们的规律,然后要思考这些数据说明了什么,对你的假设是否有帮助。对整体中各个部分的研究是认识整体过程的基础。

    (5)比较能力比较是将两件或两件以上的事物,通过诸多方面的比较,从而得出异同的过程。比较是分类、归纳和概括的基础。比较能力的培养,对学生认识事物、掌握规律起着巨大作用。因此,在科学探究中应重视比较能力的培养。

    (6)归纳概括能力归纳概括是根据一部分信息来推断总体信息。要正确地做出归纳概括,从总体中选出的样本就必须具有代表性、广泛性。如:在学习酸的化学性质时,盐酸和稀硫酸都能使紫色的石蕊试液变红,即可归纳概括出大多数酸溶液都能使紫色石蕊试液变红,这就利用r归纳概括技能。

    (7)推理能力当你对观察到的现象做出解释时,即在进行推理时,要注意推理不一定就是事实,即使是根据正确的观察做出的推论,也可能是错误的。要证明推论正确,唯一的方法就是再进一步观察、调查和研究。

    (8)评价能力做出评价就是评估某件事情的好坏、对错。如:评价一个实验方案的设计是否合理,操作是否方便,对环境是否有害等。做出评价前,需要全面地考虑到事情的正面与反面,并明确自己持有什么样的观点和评价标准。在科学探究中要学会评价。

    (9)合作学习能力化学学习中的科学探究过程,往往是学生小组或团队活动的过程,在合作探究中,学生应具有团结协作、资源共享的能力。

    化学科学探究性试题分类:
    (1)发现问题类探究题从生活现象、自然现象和实验现象中选出有价值的问题。解释此类问题的关键:观察、分析、联想,提出的问题要有探究价值,要有利于设计实验方案,有利于现象的观察和描述。解答此类探究题的方法:根据题目要求,从不同的角度提出问题,并进行猜想和假设。可以从以下八个方面提出问题和进行猜想:
    a.从“对立面”中发现问题和猜想;
    b.从“逆向思维”中发现问题和猜想;
    c.从生活或实验中发现问题和猜想;
    d.从探索闪果中发现问题和猜想;
    e.在异常中发现问题和猜想;
    f.在类比中发现问题和猜想;
    g.在归纳判断中发现问题和猜想;
    h.在“理所当然”中发现问题和猜想。然后结合猜想,依据已有的知识经验(如:物质的颜色、状态、气味等宏观性质和特征)去解答问题。注意提出的假设要周密、合理,有科学依据。

    (2)假设、验证类探究题对问题有可能的答案作出猜想或假设,并据已有的知识经验对猜想或假设作出初步验证计划,以便设计实验方案。解答时,一是要围绕问题从不同的角度、不同的侧面进行假设或猜想,假设越全面,结论越可靠;二是要注意假设的合理性,要符合化学规律、化学原理,不能凭空设想;三是要从本质上去分析现象,抓住本质提出假设。

    (3)收集证据、解释与结论类探究题此类探究题是运用调查、查阅资料等方式收集解决问题的证据,并对所收集的证据和获得的信息进行简单的加工与整理,通过分析比较、分类、归纳概括等方法,认识知识之间的联系,从而得出正确的结论并对结论作出正确的解释。收集证据,要有较强的实证意识,会观察、记录,准确精练的表述是解答此类题目的关键。

    (4)结果分析、反思与评价类探究题此类探究题是对所获得的事实、证据进行总结、归纳,得出正确结论,对探究活动进行反思与评价。解答时可用比较、分类、概括、归纳等方法对证据和事实进行加工处理,利用逆向思维,对探究结果进行评价。而实验评价题是由题目提供一套或多套方案,从某一角度或几个方面评价方案的优劣。

