高中化學(xué):1.2 研究物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法 學(xué)案(蘇教版必修1)_第1頁
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江蘇省江陰市祝塘中學(xué)第二單元研究物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法學(xué)海導(dǎo)航物質(zhì)的分離和提純根據(jù)混合物中各物質(zhì)溶解性、沸點(diǎn)、被吸附性能及在不同溶劑中溶解性的不同,可以選用過濾和結(jié)晶、蒸餾(或分餾)、紙上層析、萃取和分液等方法進(jìn)行分離和提純。分離提純方法適用范圍實(shí)例過濾固體與液體不互溶的混合物粗鹽的提純結(jié)晶與重結(jié)晶混合物中各成分在溶劑中溶解度不同,包括蒸發(fā)溶劑結(jié)晶和降溫結(jié)晶分離NaCl和KNO3的混合物蒸餾(分餾)①難揮發(fā)的固體雜質(zhì)在液體中形成的混合物②互溶液體沸點(diǎn)有明顯差異蒸餾水、無水乙醇的制備、石油的分餾CCl4(沸點(diǎn)76.75℃)和甲苯(沸點(diǎn)110.6層析被吸附能力不同的物質(zhì)的分離紅、藍(lán)墨水混合物中的不同色的分離分液兩種互不混溶的液體混合物CCl4和水的分離萃取溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度不同利用CCl4從溴水中萃取溴注意:不同的分離方法都有一定的適用范圍,要根據(jù)不同混合物的性質(zhì)選擇合適的方法進(jìn)行分離,且有時(shí)需要多種方法配合使用。常見物質(zhì)(離子)的檢驗(yàn)物質(zhì)(離子)方法及現(xiàn)象CO32-與含Ba2+的溶液反應(yīng),生成白色沉淀,該沉淀溶于硝酸(或鹽酸),生成無色無氣味、能使澄清石灰水變渾濁的氣體(CO2)。SO42-與含Ba2+的溶液反應(yīng),生成白色沉淀,不溶于稀鹽酸。Cl-與硝酸銀溶液反應(yīng),生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。NH4+與NaOH濃溶液反應(yīng),微熱,放出使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的刺激性氣味氣體(NH3)。Na+焰色反應(yīng)呈黃色K+焰色反應(yīng)呈紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)I2遇淀粉顯藍(lán)色蛋白質(zhì)灼燒有燒焦羽毛氣味溶液的配制及分析物質(zhì)的量濃度、溶液體積、溶質(zhì)的物質(zhì)的量相互關(guān)系,,2.配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液主要儀器:容量瓶、燒杯、玻棒、膠頭滴管、量筒、托盤天平及砝碼、藥匙操作步驟:計(jì)算—稱量—溶解—移液—定容注意事項(xiàng):①容量瓶不能配制任意體積的溶液;不能用作反應(yīng)容器;不能直接在其中進(jìn)行溶解和稀釋;不可作為貯存溶液的試劑瓶。②容量瓶在使用前需檢查是否漏水。③稱量NaOH等易潮解或有腐蝕性的固體必須在干燥潔凈的小燒杯中進(jìn)行且要快速稱量。④溶解或稀釋過程有明顯溫度變化的,需等溶液溫度恢復(fù)至室溫才能轉(zhuǎn)移到容量瓶中。⑤往容量瓶中轉(zhuǎn)移溶液時(shí),需要用玻璃棒引流;燒杯及玻璃棒應(yīng)用蒸餾水洗滌2~3次,洗滌液也要注入容量瓶中。