内容正文:
专题九:物质的检验、鉴别与提纯
【复习目标·素养导航】
素养维度
复习目标
科学探究
能根据物质性质差异设计检验、鉴别、提纯方案,并能对方案进行评价与优化
变化观念
理解提纯过程中物质转化的本质,掌握“不增、不减、易分离”的除杂原则
模型认知
建立“检验—鉴别—除杂—分离”的提纯方法模型,形成解决实际问题的思维框架
社会责任
认识物质检验在食品安全、环境监测等领域的重要应用价值
第1部分 核心知识网络(思维导图式)
知识点一:物质的检验
1. 检验方法
方法类型
依据
物理方法
颜色、气味、溶解性、溶解时热效应
化学方法
特征反应(变色、沉淀、气体)
2. 常见气体的检验
气体
检验操作
现象
化学方程式
O₂
带火星木条伸入
木条复燃
——
CO2
通入澄清石灰水
石灰水变浑浊
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
H₂
点燃,罩干冷烧杯
淡蓝火焰,杯壁水珠
2H₂+O₂ 2H2O
CO
点燃,罩干冷烧杯,倒石灰水
蓝焰,无水珠,石灰水变浑
2CO+O₂ 2CO₂
CH4
点燃,罩干冷烧杯,倒石灰水
蓝焰,有水珠,石灰水变浑
CH₄+2O₂ CO₂+2H2O
NH3
湿润红色石蕊试纸
试纸变蓝
——
H2O
通过白色的无水硫酸铜粉末
白色粉末变蓝
3. 常见离子的检验
离子
选用试剂
现象
H⁺
紫色石蕊试液 / pH试纸 / 锌粒
变红 / pH<7 / 气泡
OH⁻
无色酚酞 / 紫色石蕊 / pH试纸
变红 / 变蓝 / pH>7
CO3²⁻
稀盐酸,气体通澄清石灰水
气泡,石灰水变浑
Cl⁻
AgNO₃溶液 + 稀HNO₃
白色沉淀(不溶)
SO4²⁻
Ba(NO3)₂溶液 + 稀HNO₃
白色沉淀(不溶)
NH4⁺
加碱加热,湿润红色石蕊试纸
刺激性气味,试纸变蓝
Fe³⁺
观察颜色 / 滴加NaOH溶液
黄色 / 红褐色沉淀
Cu²⁺
观察颜色 / 滴加NaOH溶液
蓝色 / 蓝色沉淀
知识点二:物质的鉴别
1. 鉴别原则:
(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差别较大。
(3)防止干扰:如鉴别CO32-和Cl-时,只能用含Ba2+的可溶性盐溶液,不能用AgNO3溶液,因为碳酸银也是白色沉淀。
2. 鉴别方法分类
方法类型
原理
方案
物理方法
颜色、气味、溶解性、热效应
一看(颜色)、二闻(气味)、三溶(溶解性或溶解时的吸放热现象)
化学方法
加同一试剂产生不同现象
利用物质或离子特殊的化学性质进行鉴别
组内互鉴
3. 生活中常见物质的鉴别
物质
鉴别方法
现象
羊毛
灼烧
烧焦羽毛气味
合成纤维
灼烧
熔成小球,刺激性气味
棉线
灼烧
烧纸气味
硬水
加肥皂水
泡沫少,浮渣多
软水
加肥皂水
泡沫多
知识点三:物质的提纯
1.物质的除杂
(1) 除杂原则
· 不增:不引入新杂质
· 不减:不减少所需物质
· 易分离:杂质转化为沉淀、气体或水
· 易复原:操作后能恢复所需物质
(2) 除杂方法
方法
原理
举例
沉淀法
杂质转化为沉淀
粗盐提纯除Mg²⁺、Ca²⁺、SO4²⁻
气化法
杂质转化为气体
NaCl中除Na2CO3(加适量稀盐酸)
转化法
杂质转化为所需物质
CO₂中除CO(通过灼热CuO)
溶解法
利用溶解性差异
Cu中除Fe(加酸溶Fe)
置换法
金属与盐溶液反应
FeSO₄中除CuSO₄(加铁粉)
加热法
热稳定性差异
CaO中除CaCO₃(高温煅烧)
2. 物质的分离方法
方法
原理
适用场景
举例
过滤
不溶性固体与液体分离
固液分离
粗盐提纯除泥沙
结晶
蒸发
溶剂汽化,溶质析出
从溶液中得溶质
海水晒盐
降低温度
被提纯的物质受温度影响溶解度变化较大
除去硝酸钾固体中的氯化钠固体
蒸馏
沸点差异
分离液态混合物
制蒸馏水、分离液态空气
3. 常考提纯实例
(1)气体提纯
混合物(杂质)
选用的试剂/方法
化学方程式
CO2(CO)
通过灼热的氧化铜
CO + CuO Cu + CO₂
CO(CO2)
通过足量氢氧化钠溶液
CO2 + 2NaOH = Na₂CO₃+ H2O
H2(H2O)
通过浓硫酸 / 碱石灰
浓硫酸吸水
N2(O₂)
通过灼热的铜网
2Cu + O2 2CuO
(2)固体提纯
混合物(杂质)
