（新）2022届第2讲 物质的分离和提纯（精讲）原卷版.doc

第2讲 物质的分离和提纯 【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征，能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不同类物质性质差异及其原因，能描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化2.科学探究与创新意识：能对简单化学问题的解决提出可能的假设，依据假设设计实验方案。3.科学态度与社会责任：具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识，能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。【知识梳理】知识点一物质分离和提纯以及物质分离提纯的物理方法（一）物质分离和提纯的区别与联系1混合物的分离是根据混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异，通过一定的物理变化或化学变化将混合物分成各组分的纯净物。2混合物的提纯是根据混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异，通过一定的物理变化或化学变化将混合物中的杂质除去。分离和提纯的要求不同，设计操作步骤时一定要加以区别。3提纯的“四个原则”及“四个必须”(1)“四个原则”一是不增加新的杂质；二是不减少被提纯物质；三是被提纯物质与杂质易分离；四是被提纯物质易复原。(2)“四个必须”一是除杂试剂必须过量；二是过量试剂必须除尽；三是除杂途径必须最佳；四是除去多种杂质时必须考虑加入试剂的先后顺序。（二）物理法分离提纯物质所用装置1常用装置(1)过滤适用范围把不溶性固体与液体进行分离注意事项一贴滤纸紧贴漏斗内壁二低滤纸上缘低于漏斗口液面低于滤纸上缘三靠烧杯紧靠玻璃棒玻璃棒紧靠三层滤纸处漏斗下端紧靠烧杯内壁 (2)蒸发适用范围分离易溶性固体的溶质和溶剂注意事项玻璃棒的作用：搅拌，防止液体局部过热而飞溅停止加热的标准：当有大量晶体析出时停止加热，利用余热蒸干(3)萃取和分液适用范围萃取：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组成的溶液里提取出来分液：分离两种互不相溶且易分层的液体注意事项溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大萃取剂与原溶剂不反应、不相溶萃取剂与溶质不反应常用的萃取剂是苯或CCl4，一般不用酒精作萃取剂 (4)蒸馏适用范围分离沸点相差较大且互溶的液体混合物注意事项温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片，目的是防止暴沸冷凝管水流方向为口进，口出(5)升华适用范围某种组分易升华的混合物，利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法注意事项如NaCl固体中的I2可用该方法，但NH4Cl固体中的I2不能用升华的方法分离2创新装置(1)过滤装置的创新抽滤由于水流的作用，使装置a、b中气体的压强减小，故使过滤速率加快(2)蒸馏装置的创新由于冷凝管竖立，使液体混合物能冷凝回流，若以此容器作反应容器，可使反应物能循环利用，提高了反应物的转化率（三）物质分离提纯的物理方法1“固固”混合物的分离(提纯)2“固液”混合物的分离(提纯)3“液液”混合物的分离(提纯)知识点二 物质分离、提纯常用的化学方法1常见气体的除杂方法气体(括号内为杂质)除杂试剂化学方程式或原理C2H2(H2S)CuSO4溶液H2SCuSO4=CuSH2SO4H2(NH3)浓硫酸NH3H2SO4=NH4HSO4Cl2(HCl)饱和NaCl溶液HCl极易溶于水，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小CO2(HCl)饱和NaHCO3溶液HClNaHCO3=NaClH2OCO2SO2(HCl)饱和NaHSO3溶液HClNaHSO3=NaClH2OSO2CO2(SO2)饱和NaHCO3溶液SO22NaHCO3=Na2SO3H2O2CO2CO2(CO)灼热CuOCOCuOCuCO2CO(CO2)NaOH浓溶液CO22NaOH=Na2CO3H2ON2(O2)灼热铜网2CuO22CuOCH4(CH2=CH2、CHCH)溴水CH2=CH2Br2CH2BrCH2BrHCCH2Br2CHBr2CHBr22常见固体或溶液的除杂方法物质(括号内为杂质)除杂试剂或方法化学方程式或原理分离方法Na2CO3固体(NaHCO3)加热2NaHCO3Na2CO3H2OCO2NaCl溶液(Na2SO4)加适量BaCl2溶液Na2SO4BaCl2=BaSO42NaCl过滤NaCl固体(NH4Cl)加热NH4ClNH3HClFeCl2溶液(FeCl3)加过量铁粉2FeCl3Fe=3FeCl2过滤FeCl3溶液(FeCl2)通Cl22FeCl2Cl2=2FeCl3NaHCO3溶液(Na2CO3)通CO2Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3Cu(NO3)2溶液(AgNO3)加过量铜粉2AgNO3Cu=Cu(NO3)22Ag过滤I2(SiO2)加热I2升华、冷却、凝华，得I2Fe2O3(Al2O3)加过量NaOH溶液Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O过滤NH4Cl溶液(FeCl3)加适量氨水FeCl33NH3·H2O=Fe(OH)33NH4Cl过滤KNO3固体(NaCl)水根据二者的溶解度随温度的变化不同降温结晶NaCl溶液(MgCl2)加适量NaOH溶液MgCl22NaOH=Mg(OH)22NaCl过滤C(CuO)加过量稀盐酸CuO2HCl=CuCl2H2O过滤CuO(Fe)磁铁Fe能被磁铁吸引CuS(FeS)加过量稀盐酸FeS2HCl=FeCl2H2S过滤镁粉(铝粉)加过量NaOH溶液2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2过滤3物质分离、提纯常用的化学方法方法原理杂质成分沉淀法将杂质离子转化为沉淀Cl、SO、CO及能形成弱碱的阳离子气化法将杂质离子转化为气体CO、HCO、SO、HSO、S2、NH杂转纯法将杂质转化为需要提纯的物质杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用对应的酸或碱)氧化还原法用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质如用酸性KMnO4溶液除去CO2中的SO2，用灼热的铜网除去N2中的O2热分解法加热使不稳定的物质分解除去如除去NaCl中的NH4Cl等酸碱溶解法利用物质与酸或碱溶液反应的差异进行分离如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3电解法利用电解原理除去杂质含杂质的金属(M)作阳极、纯金属(M)作阴极，含M的盐溶液作电解质溶液调pH法加入试剂调节溶液pH使溶液中某种成分生成沉淀而分离如向含有Cu2和Fe3的溶液中加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等，调节pH使Fe3转化为Fe(OH)3而除去知识点三 物质的检验（一）物质检验的原理和方法1物质检验的原理(1)依据物质的特殊性质进行检验。如物质的颜色、气味、溶解性等。(2)依据物质间反应时所产生的特殊的反应现象。即所选的试剂和被检验的物质在发生化学反应时，必须能够产生下列现象中的一种：变色；放出气体(通常指产生气体的气味或在溶液中反应时产生的气泡)；生成沉淀等。2物质检验的方法(1)物理方法：依据物理性质，如颜色、气味、溶解性、磁性等，通过观察、实验分析、判断，得出结论。(2)化学方法：利用物质的特殊化学性质及反应时产生的特征现象。即所选的试剂与被检验的物质反应时要有明显实验现象(如放出气体、生成沉淀或颜色改变)，通过观察、分析，得出结论。（二）物质的检验根据物质特有的性质及反应现象，对是否存在该物质(或离子)进行确认。如CO2可用澄清石灰水来检验。1常见气体的检验气体检验特征性质注意事项O2使带火星的木条复燃H2纯净的H2在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成产物只有水CH4在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯的内壁有水雾生成，同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体产物有二氧化碳和水CO在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体产物只有二氧化碳CH2=CH2在空气中燃烧火焰明亮，有黑烟，可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色SO2无色，有刺激性气味；能使品红溶液褪色，加热后恢复红色；能使酸性KMnO4溶液褪色；能使溴水褪色；能使澄清石灰水变浑浊CO2也能使澄清石灰水变浑浊；SO2的漂白原理与新制氯水的漂白原理不同CO2能使澄清石灰水变浑浊，能使燃着的木条熄灭应注意区别，SO2也能使澄清石灰水变浑浊，N2也能使燃着的木条熄灭NO无色气体，接触空气时立即变为红棕色Cl2黄绿色，有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝Cl2有毒，注意闻气味的方法NO2红棕色，有刺激性气味，通入水中生成无色溶液并产生无色气体，水溶液显酸性NO2的颜色与溴蒸气相近，NO2溶于AgNO3溶液无沉淀生成，而溴蒸气溶于AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成HCl无色，有刺激性气味，在潮湿的空气中形成白雾；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成HCl极易溶于水，做相关实验时应防倒吸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冒白烟NH3极易溶于水，做相关实验时应防倒吸2常见离子的检验离子检验方法Cl、Br、I与稀HNO3酸化的AgNO3溶液反应，若产生白色、浅黄色或者黄色沉淀，则有Cl、Br或者ISO先加稀HCl酸化，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SONa、K做焰色反应实验，若火焰为黄色，则有Na；透过蓝色钴玻璃观察，火焰为浅紫色，则有KNH先加足量的NaOH溶液，再加热，用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，若试纸变蓝色，则有NH；用