苏教版高中化学必修一研究物质的实验方法同步讲义.docx
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苏教版高中化学必修一研究物质的实验方法同步讲义
研究物质的实验方法
__________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________
1.掌握物质分离提纯的方法;
2.了解常见物质(离子)的检验及物质检验方案的设计、学会检验Cl-、SO42-、CO32-、NH4+等离子的方法和技能,以及能用焰色反应、离子检验方法设计简单的实验方案,探究某些常见物质的组成成分;
3.会计算物质的量浓度以及掌握溶液的配制操作和误差分析;
知识点一.物质的分离和提纯方法。
物质的分离、提纯仅仅靠物理方
法是远
远不够的,常常要利用物质之间的化学性质的差异,用化学方法来进行物质的分离、提纯。
目前主要有:
酸、碱处理法,沉淀法,氧化还原法,热分解法,离子交换法,电解法
。
现简单介
绍如下:
1.生成沉淀法:
例如NaCl溶液里混有
少量的MgCl2杂
质,可加入过量的NaOH溶液,使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀(但引入了新的杂质OH—),过滤除去Mg(OH)2,然后加入适量盐酸,调
节pH至中性。
2.生成气体法:
例如Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3,为了不引入新的杂质并增加S,可加入
适量的稀硫酸,将C转化为CO2气体而除去。
3.氧化还原法:
例如在FeCl3溶液里含有少量FeCl2杂质,可通
入适量的Cl2将FeC
l2氧化为FeCl3。
若在FeCl2溶液里含有少量FeCl3杂质,可加入适量的铁粉将
FeCl3还原为FeCl2。
4.正盐与酸式盐相互转化法:
例如在Na2CO3固体中含有少量NaHCO3杂质,可将固体加热,使NaHCO3分解生成Na2CO3而除去杂质。
若在NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质,可向溶液里通入足量CO2,使Na2CO3转化为NaHCO3。
注意:
分离提纯中一般先考虑物理方法后考虑化学方法。
当分离多种物质的混合物时,往往物理方法和化学方法要同时使用。
用化学方法除去溶液中
的杂质时,要使被分离的物质或离子
尽可能除净,需要加入过量的分离试剂,在多步分离过程中,后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去。
知识点二.常见物质的检验。
1.原则。
(1)充分利用物质的特征反应
(2)确定检验操作顺序要“先简后繁”。
2.步骤。
(1)取试样
(2)加试剂(3)说操作(4)表现象(5)定结论。
3.物质的检验。
(1)气体物质的检验。
①氢气(H2):
收集一小试管气体,用拇指堵住试管口,靠近酒精灯火焰,松开拇指,听到轻微的爆鸣声。
②氧气(O2):
使带火星的木条复燃。
③氯气(Cl2):
黄绿色有刺激性气味的气体,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(O2、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝)。
④氯化氢(HCl):
无色有刺激性气味的气体。
在潮湿的空气中形成白雾,能使湿润的蓝色石蕊试纸变红;用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟;将气体通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成。
⑤氨气(NH3):
无色有刺激性气味,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时能生成白烟。
⑥二氧化碳(CO2):
能使澄清石灰水变浑浊;能使燃着的木条熄灭。
(SO2气体也能使澄清的石灰水变混浊,N2等气体也能使燃着的木条熄灭)。
⑦一氧化碳(CO):
可燃烧,火焰呈淡蓝色,燃烧后只生成CO2;能使灼热的CuO由黑色变成红色。
⑧甲烷(CH4):
无色气体,可燃,淡蓝色火焰,生成水和CO2;不能使高锰酸钾溶液、溴水褪色。
(2)几种重要阳离子的检验。
①H
:
紫色石蕊变红、pH试纸、某些盐等。
②Na
、K
:
用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过钴玻片)。
③Ba
:
能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。
④Mg
:
能与NaOH溶液反应生成白色沉淀,沉淀不溶于过量的NaOH溶液
⑤Ag
:
能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3
⑥NH4
:
铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的有刺激性气味的NH3气体。
⑦Fe
:
能与KSCN溶液反应,变成血红色Fe(SCN)3溶液,能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
⑧Cu
:
蓝色溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。
(3)几种重要的阴离子的检验。
①OH
:
能使无色酚酞变红、紫色石蕊变蓝。
②Cl
:
能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,
③Br
:
能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。
④I
:
能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。
⑤SO42—:
加稀HCl无现象,再加BaCl2溶液,生成白色沉淀。
⑥SO32—:
浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味SO2气体,该气体能使品红溶液褪色。
能与BaCl2溶液反应,生成白色BaSO3沉淀,该沉淀溶于盐酸,生成无色有刺激性气味的SO2气体。
⑦CO32—:
能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
⑧HCO3—:
加CaCl2溶液无沉淀,加盐酸放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊。
⑨NO3—:
浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。
知识点三.物质的量浓度溶液的配制及分析。
1.物质的量浓度。
定义:
以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液的组成的物理量,叫做溶质B的物质的量浓度。
符号:
CB单位:
mol·L-1表达式:
cB=nB/V
2.溶液的配制及分析。
(1)配制溶液的实验仪器:
托盘天平、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管。
(2)配制溶液的步骤:
①计算。
②称量(托盘天平)。
③溶解(烧杯、玻璃
棒):
将溶质倒入小烧杯,加入适量的水搅拌溶解,冷却至室温。
④转移和洗涤(容量瓶、玻璃棒):
将上述冷却后的溶液转入
指定容积的容量瓶,并用蒸馏水洗涤小烧杯和玻璃棒2—3次,将洗涤液一并注入容量瓶。
如何将烧杯中的液体转移到容量瓶中?
注意:
玻璃棒不能与容量瓶口接触,防止溶液外流。
为什么要洗涤玻璃棒和烧杯?
(确保溶质全部转移到容量瓶中,减少实验误差)
⑤定容(胶头滴管):
在容量瓶中继续加水至距刻度线1—2cm处,改用胶头滴管滴加至刻度(液体凹液面最低处与刻度线相切)。
若定容时不小心液面超过了刻度线,
能用胶头滴管把多
余的液体取出吗?
若不能那又该怎么办?
⑥摇匀:
把定容好的容量瓶瓶塞塞紧,用食指顶住瓶塞,用另一只手的手
指托住瓶底,把容量瓶倒转和摇动几
次,混合均匀。
注意:
摇匀后发现液面低于刻线,不能再加水补充至刻度线。
否则将使溶液体积变大,使浓度变小。
⑦装瓶贴签(容量瓶不能保存溶液):
将配好的溶液倒入试剂瓶中,盖上瓶塞,贴上标签,注明溶液浓度和名称。
类型一:
物质的分离提纯。
例1.如果你家里的食用花生油不小心混入了大量的水,利用你所学的知识,最简便的分离方法是( )
解析:
水与植物油互不相溶,故可以采取分液的方法进行分离。
答案:
B
类型二:
物质的检验。
例2.有一包白色固体,可能含有Na2CO3、CuSO4、CaCl2、Na2SO4、NaCl等物质中的一种或几种,现取部分该固体溶于水,可得到澄清的无色溶液,再向其中加入BaCl2产生白色沉淀,再加入足量HNO3沉淀部分消失,回答:
(1)该固体一定含有、一定不含、可能含;
(2)写出其中两个反应的化学方程式。
解析:
物质的推断应该看成离子的推断。
由第一步得到澄清的无色溶液,推断无CuSO4,因为它电离的Cu2+在溶液中为蓝色,加BaCl2产生白色沉淀且加硝酸后部分溶解,则必有两种以上沉淀,不溶的部分必为BaSO4,溶的部分为BaCO3,所以Na2CO3、Na2SO4一定有,又因为Na2CO3和CaCl2不能共存,所以CaCl2一定没有,剩下NaCl可能有。
这样后面的两个反应也很明显了。
答案:
(1)Na2CO3、Na2SO4;CuSO4、CaCl2;NaCl
(2)
例3.某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O(水蒸气)、H2中的一种或几种,依次进行如下连续处理(假定每步处理均反应完全):
①通过碱石灰时,气体体积变小;②通过赤热的氧化铜时,固体变为红色;③通过白色硫酸铜粉末时,粉末变为蓝色;④通过澄清的石灰水时,溶液变得浑浊。
由此可以确定混合气体中
A.一定含有CO2、H2O,至少含有H2、CO中的一种
B.一定含有H2O、CO,至少含有CO2、H2中的一种
C.一定含有CO、CO2,至少含有H2O、H2、中的一种
D.一定含有CO、H2,至少含有H2O、CO2中的一种
解析:
由①可知,碱石灰吸收的是CO2或H2O,或二者的混合物;②中CuO被还原为Cu,还原剂为CO或H2,或二者的混合物;但由③可知,反应②生成了H2O,故原混合气体中一定有H2;由反应④可知,反应②又生成了CO2,故原混合气体中一定有CO。
答案:
D
类型三:
物质的量浓度及配制。
例4.实验室需用480mL0.1mol/L的硫酸铜溶液,现选取500mL容量瓶进行配制,以下
操作正确的是()
A.称取7.68g硫酸铜,加入500mL水
B.称取12.0g胆矾配成500mL溶液
C.称取8.0g硫酸铜,加入500mL水
D.称取12.5g胆矾配成500mL溶液
解析:
配制500mL0.1mol/L的硫酸铜溶液,需8.0g硫酸铜或12.5g胆矾,加水至标线即可,而不是加500mL水.答案是D.
答案:
D
基础演练
一.选择题
1.下列分离混合物的操作中,必须加热的是()
A.过滤B.分液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.某校学生用化学知识解决生活中的问题,下列家庭小实验不合理的是()
A.用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢B.用米汤检验含碘盐中的碘酸钾(KIO3)
C.用食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污
D.用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物
4.某物质灼烧时,焰色反应为黄色,下列判断中正确的是()
A.该物质一定是钠的化合物B.该物质一定含钠元素
C.能确定该物质中是否含钾元素D.该物质一定是金属钠
5.下列有关判断中,正确的是()
A.可用澄清石灰水来区分二氧化碳和二氧化硫
B.可用无水硫酸铜检验酒精中是否含少量水
C.通过灼热的CuO,能使固体由黑变红的气体一定是H2
D.用pH试纸来鉴别盐酸和醋酸
6.在40g密度为dg/cm3的硫酸铁溶液中,含有1.4gFe3+离子,则此溶液中Fe3+的物质的量浓度为()
A.
d B.
d C.
d D.
d
7.已知某饱和溶液的以下条件:
①溶液的质量②溶剂的质量③溶液的体积④溶质的摩尔质量⑤溶质的溶解度⑥溶液的密度。
其中不能用来计算该饱和溶液物质的量浓度的组合是()
A.④⑤⑥B.①②③④C.①③④D.①③④⑤
8.下列溶液中溶质的物质的量浓度为1mol·L-1的是()
A.将40gNaOH溶解于1L水中配成的NaOH溶液
B.常温常压下将22.4LHCl气体溶于水配成1L的盐酸溶液
C.将1L10mol/L的浓盐酸与水混合配成100L溶液
D.从1000mL1mol/LNaCl溶液中取出100mL的溶液
9.不外加任何试剂,鉴别下列5种物质的先后顺序是()
①NaOH溶液②MgSO4溶液③BaCl2溶液④KNO3溶液⑤FeCl3溶液
A.①②③④⑤B.②③⑤④①C.⑤①②③④D.⑤③②①④
二.填空题
10.现用质量分数为98%、密度为1.84g·cm-3的浓H2SO4来配制500mL0.2mol/L的稀H2SO4。
可供选择的仪器有:
①玻璃棒②烧瓶③烧杯④胶头滴管⑤量筒⑥容量瓶⑦托盘天平⑧药匙。
请回答下列问题:
(1)上述仪器中,在配制稀H2SO4时用不到的有(填代号)。
(2)经计算,需浓H2SO4的体积为。
现有①10mL②50mL③100mL三种规格的量筒,应选用的量筒是(填代号)。
(3)将浓H2SO4加适量蒸馏水稀释,冷却片刻,随后全部转移到mL的容量瓶中,转移时应用玻璃棒。
转移完毕,用少量蒸馏水洗涤2~3次,并将洗涤液全部转移到容量瓶中,再加适量蒸馏水,振荡容量瓶,使溶液混合均匀。
然后缓缓地把蒸馏水直接注入容量瓶直到液面接近刻度处。
改用加蒸馏水到瓶颈刻度的地方,使溶液的。
振荡、摇匀后,装瓶、贴签。
(4)在配制过程中,其他操作都准确,下列操作中:
错误的是,能引起误差偏高的有(填代号)。
①洗涤量取浓H2SO4后的量筒,并将洗涤液转移到容量瓶中
②未等稀释后的H2SO4溶液冷却至室温就转移到容量瓶中
③将浓H2SO4直接倒入烧杯,再向烧杯中注入蒸馏水稀释浓H2SO4
④定容时,加蒸馏水超过标线,又用胶头滴管吸出
⑤转移前,容量瓶中含有少量蒸馏水
⑥定容摇匀后,发现液面低于标线,又用胶头滴管加蒸馏水至标线
⑦定容时,俯视标线
巩固提高
一.选择题
1.进行焰色反应实验时,通常用来洗涤铂丝的是()
A.硫酸B.烧碱溶液C.稀盐酸D.蒸馏水
2.可用来鉴别氯化铁溶液和氢氧化铁溶胶的简便方法是()
A.过滤B.渗析C.电泳D.丁达尔效应
3.能把Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四瓶无色溶液加以区别的一种试剂是(必要时可以加热)
()
A.BaCl2B.NaOHC.Ba(OH)2D.AgNO3
4.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
5.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.④⑥⑧
6.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
()
A③和④B.①和②C③、④和⑤D.①、②和③
7.用已准确称量过的氯化钠固体配制1.00mol/L的NaCl溶液0.5L,需要用的仪器是()
①坩埚②分液漏斗③容量瓶④烧杯⑤胶头滴管⑥烧瓶⑦玻璃棒⑧托盘天平⑨药匙
A.③④⑤⑦⑨B.①②⑤⑥⑧C.③④⑤⑦D.③④⑤⑥
8.等物质的量浓度的KCl、MgCl2、AlCl3三种溶液。
现欲完全沉淀其中的Cl—,消耗相同物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3:
2:
1,则上述三种溶液的体积比为()
A.1:
1:
1B.6:
3:
2C.3:
2:
1D.9:
3:
1
9.某同学想用实验证明硫酸铜溶液显蓝色与SO42-无关,进行下列实验无意义的是()
A.观察硫酸钠溶液没有颜色
B.向硫酸铜溶液中滴加适量的氯化钡溶液,振荡后静置,溶液蓝色未消失
C.向硫酸铜溶液中滴加适量的氢氧化钠溶液,振荡后静置,溶液蓝色消失
D.加水稀释硫酸铜溶液,溶液蓝色变浅
二.填空题
10.某水样中要检验出H+、SO42-、Cl-离子,三位学生进行了如下不同的实验:
甲同学:
取少量溶液先滴加石蕊溶液,再加入BaCl2溶液,充分振荡后静置,取上层清液加入AgNO3溶液。
乙同学:
取少量溶液先加先加入足量Ba(NO3)2溶液,充分振荡后静置,取上层清液加入AgNO3溶液,再加入少量NaHCO3粉末。
(1)评价二位同学实验的合理性。
甲_______乙_______(填“合理”或“不合理”)。
如不合理,请说明原因__________________________________(如合理,此空不填)
(2)丙同学认为以下做法也能达到实验目的,但要控制试剂的用量:
取少量溶液先滴加紫色石蕊试液,再加入Ba(OH)2溶液,充分振荡后静置,取上层清液加入AgNO3溶液。
请说明丙同学如何控制试剂量。
一.选择题
1.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
2.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
3.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
4.下列除去杂质的方法正确的是()
A.除去N2中的少量O2:
通过灼热的CuO粉末
B.除去CO2中的少量HCl:
通入Na2CO3溶液