⑥定容時(shí),當(dāng)液面接近瓶頸刻度線1~2cm處,應(yīng)改用膠頭滴管滴加。例題解析例1.下列實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是___________A.測(cè)定溶液pH的操作是:將濕潤(rùn)的pH試紙置于表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,點(diǎn)在pH試紙的中部,與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進(jìn)行比較。B.容量瓶檢漏的操作是:在容量瓶中注入適量的水,塞上玻璃瓶塞,左手五指托住瓶底,右手食指頂住瓶塞,反復(fù)倒置,觀察是否漏水。C.配制一定物質(zhì)的量濃度的硫酸溶液時(shí),先往容量瓶中加水,然后按計(jì)算結(jié)果將一定體積濃硫酸沿玻璃棒慢慢倒入容量瓶,最后加水至刻度,搖勻。D.觀察鉀元素焰色反應(yīng)的操作是:將鉑絲放在稀鹽酸中洗滌,然后蘸取固體氯化鉀,置于煤氣燈的火焰上進(jìn)行灼燒,透過藍(lán)色鈷玻璃進(jìn)行觀察?!窘馕觥吭擃}考察的是一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作。用pH試紙測(cè)定溶液pH值時(shí),不能預(yù)先用水潤(rùn)濕,否則會(huì)引起待測(cè)液濃度減小,pH值改變;容量瓶使用之前必須要檢查是否漏水,方法為:在容量瓶中注入適量水,塞上瓶塞,食指頂住瓶塞,另一只手托住瓶底,倒立過來,觀察是否漏水,若不漏水,將瓶正立并將瓶塞旋轉(zhuǎn)180°后,再次檢驗(yàn);容量瓶只能用于配制溶液,不能在其中直接溶解或稀釋;焰色反應(yīng)的關(guān)鍵是用于蘸取待測(cè)物的鉑絲必須潔凈,所以每次檢測(cè)前后需蘸取鹽酸清洗,清洗后放在火焰上灼燒,直至與原來火焰焰色相同為止,再蘸取待測(cè)物進(jìn)行檢驗(yàn),以排除雜質(zhì)的干擾。答案為A、B、C、D。例2.某溶液含有較多的Na2SO4和少量的Fe2(SO4)3。若用該溶液制取芒硝(Na2SO4·10H2O),可選擇的操作有(1)加適量H2SO4溶液;(2)加金屬鈉;(3)結(jié)晶;(4)加過量NaOH溶液;(5)加強(qiáng)熱脫結(jié)晶水;(6)過濾。正確的操作步驟是()A.(2)(6)(3)B.(4)(6)(1)(3)C.(4)(6)(3)(5)D.(2)(6)(1)(3)(5)【解析】在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中需要分離許多物質(zhì),要用到化學(xué)反應(yīng)。選擇化學(xué)試劑時(shí)注意(1)不引入新的雜質(zhì);(2)所加試劑一般過量,以保證將雜質(zhì)全部除去,同時(shí)后續(xù)試劑須將過量的前一試劑除去;(3)過程簡(jiǎn)便、安全;(4)若存在多種雜質(zhì),注意所加除雜試劑順序。根據(jù)題目要求,主要是除去Fe3+,加過量的NaOH溶液將Fe3+沉淀。將沉淀過濾后,過量的NaOH溶液用適量的H2SO4溶液除去。再結(jié)晶得Na2SO4·10H2O,即芒硝。A、D選項(xiàng)用金屬鈉與水反應(yīng),實(shí)驗(yàn)不經(jīng)濟(jì)、不安全,且A未考慮加入過量試劑的問題,C中最后一步加強(qiáng)熱脫去結(jié)晶水,得不到芒硝,只能得到Na2SO4固體。選B。例3.配制100mL、1.0mol·L-1的NaOH溶液,下列情況會(huì)導(dǎo)致溶液濃度偏高的是()A.