高中化学 第一章 从实验学化学 11 化学实验基本方法第2课时学案 新人教版必修1.docx
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高中化学第一章从实验学化学11化学实验基本方法第2课时学案新人教版必修1
第2课时 过滤、蒸发及SO
的检验
[学习目标定位] 1.掌握过滤、蒸发等实验基本操作及适用范围。
2.通过粗盐提纯实验,掌握粗盐中难溶性杂质和可溶性杂质除去的原理和方法。
3.学会SO
检验的方法和试剂加入顺序。
一、过滤和蒸发
1.过滤
(1)过滤的实验装置如图所示,请填写图中实验仪器的名称。
(2)在进行过滤操作时应注意的问题:
①一贴:
滤纸紧贴漏斗内壁;
②二低:
滤纸边缘略低于漏斗边缘;液体的液面略低于滤纸的边缘;
③三靠:
向漏斗中倾倒液体时,烧杯的尖嘴应靠到玻璃棒上;玻璃棒的底端应轻靠到漏斗三层滤纸一侧;漏斗颈的末端应靠到烧杯的内壁上。
2.蒸发
(1)蒸发的实验装置如图所示,请填写图中实验仪器的名称。
(2)在进行蒸发操作时应注意的问题:
①在加热蒸发过程中,应用玻璃棒不断搅拌,防止由于局部过热造成液滴飞溅;
②加热到蒸发皿中剩余少量液体时(出现较多晶体时)应停止加热,用余热蒸干;
③热的蒸发皿应用坩埚钳取下,不能直接放在实验台上,以免烫坏实验台或引起蒸发皿破裂。
如果一定要立即放在实验台上,则要放在石棉网上。
过滤和蒸发两种分离方法的比较
(1)过滤是分离固体和液体混合物常用的方法,主要用于除去液体中的不溶性固体。
(2)蒸发是指给液体加热,使液体受热汽化,从溶液中分离出固体物质的方法。
蒸发可得到晶体,也可用于浓缩溶液。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)下图中的操作有两处错误( )
(2)过滤后滤液仍然浑浊,一定是由滤纸破损所导致( )
(3)为了加快过滤速度,可用玻璃棒搅动过滤器中的液体( )
(4)当蒸发皿中出现大量固体时停止加热,用余热蒸干的目的是防止固体迸溅( )
(5)实验完毕后,用手直接取走蒸发皿( )
(6)过滤、蒸发过程中都会用到玻璃棒( )
答案
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√
解析
(1)图中有两处错误:
没有使用玻璃棒引流;漏斗下端没有紧贴烧杯内壁。
(2)过滤后滤液仍然浑浊,可能是由滤纸破损所导致,也可能是由溶液超出滤纸上沿所致。
(3)过滤时搅动过滤器中的液体,可能使滤纸破损,导致实验失败。
(5)实验结束后应使用坩埚钳夹持蒸发皿。
易错警示 在过滤操作中,玻璃棒的作用是引流,不能用玻璃棒搅动过滤器中的液体来加快过滤速度。
2.通过溶解、过滤、蒸发等操作,可将下列各组混合物分离的是( )
A.硝酸钠、氢氧化钠B.氧化铜、二氧化锰
C.氯化钾、二氧化锰D.硫酸铜、氢氧化钙
答案 C
解析 A项,NaNO3和NaOH都溶于水,无法用过滤法分离;B项,CuO和MnO2都不溶于水;D项,CuSO4、Ca(OH)2溶于水后两者会发生反应;C项,KCl和MnO2可用过滤法分离,然后蒸发滤液即可得到KCl。
思维启迪 分离和提纯的区别
混合物中的各成分分开后,分离是要把各成分恢复到原来的状态;提纯(除杂)是杂质不需要恢复原来状态。
二、粗盐的提纯
粗盐中主要含有不溶性的泥沙,可溶性的MgCl2、CaCl2以及一些硫酸盐等,除去这些杂质的主要步骤如下:
1.不溶性杂质的除去
粗盐提纯实验操作步骤如图所示:
(1)上述各步实验操作的名称依次为_______________;________;________。
(2)上述各步实验操作中均使用了玻璃棒,其作用分别是________________________;_____________________________;________________________。
(3)用上述方法提纯后的食盐中还含有的杂质是
________________________________________________________________________。
答案
(1)溶解 过滤 蒸发
(2)搅拌,加速溶解 引流 搅拌,防止液滴飞溅 (3)可溶性的CaCl2、MgCl2及一些硫酸盐等
2.可溶性杂质的除去
若要除去粗盐中的下列杂质,则应加入什么试剂?