选用的试剂/方法
化学方程式
CuO(C)
在空气中灼烧
C + O₂ CO₂
Cu(Fe)
加入足量稀盐酸/稀硫酸
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Cu(CuO)
加入足量稀盐酸/稀硫酸
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
CaO(CaCO₃)
高温煅烧
CaCO3 CaO + CO2↑
KNO3(NaCl)
降温结晶
利用溶解度差异
NaCl(KNO₃)
蒸发结晶
利用溶解度差异
(3)溶液提纯
混合物(杂质)
选用的试剂
化学方程式
FeSO4(CuSO4)
加入足量铁粉,过滤
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
NaCl(Na2CO3)
加入适量稀盐酸
Na2CO3 +2HCl =2NaCl+ H2O + CO2↑
NaOH(Na2CO3)
加入适量Ca(OH)2溶液,过滤
Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓+ 2NaOH
第二部分 考点突破
考点一:物质的检验与鉴别
典例1:(2024枣庄三模) 某混合气体由CO2、CO、H2和水蒸气中的一种或多种组成。若利用下图装置验证该混合气体的组成,以下说法正确的是( )
A.连接Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ,若Ⅰ中无现象,Ⅱ中石灰水变浑浊,则原混合气体中有CO2无水蒸气
B.连接Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ,Ⅲ处酒精灯的作用仅是处理尾气,不能验证有无CO或H2
C.连接Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ,Ⅲ处若气体能被点燃,则原混合气体中有CO
D.连接Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ,若Ⅱ中无现象,Ⅰ中固体变蓝,则原混合气体中有水蒸气无CO2
典例2:(2021山西)设计实验方案,分析实验原理,解决实验问题,是化学独特的学科思想。下图所示,当把胶头滴管内液体全部滴入试管中时,能达到实验目的的是 ( )
A.检验铵根离子 B.处理酸性废水 C.检验气体成分 D.证明反应发生
典例3:(2024滨州)下列各组物质的鉴别方法、现象及结论均正确的是( )
选项
物质
鉴别方法
现象及结论
A
一氧化碳和二氧化碳
闻气味
有刺激性气味的气体为一氧化碳,无味的气体为二氧化碳
B
食盐水和蒸馏水
测pH
测pH,pH=7的液体为蒸馏水
C
硫酸铁溶液和硫酸亚铁溶液
观察颜色
浅绿色溶液为硫酸铁溶液,黄色溶液为硫酸亚铁溶液
D
碳酸氢钠和碳酸钠
充分加热
产生使澄清石灰水变浑浊的气体的物质为碳酸氢钠,无明显现象的物质为碳酸钠
对点练习1:(2019苏州)已知能将灼热还原为。用下图装置研究草酸铵受热分解的产物,下列说法不正确的是( )
A.装置②用于检验分解产物中是否有
B.装置③中试纸变蓝,说明分解产物中有
C.装置④中固体变红、装置⑤中石灰水变浑浊,说明产物中有
D.要证明分解产物中有,可在装置③、④之间增加装置⑤
对点练习2:(2023镇江)将一定量的澄清石灰水与Na2CO3溶液充分混合,过滤得到白色固体和无色滤液,将滤液分为三等份,分别进行下列实验。
实验①:向第一份溶液中滴加酚酞溶液。
实验②:向第二份溶液中滴加少量稀盐酸。
实验③:向第三份溶液中滴加BaCl2溶液,振荡、静置。
下列说法不正确的是( )
A.产生白色固体的反应为Ca(OH)2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaOH
B.实验①中溶液变红,不能说明滤液中是否含有Na2CO3
C.实验②中无气泡产生,说明滤液中不含有Na2CO3
D.实验③中出现白色浑浊,说明滤液中不含有Ca(OH)2
对点练习3:(2024西藏)下表中鉴别物质的方法,不正确的是( )
选项
物质
鉴别方法
A
水和过氧化氢溶液
分别加入二氧化锰,观察现象
B
硝酸铵和氢氧化钠
