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高三化学用实验的手段研究物质世界4

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四、用实验的手段研究物质世界

四、用实验的手段研究物质世界

1、物质的分离和提纯

固体物质常用的分离方法有:过滤、蒸发 结晶、冷却饱和溶液结晶。
液体物质常用的分离方法有:蒸溜、萃取、 分液。 气体物质常用的分离方法有:洗气。

混合物分离和提纯的方法

注意: 不同的分离方法都有一定的适用范围, 要根据不同混合物的性质选择合适的方 法进行分离,且有时需要多种方法配合 使用。

练*:下图所示装置有多种用途,请回答 下列问题: (1)洗气:除去CO中的水蒸气,装置内 应盛放 ; (2)检验:证明CO中混有CO2,装置内应 盛放 ;

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(3)集气:若用排空气法收集比 空气轻的气体时,气体应从装置的 端通入(填“A”或“B”,下同); 若收集比空气重的气体,则气体从 端通入。若用排水法收集O2时, 瓶内应先装满水,气体从 端通入。 (4)贮气:若要用水将装置中的氧气排出进行实 验时,水应从 端通入。 (5)量气:若要测定实验室制得的少量O2的体 积,则应在瓶内先装满水,再将O2从 端通入。

2、常见离子和物质的检验
物质(离 子)

方法及现象
与含 Ba2+ 的溶液反应,生成白色沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐 酸),生成无色无气味、能使澄清石灰水变浑浊的气体 (CO2)。 与含Ba2+的溶液反应,生成白色沉淀,不溶于稀盐酸。

CO32- SO42- Cl- NH4+ Na+ K+

与硝酸银溶液反应,生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。 与NaOH浓溶液反应,微热,放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的 刺激性气味气体(NH3)。
焰色反应呈黄色 焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃)

I2
蛋白质

遇淀粉显蓝色
灼烧 有烧焦羽毛气味

3、溶液的配制及分析 主要仪器:烧杯、容量瓶、玻璃棒、胶 头滴管、托盘天*、药匙(固体溶质 使用)、量筒(液体溶质使用)

注意事项:
①容量瓶不能配制任意体积的溶液;不能用作反应容 器;不能直接在其中进行溶解和稀释;不可作为贮存 溶液的试剂瓶。 ②容量瓶在使用前需检查是否漏水。 ③称量 NaOH 等易潮解或有腐蚀性的固体必须在干燥 洁净的小烧杯中进行且要快速称量。 ④溶解或稀释过程有明显温度变化的,需等溶液温 度恢复至室温才能转移到容量瓶中。 ⑤往容量瓶中转移溶液时,需要用玻璃棒引流;烧 杯及玻璃棒应用蒸馏水洗涤 2~ 3次,洗涤液也要注入 容量瓶中。 ⑥定容时,当液面接*瓶颈刻度线1~2cm处,应改 用胶头滴管滴加。

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问题与讨论
1、为什么不能将溶质直接加入(或倒入)容量瓶 中进行溶解(或稀释)?
因为在容量瓶上标有温度和体积,这说明容量瓶的体 积受温度影响。而物质的溶解往往伴随着一定的热效 应,如果用容量瓶进行此项操作,会因热胀冷缩使它 的体积不准确,严重时还可能导致容量瓶炸裂。

2、为什么要用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2-3 次,且洗涤液也要转移入容量瓶中?
还有残留在烧杯壁和玻璃棒上的溶质未被转移。因 此要用蒸馏水洗涤用过的烧杯和玻璃棒。并将洗涤 液也要转移入容量瓶中,否则使配制的溶液浓度偏 低。

3、为什么在“洗涤”之后,“定容”之前 要轻轻振荡容量瓶,使容量瓶中的溶液充分 混合?

可以防止因溶液混合不均而造成的体积偏差,从而 减小溶液浓度的误差。

4、为什么在定容时不能俯视或仰视刻度线?

