物质的检验、鉴别、分离与共存
(1)物理方法
根据物质的特殊物理性质,如颜色、气味、溶解性、溶解时的吸放热现象等,进行观察、分析、判断,得出结论。
①部分物质的颜色
溶液 | 含Cu2+的溶液 | 蓝色 |
含Fe2+的溶液 | 浅绿色 | |
含Fe3+的溶液 | 黄色 | |
含MnO4–的溶液 | 紫红色 | |
固体 | MnO2 | 黑色 |
CuO | ||
Fe粉 | ||
Fe3O4 | ||
FeO | ||
Fe2O3 | 红棕色 | |
Fe(OH)3 | 红褐色 | |
Cu | 紫红色 | |
Cu(OH)2 | 蓝色 | |
Mg(OH)2 | 白色 | |
Al(OH)3 | ||
Fe(OH)2 | ||
BaSO4 | ||
AgCl | ||
CaCO3 | ||
BaCO3 | ||
Au | 黄色 |
②溶于水溶液温度变化情况
溶于水放出热量,溶液温度升高 | 浓硫酸、NaOH、CaO |
溶于水吸收热量,溶液温度降低 | NH4NO3 |
溶于水温度不变 | NaCl、蔗糖 |
- 化学方法
利用指示剂(常用的指示剂包括紫色石蕊试液和无色酚酞试液)或加入其它试剂,使其出现不同的现象,如生成气体、生成不同颜色的沉淀等。
一般思路:
①常见气体的检验
物质 | 检验方法 | 现象 |
O2 | 将带火星的木条伸入集气瓶中 | 木条复燃 |
CO2 | 将气体通入澄清石灰水 | 澄清石灰水变浑浊 |
H2 | 通过灼热的CuO,并将产生的气体通过无水硫酸铜 | 固体变红,无水硫酸铜变成蓝色 |
CO | 通过灼热的CuO,并将产生的气体通过澄清石灰水 | 固体变红,澄清石灰水变浑浊 |
H2O(水蒸气) | 通过白色的无水硫酸铜粉末 | 白色粉末变蓝 |
CH4 | 点燃,在火焰上方罩一个干冷的烧杯,一段时间后迅速把烧杯倒过来,向杯内注入澄清石灰水 | 烧杯内壁有水珠,石灰水变浑浊 |
②常见离子的检验
离子 | 检验方法 | 实验现象 |
H+(酸) | 滴加紫色石蕊试液 | 石蕊试液变红 |
用PH试纸测量其PH | PH小于7 | |
加入少量锌粒 | 有气泡产生 | |
加入碳酸钙固体 | 有气泡产生 | |
OH–(碱) | 滴加紫色石蕊试液 | 石蕊试液变蓝 |
滴加无色酚酞 | 无色酚酞变红 | |
用PH试纸测量PH | PH大于7 | |
CuSO4溶液 | 生成蓝色沉淀 | |
FeCl3溶液 | 生成红褐色沉淀 | |
CO32- | 滴加稀盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水 | 澄清石灰水变浑浊 |
Cl– | 滴加AgNO3溶液和稀HNO3 | 产生白色沉淀 |
SO42- | 滴加稀盐酸酸化再滴加BaCl2 | 酸化无现象,加入BaCl2后产生白色沉淀 |
滴加Ba(NO3)2溶液和稀HNO3 | 产生白色沉淀 | |
Fe3+ | 滴加强碱溶液 | 产生红褐色沉淀 |
Cu2+ | 滴加强碱溶液 | 产生蓝色沉淀 |
常见的有特殊性质的物质
(1)黑色固体:黑色氧化物CuO、MnO2、Fe3O4;黑色单质铁粉、活性炭;
(2)红色固体:红色氧化物Fe2O3;红色金属单质Cu;暗红色非金属单质红磷。
(3)有色溶液:亚铁盐溶液(Fe2+)浅绿色,如FeSO4溶液、FeCl2溶液、Fe(NO3)2溶液;
铁盐溶液(Fe3+)黄色,如Fe2(SO4)3溶液、FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液;
铜盐溶液(Cu2+)蓝色,如CuSO4溶液、CuCl2溶液、Cu (NO3)2溶液;
高锰酸钾溶液紫红色;石蕊溶液紫色。
(4)有刺激性气味的气体:SO2、NH3、HCl(氯化氢气体)
(5)难溶于水的沉淀:
- 不能溶于酸的白色沉淀:AgCl、BaSO4