    (5)综合性探究类此类探究题是对科学探究的基本过程中的几要素进行全方位的考查,体现探究的全过程,解答时要注意结合实践经验和亲身体验,探究性地提出问题,用观察到的现象和数据进行推理、判断,根据试题的目的和要求,结合题设巾的材料,进行解答,思维要有开放性。
考点名称:物质的变质
  • 易变质的物质:
    1. 由于吸水质量增加的物质:氢氧化钠固体,浓硫酸
    2. 由于跟水反应质量增加的物质:氧化钙,氧化钠,硫酸铜
    3. 由于和二氧化碳反应质量增加的物质:氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化钙
    4. 由于挥发质量减少的物质:浓盐酸,浓硝酸,酒精,氨水
    5. 由于风化质量减少的物质:碳酸钠晶体
  • 氢氧化钠变质的知识归纳:
    氢氧化钠变质主要考点包括:变质原因、检验变质的方法、检验变质的程度、 除去杂质得到就纯净的氢氧化钠。
    1 、氢氧化钠变质的原因:
    敞口放置, 与空气中的二氧化碳反应, 生成了碳酸钠。 2NaOH+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 O

    2 、检验氢氧化钠是否变质的方法: ( 分别滴加酸、碱、盐溶液,各为一种方法 )
    ①取少量样品于试管中, 滴加稀盐酸 ( 或者稀硫酸 ) , 如果产生气泡, 说明已变质。 Na 2 CO 3 +2HCl=2NaCl+H 2 O+CO 2 ↑
    ②取少量样品于试管中,滴加氢氧化钙溶液 ( 或者氢氧化钡溶液 ) ,如果产生白色 沉淀,说明已变质。 Na 2 CO 3 +Ca(OH) 2 =CaCO 3 ↓ +2NaOH
    ③取少量样品于试管中,滴加氯化钙溶液 ( 或者硝酸钙等其它可溶性钙盐、钡盐 溶液 ) Na 2 CO 3 +CaCl 2 =CaCO 3 ↓ +2NaCl

    3 、检验氢氧化钠变质程度的方法:
    取少量样品于试管中,滴加足量的 CaCl2 溶液,有白色沉淀生成;静置,像上层澄清液中滴加少量酚酞溶液,如果溶液变红色,说明溶液部分变质;如果溶液呈无色,说明氢氧化钠完全变质。
    解释:碳酸钠溶液呈碱性,它的存在会影响到氢氧化钠的检验,所以在检验氢氧化钠前必须把碳酸钠除去。除去碳酸钠时不能用酸,因为酸会与氢氧化钠反应; 不能用碱,因为碱会与碳酸钠反应生成氢氧化钠,干扰原来氢氧化钠的检验。

    4 、如何除去部分变质的氢氧化钠中的碳酸钠。 滴加适量氢氧化钙溶液至刚好无沉淀生成为止,然后过滤,就得到氢氧化钠溶液,再蒸发,就得到氢氧化钠固体。 Na 2 CO 3 +Ca(OH) 2 =CaCO 3 ↓ +2NaOH
    除杂方法:除杂时为了不引入新杂质,如果除去阴离子,所选择试剂的阴离子 与主题物质一致。

    氧化钙和氢氧化钙的变质:
    (1)变质的原因
    氧化钙在空气中敞口放置会与空气中的水蒸气反应生成氢氧化钙 CaO+H 2 O===Ca(OH) 2 , 氢氧化钙继续与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙。 Ca(OH) 2 +CO 2 ====CaCO 3 ↓+H 2 O
    (2)检验变质后物质存在的方法:

    氧化钙:
    取少量变质后的固体放入烧杯中,加入水充分溶解,用手摸烧杯外壁有灼热感。

    氢氧化钙:
    (1)取变质后物质溶于水,向其中通入二氧化碳气体,有白色沉淀生成。
    (2)取变质后物质溶于水,向其中滴加碳酸钠溶液,有白色沉淀生成。 碳酸钙:取少量变质后固体,向其中滴加稀盐酸,有气泡冒出。 CaCO3 +2HCl===CaCl2 +H2O+CO2 ↑
    【特殊强调】:有氧化钙存在的情况下,初中阶段检验不出氢氧化钙的存在。因为氧化钙溶于水后会生成氢氧化钙,会干扰原来氢氧化钙的检验。