C.除去KCl溶液中的少量K2CO3:
加入适量的盐酸
D.除去KCl溶液中的少量MgCl2:
加入适量NaOH溶液,过滤
5.某气体可能含有CO、CO2、NH3、HCl、H2和水蒸气中的一种或几种,依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)、氢氧化钡溶液(有浑浊现象)、浓硫酸、灼热的氧化铜(变红)和无水CuSO4(变蓝),判断该气体中一定有()
A.HCl、CO2、H2 B.CO、H2、H2OC.CO、H2、NH3 D.HCl、CO、H2O
6.将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL1mol/L的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是()
A.1:
2:
3B.6:
3:
2C.3:
1:
1D.1:
1:
1
7.用0.2mol/L某金属阳离子Rn+的盐溶液40mL,恰好将20mL0.4mol/L的硫酸盐中的硫酸根完全沉淀,则n值为()
A.1B.2C.3D.4
8.配制250mL0.5mol/LNaOH溶液,下列仪器中:
①托盘天平②量筒③烧杯④玻璃棒⑤漏斗⑥500mL容量瓶⑦药匙⑧250mL容量瓶⑨胶头滴管⑩坩埚,需要用到的仪器有()
A.①③④⑥⑨⑩B.①④⑦⑧⑨⑩C.①③④⑦⑧⑨D.①②④⑤⑧⑨
9.要除去氢气中混有的二氧化碳、氯化氢和水蒸气,操作步骤最简便的是下列的()
①通过盛有浓硫酸的洗气瓶②通过盛有水的洗气瓶③通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶④通过装有灼热氧化铜的玻璃管⑤通过装有P2O5的玻璃管⑥通过装有碱石灰的干燥管
A.②③①B.②③⑤C.③⑤D.⑥
二.填空题
10.若从H2SO4、Na2SO4、Na2CO3、NaCl、NaOH、Cu(NO3)2、HNO37种溶液中取出其中的2种,进行混合及有关实验,所观察到的现象已记录在下表中。
试据各步实验及其现象先进行分步推断(即实验进行到该步所能作出的某物质肯定存在、否定存在或可能存在的判断),再综合推断所取出的2种溶液的可能组合。
步骤
实验操作
实验现象
分步推断
⑴
将取出的2种溶液进行混合
混合溶液无色、澄清
无其他明显现象
混合溶液中肯定不含Cu(NO3)2
混合溶液肯定不是下列组合:
⑵
用pH试纸测定混合溶液的pH
测定结果:
pH=2
⑶
向混合溶液中滴入足量Ba(NO3)2溶液
有白色沉淀出现
⑷
向上述溶液过滤所得的滤液中滴加AgNO3
无明显现象
混合溶液的可能组合(写出溶质的化学式,有几组写几组,不一定填满,):
①和 ;② 和 ;③和 ;
④和 ;⑤ 和 ;⑥和 ;
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
一.选择题
1.下列仪器中,通常不能用作反应容器的是()
A.烧瓶B.烧杯C.锥形瓶D.量筒
2.容量瓶上需标有①温度、②浓度、③容量、④压强、⑤刻度线、⑥酸或碱式中的()
A.①③⑤B.③⑤⑥C.①②④D.②④⑥
3.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.③②①C.①②③ D.③①②
4.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
5.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
6.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()
ABaNO32、KOH、HNO3、K2CO3B.K2CO3、BaNO32、KOH、HNO3
CKOH、K2CO3、BaNO32、HNO3D.BaNO32、K2CO3、KOH、HNO3
7.向一定量的饱和Ca(OH)2溶液中加入少量CaO固体,恢复到原来温度时,下列说法中正确的是
()
A.溶液中的Ca2+总数不变B.溶液中的OH-总数不变
C.溶质的物质的量浓度不变D.溶液的质量不变
8.某溶液中仅含有Na+、Mg2+、SO42-、Cl—四种离子,其物质的量浓度比为Na+∶Mg2+∶Cl—=3∶5∶5,若Na+的浓度为3mol/L,则SO42-的浓度为()
A.2mol/LB.3mol/L C.4mol/L
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