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1、物质检验、分离、提纯实验方案的设计物质检验、分离、提纯实验方案的设计一、进行物质检验的基本步骤一、进行物质检验的基本步骤二、常见物质的检验方法二、常见物质的检验方法物质检验的基本步骤:物质检验的基本步骤:1、对试样进行外观观察、对试样进行外观观察2、取样作准备、取样作准备3、检验、检验1、常见气态无机物的检验方法、常见气态无机物的检验方法2、阳离子的鉴定、阳离子的鉴定3、阴离子的鉴定、阴离子的鉴定三、检验物质的一般程序与思路三、检验物质的一般程序与思路鉴别鉴别物物质题质题的的类类型和方法型和方法 1不加限制条件不加限制条件鉴别鉴别一一组组物物质质:该类题鉴别该类题鉴别方案可有多种,方案可有多种
2、,最好最好选选其最其最简单简单的方案。的方案。2不用不用试剂鉴别试剂鉴别一一组组物物质质:解:解题题方法有特征方法有特征现现象法、加象法、加热热法、法、列表列表优选优选法。法。特征特征现现象法:象法:先借用待先借用待鉴鉴物物质质中的特殊中的特殊颜颜色、特殊气味、色、特殊气味、挥发挥发出出雾雾状气状气体等特征体等特征现现象象鉴别鉴别出个出个别别物物质质,再借用,再借用这这种物种物质质去去鉴别鉴别其他各其他各物物质质。如:不另用其他如:不另用其他试剂鉴别试剂鉴别NaOH、Na2SO4、FeCl3、MgCl2四种溶液。四种溶液。如:不另用其他如:不另用其他试剂鉴别试剂鉴别N2、H2S、Cl2、SO2
3、四瓶气体,四瓶气体,可借用气体可借用气体颜颜色、气味等方面的差异来完成色、气味等方面的差异来完成鉴别鉴别。如果待如果待检检物物质质,通,通过过加加热发热发生有特征生有特征现现象的反象的反应应,如有气,如有气体放出、体放出、颜颜色改色改变变、升、升华华等,等,则则首先可首先可鉴别鉴别出它。再借用出它。再借用这这一一物物质质去去鉴别鉴别其他物其他物质质,依次,依次类类推,可达到推,可达到鉴别鉴别的目的。的目的。如:不用其他如:不用其他试剂鉴别试剂鉴别NH4CI、NH4I、CaCO3、Na2CO3四四种白色晶体。种白色晶体。NH4CI、NH4I受受热热完全分解成气体,完全分解成气体,NH4CI的分解
4、的分解产产物遇物遇冷又凝成白色晶体,冷又凝成白色晶体,NH4I分解有紫色气体放出;分解有紫色气体放出;CaCO3受受热热分分解放出无色气体,解放出无色气体,还还有剩余固体物;有剩余固体物;Na2CO3受受热热无无现现象象(或熔化)或熔化)加加热鉴别热鉴别法:法:利用各自的分解利用各自的分解现现象,只通象,只通过过加加热热即可一一即可一一鉴别鉴别开来。开来。不能用前两种方法不能用前两种方法鉴别鉴别的一的一组组物物质质,只能利用两两反,只能利用两两反应应所所产产生的生的现现象判断、象判断、鉴别鉴别各物各物质质。由于内容多、。由于内容多、现现象重复出象重复出现现多,多,为为了好比了好比较较、优选优选
5、,可列出表格,可列出表格对对比、判断。比、判断。如:不另加其他如:不另加其他试剂鉴别试剂鉴别Na2CO3、Ba(NO3)2、Na2SO4、HCI四瓶无色溶液。四瓶无色溶液。把被把被鉴别鉴别的的4种溶液种溶液编编成成A、B、C、D,取,取A、B、C、D四四种溶液各少种溶液各少许许,分,分别别注入注入4支支洁净洁净的的试试管里,再分管里,再分别别滴人滴人A,若若B中中产产生无色气体,生无色气体,C中出中出现现白色沉淀,白色沉淀,D中无中无现现象,象,则则A为为Na2CO3溶液,溶液,B为为HCI溶液,溶液,C为为Ba(NO3)2溶液,溶液,D为为Na2SO4溶液溶液列表列表优选优选法法(又称相互作