    其它常见物质变质的知识小结:
    NaOH在空气中变质:2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
    检验: 取样滴加稀 HCl,若有气泡产生,则已经变质 (Na 2 CO 3 +2HCl===2NaCl+H 2 O+CO 2 ↑ )
    消石灰 [Ca(OH)2] 放在空气中变质: Ca(OH) 2 +CO 2 ====CaCO 3 ↓ +H 2 O
    检验: 取样滴加稀 HCl,若有气泡产生,则已经变质 (CaCO 3 +2HCl===CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑ )
    生石灰 (CaO) 暴露在空气中变质: CaO+H 2 O===Ca(OH) 2
    检验: 取样用试管加热,若试管内壁有小水珠产生,则已变质 [Ca(OH) 2 = 加热 =CaO+H 2 O]
    铁生锈:4Fe+3O 2 ===2Fe2O3
    检验:观察颜色 , 若有红色粉末在表面, 则已变质
    铜生锈:2Cu+O 2 +CO 2 +H 2 O===Cu 2 (OH) 2 CO 3
    检验:观察颜色 , 若有绿色粉末在表面,则已变质。
考点名称:物质的除杂
  • 混合物的分离和提纯(除杂)
    1. 分离与提纯的基本原理
    (1)分离:就是用物理或化学的方法将混合物巾的各组分分开,并将物质恢复到原状态。
    (2)提纯和除杂:用物理或化学的方法把混合物中的杂质除去而得到纯物质。在提纯过程中,如果杂质发生了化学变化,不必恢复成原物质。二者的方法在很多情况下是相似的,但分离比提纯的步骤要多,因为各组分均要保留,绎过化学反应使混合物中各组分经转化而分离后还要复原为原来的组分物质提纯和除杂过程中经常用到分离操作,二者有时又密不可分。

    2.分离和提纯应遵循的原则
    (1)不能“玉石俱焚”:即试剂一般要求与杂质反应,不与要保留的物质反应。但在特殊情况下,所加试剂可和保留物质应应,但最终要转化成需要保留的物质如除去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”:即不增加新的杂质,不减少要保留的物质如除去FeCl3中的少量Fe2(SO4)3应选用BaCl2而不应选用Ba(NO3)2,否则发生反应3Ba(NO3)2+Fe2(SO4)3==3BaSO4↓+2Fe(NO3)3溶液中又增加了Fe(NO3)3.
    (3)易分离:反应后,物质的状态不同,便于分离。
    (4)不污染环境:即耍求所选用的除杂方法不能产生可污染环境的物质。
    (5)不能“旧貌变新颜”:即除杂结束前,要恢复保留物质的原有状态。

  • 常见除杂的方法:
    CO2(O2):将气体通过灼热的铜网
    CO2(H2或CO):将气体通过灼热的氧化铜
    O2或CO2或H2(含H2O):将气体通过浓硫酸或氧化钙或氯化钙等干燥剂
    O2或H2或CO(含CO2或SO2):将气体通入氢氧化钠溶液中
    Cu(含Fe或Mg或Zn):加入足量的稀盐酸或稀硫酸,过滤
    Fe(含Cu):用磁铁将铁粉吸引出来
    Cu(含CuO),Fe(含Fe2O3):高温下与H2或CO反应
    CuO(含Cu或C):在空气中灼烧
    CaO(含CaCO3):高温煅烧(CaCO3分解成CaO和CO2)
    CaCO3(含CaO):加足量水溶解,过滤,取滤渣
    Ca(OH)2(含CaO)加足量水
    FeSO4溶液(含H2SO4或CuSO4),FeCl2溶液(含盐酸或CuCl2):加过量铁粉,过滤,取滤液
    NaCl溶液(含Na2CO3):加适量稀盐酸
    Na2SO4溶液(含CuSO4):加适量 NaOH 溶液

    酸、碱、盐溶液的除杂技巧:
    1.被提纯物与杂质所含阳离子相同时,选取与杂质中的阴离子不共存的阳离子,再与被提纯物中的阴离子组合出除杂试剂。如除去Na2SO4溶液中的NaOH:可选用稀H2SO4溶液为除杂试剂(2NaOH+ H2SO4==Na2SO4+2H2O)、除去KCl溶液中的 K2SO4:可选用BaCl2溶液为除杂试制(K2SO4+BaCl2 ==2KCl+BaSO4↓,过滤除去)

    2.被提纯物与杂质所含阴离子相同时,选取与杂质中阳离子不共存的阴离子,再与被提纯物中的阳离子组合出除杂试剂,如除去NaCl溶液中的BaCl2:可选用 Na2SO4溶液为除杂试剂(BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓ +2NaCl,过滤除去).再如除去KNO3溶液中的AgNO3:可选用KCl溶液为除杂试剂(AgNO3+KCl=AgCl↓ +KNO3,过滤除去)。