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若产生白烟，则有NHFe2先加KSCN溶液，无明显现象，再通入Cl2，若溶液变红色，则有Fe2；滴加NaOH溶液，若产生白色沉淀，且白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，则有Fe2；滴加K3Fe(CN)6溶液，若产生蓝色沉淀，则有Fe2Fe3滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则有Fe3；滴加苯酚溶液，若溶液变紫色，则有Fe3；滴加NaOH溶液，若立即产生红褐色沉淀，则有Fe3（三）物质检验中干扰因素的排查1离子检验中的常见干扰因素以及排除措施待检离子干扰离子排干扰措施ClSO加过量的Ba(NO3)2溶液CO加稀硝酸酸化OHSOCO加盐酸酸化SOAgSOCO加盐酸后将产生的气体通入品红溶液中COSO加硝酸后将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中2气体检验中干扰因素的排除气体检验干扰因素的排除方法一般是先检验出一种可能具有干扰的气体，并除去该气体，而且要确认该气体已经除尽，再检验其余气体。如在SO2存在的条件下检验CO2，可设计如下检验思路：品红溶液检验SO2高锰酸钾溶液除去SO2品红溶液检验SO2是否除尽澄清石灰水检验CO2。与此类似的还有检验实验室制取的乙烯中含有SO2等。知识点四 物质的鉴别根据物质的特有的性质对两种或两种以上的物质进行区分。如NaCl和KNO3两种无色溶液可以用AgNO3溶液来区分。1物质鉴别的思路(1)鉴别主要是寻找各物质的特殊现象，包括颜色、状态、气味、反应情况等。(2)如果要加入试剂进行鉴别，一定要先取样，不能直接对样品进行鉴别。(3)选用鉴别方法时先简单后复杂，先考虑物理方法后化学方法。2物质鉴别的原则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现象明显使待鉴别的物质之间的现象对比度较大防止干扰区别Cl和SO时，只能用BaCl2溶液不能用AgNO3溶液3物质鉴别的方法物理方法观察法抓住物质的特殊颜色、状态等差异性进行区分。如铁和铜的鉴别气味法抓住物质的特殊气味进行区分。如氧气和氨气的鉴别水溶法抓住物质的溶解性及溶解后现象的差异进行区分。如硝酸铵和氢氧化钠的鉴别化学方法加热法抓住物质热稳定性差异进行区分。如KClO3和KCl的鉴别指示剂法抓住物质的水溶液酸、碱性的差异用酸碱指示剂、pH试纸来区分物质。如HCl、NaOH、NaCl三种无色溶液的鉴别气体法抓住所加试剂与待鉴别物质间反应生成气体的差异来区分。如碳酸钠和氢氧化钠的鉴别沉淀法抓住所加试剂与待鉴别物质间反应生成沉淀的差异来区分。如硝酸银和硝酸钾的鉴别【方法技巧】不用试剂鉴别时可考虑6种方法特征连锁法先鉴别出某一特征的物质(根据色、味、态、硬度、挥发性、水溶性等)，再用这种物质去鉴别其他物质，进行连锁式鉴别加热法若待检物均无明显外观特征，可考虑用加热出现不同现象加以鉴别焰色反应法利用焰色反应将待检物质的不同阳离子加以鉴别互滴法利用两溶液互滴现象不同加以鉴别逐一检出法首先利用两种物质(或溶液)之间的特征反应鉴别出两种物质(或溶液)，再利用此两种物质逐一鉴别出其他物质简明列表法即两两混合，列出表格，记录反应现象，比较、分析表格的不同混合现象确定出每一种物质【典例剖析】高频考点一 考查物质分离、提纯的装置例1、2019浙江4月选考下列图示表示过滤的是（ ）ABCD 【变式探究 】(2018·江苏)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是()A用装置甲灼烧碎海带B用装置乙过滤海带灰的浸泡液C用装置丙制备用于氧化浸泡液中I的Cl2D用装置丁吸收氧化浸泡液中I后的Cl2尾气【举一反三】下列中草药煎制步骤中，属于过滤操作的是()A.冷水浸泡B.加热煎制C.箅渣取液D.灌装保存高频考点二 考查物质分离、提纯操作例2、(2019·高考北京卷)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是()选项物质(括号内为杂质)除杂试剂AFeCl2溶液(FeCl3)Fe粉BNaCl溶液(MgCl2)NaOH溶液、稀HClCCl2(HCl)H2O、浓H2SO4DNO(NO2)H2O、无水CaCl2【方法技巧】分离、提纯题的答题步骤第一步：确定被提纯物质与除杂对象对比两者物理性质、化学性质的差异，利用差异性(溶解度差异、密度差异、熔沸点差异、与某些物质反应的差异性等)，选择合适的分离原理或除杂试剂；除杂试剂除去杂质的同时，不消耗被提纯物质，不引入新的杂质。第二步：选择合适的分离或除杂装置根据分离原理选择合适的分离装置(过滤、分液、蒸馏等)；根据除杂试剂的状态及反应条件，选择合适的装置，液体试剂一般选洗气瓶，固体试剂一般用干燥管或U形管。第三步：综合分析，筛选答案综合分析物质分离是否完全，被提纯物质中的杂质是否被除去。