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一、常见物质的分离、提纯和鉴别
1、常用的物理方法——根据物质的物理性质上差异来分离。
混合物的物理分离方法
方法适用范围主要仪器注意点
实例
(1)固+液蒸发易溶固体与液体分开
酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
①不断搅拌;②最后用余热加热;③液体不超过容积2/3NaCl(H2O)
(2)固+固结晶溶解度差别大的溶质分开NaCl(NaNO3)升华能升华固体与不升华物分开
酒精灯I2(NaCl)
(3)固+液过滤易溶物与难溶物分开
漏斗、烧杯
①一角、二低、三碰;②沉淀要洗涤;③定量实验要“无损”NaCl(CaCO3)
(4)液+液萃取溶质在互不相溶的溶剂里,溶解度的不同,把溶质分离出来
分液漏斗
①先查漏;②对萃取剂的要求;③使漏斗内外大气相通;④上层液体从上口倒出从溴水中提取Br2分液分离互不相溶液体
分液漏斗乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液
(5)蒸馏分离沸点不同混合溶液
蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、牛角管
①温度计水银球位于支管处;②冷凝水从下口通入;③加碎瓷片乙醇和水、
(6)I2和CCl4渗析分离胶体与混在其中的分子、离子半透膜更换蒸馏水
(7)淀粉与NaCl盐析加入某些盐,使溶质的溶解度降低而析出烧杯用固体盐或浓溶液蛋白质溶液、硬脂酸钠和甘油
(8)气+气洗气易溶气与难溶气分开
洗气瓶长进短出CO2(HCl)
(9)液化沸点不同气分开U形管常用冰水NO2(N2O4)
i、蒸发和结晶
蒸发是将溶液浓缩、溶剂气化或溶质以晶体析出的方法。结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程,可以用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物。
结晶的原理是根据混合物中各成分在某种溶剂里的溶解度的不同,通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度变小,从而使晶体析出。加热蒸发皿使溶液蒸发时、要用玻璃棒不断搅动溶液,防止由于局部温度过高,造成液滴飞溅。当蒸发皿中出现较多的固体时,即停止加热,例如用结晶的方法分离NaCl和KNO3混合物。
ii、蒸馏
蒸馏是提纯或分离沸点不同的液体混合物的方法。用蒸馏原理进行多种混合液体的分离,叫分馏。操作时要注意:①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸。②温度计水银球的位置应与支管底口下缘位于同一水平线上。③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于l/3。④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出。⑤加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点,例如用分馏的方法进行石油的分馏。
iii、分液和萃取
分液是把两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的方法。萃取是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所组成的溶液中提取出来的方法。
选择的萃取剂应符合下列要求:和原溶液中的溶剂互不相溶;对溶质的溶解度要远大于原溶剂,并且溶剂易挥发。
在萃取过程中要注意:①将要萃取的溶液和萃取溶剂依次从上口倒入分液漏斗,其量不能超过漏斗容积的2/3,塞好塞子进行振荡。②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部,并用食指根部压紧塞子,以左手握住旋塞,同时用手指控制活塞,将漏斗倒转过来用力振荡。③然后将分液漏斗静置,待液体分层后进行分液,分液时下层液体从漏斗口放出,上层液体从上口倒出。例如用四***化碳萃取溴水里的溴。
iv、升华
升华是指固态物质吸热后不经过液态直接变成气态的过程。利用某些物质具有升华的特性,将这种物质和其它受热不升华的物质分离开来,例如加热使碘升华,来分离I2和SiO2的混合物。
2、化学方法分离和提纯物质
对物质的分离可一般先用化学方法对物质进行处理,然后再根据混合物的特点用恰当的分离方法(见化学基本操作)进行分离。
用化学方法分离和提纯物质时要注意:①最好不引入新的杂质;②不能损耗或减少被提纯物质的质量③实验操作要简便,不能繁杂。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。
对于无机物溶液常用下列方法进行分离和提纯:(1)生成沉淀法(2)生成气体法(3)氧化还原法(4)正盐和与酸式盐相互转化法(5)利用物质的***除去杂质(6)离子交换法
常见物质除杂方法序号原物所含杂质除杂质试剂主要操作方法(1)N2O2灼热的铜丝网用固体转化气体(2)CO2H2SCuSO4溶液洗气
COCO2NaOH溶液洗气(4)CO2CO灼热CuO用固体转化气体(5)CO2HCI饱和的NaHCO3洗气(6)H2SHCI饱和的NaHS洗气(7)SO2HCI饱和的NaHSO3洗气(8)CI2HCI饱和的食盐水洗气(9)CO2SO2饱和的NaHCO3洗气
炭粉MnO2浓盐酸(需加热)过滤(11)MnO2C--------加热灼烧
炭粉CuO稀酸(如稀盐酸)过滤(13)AI2O3Fe2O3NaOH(过量),CO2过滤(14)Fe2O3AI2O3NaOH溶液过滤(15)AI2O3SiO2盐酸`氨水过滤
SiO2ZnOHCI溶液过滤,(17)BaSO4BaCO3HCI或稀H2SO4过滤
NaHCO3溶液Na2CO3CO2加酸转化法(19)NaCI溶液NaHCO3HCI加酸转化法(20)FeCI3溶液FeCI2CI2加氧化剂转化法(21)FeCI3溶液CuCI2Fe、CI2过滤(22)FeCI2溶液FeCI3Fe加还原剂转化法(23)CuOFe(磁铁)吸附(24)Fe(OH)3胶体FeCI3蒸馏水渗析(25)CuSFeS稀盐酸过滤(26)I2晶体NaCI--------加热升华(27)NaCI晶体NH4CL--------加热分解
(28)KNO3晶体NaCI蒸馏水重结晶.