    3.被提纯物质与杂质所含阴离子、阳离子都不相同时,应选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合出除杂试剂。如:除去NaCl溶液中的CuSO4:可选用Ba(OH)2溶液为除杂试剂[CuSO4+Ba(OH)2= BaSO4↓+Cu(OH)2↓,过滤除去]。
  • 分离和提纯的方法:
       物质的分离和提纯有两种主要的方法,即物理方法和化学方法。实际上在实验过程中往往需通过综合法来进行。
    (1)物理方法主要包括过滤,蒸馏,结晶
    方法适用范围举例注意事项
    过滤分离不溶性固体和液体粗盐提纯①过滤时要“一贴、二低,三靠”;
    ②必要时要洗涤沉淀物
    结晶利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度随温度变化不同的性质来分离提纯物质分离氯化钠和硝酸钾混合物①一般先配较高温度下的浓溶液,然后降温结晶:
    ②结晶后过滤,分离出晶体
    蒸馏沸点不同的液体混合物石油的分馏①温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处;
    ②加沸石(或碎瓷片);
    ③冷凝管水流方向

    (2)化学方法
    除杂方法除杂原理应用实例
    化气法与杂质反应生成气体而除去除Na2SO4中的NaCO3,可加适量稀盐酸
    NaCO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2O
    沉淀法将杂质转化为沉淀过滤除去除去NaCl中的Na2SO4.可加适量的BaCl2
    Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl
    置换法将杂质通过置换反应而除去c除去FeSO4中的CuSO4可加过量的铁粉
    CuSO4+Fe==Cu+FeSO4
    溶解法将杂质溶丁某种试剂而除去除C粉中的CuO粉末,可加适量稀盐酸,再过滤
    CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
    加热法杂质受热易分解,通过加热将杂质除去除CaO中的CaCO3可加热
    CaCO3CaO+CO2↑
    转化法将杂质通过化学反应转化为主要成分除去CO2中的CO,可将气体通过灼热的CuO
    CO+CuOCu+CO2

    (3)综合法
    在进行混合物的分离或提纯时,采用一种方法往往不能达到目的,而要采用几种方法才能完成,这就是综合法。综合法主要有三种:
    ①物理方法的综合:主要是溶解、过滤、蒸发、结晶等方法的结合:
    ②化学方法的综合:当某物质所含杂质不止一种时,通常需加入多种试剂除去(或分离)不同的物质。
    ③物理与化学方法的综合:当某物质所含杂质不止一种,且有能用物理方法除去(或分离)的杂质时,首先应考虑用物理方法除去一种或几种杂质,然后再用化学方法除去其余杂质。

    (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,又可增加保留物质的方法,即“一举两得”。
    ③先考虑物理方法,再用化学方法。

    常见的混合物类型及分类与提纯的方法见下表:
    混合物类型\\采用的方法物理方法化学方法
    固—固混合可溶—可溶结晶把杂质变成沉淀、气体等除去
    可溶—不溶过滤——
    不溶—不溶把杂质变成可溶物除去
    固—液混合过滤——
    液—液混合——把杂质变成沉淀,气体或被提纯物
    气—气混合——把杂质变成固体、溶液或被提纯物

考点名称:物质的鉴别
  • 物质的鉴别:  
    根据不同物质的特性,用化学方法把两种或两种以上的已知物质一一区别开。
    鉴别时只需利用某一特征反应,确定某物质的一部分就可达到鉴别的目的。且已知n种,确定n-1种,则余下的既为可知。  

  • 鉴别物质常用的方法:
    (一)、物理方法
    “看、闻、摸、溶、吸”等方式进行鉴别。“看”就是要看物质的颜色、状态、形状等,“闻”可以闻某些气体的气味,“摸”可以通过摸容器的外壁,感觉是否有热量的改变,“溶”看物质是否能溶解,“吸”看是否能被磁铁吸引。如:硫酸铜溶液是蓝色的、氯化铁溶液是棕黄色的、其它常见的物质只要不含Cu2+和Fe3+的化合物的水溶液一般都是无色的,大理石是块状固体、氢氧化钠是片状固体、氢氧化钙是粉末状固体,氢气和氧气是气体、酒精有是液体