仰视读数

俯视读数



溶液体积增大, 浓度偏低

溶液体积减小,
浓度偏高



5、为什么要冷却到室温再定容?
定容时未冷却到室温,由于液体的膨胀系数大于玻璃 的膨胀系数,冷却后液面必低于刻度线,使配制的溶 液浓度偏大。

6、为什么最后阶段要改用胶头滴管滴入蒸馏水, 进行定容?若定容时不小心液面超过了刻度线, 怎么办?能用胶头滴管把多余的液体取出吗?
主要是为了便于控制加水的量。 必须重新配制

7、下列操作对配制的溶液浓度产生什么影响?
(1)称量固体溶质时,砝码生锈; 溶质增多,c偏小高 (2)物质和砝码位臵放反了,使用游码;溶质减少,c偏低 (3)未洗涤烧杯和玻璃棒;溶质减少,c偏低 (4)转移前容量瓶内有水;无影响 溶液体积增大、c偏低 (5)定容时仰视刻度线; (6)定容时俯视刻度线; 溶液体积减少、c偏高 (7)把溶液向容量瓶中转移,溶液洒了; 溶质减少,c偏小低 (8)定容时水加多了,然后用胶头滴管吸出; 溶质减少,c偏小低 (9)摇匀后,液面下降,再加水至刻度线; 溶液体积增大、c偏低 (10)未冷却即转移、定容;溶液体积减少、c偏高

巩固练*:

1.现有酚酞试液,能否鉴别出相同浓度 的食盐水、稀盐酸和氢氧化钠三种溶液, 若能,请写出实验步骤及实验现象。若 不能,说明理由。
答案:能。取三支洁净的试管,分别取三种待测液,再 分别滴加1-2滴酚酞试液,出现红色的原取试液是氢氧 化钠溶液;另取另两种试液,分别滴加到显红色的试管 中,若红色褪去,则所滴加的试液是稀盐酸,没有明显 现象的试液是食盐水。

2 .某粗食盐中有 Na2SO4 、 MgCl2 、泥 沙等杂质,请设计方案提纯食盐。写出实 验步骤及相应的离子方程式。
方案:① 将粗食盐用水溶解,过滤。 ② 向①的滤液,加过量的氯化钡溶液,过滤。 ③ 向②的滤液中加过量的氢氧化钠溶液,过滤。 ④ 向③的滤液中加过量碳酸钠溶液,过滤。 ⑤ 向④的滤液中加过量的稀盐酸,充分反应。 ⑥ 将⑤反应后的溶液加热蒸发结晶,得到的固体 为纯的食盐。

3 .有 100 克 KCl 和 KNO3 的混合物,其中含 KCl 的质量 分数为10%,请通过计算设计方案提纯KNO3.已知有下 列溶解度:

根据溶解度的数据可计算得到:在 100℃时用 39.5 克 水就可以制成 KNO3 的饱和溶液,而 KCl 是未饱和的。 在 10 时溶液中只有 7.5 克 KNO3 留下,而 KCl 还是未达 到饱和。因此可根据这些来设计方案。方案略。

4 、 某 溶 液 含 有 较 多 的 Na2SO4 和 少 量 的 Fe2(SO4)3 。 若 用 该 溶 液 制 取 芒 硝 ( Na2SO4· 10H2O) ,可选择的操作有( 1 ) 加适量 H2SO4 溶液 ; ( 2 )加金属钠 ; ( 3 )结 晶 ; ( 4 )加过量 NaOH 溶液 ; ( 5 )加强热脱 结晶水;(6)过滤。正确的操作步骤是 ( ) A.(2)(6)(3) B.(4)(6)(1)(3) C.(4)(6)(3)(5) D.(2)(6)(1)(3)(5)

【解析】在日常生活和工业生产中需要分离许多物 质,要用到化学反应。选择化学试剂时注意(1) 不引入新的杂质;(2)所加试剂一般过量,以保 证将杂质全部除去,同时后续试剂须将过量的前一 试剂除去;(3)过程简便、安全;(4)若存在多 种杂质,注意所加除杂试剂顺序。根据题目要求, 主要是除去Fe3+,加过量的NaOH溶液将Fe3+沉 淀。将沉淀过滤后,过量的NaOH溶液用适量的 H2SO4溶液除去。再结晶得Na2SO4· 10H2O,即芒 硝。A、D选项用金属钠与水反应,实验不经济、 不安全,且A未考虑加入过量试剂的问题,C中最 后一步加强热脱去结晶水,得不到芒硝,只能得到 Na2SO4固体。选B。

5 、配制 100mL 、 1.0mol· L-1 的 NaOH 溶液, 下列情况会导致溶液浓度偏高的是( ) A.容量瓶使用前经蒸馏水清洗后没有干燥 B.配制过程中,未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒 C.俯视确定凹液面与刻度线相切 D.用敞口容器称量NaOH且时间过长