3、物质的鉴别
物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类,它们的共同点是:依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法,准确观察反应中的明显现象,如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等,进行判断、推理。检验类型鉴别利用不同物质的性质差异,通过实验,将它们区别开来。鉴定根据物质的特性,通过实验,检验出该物质的成分,确定它是否是这种物质。推断根据已知实验及现象,分析判断,确定被检的是什么物质,并指出可能存在什么,不可能存在什么。
检验方法①若是固体,一般应先用蒸馏水溶解②若同时检验多种物质,应将试管编号③要取少量溶液放在试管中进行实验,绝不能在原试剂瓶中进行检验④叙述顺序应是:实验(操作)→现象→结论→原理(写方程式)
(1)常见气体的检验
常见气体检验方法
氢气纯净的氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰,混合空气点燃有爆鸣声,生成物只有水。不是只有氢气才产生爆鸣声;可点燃的气体不一定是氢气
氧气可使带火星的木条复燃
***气黄绿色,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(O3、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝)
***化氢无色有刺激性气味的气体。在潮湿的空气中形成白雾,能使湿润的蓝色石蓝试纸变红;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。
二氧化硫无色有刺激性气味的气体。能使品红溶液褪色,加热后又显红色。能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
硫化氢无色有具鸡蛋气味的气体。能使Pb(NO3)2或CuSO4溶液产生黑色沉淀,或使湿润的醋酸铅试纸变黑。
氨气无色有刺激性气味,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。
二氧化氮红棕色气体,通入水中生成无色的溶液并产生无色气体,水溶液显酸性。
一氧化氮无色气体,在空气中立即变成红棕色
二氧化碳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。
一氧化碳可燃烧,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。
(2)几种重要阳离子的检验
(l)H+能使紫色石蕊试液或橙色的***橙试液变为红色。
Na+、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)。
Ba2+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***。
Mg2+能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。
Al3+能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
Ag+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,但溶于氨水,生成〔Ag(NH3)2〕+。
NH4+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蓝试纸变蓝的有刺激性气味NH3气体。
Fe2+能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的***水后,立即显红色。2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
Fe3+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。
Cu2+蓝色水溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成。
(3)几种重要的阴离子的检验
OH-能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的***橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。
Cl-能与***银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀***,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
Br-能与***银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀***。
I-能与***银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀***;也能与***水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。
SO42-能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于***。
SO32-浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味的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。
S2-能与Pb(NO3)2溶液反应,生成黑色的PbS沉淀。
CO32-能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于***(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
HCO3-取含HCO3-盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊或向HCO3-盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀MgCO3生成,同时放出CO2气体。
PO43-含磷酸根的中性溶液,能与AgNO3反应,生成黄色Ag3PO4沉淀,该沉淀溶于***。
NO3-浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。
二、常见事故的处理
事故处理方法
酒精及其它易燃有机物小面积失火立即用湿布扑盖钠、磷等失火迅速用砂覆盖
少量酸(或碱)滴到桌上立即用湿布擦净,再用水冲洗
较多量酸(或碱)流到桌上立即用适量NaHCO3溶液(或稀HAC)作用,后用水冲洗
酸沾到皮肤或衣物上先用抹布擦试,后用水冲洗,再用NaHCO3稀溶液冲洗
碱液沾到皮肤上先用较多水冲洗,再用硼酸溶液洗
酸、碱溅在眼中立即用水反复冲洗,并不断眨眼
苯酚沾到皮肤上用酒精擦洗后用水冲洗
白磷沾到皮肤上用CuSO4溶液洗伤口,后用稀KMnO4溶液湿敷
溴滴到皮肤上应立即擦去,再用稀酒精等无毒有机溶济洗去,后涂硼酸、凡士林
误食重金属盐应立即口服蛋清或生牛奶
***滴落在桌上或地上应立即撒上硫粉
三、化学计量
①物质的量定义:表示一定数目微粒的集合体符号n单位摩尔符号mol阿伏加德罗常数:-12中所含有的碳原子数。用NA表示。:n=
②摩尔质量:单位物质的量的物质所具有的质量用M表示单位:g/mol数值上等于该物质的分子量质量与物质的量公式:n=
③物质的体积决定:①微粒的数目②微粒的大小③微粒间的距离微粒的数目一定固体液体主要决定②微粒的大小气体主要决定③微粒间的距离体积与物质的量公式:n=标准状况下,
④阿伏加德罗定律:同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同的分子数
⑤物质的量浓度:单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。符号CB单位:mol/l公式:CB=nB/VnB=CB×VV=nB/CB溶液稀释规律C(浓)×V(浓)=C(稀)×V(稀)
⑥溶液的配置
(l)配制溶质质量分数一定的溶液计算:算出所需溶质和水的质量。把水的质量换算成体积。如溶质是液体时,要算出液体的体积。称量:用天平称取固体溶质的质量;用量简量取所需液体、水的体积。溶解:将固体或液体溶质倒入烧杯里,加入所需的水,用玻璃棒搅拌使溶质完全溶解.