容量瓶使用前經(jīng)蒸餾水清洗后沒有干燥B.配制過程中,未用蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒C.俯視確定凹液面與刻度線相切D.用敞口容器稱量NaOH且時(shí)間過長(zhǎng)【解析】除了稱量和試劑因素外,以下操作將引起誤差:1不洗滌燒杯、玻璃棒,造成所配制的溶液濃度偏低。2在燒杯中溶解固體或稀釋濃溶液時(shí),不放置至室溫,而趁熱轉(zhuǎn)入容量瓶進(jìn)行定容,所得溶液的濃度偏高。3定容后上下倒置搖勻,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線時(shí),再加水至刻度線,則所配制溶液的濃度偏低。4定容時(shí)加水超出刻度線,又用滴管把多余的溶液取去,此時(shí)所得溶液濃度偏低。5定容時(shí)俯視,所配溶液濃度偏高;定容時(shí)仰視,配制溶液濃度偏低。6在溶解、轉(zhuǎn)移和洗滌過程中,把溶液濺到容器外,則所配制的溶液濃度偏低。題中A項(xiàng),容量瓶配制溶液最后須加蒸餾水定容,無需干燥,只要潔凈即可,故不會(huì)對(duì)配制溶液的濃度產(chǎn)生影響;B項(xiàng)操作造成溶質(zhì)未全部轉(zhuǎn)移至容量瓶中,所配溶液濃度減??;C項(xiàng),俯視定容,所加蒸餾水的量不足,溶劑量減少,濃度偏高;D項(xiàng),稱量過程中,NaOH固體已經(jīng)部分吸收H2O及CO2,溶質(zhì)減少,濃度偏低。選C。小實(shí)驗(yàn)層析法分離——紙層析法層析是利用混和物中各組分在固定相和流動(dòng)相中的溶解度不同而達(dá)到分離目的,常用濾紙作載體,稱為紙層析法。以紙上所吸附的水作固定相,用與水不相混溶或相混溶的溶劑作展開劑,是流動(dòng)相,所用展開劑應(yīng)對(duì)被分離物質(zhì)有一定溶解度,通常為含一定比例水的有機(jī)溶劑。當(dāng)流動(dòng)相沿紙條移動(dòng)時(shí),帶動(dòng)著試樣中的各組分以不同的速率向前移動(dòng),在一定時(shí)間內(nèi),不同組分被帶到紙上的不同部位,出現(xiàn)層析現(xiàn)象,以達(dá)到分離的目的。(A)將6份水、3份酒精和1份氨水制成混合溶劑。在一支大試管中倒入適量溶劑,剪一條2cm寬的長(zhǎng)條濾紙,從試管口懸吊下去,使其底部恰好能夠浸入溶劑,且紙邊不要貼在試管壁上。用鉛筆在液面以上的濾紙?zhí)幃嬕坏谰€,點(diǎn)一滴紅、藍(lán)墨水的等量混合液(如圖),將濾紙條放入大試管中,塞上塞子,以防溶劑揮發(fā)。溶劑由于毛細(xì)作用爬上紙條,墨水中的各種成分隨溶劑擴(kuò)展逐漸分開,形成不同的色帶,紅色帶在上,藍(lán)色帶在下??捎闷渌軇┖推渌M(jìn)行實(shí)驗(yàn),將各種色素很好地分開。(B)收集各種綠葉,撕碎,放在研缽中,加入適量酒精,研磨,直到溶液呈深綠色。用毛細(xì)玻璃管在濾紙的一端點(diǎn)一滴綠色溶液,晾干,再在同一點(diǎn)上點(diǎn)一滴綠液制成一個(gè)小的濃縮點(diǎn)。將濾紙條懸掛在大試管中,使有濃縮點(diǎn)的一端浸入溶劑中,且濃縮點(diǎn)位于液面以上。色層顯示是:葉黃素的橙色帶在上,葉綠素的綠色帶在下。若用其它適當(dāng)溶劑,可使葉紅素(胡蘿卜素)的色層在二者之間顯現(xiàn)出來。習(xí)題精練1.在容量瓶上無需有的標(biāo)記是()A.刻度線B.溫度C.濃度D.規(guī)格(容量)2.下列實(shí)驗(yàn)中用錯(cuò)試劑的是()A.用稀鹽酸清洗做焰色反應(yīng)的鉑絲B.