6、用判断法又称相互作用判断法):如:不用其他试剂鉴别如:不用其他试剂鉴别Na2CO3溶液、溶液、H2SO4溶液、溶液、MgCl2溶液、溶液、KNO3溶液,可利用逐滴加入的操作法所产生的特有现象鉴别溶液,可利用逐滴加入的操作法所产生的特有现象鉴别出出Na2CO3溶液和溶液和H2SO4溶液,然后再用溶液,然后再用Na2CO3溶液区别开溶液区别开MgCl2溶液和溶液和KNO3溶液。溶液。在逐滴加入的操作过程中可产生特有现象的常见物质在逐滴加入的操作过程中可产生特有现象的常见物质有:有:AICl3(A13+)溶液与溶液与NaOH(OH-)溶液;溶液;Na2CO3(CO2-)溶液与溶液与H2S04(H)溶
7、液;溶液;Na2S(S)溶溶液与液与HCl(H)溶液;溶液;Na2S03(SOi)溶液与溶液与HCl(H)溶溶液;液;AgN03溶液与溶液与NH3H20溶液;溶液;H3P04溶液与溶液与Ca(OH):溶液;:溶液;NaAl02(AlOe-)溶液与溶液与HCl(H)溶液。溶液。逐一检出法:逐一检出法:首先利用两种物质首先利用两种物质(或溶液或溶液)之间的特征反应鉴别出两种物质之间的特征反应鉴别出两种物质(或溶液或溶液),再用其中的一种或两种作试剂依次鉴别出其他的,再用其中的一种或两种作试剂依次鉴别出其他的物质物质(或溶液或溶液)。例例(1)、不加任何试剂鉴别出)、不加任何试剂鉴别出Ba(NO3)
8、2 NH4HCO3 KCl CuSO4 NaOH K2S 六瓶溶液。六瓶溶液。(2)、现有、现有Al2(SO4)3 Ba(NO3)2 NaOH FeCl3 NaCl五瓶溶液,不加试剂,鉴别出来的先后顺序是五瓶溶液,不加试剂,鉴别出来的先后顺序是 A B C D(3)、不用任何试剂、不用任何试剂,只用化学方法区别下列两组内的只用化学方法区别下列两组内的四瓶溶液的是:四瓶溶液的是:FeCl3 BaCl2 MgSO4 Al2(SO4)3 Al2(SO4)3 HCl BaCl2 K2CO3 A只有只有可以可以 B 只有只有可以可以 C 两组都可以两组都可以 D 都不可以都不可以(4)、不加任何试剂能鉴
9、别的一组物质的是、不加任何试剂能鉴别的一组物质的是 A Na2SO4 BaCl2 K2CO3 KNO3 B NaCl AgNO3 CaCl2 Na2CO3 C Al2(SO4)3 Na2CO3 BaCl2 H2SO4 D CuSO4 BaCl2 NaOH NaCl(5)、不加任何试剂能鉴别的一组物质的是、不加任何试剂能鉴别的一组物质的是 A Na2SO4 HCl K2CO3 KOH B BaCl2 KNO3 CaCl2 Na2CO3 C MgSO4 Na2CO3 KOH KHSO4 D NaNO3 HCl NH4Cl NaOH3只用一种只用一种试剂鉴别试剂鉴别一一组组物物质质:这类题这类题多数
10、是根据被多数是根据被检检物物质质的特性,的特性,选择选择一种一种试剂试剂能能与与(n1)种被种被检检物物质质分分别发别发生作用生作用产产生不同生不同现现象达到象达到鉴鉴别别的目的。的目的。试剂试剂的的选择选择,可按照下列思路,可按照下列思路进进行:行:A、用指示、用指示剂剂或或pH试纸试纸:若:若题题所所给给的物的物质质的溶液酸碱的溶液酸碱性不同,可性不同,可选选用石蕊用石蕊试试液、甲基橙液、甲基橙试试液、液、pH试纸试纸作作试试剂剂。如用一种。如用一种试剂鉴别试剂鉴别:(A)HCl、Ba(OH):、:、NaCl三种溶液;三种溶液;(B)Na2CO3、Na2SO4、NH4C1三种溶液;三种溶液