分别溶于水,比较溶液温度
C
铁粉和炭粉
观察颜色
D
牛毛和涤纶
灼烧,观察现象
A.A B.B C.C D.D
对点练习4:(2023金昌)下列实验方案不能达到实验目的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
检验烧碱样品是否完全变质
滴加无色酚酞溶液观察是否变色
B
区分固态化肥氯化铵和硝酸钾
分别加熟石灰研磨,闻气味
C
鉴别氮气和二氧化碳
通入澄清石灰水,观察是否有沉淀
D
检验水样是否为软水
取样,加入肥皂水,振荡
考点二:物质成分推断
典例4:(2025江西) 某白色固体可能含有BaCl2、Na2CO3、Na2SO4、NaOH 中的一种或几种。进行如下流程:
下列说法正确的是( )
A. 一定含BaCl2 、Na2CO3,可能含 NaOH
B. 一定含BaCl2 、Na2CO3 、NaOH
C. 一定不含Na2SO4 ,可能含BaCl2
D. 一定含Na2CO3 ,可能含BaCl2 、 NaOH
对点练习1:(2024遂宁) 某无色溶液中可能含有 Na+、Mg2+、SO42-、Cl- 中的一种或几种。进行如下实验:
①取少量溶液,滴加NaOH溶液,无明显现象;
②另取少量溶液,滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀。
下列说法正确的是( )
A. 一定含有SO42-、Cl-
B. 一定不含Mg2+ 、可能含Na+ 、Cl-
C. 一定含有Na+ 、SO42-
D. 一定不含Mg2+ 、Cl-
对点练习2:(2018济宁)某工业园区甲、乙两化工厂排放的废水中含有K+、 Cu2+、Fe3+、Cl- 、OH-、NO3-六种离子,甲厂含有其中的三种,乙厂含有另外三种,两厂废水的直接排放对当地水质带来严重影响。某课外实践小组对两厂废水进行实地检测,发现甲厂废水呈碱性。
(1)甲厂废水中一定含有的离子是_________,可能含有的离子是____________;
(2)经课外实践小组多次实验,发现两厂废水按适当比例混合,可将废水中的某些离子转化为沉淀,这些离子分别是_________ (填离子符号),过滤后的废水中主要含有_____________ 两种物质(填化学式),处理后的废水符合排放标准。
对点练习3:(2025临沂一模)现有一包白色粉末,可能含有碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、硫酸铜、氯化钠中的一种或几种。为确定其成分,某化学小组同学取10.6g该白色粉末于烧杯中,加入100g稀盐酸,恰好完全反应,产生4.4g气体,并得到无色溶液。下列说法不正确的是( )
A. 该白色粉末中一定不含硫酸铜
B. 所用稀盐酸中溶质的质量分数不大于7.3%
C. 该白色粉末可能由碳酸钠、氯化钠和碳酸钾组成
D. 若该白色粉末中只含两种物质,则该白色粉末的组成最多有两种情况
考点三:物质的分离与除杂
典例5: (2023邵阳)除去下列物质中含有的少量杂质,所用试剂和方法均正确的是( )
选项
物质
杂质
除杂试剂和方法
A
MnO2
KCl
加入适量的水溶解,过滤,洗涤,干燥
B
Ag粉
Fe粉
加入适量的Al2(SO4)3溶液,过滤
C
CO2
CO
通过足量的NaOH溶液后干燥
D
NaOH溶液
Na2CO3
加入适量的稀盐酸
对点练习1:(2025·聊城二模)为除去下列物质中的杂质(括号内为杂质),下列操作方法不能达到目的的是( )
选项
物质(杂质)
操作方式
A
CO2(CO)
点燃
B
NaOH(Na2CO₃)
加入适量Ca(OH)₂溶液,过滤
C
FeSO4(CuSO₄)
加入适量铁粉,过滤
D
KCl(MnO₂)
溶解、过滤、洗涤、蒸发
对点练习2:(2024广元)下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
鉴别硫酸铵和硫酸钠
分别取样,加熟石灰粉末混合研磨,闻气味
B
除去氢气中混有的氯化氢
将混合气体先通入足量的碳酸氢钠溶液,再通入浓硫酸
C
分离碳酸钙和氧化钙的固体混合物
加入足量的水溶解,过滤、洗涤、干燥
D
检验蜡烛中是否含有碳元素
在蜡烛的火焰上方罩一只干燥的冷烧杯,观察现象
考点四:综合应用——工艺流程