用酒精萃取碘水中的碘C.用稀鹽酸洗去殘留在試管壁上的銅D.用堿石灰吸收氨氣中的水蒸氣3.下列溶液與20mL1mol·L—1NaNO3溶液中NO3—物質(zhì)的量濃度相等的是()A.10mL1mol·L—1Mg(NO3)2溶液B.5mL0.8mol·L—1Al(NO3)3溶液C.10mL2mol·L—1AgNO3溶液D.10mL0.5mol·L—1Cu(NO3)2溶液4.0.5LAlCl3溶液中含Cl—9.03×1023個(gè),則溶液物質(zhì)的量濃度是()A.0.1mol/LB.1mol/LC.3mol/LD.1.5mol/L5.用98%的濃硫酸(密度為1.84g·cm-3)配制1mol·L-1的稀硫酸100mL,現(xiàn)給出下列儀器(配制過程中可能用到):①100mL量筒②10mL量筒③50mL燒杯④托盤天平⑤100mL容量瓶⑥膠頭滴管⑦玻璃棒。按實(shí)驗(yàn)時(shí)使用儀器的先后順序,排列正確的是()A.②⑥③⑦⑤⑥B.②③⑦⑤⑥C.①③⑤⑦④⑥D(zhuǎn).④⑦③⑤⑥6.下列除雜所選用的試劑及操作方法均正確的一組是(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì))()選項(xiàng)待提純的物質(zhì)選用的試劑操作方法ANaCl(Na2CO3)鹽酸-BCO2(CO)O2點(diǎn)燃CFe(Zn)稀硫酸過濾DCO2(HCl)NaOH溶液洗氣7.下列各組溶液,不用其他試劑,就可將它們區(qū)別開的是()A.鹽酸氫氧化鈉碳酸鈉硫酸銅B.鹽酸硝酸銀氯化鈉硝酸鈉C.氫氧化鈉硫酸鎂碳酸鈉硫酸氫鈉D.氯化鋇硫酸鈉氯化鈣硝酸鈣8.某氣體可能含有N2、HCl、CO中的一種或幾種,將其依次通入足量NaHCO3溶液和灼熱CuO,氣體的體積都沒有變化,再通過足量的堿石灰,氣體體積減小,但還有剩余氣體,以下對(duì)該氣體組分判斷正確的是()A.一定沒有N2,CO和HCl至少有1種B.一定有N2,HCl和COC.一定有N2,CO和HCl至少有1種D.一定有N2和CO,沒有HCl9.實(shí)驗(yàn)室用固態(tài)不純氯化鈉(含少量NH4HCO3和Na2SO4雜質(zhì))制取純凈氯化鈉溶液。下列操作可供選用:①逐滴加入稀鹽酸,調(diào)節(jié)pH值為5;②煮沸;③加蒸餾水溶解;④加熱至不再產(chǎn)生氣體為止;⑤加入稍過量的Na2CO3溶液;⑥加入稍過量的BaCl2溶液;⑦過濾。上述實(shí)驗(yàn)操作的正確順序應(yīng)是()A.①②⑤⑥⑦③④B.③④⑥⑤⑦①②C.④③⑥⑤⑦①②D.④③⑤⑥⑦②①10.實(shí)驗(yàn)中需要2mol/L的Na2CO3溶液950mL,配制時(shí)應(yīng)選用的容量瓶規(guī)格和Na2CO3的質(zhì)量分別為()A.1000mL,212gB.950mL,201.4gC.500mL,212gD.任意規(guī)格,572g11.現(xiàn)有燒杯、漏斗、分液漏斗、酒精燈、玻璃棒、量筒、蒸發(fā)皿、圓底燒瓶、鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、三腳架、石棉網(wǎng)、火柴。若所需試劑均有提供,在以下5個(gè)實(shí)驗(yàn)中:①沉淀的過濾,②含泥沙的碘中提純碘,③溴的萃取,④蒸餾,⑤硫酸銅溶液的蒸發(fā)濃縮。其中因缺乏某種實(shí)驗(yàn)用品而不能完成的實(shí)驗(yàn)是()A.①B.②和④C.③和⑤D.①和④12.在K2SO4和Fe2(SO4)3的混合溶液中,已知Fe3+的物質(zhì)的量濃度為0.1mol./L,而SO42—的物質(zhì)的量濃度為0.3mol/L,則混合液中K+的物質(zhì)的量濃度為()A.0.15mol/LB.0.3mol/LC.0.45mol/LD.0.6mol/L13.