11、;(C)同同浓浓度的度的NH4Ac、A1C13、NaHCO3、Na2CO3四种四种溶液。溶液。用酸用酸:若几种物质含有不同阴离子,且部分阴离子跟若几种物质含有不同阴离子,且部分阴离子跟H+作用作用放出气体或生成沉淀等不同现象时,选放出气体或生成沉淀等不同现象时,选HCl或或H2SO4。如鉴别:如鉴别:(A)NaCl、Na2CO3、Na2SO3、Na2SiO3、Na2S2O3五种五种溶液溶液(可用可用H2SO4溶液溶液);(B)AgNO3、NaHCO3、Na2S、NaAlO2四种溶液四种溶液(用稀用稀盐酸盐酸)。若被鉴别的物质中有金属、金属氧化物时,也考虑用若被鉴别的物质中有金属、金属氧化物时,
12、也考虑用酸。如鉴别酸。如鉴别Pe粉、粉、FeO、CuO、Mn02、木炭粉等五种、木炭粉等五种固体,可用浓盐酸固体,可用浓盐酸(需加热需加热)。若几种物质的组成中阳离子部分含有若几种物质的组成中阳离子部分含有NH4+、Cu2+、Fe3+等,阴等,阴离子部分含有离子部分含有SO42-时,可选用时,可选用Ba(OH)2溶液,溶液,如鉴别:如鉴别:(A)Na2SO4、NaCl、(NH4)2SO4、NH4C1四种溶液;四种溶液;(B)(NH4)2SO4、CuSO4、NH4C1、FeCl3、Br2五种溶液。五种溶液。如鉴别:如鉴别:(A)CuCl2、MgCl2、AICl3、FeCl2、NH4Cl五种溶液;
13、五种溶液;(B)(NH4)2SO4、Na2SO4、AgNO3、FeSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、A12(SO4)3,七种溶液。,七种溶液。用碱:用碱:若几种物质含有不同阳离子,可用若几种物质含有不同阳离子,可用NaOH溶液与之反应,根据溶液与之反应,根据生成物的溶解性、颜色、稳定性的不同加以鉴别。生成物的溶解性、颜色、稳定性的不同加以鉴别。用盐:用盐:主要是根据盐类双水解有沉淀和气体生成的特征现象主要是根据盐类双水解有沉淀和气体生成的特征现象或其相互作用的特征现象加以鉴别。或其相互作用的特征现象加以鉴别。若被鉴别的物质组成中有若被鉴别的物质组成中有A13+、Ca2+、H+,可用,可用
14、Na2CO3溶液,溶液,如用一种试剂鉴别:如用一种试剂鉴别:Ca(NO3)2、AlCl3、HCl、NaCl四种溶液。四种溶液。若被鉴别的溶液中含有若被鉴别的溶液中含有OH-、S2-、Ba2+时,可用时,可用CuSO4溶液,溶液,如用一种试剂鉴别:如用一种试剂鉴别:(A)NaOH、Na2S、NaCl、BaCl2四种溶液;四种溶液;(B)Na2CO3、Ba(NO3)2、NH3H2O、K2SO4四种溶液。四种溶液。若被鉴别的溶液中含有若被鉴别的溶液中含有HS-、A13+、Zn2+、H+可用可用Na2S溶液。溶液。如用一种试剂鉴别:如用一种试剂鉴别:AgNO3、HCl、ZnCl2、NaCl、A1C13
15、五五种溶液。种溶液。若被鉴别的溶液中含有若被鉴别的溶液中含有S2-、SO32-、HCO3-,可用,可用Na2S溶液。溶液。如用一种试剂鉴别:如用一种试剂鉴别:AgNO3、HCl、ZnCl2、NaCl、AICl3五种五种溶液。溶液。用强氧化剂:用强氧化剂:HNO3溶液、溶液、KMnO4溶液、氯水、溴水等,均可用作鉴别某溶液、氯水、溴水等,均可用作鉴别某一组物质的一种试剂。一组物质的一种试剂。如用一种试剂鉴别:如用一种试剂鉴别:(A)苯、甲苯、苯、甲苯、CCl4三种液态有机物,可选用酸化了的三种液态有机物,可选用酸化了的KMnO4溶液;溶液;(B)CH3CHO溶液、溶液、Na2S溶液、溶液、NaH
