自然界存在的物质,大多数情况下是混合物,在日常生活、工业生产和科学研究中经常需要使用比较纯净的物质,因此掌握一些分离和提纯物质的方法是十分必要的。同时,学习常见物质的检验,能够帮助我们分析物质的组成,了解物质的性质。
【主要内容】 一、过滤、蒸发、蒸馏、结晶、萃取、分液、层析等实验方法。 二、物质分离和提纯的实验技能。 三、常见物质的检验方法
【知识讲解】 一、常见物质的分离与提纯
物质的分离是把混合物中各物质经过物理(或化学)变化,将其彼此分开的过程,分开后各物质要恢复到原来的状态;物质的提纯是把混合物中的杂质除去,以得到纯物质的过程。在提纯中如果杂质发生化学变化,不必恢复为原来的物质。 在进行物质分离与提纯时,应视物质及其所含杂质的性质选择适宜的方法。 物质的分离与提纯常用的方法:
1、过滤 (1)、适用范围:不溶性固体与液体的分离。 (2)、主要仪器用具:铁架台、铁圈、漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒。 (3)、过滤操作应注意做到:“一贴、二低、三靠”。
①“一贴”:滤纸折叠的角度要与漏斗的角度(一般为60°)相符。折叠后的滤纸放入漏斗后,用食指按住,加入少量蒸馏水润湿,使之紧贴在漏斗内壁,赶走纸和漏斗壁之间的气泡。 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(略低约1cm),以防止未过滤的液体外溢。 ③“三靠”:漏斗颈末端与承接滤液的烧杯内壁相接触;使滤液沿烧杯内壁流下;向漏斗中倾倒液体时,要使玻璃棒一端与滤纸三折部分轻轻接触;倾倒液体的烧杯嘴和玻璃棒接触,使欲过滤的液体在玻棒的引流下流向漏斗。过滤后如果溶液仍然浑浊,应重新过滤一遍。如果滤液对滤纸有腐蚀作用,一般可用石棉或玻璃丝代替滤纸。如果过滤是为了得到洁净的沉淀物,则需对沉淀物进行洗涤,方法是:向过滤器里加入适量蒸馏水,使水面浸没沉淀物,待水滤去后,再加水洗涤,连续洗几次,直至沉淀物洗净为止。
2、蒸发 (1)、适用范围:可溶性固体与液体分离。 (2)、主要仪器用具:蒸发皿、玻璃棒、酒精灯。 (3)、蒸发操作应注意的事项: 蒸发皿中溶液的体积不超过蒸发皿容积的;加热过程中要不断搅拌,以免溶液溅出;当析出大量晶体时就应熄灭酒精灯,利用余热蒸发至干。 3、蒸馏 (1)、适用范围:沸点不同的液体混合物分离。 (2)、主要仪器用具:蒸馏烧瓶、酒精灯、温度计、冷凝管、接受器、锥形瓶。 (3)、蒸馏操作应注意的事项: ①蒸馏烧瓶中所盛液体不能超过其容积的,也不能少于。 ②温度计水银球部分应置于蒸馏烧瓶支管口下方约0.5cm 处。 ③冷凝管中冷却水从下口进,上口出。 ④为防止暴沸可在蒸馏烧瓶中加入适量碎瓷片。 ⑤蒸馏烧瓶的支管和伸入接液管的冷凝管必须穿过橡皮塞,以防止馏出液混入杂质。 将蒸馏原理用于多种混溶液体的分离,叫分馏,分馏是蒸馏的一种。 蒸馏与蒸发的区别:加热是为了获得溶液的残留物(浓缩后的浓溶液或蒸干后的固体物质)时,要用蒸发;加热是为了收集蒸气的冷凝液体时,要用蒸馏。
4、结晶法 (1)、适用范围:溶解度不同的可溶性混合物分离。 (2)、主要仪器用具:烧杯、酒精灯、玻璃棒、漏斗、滤纸。 (3)、通常采用的结晶方法有两种,具体使用那种方法,主要依据溶解度曲线判断: ①蒸发结晶:蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出,叫蒸发结晶。当混合物中溶解度随温度变化不大的物质多而溶解度随温度变化较大的物质少时,即可采用此法,例如:当NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时,即可采用此法,分离提纯出NaCl。 ②降温结晶:先加热溶液,蒸发溶剂成饱和溶液,此时降低热饱和溶液的温度,溶解度随温度变化较大的溶质就会呈晶体析出,叫降温结晶。当混合物中溶解度随温度变化较大的物质多而溶解度随温度变化不大的物质少时,即可采用此法,例如:当NaCl和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少时,即可采用此法,分离提纯出KNO3 。