下列各組混合物的分離或提純方法正確的是()A.用過濾法分離Fe(OH)3膠體和FeCl3溶液的混合物B.用結(jié)晶法提純NaCl和KNO3的混合物中的KNO3C.用蒸餾法分離乙醇和苯酚(沸點(diǎn)為182℃D.用加熱法分離碘和氯化銨的混合物14.某溶液中含有OH—、CO32—、SO42—三種陰離子,要求只取一次待測(cè)液就能將陰離子都檢驗(yàn)出來,試設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便的檢驗(yàn)方法(不選用指示劑)。寫出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象。15.配制2mol/LNaOH溶液250mL,在下列所敘述的操作中選擇必要的操作,用序號(hào)寫出操作順序。①在燒杯中放入一定量的水(少于250mL),溶解NaOH。②在托盤天平上放2張大小一樣的紙,稱取20gNaOH。③用滴管加蒸餾水,使溶液凹液面和刻度相切,搖勻。④在燒杯中放NaOH,用托盤天平稱出20gNaOH。⑤把20gNaOH溶于250mL蒸餾水中。⑥NaOH溶液冷卻后,注入容量瓶250mL規(guī)格。⑦向容量瓶加蒸餾水,直至液面接近瓶頸刻度線1~2cm處。⑧容量瓶用NaOH溶液潤(rùn)洗后使用。⑨用蒸餾水洗滌燒杯,并把洗滌液注入容量瓶,振蕩。16.用于分離或提純物質(zhì)的方法有:A.蒸餾(分餾)B.鹽析C.過濾D.重結(jié)晶E.升華F.滲析G.加熱分解 。下列各組混合物的分離或提純應(yīng)選用上述哪一種方法最合適?(把選用的方法的標(biāo)號(hào)填入括號(hào)內(nèi)) (1)除去Ca(OH)2溶液中懸浮的CaCO3微粒() (2)除去Fe(OH)3膠體中混有的Cl-離子() (3)除去乙醇中的少量水()() (4)除去氧化鈣中的碳酸鈣()(5)除去固體碘中混有的砂子()17.右圖所示裝置有多種用途,請(qǐng)回答下列問題:(1)洗氣:除去CO中的水蒸氣,裝置內(nèi)應(yīng)盛放;(2)檢驗(yàn):證明CO中混有CO2,裝置內(nèi)應(yīng)盛放;(3)集氣:若用排空氣法收集比空氣輕的氣體時(shí),氣體應(yīng)從裝置的端通入(填“A”或“B”,下同);若收集比空氣重的氣體,則氣體從端通入。若用排水法收集O2時(shí),瓶?jī)?nèi)應(yīng)先裝滿水,氣體從端通人。(4)貯氣:若要用水將裝置中的氧氣排出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),水應(yīng)從端通人。(5)量氣:若要測(cè)定實(shí)驗(yàn)室制得的少量O2的體積,則應(yīng)在瓶?jī)?nèi)先裝滿水,再將O2從端通入。18.實(shí)驗(yàn)室用如圖所示方法制Fe(OH)2,但一般看不到白色的Fe(OH)2沉淀,原因是Fe(OH)2不穩(wěn)定,極易被O2氧化生成Fe(OH)3,而由灰綠色轉(zhuǎn)為紅褐色的沉淀。反應(yīng)的化學(xué)方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。請(qǐng)回答:(1)滴管下端插入液面下的原因是_____________________________。(2)此反應(yīng)中的O2可能來自于__________________

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