16、CO3溶液、环已烷,可选用溶液、环已烷,可选用溴水。溴水。用弱氧化剂用弱氧化剂:如用一种试剂鉴别如用一种试剂鉴别CH3COOH溶液、溶液、HCOOH溶液、溶液、CH3CHO溶液、溶液、CH3CH20H溶液,可选用新制得的溶液,可选用新制得的Cu(OH):悬浊液。:悬浊液。只用一种试剂鉴别只用一种试剂鉴别 1 1、根据酸、碱性的不同用一种试剂进行鉴别。、根据酸、碱性的不同用一种试剂进行鉴别。(1)Na2CO3、NaHSO4和和NaNO3三种无色溶液三种无色溶液。(2)乙酸、乙酸钠和苯酚钠三种无色溶液。乙酸、乙酸钠和苯酚钠三种无色溶液。2 2、根据阳离子不同用一种试剂进行鉴别、根据阳离子不同用一种
17、试剂进行鉴别(3)有:有:NaCl AlCl3 FeCl3 FeCl2 CuCl2 MgCl2 NH4Cl七种溶液用一种试剂鉴别出来。七种溶液用一种试剂鉴别出来。石蕊石蕊酚酞酚酞用用NaOH溶液溶液(4)Al(NO3)3 Zn(NO3)2 Cu(NO3)2 AgNO3 Ba(NO3)2五种溶液用一种试剂鉴别。五种溶液用一种试剂鉴别。氨水氨水(5)H2SO4 Al2(SO4)3 ZnSO4 K2SO4 Pb(NO3)2用用Na2S溶液溶液一般考虑用一种碱性物质进行鉴别。一般考虑用一种碱性物质进行鉴别。3 3、根据阴离子的不同用一种试剂进行鉴别、根据阴离子的不同用一种试剂进行鉴别(5)、NaAlO
18、2 Na2SiO3 NaHCO3 Na2SO3 Na2S Na2S2O3 NaCl七种无色溶液。七种无色溶液。盐酸或硫酸盐酸或硫酸(6)K2CO3 KI K2S K2SO3 KBr KCl浓硫酸浓硫酸(7)NaHCO3 NaAlO2 NaOH Na2SO4 Na2SAlCl3或或Al2(SO4)3一般考虑用一种酸性物质进行鉴别。一般考虑用一种酸性物质进行鉴别。4、阴、阳离子都不相同的物质用一种试剂鉴别、阴、阳离子都不相同的物质用一种试剂鉴别(8)NaNO3 NH4Cl (NH4)2SO4 FeCl2 Na2SO4五五种溶液。种溶液。(9)NaHCO3 AgNO3 NaI KOH KCl 五种无
19、色溶五种无色溶液。液。用用Ba(OH)2溶液溶液用用FeCl3溶液溶液5、根据官能团的不同用一种试剂鉴别、根据官能团的不同用一种试剂鉴别(10)乙酸乙酸 乙醇乙醇 甲酸甲酸 葡萄糖葡萄糖 甲醛甲醛 五种无色溶液五种无色溶液用新制的用新制的Cu(OH)2(11)苯酚苯酚 小苏打小苏打 NH4SCN NaOH 乙醇五种无色乙醇五种无色溶液。溶液。用用FeCl3溶液鉴别溶液鉴别(12)甲苯甲苯 苯酚苯酚 苯乙烯苯乙烯 AgNO3溶液溶液 KI(淀粉)淀粉)溶液。溶液。用溴水用溴水有机物一般考虑溴水、氯化铁、氢氧化铜等。有机物一般考虑溴水、氯化铁、氢氧化铜等。练习:只用一种试剂鉴别下列物质,写出试剂的
20、化练习:只用一种试剂鉴别下列物质,写出试剂的化学式。学式。(1)Ba(NO3)2 KCl Na2S 氨水氨水 NaOH溶液。溶液。(2)铁粉铁粉 FeO CuO MnO2 碳粉五种黑色粉末。碳粉五种黑色粉末。(3)NaAlO2 Na2CO3 AgNO3 Na2SO3(NH4)2S MgCl2(4)KNO3 NH4Cl Al2(SO4)3 FeCl2 AgNO3 MgSO4(5)蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 丙醛丙醛 乙酸乙酸 甲酸五溶液甲酸五溶液(6)苯苯 苯乙烯苯乙烯 氯仿氯仿 苯酚苯酚 NaI(7)FeCl3 MgSO4(NH4)2SO4 NH4Cl KNO3 鉴别鉴别MgSO4、NaOH、KC