    (二)、化学方法
    就是通过不同的物质在与同一种物质发生化学反应时所产生的现象不同把它们鉴别开的方法,它是鉴别物质的常用方法。下面根据物质的构成的特点,分析在化学上常用的鉴别方法。
    1、含“H+”的化合物(如HCl、H2SO4)的鉴别方法。
    (1)用紫色的石蕊试液。酸溶液都能使紫色的石蕊试液变成红色,如硫酸溶液能使紫色的石蕊试液变成红色。
    (2)用PH试纸。酸(含H+的化合物)溶液的PH<7,如:醋酸溶液的PH<7。
    (3)用镁、铝、锌、铁等活泼金属。这些金属与酸反应产生的明显现象是,有无色气体生成。如:Mg+H2SO4==MgSO4+H2
    (4)用含有“CO32-”的物质,如:碳酸钠与盐酸反应产生无色的气体,该气体能使澄清的石灰水变浑浊。
    例1:设计实验鉴别两种无色溶液一种是硫酸,一种是氢氧化钠。分析:硫酸是酸性溶液,而氢氧化钠是碱性溶液。所以上述四种方法都可以用来鉴别这两种物质。

    2、含“OH-”的化合物(如NaOH、Ca(OH)2)的鉴别方法。
    (1)用紫色的石蕊试液或者无色的酚酞试液。观察到的现象是:含OH-的化合物才能使紫色的石蕊试液变成蓝色,能使无色的酚酞试液变成红色。
    (2)用PH试纸。含OH的化合物的水溶液的PH>7
    (3)用含有Cu2+等离子的盐溶液,会产生不同颜色的沉淀。
    例2:有氯化钠、氢氧化钙和盐酸三种无色溶液,怎样实验的方法加以鉴别。分析:以上三种物质分别是盐、碱和酸三类,因此最好用紫色的石蕊试液进行鉴别,变成蓝色的是氢氧化钙,变成红色的是盐酸,不变色的是氯化钠溶液。

    3、含“CO32-”的化合物(如Na2CO3)的鉴别方法。最常用的方法是稀盐酸和澄清的石灰水,看到的现象是:加入稀盐酸后有无色气体产生,该气体能使澄清的石灰水变浑浊。
    例3:有碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液两种无色液体,怎样鉴别它们。分析:由于两种溶液都显碱性,所以不能使用酸碱指示剂。可向两种溶液中分别加入少量的稀盐酸,再反生成的气体通入到澄清的石灰水中。

    4、含有“Cl-”的化合物(NaCl等)的鉴别方法。鉴别含“Cl”的化合物依据的原理是:它与含“Ag+”的化合物结合成AgCl,它是一种不溶于水也不溶于酸的沉淀。
    例4,实验室里有两瓶失去标签的无色溶液,只知它们是氯化钠和硝酸钠,设计实验鉴别它们。分析:两种无色溶液中的阳离子都是钠离子,没有办法进行鉴别,但可以根据氯化钠与硝酸银溶液反应生成白色氯化银的沉淀,而硝酸钠与硝酸银不发生反应的原理反两种化合物的溶液鉴别开。

    5、含“SO42-”的化合物(如Na2SO4)有鉴别方法。鉴别这类化合物的原理是:SO42-离子与Ba2+离子结合成不溶于水也不溶于酸的白色沉淀。
    例5,设计一个实验鉴别两种无色溶液是硫酸钠溶液和氯化钠溶液。分析:根据上述原理,可用含“Ba2+”的化合物,常用的是氯化钡溶液,有白色沉淀生成的是硫酸钠溶液,无明显现象产生的溶液是氯化钠溶液。比照上述方法大家还可以尝试着总结出多种鉴别物质的方法。比如:鉴别含有“NH4+”的化合物常用含有“OH-”的化合物等。还需要说明的是鉴别物质是相互的,比如,前面讲到的可以用含“Ba2+”的化合物鉴别含有“SO42-”的化合物;也可以用含有“SO42-”的化合物鉴别含“Ba2+”的化合物。
    例6,只用一种试剂通过一次实验就能把硝酸钾溶液、氢氧化钡溶液、氯化钡溶液、氢氧化钠溶液鉴别出来。分析:硝酸钾溶液中含有的K+和NO3-在初中还没有学过鉴别的方法,我们可以把它留在最后无现象的物质鉴别出来;氢氧化钡溶液中的Ba2+用SO42-进行鉴别,而OH-可用Cu2+等有颜色的离子进行鉴别;硫酸钠溶液中的Na+目前还没有鉴别方法,但Ba2+能用用SO42-进行鉴别;同理氢氧化钠溶液也可用Cu2+等有颜色的离子进行鉴别。