B.能溶于酸的白色沉淀:碳酸盐CaCO3、BaCO3碱Al (OH)3、Mg(OH)2、Zn (OH)2
C.有色沉淀:Cu (OH)2蓝色沉淀、Fe (OH)3红褐色沉淀
(1)鉴别的原则
①操作简便:能用物理方法鉴别的不用化学方法,能用一种试剂鉴别的不用多种试剂。
②现象明显:使待鉴别物质的现象对比度或区分度较大。
③防止干扰:鉴别Cl–和SO42-时,只能用Ba(NO3)2或BaCl2溶液,不能用AgNO3溶液(原因:Ag2SO4微溶于水,会干扰Cl–的鉴别)。
(2)常见物质的鉴别
物质 | 方法 | 现象与结论 |
CO与CO2 | 通入澄清石灰水 | 石灰水变浑浊的是CO2,不变浑浊的是CO |
通入石蕊溶液 | 溶液变红的是CO2,不变红的是CO | |
向装有两种气体的塑料瓶里分别加入约三分之一体积的水,振荡 | 瓶子变瘪的是CO2,无变化的是CO | |
分别点燃 | 在空气中燃烧的是CO,不燃烧的是CO2 | |
通过灼热的氧化铜 | 有红色固体出现的是CO,无变化的是CO2 | |
O2与CO2 | 通入澄清石灰水 | 石灰水变浑浊的是CO2,不变浑浊的是O2 |
通入石蕊溶液 | 溶液变红的是CO2,不变红的是O2 | |
向装有两种气体的塑料瓶里分别加入约三分之一体积的水,振荡 | 瓶子变瘪的是CO2,无变化的是O2 | |
将燃着的小木条伸入分别装有两种气体的集气瓶中 | 木条熄灭的是CO2,燃烧更旺盛的是O2 | |
将引燃的红磷、木炭、铁丝伸入分别装有两种气体的集气瓶中 | 红磷、木炭、铁丝剧烈燃烧的是O2,不燃烧的是CO2 | |
KCl、NH4Cl和NH4HCO3三种固体 | 闻气味,然后向另外两种固体中加熟石灰研磨 | 常温下有刺激性气味的是NH4HCO3,向另外两种固体中加熟石灰研磨有刺激性气味的是NH4Cl |
NaCl、NH4NO3和NaOH三种固体 | 加入水中,测量温度 | 水温升高的是NaOH,水温下降的是NH4NO3,水温无明显变化的是NaCl |
NaCl、CaCO3和CuSO4三种固体 | 加水 | 不溶于水的是CaCO3,形成蓝色溶液的是CuSO4,形成无色溶液的是NaCl |
NaCl、CaCO3和锌三种固体 | 加入稀盐酸,将气体通入石灰水 | 无气泡产生的是NaCl,有气泡产生且石灰水变浑浊的是CaCO3,有气泡产生但石灰水不变浑浊的是锌 |
NaOH溶液和Ca(OH)2溶液 | 加入碳酸钠溶液 | 有白色沉淀的是Ca(OH)2,无变化的是NaOH溶液 |
稀盐酸和稀硫酸 | 加入氯化钡溶液 | 有白色沉淀的是稀硫酸,无变化的是稀盐酸 |
NaOH溶液、稀盐酸和氯化钠溶液 | 紫色石蕊溶液 | 溶液变蓝的是NaOH溶液,溶液变红的是稀盐酸,溶液无明显变化的是氯化钠溶液 |
鉴别氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液 | 加入稀盐酸 | 有气泡产生的是碳酸钠,无现象的是氢氧化钠溶液 |
加入氯化钙或氯化钡溶液 | 有白色沉淀产生的是碳酸钠,无现象的是氢氧化钠溶液 | |
鉴别氯化钠溶液和碳酸钠溶液 | 加入稀盐酸 | 有气泡产生的是碳酸钠,无现象的是氯化钠 |
加入氯化钡或氯化钙溶液 | 有白色沉淀的是碳酸钠,无现象的是氯化钠 | |
加入酚酞溶液 | 溶液变红的是碳酸钠,无现象的是氯化钠溶液 | |
硬水和软水 | 加入肥皂水 | 泡沫多、浮渣少的是软水,泡沫少、浮渣多的是硬水。 |
棉花、羊毛和合成纤维 | 灼烧闻气味 | 有烧纸气味的是棉花,有烧焦羽毛气味的是羊毛,有特殊气味,边熔化边燃烧且灰烬为硬球物质、捏不碎的是合成纤维。 |
(1)物理方法
方法 | 适用范围或原理 | 举例 | ||
物
理 方 法 |
过滤法 | ①固体与液体混合物的分离
②可溶性固体与不溶性固体混合物的分离 |