21、l、FeCl3、NH4Cl、Ba(NO3)2,请设计最简单方法鉴别。请设计最简单方法鉴别。五种白色粉末分别是五种白色粉末分别是KNO3、Al2O3、MgCl2、Ba(OH)2、无水、无水CuSO4中的一种,请设计最佳方案鉴中的一种,请设计最佳方案鉴别。别。物质的分离与提纯的实验设计物质的分离与提纯的实验设计 1混合物的通常状态混合物的通常状态 固态:如普通玻璃固态:如普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2),漂白粉,漂白粉CaCl2、Ca(CIO)2等等,粗食盐,粗食盐(NaCl、MgCl2、CaCl2、泥土等泥土等)。液态:如食盐水、盐酸等;氢氧化铁胶体溶液,纯蓝墨液态:如食盐水、
22、盐酸等;氢氧化铁胶体溶液,纯蓝墨水等;苯与水的混合物,乙酸乙酯与水的混合物等。水等;苯与水的混合物,乙酸乙酯与水的混合物等。气态:如空气,爆鸣气气态:如空气,爆鸣气(H2、O2),石油气,焦炉气等。,石油气,焦炉气等。2混合物里各组分交混的程度混合物里各组分交混的程度混合均一。混合均一。如如H2S04稀溶液,稀溶液,NaOH溶液等;溶液等;Al(OH),胶体溶液,胶体溶液,AgI胶体溶液,淀粉溶液等;有色玻璃,烟水晶等;胶体溶液,淀粉溶液等;有色玻璃,烟水晶等;HCl与与C12混合气体,混合气体,N2与与O2混合气体等。混合气体等。混合不均一。混合不均一。Fe2O3与与Al(粉状粉状)的混合物
23、,的混合物,Pe(粉状粉状)与与S(粉状粉状)的混的混合物;合物;CaCO3(粉状粉状)与水的混合物,苯与水的混合物;与水的混合物,苯与水的混合物;烟尘在空气中形成的混合物等。烟尘在空气中形成的混合物等。3对混合物分离、提纯的基本要求对混合物分离、提纯的基本要求 混合物的分离,即让混合物中的各组分各自独立开混合物的分离,即让混合物中的各组分各自独立开来,获得若干种具有一定纯度、有保留价值的物质。对来,获得若干种具有一定纯度、有保留价值的物质。对混合物进行分离,要做到:原理正确,操作简便,少用混合物进行分离,要做到:原理正确,操作简便,少用试剂,量不减少,纯度合格。试剂,量不减少,纯度合格。混合
24、物的提纯,即将混合物中的杂质除去而使主要混合物的提纯,即将混合物中的杂质除去而使主要成分成分(非杂质非杂质)达到一定的纯度保留下来,混合物的提纯达到一定的纯度保留下来,混合物的提纯又叫做物质的净化或除杂。对混合物的提纯,要做到:又叫做物质的净化或除杂。对混合物的提纯,要做到:原理正确,操作简便,少用试剂,原理正确,操作简便,少用试剂,(主要成分主要成分)量不减少,量不减少,保护环境。保护环境。4、混合物分离、提纯常用的方法、混合物分离、提纯常用的方法按物质变化的类型分类按物质变化的类型分类A、化学方法、化学方法通过某种化学实验操作,使混合物中的有关物质发生化学变通过某种化学实验操作,使混合物中
25、的有关物质发生化学变化而实现物质的分离或提纯的方法。化而实现物质的分离或提纯的方法。B、物理方法、物理方法通过某种实验操作,不经过化学变化而使混合物中的各组分通过某种实验操作,不经过化学变化而使混合物中的各组分相互分离开来的方法。相互分离开来的方法。按实验操作方法分类按实验操作方法分类过滤、蒸馏、蒸发、升华、加热分解、渗析、冷凝法、加酸过滤、蒸馏、蒸发、升华、加热分解、渗析、冷凝法、加酸转化法、洗气瓶内洗气法、干燥管内转化气体法、离子交换转化法、洗气瓶内洗气法、干燥管内转化气体法、离子交换法、加氧化剂或还原剂转化法、吸附剂吸附法。法、加氧化剂或还原剂转化法、吸附剂吸附法。物质的分离提纯的典型装