5、萃取和分液的实验操作和原理 (1)原理:利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解度的不同,用一种溶剂(即萃取剂)把溶质从另一种溶剂中提取出来。 (2)操作: ①混合振荡 ②静置 ③分液 (3)注意: ①萃取剂应具备的条件 a. 萃取剂和原溶剂互不相溶 b. 萃取剂和原溶质不发生反应 c. 溶质在萃取剂中的溶解度要远大于在原溶剂中的溶解度。 ② 萃取常在分液漏斗中进行,分液是萃取操作中的一个步骤。 ③ 分液时,打开分液漏斗活塞,将下层液体从下口流出,当下层液体刚好放完时立即关闭活塞,上层液体从分液漏斗上口倒出。 为把溶质分离干净,一般需多次萃取。
二、常见物质的检验
1、几种重要离子的检验 ⑴、酸溶液(H+) 所用试剂:酸碱指示剂。 检验方法:滴入几滴紫色石蕊试液。 现象及结论:若紫色石蕊试液变红,表明溶液中含有H+。 ⑵、碱溶液(OH-) 所用试剂:酸碱指示剂。 检验方法:滴入几滴紫色石蕊试液(或无色酚酞试液)。 现象及结论:若紫色石蕊试液变蓝(或酚酞试液变红),表明溶液中含有OH-。 ⑶、硫酸或可溶性硫酸盐(SO42-) 所用试剂:硝酸钡溶液、稀硝酸。 检验方法:滴入几滴硝酸钡溶液和稀硝酸。 现象及结论:若产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,表明溶液中含有SO42-。 化学方程式:例如:H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl。 ⑷、盐酸或可溶性氯化物(Cl-) 所用试剂:硝酸银溶液、稀硝酸。 检验方法:滴入几滴硝酸银溶液和稀硝酸。 现象及结论:若产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,表明溶液中含有Cl-。 化学方程式:例如:HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3。 ⑸、碳酸盐(CO32-) 所用试剂:盐酸、澄清石灰水。 检验方法:加入盐酸,并将产生的气体通入澄清石灰水。 现象及结论:若有无色无味气体生成,并且生成气体能够使澄清石灰水变浑浊,表明原物质中含有CO32-。 化学方程式:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O ⑹、铵盐(NH4+) 所用试剂:NaOH溶液。 检验方法:加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体。 现象及结论:若产生刺激性气体,并且该气体能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝,表明溶液中含有NH4+。 化学方程式:例如:NH4Cl+NaOHNH3↑+NaCl+H2O
2、焰色反应 ⑴.定义:焰色反应是指某些金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈特殊颜色的现象。 ⑵.实验用品:铂丝、酒精灯(或煤气灯)、稀盐酸、蓝色钴玻璃(检验钾时用)。 ⑶.操作过程: ① 将铂丝蘸稀盐酸在无色火焰上灼烧至火焰为无色。 ② 蘸取试样在无色火焰上灼烧,观察火焰颜色(若检验钾要透过蓝色钴玻璃观察)。 ③ 将铂丝再蘸稀盐酸灼烧至火焰为无色。 ⑷.焰色反应的颜色 钠和钠的化合物焰色反应为黄色;钾和钾的化合物焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。其它一些焰色反应的颜色: ⑸.焰色反应的应用 ⅰ、用相应的化合物制造节日焰火的火药。 ⅱ、用于鉴定Na+、K+等.例如NaCl与KCl的鉴别,NaOH与KOH的鉴别。 ⑹.注意: ⅰ、并非所有金属都有焰色反应。如Fe、Al、Pt等就没有焰色反应(所以可用Fe或Pt来做焰色反应的实验用品) ⅱ、焰色反应是金属元素的性质,游离态、化合态都有同样的焰色反应。如Na和NaCl的焰色反应都为黄色。 ⅲ、焰色反应所产生的特有颜色不是化学反应的结果,也就是说“焰色反应不是化学反应”。
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