粗盐中难溶性杂质的除去 | |
结
晶 法 |
蒸发结晶 | ①分离溶质与溶剂
②除去易挥发的杂质 |
从含有HCl的NaCl溶液中分离出固体NaCl | |
降温结晶 | 可溶性固体溶质溶解度受温度影响变化大小不同 | 除去KNO3中混有的少量的NaCl | ||
洗气法 | 除去某气体中的水蒸气 | H2(H2O) 通过浓硫酸 | ||
磁铁吸引法 | 利用物质的特性 | 分离铁粉和铜粉,可用磁铁吸引 | ||
蒸馏法 | 蒸馏法:对于由沸点不同的液体组成的混合物,用蒸馏的方法将它们一一分离。 | 工业上分离液态空气制氧气;
石油的分馏 |
(2)化学方法
方法 | 原理 | 举例 | ||||
化
学方 法 |
除
去 法 |
气体法 | 与杂质反应生成气体而除去 | 除去Na2SO4中的Na2CO3,可选用稀H2SO4将CO3(2-)转化成CO2 | ||
沉淀法 | 将杂质转化为沉淀过滤除去 | NaOH溶液中混有少量的Ca(OH)2,可加入适量的Na2CO3溶液将Ca2+转化成CaCO3 | ||||
置换法 | 将杂质通过置换反应而除去 | 除去FeSO4中的CuSO4,可加适量的铁粉,再过滤 | ||||
溶解法 | 将杂质溶于某种试剂而除去 | 除去C粉中的CuO粉,可加适量的稀盐酸,再过滤 | ||||
加热或煅烧法 | 杂质高温易分解,通过高温将杂质除去 | 除去CaO中的CaCO3,可高温煅烧
除去Na2CO3(NaHCO3),加热至质量不再减少 |
||||
吸收法 | 选择适当的试剂与气体中的杂质反应。 | 除去CO中混有的少量CO2可选用氢氧化钠溶液。 | ||||
转化法 | 将杂质通过化学反应转化为被提纯的物质 | 除去CO2中的CO,可将气体通过灼热的氧化铜 | ||||
提取法 | 将需要的物质先沉淀,再加酸溶解复原 | 除去CaCl2溶液中的少量NaCl,可先加足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤,洗涤,向滤渣中加入稀盐酸 |
分离与提纯三不原则
(1)不增(不增加新杂质)
(2)不减(不减少主要成分)
(3)易分离(反应后物质的状态不同,易分离)
(1)熟记那些两种离子相互作用生成水、气体或沉淀等的离子,这两种离子不能共存于同一溶液中。
(2)离子共存附加隐含条件型
首先弄明白隐含条件含义,pH<7,即溶液是酸性溶液,含有H+;
pH>7,即溶液是碱性溶液,含有OH﹣;
常见的有色离子:含有Cu2+溶液显蓝色,含有Fe3+溶液显黄色,含有Fe2+溶液显浅绿色。再根据两种离子相互作用如果有水、气体或沉淀等物质生成,则这两种离子不能共存于同一溶液中分析。
①酸、碱、盐之间发生复分解反应的具体条件
反应物的类别 | 反应物条件 | 生成物条件 |
酸+金属氧化物 | 酸可溶 | 下列三个条件中至少具备一个:
(1)有沉淀生成; (2)有气体生成; (3)有水生成 |
酸+盐 | 盐可溶或难溶于水,酸可溶 | |
酸+碱 | 其中一种溶于水 | |
碱+盐 | 二者均可溶 | |
盐+盐 | 二者均可溶 |
可用如下口诀帮助记忆:反应物–碱与盐,盐与盐,要全溶;生成物–或沉淀,或气体,或有水。
②不能大量共存的离子
(1)与H+不能共存的离子有:OH–、CO32-、HCO3–;
(2)与OH–不能共存的离子有:H+、NH4+、Cu2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、 Zn2+等;
(3)与CO32-不能共存的离子有:Ca2+、Ba2+;
(4)与Ba2+不能共存的离子有:CO32-、SO42-;
(5)与Cl–不能共存的离子有:Ag+;
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