26、置物质的分离提纯的典型装置常常见见气体的制取与气体的制取与净净化化一、常见气体制取的原理与装置一、常见气体制取的原理与装置二二气体的收集方法气体的收集方法根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气的根据气体的密度、水溶性及是否与水或空气的O2发发生生反反应应来确定气体的收集方法。来确定气体的收集方法。(1)排水取气法)排水取气法适用范适用范围围:凡不溶于水或微溶于水,且不与水:凡不溶于水或微溶于水,且不与水发发生反生反应应的气体。如:的气体。如:O2、H2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H2 排水取气法的排水取气法的优优点是收集的气体点是收集的气体纯纯度高、易判断是否度高、易判断是否集集满满。
27、(2)向上排空气法)向上排空气法适用范适用范围围:凡不与空气反:凡不与空气反应应且密度比空气大的气体。且密度比空气大的气体。如:如:O2C O2、HCI、C12、H2S、S O2、N O2等。等。(3)向下排空气法)向下排空气法适用范适用范围围:凡不与空气反:凡不与空气反应应且密度比空气小的气体。且密度比空气小的气体。如:如:H2、NH3、CH4等。等。(4)能溶于水但溶解度不大的气体,可以用排某些)能溶于水但溶解度不大的气体,可以用排某些饱饱和溶液的方法收集(常被和溶液的方法收集(常被遗遗忘!)如:忘!)如:C O2排他和排他和NaHCO3。溶液。溶液 S O2排排饱饱和和NaHSO3溶液溶
28、液 H2S排排饱饱和和NaHS溶液溶液 Cl2排排饱饱和和NaCl溶液溶液三气体的三气体的净净化化A、杂质杂质气体易溶于水的可用水来吸收;气体易溶于水的可用水来吸收;B、酸性气体、酸性气体杂质杂质可用碱性物可用碱性物质质吸收;吸收;C、碱性气体、碱性气体杂质杂质可用酸性物可用酸性物质质吸收;吸收;D、能与、能与杂质杂质气体气体发发生反生反应应生成沉淀或可溶性物生成沉淀或可溶性物质质,也可作也可作为为吸收吸收剂剂;E、水、水为杂质时为杂质时,可用干燥,可用干燥剂剂吸收。吸收。使用原使用原则则是吸收是吸收剂剂不与被不与被净净化气体反化气体反应应,只吸收,只吸收杂质杂质且不且不产产生新生新杂质杂质气
29、体。气体。常用常用仪仪器:干燥管、洗气瓶、高温玻璃管等。器:干燥管、洗气瓶、高温玻璃管等。四气体的干燥四气体的干燥 (1)常用于干燥气体的)常用于干燥气体的仪仪器干燥管(气体由大口器干燥管(气体由大口进进,小口出)、洗气瓶(气体由小口出)、洗气瓶(气体由长长管管进进、短管出)。、短管出)。(2)干燥的原)干燥的原则则干燥干燥剂剂只能吸收气体中含有的水分只能吸收气体中含有的水分而不能与气体而不能与气体发发生反生反应应。(3)干燥剂与气体的分类)干燥剂与气体的分类五尾气的五尾气的处处理方法理方法(1)对对于极易溶于水的尾气如:于极易溶于水的尾气如:NH3、HCI、HBr等。等。可采用防倒吸装置(即在可采用防倒吸装置(即在导导气管的出气口气管的出气口处连处连接一倒接一倒置的漏斗与吸收置的漏斗与吸收剂剂液面接触)吸收。液面接触)吸收。(2)对对于溶解度不大的尾气如:于溶解度不大的尾气如:Cl2、C O2、H2S等等可直接将出气管插入吸收可直接将出气管插入吸收剂剂液面下吸收。液面下吸收。(3)对对于有毒且易燃的气体如于有毒且易燃的气体如CO,可采取在尾气,可采取在尾气出口出口处处放置一点燃的酒精灯,使放置一点燃的酒精灯,使CO燃燃烧转变为烧转变为无毒无毒的的CO2气体。气体。
限制150内