【解析】 除了称量和试剂因素外,以下操作将引起误差: ?1? 不洗涤烧杯、玻璃棒,造成所配制的溶液浓度偏低。 ?2? 在烧杯中溶解固体或稀释浓溶液时,不放置至室温, 而趁热转入容量瓶进行定容,所得溶液的浓度偏高。 ? 3? 定容后上下倒置摇匀,发现液面低于刻度线时,再加水至 刻度线,则所配制溶液的浓度偏低。?4? 定容时加水超出 刻度线,又用滴管把多余的溶液取去,此时所得溶液浓度 偏低。?5? 定容时俯视,所配溶液浓度偏高;定容时仰视, 配制溶液浓度偏低。?6? 在溶解、转移和洗涤过程中,把 溶液溅到容器外,则所配制的溶液浓度偏低。 题中A项,容量瓶配制溶液最后须加蒸馏水定容,无需干 燥,只要洁净即可,故不会对配制溶液的浓度产生影响; B项操作造成溶质未全部转移至容量瓶中,所配溶液浓度 减小;C项,俯视定容,所加蒸馏水的量不足,溶剂量减 少,浓度偏高;D项,称量过程中,NaOH固体已经部分吸 收H2O及CO2,溶质减少,浓度偏低。选C。

6.实验室配制500ml 0.2mol· L-1的FeSO4溶液,实际操作 有:①在天*上称量一定量的 绿矾( FeSO4· 7H2O ),放入烧杯,加水溶解;②把制得的 溶液小心地注入500ml容量瓶中; ③继续向容量瓶中加水离刻度线 1- 2cm 处,改用胶头滴管 加水至刻度线;④将烧杯和玻 璃棒洗涤2-3次,并将每次洗涤液也转入容量瓶;⑤将容量 瓶的塞子塞紧,摇匀。填下列空白: (1)称量绿矾的质量是 ; (2)正确的操作顺序是 ; (3)定容时,若俯视液面,会使溶液浓度 ; (4)本实验用到的基本仪器有 ; (5)若没有操作④,结果会使溶液浓度 ; ( 6 )在进行操作②时,不慎将液体溅出,则处理的方法 是 。 答案:(1)27.8g;(2)①②④③⑤;(3)偏高;(4) 略;(5)偏低;(6)重新做实验。

练*
7、在配制一定物质的量浓度溶液的实验中,下列操作对 所配得溶液无影响的是(写序号) ;会使所配 溶液的浓度偏高的是 ;会使所配溶液的浓度 偏低的是 。 (1)在烧杯中溶解溶质,搅拌时不慎溅出少量溶液; (2)未将洗涤烧杯内壁的溶液转移入容量瓶; (3)容量瓶中所配的溶液液面未到刻度线便停止加水; (4)将配得的溶液从容量瓶转移到干燥、洁净的试剂 瓶中时,有少量溅出; (5)将烧杯中溶液转移到容量瓶之前,容量瓶中有少量 蒸馏水; (6)将容量瓶中液面将达到刻度线时,俯视刻度线和液 面。 答:(4)(5); (3)(6); (1)(2)

8、下列实验操作错误的是___________ A.测定溶液pH的操作是:将湿润的pH试纸置于表面皿上, 用玻璃棒蘸取溶液,点在pH试纸的中部,与标准比色卡进 行比较。 B.容量瓶检漏的操作是:在容量瓶中注入适量的水,塞上 玻璃瓶塞,左手五指托住瓶底,右手食指顶住瓶塞,反复 倒置,观察是否漏水。 C.配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时,先往容量瓶中加 水,然后按计算结果将一定体积浓硫酸沿玻璃棒慢慢倒入 容量瓶,最后加水至刻度,摇匀。 D.观察钾元素焰色反应的操作是:将铂丝放在稀盐酸中洗 涤,然后蘸取固体氯化钾,置于煤气灯的火焰上进行灼烧, 透过蓝色钴玻璃进行观察。

【解析】该题考察的是一些化学实验的基本操作。 用 pH 试纸测定溶液 pH 值时,不能预先用水润湿, 否则会引起待测液浓度减小,pH值改变;容量瓶 使用之前必须要检查是否漏水,方法为:在容量 瓶中注入适量水,塞上瓶塞,食指顶住瓶塞,另 一只手托住瓶底,倒立过来,观察是否漏水,若 不漏水,将瓶正立并将瓶塞旋转 180°后,再次 检验;容量瓶只能用于配制溶液,不能在其中直 接溶解或稀释;焰色反应的关键是用于蘸取待测 物的铂丝必须洁净,所以每次检测前后需蘸取盐 酸清洗,清洗后放在火焰上灼烧,直至与原来火 焰焰色相同为止,再蘸取待测物进行检验,以排 除杂质的干扰。答案为A、B、C、D。

再见



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