配制一定物质的量浓度的溶液(配制前要检查容量瓶是否漏水)计算:算出固体溶质的质量或液体溶质的体积。
称量:用托盘天平称取固体溶质质量,用量简量取所需液体溶质的体积。
溶解:将固体或液体溶质倒入烧杯中,加入适量的蒸馏水(约为所配溶液体积的1/6),用玻璃棒搅拌使之溶解,冷却到室温后,将溶液引流注入容量瓶里。
洗涤(转移):用适量蒸馏水将烧杯及玻璃棒洗涤2-3次,将洗涤液注入容量瓶。振荡,使溶液混合均匀。
定容:继续往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度2-3mm处,改用胶头滴管加水,使溶液凹面恰好与刻度相切。把容量瓶盖紧,再振荡摇匀。
过滤过滤是除去溶液里混有不溶于溶剂的杂质的方法。
过滤时应注意:①一贴:将滤纸折叠好放入漏斗,加少量蒸馏水润湿,使滤纸紧贴漏斗内壁。②二低:滤纸边缘应略低于漏斗边缘,加入漏斗中液体的液面应略低于滤纸的边缘。③三靠:向漏斗中倾倒液体时,烧杯的夹嘴应与玻璃棒接触;玻璃棒的底端应和过滤器有三层滤纸处轻轻接触;漏斗颈的末端应与接受器的内壁相接触,例如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。
第二章化学物质及其变化一、物质的分类金属:Na、Mg、Al单质非金属:S、O、N酸性氧化物:SO3、SO2、P2O5等氧化物碱性氧化物:Na2O、CaO、Fe2O3氧化物:Al2O3等纯盐氧化物:CO、NO等净含氧酸:HNO3、H2SO4等物按酸根分无氧酸:HCl强酸:HNO3、H2SO4、HCl酸按强弱分弱酸:H2CO3、HClO、CH3COOH化一元酸:HCl、HNO3合按电离出的H+数分二元酸:H2SO4、H2SO3物多元酸:H3PO4强碱:NaOH、Ba(OH)2物按强弱分质弱碱:NH3•H2O、Fe(OH)3碱一元碱:NaOH、按电离出的HO-数分二元碱:Ba(OH)2多元碱:Fe(OH)3正盐:Na2CO3盐酸式盐:NaHCO3碱式盐:Cu2(OH)2CO3溶液:NaCl溶液、稀H2SO4等混悬浊液:泥水混合物等合乳浊液:油水混合物物胶体:Fe(OH)3胶体、淀粉溶液、烟、雾、有色玻璃等二、:一种物质(或几种物质)以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物,统称为分散系。:分散系中分散成粒子的物质。:分散质分散在其中的物质。4、分散系的分类:当分散剂是水或其他液体时,如果按照分散质粒子的大小来分类,可以把分散系分为:溶液、胶体和浊液。分散质粒子直径小于1nm的分散系叫溶液,在1nm-100nm之间的分散系称为胶体,而分散质粒子直径大于100nm的分散系叫做浊液。下面比较几种分散系的不同:分散系溶液胶体浊液分散质的直径<1nm(粒子直径小于10-9m)1nm-100nm(粒子直径在10-9~10-7m)>100nm(粒子直径大于10-7m)分散质粒子单个小分子或离子许多小分子集合体或高分子巨大数目的分子集合体实例溶液酒精、***化钠等淀粉胶体、氢氧化铁胶体等石灰乳、油水等性质外观均一、透明均一、透明不均一、不透明稳定性稳定较稳定不稳定能否透过滤纸能能不能能否透过半透膜能不能不能鉴别无丁达尔效应有丁达尔效应静置分层注意:三种分散系的本质区别:分散质粒子的大小不同。三、胶体1、胶体的定义:分散质粒子直径大小在10-9~10-7m之间的分散系。2、胶体的分类:①.根据分散质微粒组成的状况分类:如:胶体胶粒是由许多等小分子聚集一起形成的微粒,其直径在1nm~100nm之间,这样的胶体叫粒子胶体。又如:淀粉属高分子化合物,其单个分子的直径在1nm~100nm范围之内,这样的胶体叫分子胶体。②.根据分散剂的状态划分:如:烟、云、雾等的分散剂为气体,这样的胶体叫做气溶胶;AgI溶胶、溶胶、溶胶,其分散剂为水,分散剂为液体的胶体叫做液溶胶;有色玻璃、烟水晶均以固体为分散剂,这样的胶体叫做固溶胶。3、