    日常生活中一些物质的检定检验方法:
    (1)鉴别聚乙烯和聚氯乙烯塑料(聚氯乙烯塑料袋有毒,不能装食品) 点燃后闻气味,有刺激性气味的为聚氯乙烯塑料。
    (2)鉴别羊毛线、合成纤维线或棉线(采用燃烧法) 点燃,产生烧焦羽毛气味,不易结球的为羊毛线;无气味,易结球的为合成纤维线。燃烧,产生烧纸味,不结球的是棉线。
    (3)鉴别硬水和软水用肥皂水,有浮渣产生或泡沫较少的是硬水,泡沫较多的是软水。
    (4)鉴别氢气、氧气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷先用燃着的木条:使燃着的木条烧得更旺的是氧气,使燃着的木条熄灭的是二氧化碳;能燃烧的气体是氢气、甲烷、一氧化碳。进一步检验可燃性气体氢气、甲烷、一氧化碳燃烧后的产物:用干燥的烧杯罩在火焰上方,有水生成的是氢气和甲烷,无水生成的是一氧化碳;燃烧后生成的气体通入澄清石灰水,能使澄清石灰水变浑浊的是甲烷和一氧化碳。
    (5)真假黄金假黄金通常是用铜锌合金伪造的,可用盐酸加以鉴别,如有气泡产生,说明该物质中含锌,是假黄金;也可灼烧,变黑,说明有铜,是假黄金。
    (6)热固性塑料和热塑性塑料取样,加热,能熔化的是热塑性塑料,不能熔化的是热固性塑料。
  • 鉴别题的解答思路:
    1. 只用一种试剂的鉴别题:  
    根据待鉴别的几种物质性质特点,加一种试剂,使各自出现明显不同的现象加以鉴别。  
    思路:
    (1)如果待检验的物质之间有明显的酸碱性差异时,可选用适当的指示剂或PH试纸检验。  
    如用一种试剂检验盐酸、氯化钠、碳酸钠三种溶液,这种试剂是紫色石蕊试液。 
    (2)如果待检验的物质之间有较明显的溶解性差异和溶解时的热效应差异,则可用加水使其溶解来检验。  
    如用一种试剂检验:氯化钠、氯化铵、氢氧化钠、氯化银四种固体物质,这种试剂就是水。氯化钠可溶于水,溶解后溶液温度五显著变化;氯化铵易溶于水,溶解后溶液温度显著降低;氢氧化钠易溶于水,溶解后溶液温度显著升高,而氯化银不溶于水。  
    (3)如果待检验的物质含有相同的阴离子或大多数相同的阴离子时,可选用加强碱溶液来检验。  
    如用一种试剂检验:氯化铵、氯化钠、氯化铁和氯化镁四种溶液,这种试剂就是氢氧化钠溶液。氯化铵与氢氧化钠溶液反应后有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的氨气产生,氯化钠不与氢氧化钠反应,无现象发生;氯化铁与氢氧化钠溶液反应后有白色的氢氧化镁沉淀生成。  
    (4)如果被鉴别的物质中含有相同或大多数相同的阳离子时,可选择强酸为试剂进行鉴别。  
    如用一种试剂鉴别氯化钠、碳酸钠、亚硫酸钠三种溶液,这就是盐酸或稀硫酸。氯化钠与盐酸或硫酸不反应,无现象产生;碳酸钠与盐酸或硫酸反应,产生无色无味的二氧化碳气体;亚硫酸钠与盐酸或硫酸反应产生无色有刺激性气味的二氧化硫气体。  
    (5)如果被鉴别的物质为金属单质和金属氧化物时,可选择强酸为试剂进行鉴别。  
    如用一种试剂鉴别铁、铜、氧化铁、氧化铜四种固体物质,这种试剂是稀盐酸(或稀硫酸)。铁与盐酸反应有气体(氢气)产生,生成浅绿色溶液;铜不溶于盐酸,无现象产生;氧化铁溶于盐酸生产黄色的氯化铁溶液;氧化铜溶于盐酸生成蓝色的氯化铜溶液。  
    (6)如果被鉴别的物质有几种含有相同的阳离子,有几种含有相同的阴离子,则要分别考虑区别不同阳离子需要何种离子,区别不同阴离子需要何种离子,然后将这两种离子合起来组成一种试剂。  
    如用一种试剂鉴别硝酸银、碳酸钠、亚硫酸钠、硝酸钡四种物质,这种试剂是盐酸。因为四种物质中,硝酸银和硝酸钡的阳离子不同,。区别银离子和钡离子可用氯离子;碳酸钠和亚硫酸钠的阴离子不同,区别亚硫酸根离子和碳酸根离子可用氢离子,合起来,这种试剂就是盐酸。  
    (7)还有另一种比较快速地找出试剂的方法。就是将所用试剂的离子重新组成新试剂,如果组合后的试剂答案中有,则一般地就可以认为用这一种试剂可以把这种物质区别开。