【变式探究】下列除杂所用试剂和操作不合理的是()选项物质(括号中为杂质)除杂试剂操作ACO2(SO2)饱和NaHCO3溶液洗气BBaCO3(BaSO4)饱和Na2CO3溶液搅拌、过滤CCuCl2(FeCl3)NaOH溶液过滤DCl2(HCl)饱和食盐水洗气高频考点三 物质的检验例3、2019新课标 下列实验现象与实验操作不相匹配的是 （ ） 实验操作实验现象A向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置溶液的紫色逐渐褪去，静置后溶液分层B将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生C向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊D向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后加1滴KSCN溶液黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变【举一反三】（2018年天津卷）由下列实验及现象推出的相应结论正确的是（ ）实验现象结论A某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2+，无Fe3+B向C6H5ONa溶液中通入CO2溶液变浑浊酸性：H2CO3>C6H5OHC向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液生成黑色沉淀Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)D某溶液中加入Ba(NO3)2溶液再加足量盐酸产生白色沉淀仍有白色沉淀原溶液中有SO42-A. A B. B C. C D. D高频考点四 物质的鉴别例4、2019江苏 室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是（ ）选项实验操作和现象结论A向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，溶液变为红色X溶液中一定含有Fe2+B向浓度均为0.05 mol·L1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成Ksp(AgI)> Ksp(AgCl)C向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水，振荡，再滴加1mL淀粉溶液，溶液显蓝色Br2的氧化性比I2的强D用pH试纸测得：CH3COONa溶液的pH约为9，NaNO2溶液的pH约为8HNO2电离出H+的能力比CH3COOH的强【变式探究】（2018年·天津卷）由下列实验及现象推出的相应结论正确的是（ ）实验现象结论A某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2+，无Fe3+B向C6H5ONa溶液中通入CO2溶液变浑浊酸性：H2CO3>C6H5OHC向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液生成黑色沉淀Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)D某溶液中加入Ba(NO3)2溶液再加足量盐酸产生白色沉淀仍有白色沉淀原溶液中有SO42-A. A B. B C. C D. D高频考点五 综合应用例5、(2019·高考全国卷，28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇，熔点234.5 ，100 以上开始升华)，有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%5%、单宁酸(Ka约为106，易溶于水及乙醇)约3%10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：(1)实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是_。 圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒_。(2)提取过程不可选用明火直接加热，原因是_。与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是_。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是_。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有_(填标号)。A直形冷凝管B球形冷凝管C接收瓶 D烧杯(4)浓缩液加生石灰的作用是中和_和吸收_。(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是_。【变式探究】氯化亚铜(CuCl)别名一氯化铜，可用作催化剂、杀菌剂、还原剂、脱色剂等。它是一种白色立方结晶或粉末；微溶于水，不溶于乙醇及稀硫酸，溶于浓盐酸。实验室可用废铜屑、浓盐酸、食盐及氧气制取CuCl。回答下列问题：(1)甲组同学选择图1所示的装置制取氧气。仪器b的名称是_，若b中盛放淡黄色固体，仪器a中盛放的试剂为_(填化学式)。简述使用仪器a向仪器b中添加试剂的操作步骤：_。(2)乙组同学采用图1装置制取氧气，并采用图2装置和下列步骤制备氯化亚铜。步骤1：在三颈烧瓶中加入浓盐酸、食盐、废铜屑，加热到6070 ，开动搅拌器，同时从c口缓慢通入氧气，制得NaCuCl2。步骤2：反应完全后，冷却，用适量的水稀释，析出CuCl。步骤3：_，用无水乙醇洗涤固体。步骤4：在6070 条件下干燥固体得到产品。步骤1中制取NaCuCl2的化学方程式为_。步骤3需补充的实验操作是_，析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的原因是_。