典例6:(2026广东模拟)下图所示为基于海水晒盐获得氯化钠等产品的工艺流程。下列说法中不正确的是( )
A.图中②方框内应填“蒸发池”
B.②④中的溶液是氯化钠的不饱和溶液
C.将③与④分离需经过“过滤”操作
D.粗盐提纯获取氯化钠利用其两条物理性质
典例7:高纯碳酸钡主要用于制造电子元器件、陶瓷、玻璃、光学玻璃和医药产品等领域。以碳酸钡为原料(含少量SiO2)制备高纯碳酸钡的流程如图。
(1)操作1、操作2的实验操作名称为 。
(2)试剂X应选用 (选填“稀盐酸”或“稀硫酸”)。
(3)滤液Y中溶质有KOH、K2CO3和 ,转化操作中发生中和反应的化学方程式为 。
(4)证明高纯碳酸钡已洗涤干净的操作是 ,则证明已洗涤干净。
对点练习1:(2023泰安)粗盐中含有泥沙及少量可溶性MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质,为获得精盐进行如下实验。下列叙述错误的是( )
A. 根据NaCl的溶解度,可计算出溶解10g粗盐所需水的最少质量
B. 只调换“过量NaOH溶液”与“过量BaCl₂溶液”的顺序,也能达到实验目的
C. 操作c的名称为蒸发结晶
D. 若称得精盐的质量为8.5g,则该粗盐样品中氯化钠的质量分数是85.0%
对点练习2:(2019北京)利用电石渣[主要成分为Ca(OH)2、MgO]制备硫酸钙的主要工艺流程如下:
已知:MgO难溶于水;MgSO4易溶于水;CaSO4微溶于水。
(1)反应器中搅拌的目的是___________________________________。
(2)反应器中发生的反应主要有MgO+H2SO4=MgSO4+H2O和_________。
(3)上述流程中,用于分离提纯的设备有_______________。
第三部分 跨学科实践
【实践一】水质检测
任务一:检测各类指标
采集校园不同区域水样(直饮水、自来水、池塘水、卫生间用水)
检测以下指标:
pH(pH试纸/pH计)、硬度(肥皂水法)、可溶性固体(蒸发法)、浑浊度(肉眼/浊度计)、记录数据,绘制对比图表
任务二:离子检验
检验水样中是否含有Cl⁻、SO₄²⁻、Ca²⁺、Mg²⁺
写出检验反应的化学方程式
任务三:简易净水器设计与制作
利用塑料瓶、石子、沙子、活性炭、棉布等材料制作简易净水器
测试净化效果(浑浊度、气味、pH变化)
任务四:成果展示
绘制校园水质地图(标注不同区域水质状况)
撰写《校园水质检测报告》
制作“节约用水”宣传海报
【实践二】真假药材鉴别
【活动背景】市场上曾出现“用土豆冒充天麻”“用红薯冒充三七”等中药材造假事件。如何用化学方法鉴别真假药材?
任务一:资料查阅
查阅常见易混淆中药材(天麻与土豆、三七与红薯、西红花与红花等),了解真假药材的市场价格差异
任务二:淀粉检验
原理:淀粉遇碘变蓝
操作:将样品切片,滴加碘酒,观察颜色变化
任务三:灼烧检验
原理:蛋白质灼烧有烧焦羽毛气味
操作:灼烧样品,闻气味
任务四:显微观察
用显微镜观察真假药材的细胞结构差异
任务五:成果展示
制作“真假药材鉴别手册”
录制“家庭简易鉴别法”短视频
【答案】
典例1:A 典例2:A 典例3:D
对点练习1:C 对点练习2:C 对点练习3:C 对点练习4:A
典例4:A
对点练习1: C
对点练习2:(1)OH-和K+;氯离子,硝酸根离子(2)OH-,Fe3+,Cu2+;KCl和KNO3
对点练习3:D
典例5:A
对点练习1:A
对点练习2:C
典例6:B
典例7:(1)过滤
(2)稀盐酸
(3)KCl;HCl+KOH=KCl+H2O
(4)先取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加酚酞溶液,溶液不变色;再另取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加硝酸银溶液,无明显现象(合理即可)
对点练习1:D
对点练习2:(1)使反应物充分接触,加快反应速率,反应更充分
(2)Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4 +2H2O (3)过滤器和洗涤槽
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