    2. 不用任何试剂鉴别多种物质的思路:  
    (1)从被鉴别的物质的物理性质上找突破口:  
    ①闻气味
    如不用任何试剂鉴别氨水、硫酸钾、氯化镁、碳酸钠四种溶液。可先闻气味,氨水有强烈的刺激性气味,首先识别出氨水,然后以氨水为试剂,分别加入到另外三种溶液中,有白色沉淀产生的是氯化镁,再以氯化镁为试剂分别加到剩余的两种溶液中,产生白色沉淀的为碳酸钠,不反应的为硫酸钾。  
    ②看颜色
    如不用任何试剂鉴别硝酸铵、氯化钡、硫酸铜、氢氧化钠四种溶液。首先观察出显蓝色的是硫酸铜溶液,以硫酸铜为试剂分别加到另外三种溶液中,产生蓝色沉淀的是氢氧化钠溶液,产生大量白色沉淀的是氯化钡溶液,无现象产生的是硝酸铵溶液。  
    (2)加热法:  
    如,不用任何试剂鉴别碳酸氢钠、碳酸氢铵、高锰酸钾、碳酸钠四种固体物质,即可加热法。加热时,碳酸氢铵完全分解成二氧化碳、氨气、水蒸气,试管内无任何残留物;碳酸氢钠受热分解有气体产生,试管内留有白色固体碳酸钠;高锰酸钾受热分解产生氧气,可使带火星的木条复燃,试管内留有黑色固体;碳酸钠受热时不分解,无现象产生。  
    (3)两两混合列表分析法:  
    将待鉴别的物质分别编号,分别以一种物质作为试剂加入到其它物质中去,将产生的现象列表分析。根据每种物质所产生的不同现象,可确定物质的名称。  
    如不用任何试剂鉴别氯化钡、硝酸银、碳酸钠、盐酸四种溶液,先将四种溶液分别编为A、B、C、D进行互倒实验,将现象列表如下:
        
      然后进行分析:在四种物质中,能跟另外三种物质反应产生沉淀的只有硝酸银,因此B是硝酸银;能跟其中两种物质反应产生沉淀而跟另一种物质反应产生气体的只有碳酸钠,因此C是碳酸钠;而能跟碳酸钠反应产生气体的物质D必是盐酸;那么A必然是氯化钡。结论为:A是氯化钡,B是硝酸银,C是碳酸钠,D是盐酸。   有时,需要我们判断所给定的一组物质能否不用任何试剂进行鉴别,分析的方法就是用两两混合列表法。如果有两种或两种以上物质产生的现象是一样的,则不能鉴别。  
    如上例中如果将氯化钡改成氯化钠则不可鉴别。因为碳酸钠和盐酸分别产生的现象都是与一种物质不反应,与一种物质反应产生沉淀,与一种物质反应产生气体,二者谁是碳酸钠,谁是盐酸,无法确定。  
    不另加试剂鉴别物质的方法有:第一是观察组内物质是否有显特殊颜色的物质,是否有不溶于水的物质等,将这些物质确定后,就以其作为已知试剂用以鉴别其它物质。第二是将组内物质分别编号,然后分别以一种物质作为试剂加入另外几种物质中,将现象记录下来。如果不能得到各自不同的现象,则这组物质就还需另加试剂才能鉴别。    

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