把试剂的化学式及发生反应的化学方程式填入下表:
杂质
加入的试剂
化学方程式
Na2SO4
MgCl2
CaCl2
答案
杂质
加入的试剂
化学方程式
Na2SO4
BaCl2
Na2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2NaCl
MgCl2
NaOH
MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2↓+2NaCl
CaCl2
Na2CO3
CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl
1.除去粗盐中可溶性杂质的原理
2.粗盐提纯时加试剂的先后顺序
为使杂质离子完全除去,要加入过量的试剂。
后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去,由此可知Na2CO3溶液要在BaCl2溶液之后加入,通常加入试剂的几种顺序
(1)BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸;
(2)NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸;
(3)BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。
3.依据粗盐提纯的原理,除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质,可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂,按如图步骤操作:
滤液
纯净氯化钾溶液
(1)B的化学式是________,C的化学式是________。
(2)加入过量A的目的是_______________________________________。
(3)加入过量B的目的是_______________________________________。
(4)加热煮沸的目的是_________________________________________。
(5)操作Ⅰ的名称是___________________________________________。
答案
(1)K2CO3 HCl
(2)除尽镁离子和硫酸根离子
(3)除尽过量的钡离子 (4)使氯化氢挥发逸出
(5)过滤
解析 先加入过量的氢氧化钡溶液,将氯化镁、硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀、硫酸钡沉淀,过滤除去滤渣,滤液中再加入过量的碳酸钾溶液,使过量的钡离子转化为碳酸钡沉淀,过滤除去滤渣,滤液中加入适量的盐酸,加热煮沸,得到氯化钾溶液。
知识拓展 化学方法分离提纯物质的“三必须”“一不能”
一除杂试剂必须过量,二过量试剂必须除尽,
三除杂途径必须最佳,不能增加新的杂质。
三、SO
的检验
1.粗食盐中SO
的检验
(1)实验步骤:
取少量粗食盐于小烧杯中,加适量水溶解,过滤取滤液少许于试管中,滴加几滴盐酸酸化,再加几滴BaCl2溶液。
(2)实验现象:
加盐酸无明显变化,加BaCl2溶液产生白色沉淀。
(3)反应的化学方程式:
Na2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2NaCl。
(4)实验结论:
粗盐中含有SO
。
2.问题讨论
某同学设计了如下实验检验某试液中是否含有SO
:
试液
白色沉淀
白色沉淀不溶解。
结论:
试液中有SO
。
(1)该方案是否严密?
不严密。
(2)请说明理由:
如果该溶液中含有Ag+而不含SO
,溶液中的Ag+与Cl-反应生成的AgCl也是不溶于酸的白色沉淀。
检验SO
的思维流程
4.某溶液中含有MgSO4和Na2SO4两种溶质,选择适当试剂将溶液中的镁离子转化为沉淀或固体分离出来,设计实验流程如下:
(1)欲证明滤液中存在SO
、CO
,选用的方案是先取少量的滤液滴加过量的________,发现有气泡生成,再向其中加入________溶液,出现白色沉淀,则可证明SO
、CO
均存在。
(2)如何洗涤MgCO3沉淀?
________________________________________________________________________
(3)如何检验MgCO3沉淀是否洗涤干净?
________________________________________________________________________
答案
(1)稀盐酸 BaCl2(答案合理均可)
(2)沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水,使水刚好浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次。
(3)取少量最后一次洗涤液,滴加稀盐酸和BaCl2溶液;若有沉淀生成则说明没有洗净;反之,已洗涤干净(答案合理均可)。
解析
(1)熟悉CO
、SO
检验所用的试剂和先后顺序。
常用含有H+的酸来检验CO
,常用含有Ba2+的可溶性钡盐检验SO
。
因CO
可与Ba2+生成BaCO3沉淀,干扰SO
的检验,故在检验SO
之前应先检验CO
,并将其除去。
(2)过滤完毕,过滤的固体表面总是残留部分母液溶质离子,用蒸馏水在原过滤器中冲洗即可。
(3)检验沉淀是否洗净时,实际上是检验最后一次洗涤液是否含有母液中的溶质离子,此题可通过检验最后一次洗涤液中是否含有SO
,达到目的。
知识拓展 沉淀的洗涤
(1)洗涤沉淀的原因:
过滤完毕,过滤的固体表面总是残留部分母液。
(2)洗涤沉淀的方法:
沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水,使水刚好浸没沉淀,让水流下,直到固体表面洗涤干净为止(洗涤2~3次)。
(3)沉淀是否洗涤干净,检验方法:
取最后一次洗涤液,加入相关试剂后观察现象。
1.下列仪器用于过滤和蒸发分离物质的是( )
①漏斗 ②试管 ③蒸发皿 ④天平 ⑤烧杯 ⑥研钵
A.①③④B.①②⑥
C.①③⑤D.①③⑥
答案 C
解析 过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台,蒸发需要酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、铁架台,则用于过滤和蒸发分离物质的仪器为①③⑤。
2.过滤实验中,有关仪器的作用不正确的是( )
A.玻璃棒用来搅拌溶液B.玻璃棒用来引流溶液
C.烧杯用来承接滤液D.漏斗用来制作过滤器
答案 A
解析 过滤实验中玻璃棒用来引流溶液,而不是搅拌溶液。
3.下图是关于蒸发的实验示意图,下列说法正确的是( )
A.组装实验装置时,应先固定好铁圈,放上蒸发皿,再放酒精灯
B.给蒸发皿内所盛液体加热时,必须垫上石棉网
C.玻璃棒的作用是搅拌,防止因局部过热而使固体迸溅
D.蒸发的过程中,用酒精灯一直加热到全部固体析出,没有水分
答案 C
解析 组装实验装置时,应先放酒精灯,根据酒精灯的高度固定好铁圈,再放蒸发皿,A错误;蒸发皿可直接加热,不用垫石棉网;蒸发时不能直接蒸干,应用余热使其蒸干,D错。
4.检验某未知溶液中是否含有SO
,下列操作最合理的是( )
A.加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液
B.先加HNO3酸化,再加Ba(NO3)2溶液
C.加入盐酸酸化的BaCl2
D.先用盐酸酸化,若有沉淀,则过滤,滤液中再加BaCl2溶液
答案 D
解析 检验某溶液中是否含有SO
的方法:
先用盐酸酸化(若有沉淀,过滤),再加BaCl2溶液,若有白色沉淀,说明有SO
。
5.除去下列物质中混有的少量杂质,把适当的试剂、操作方法的字母写在相应的横线上。
A.加适量盐酸、过滤
B.加适量水、过滤、蒸发
C.加适量水、过滤
D.加热(高温或灼烧)
E.加适量盐酸、蒸发
F.冷却热的饱和溶液、结晶
(1)碳酸钙中混有少量的碳酸钠__________;
(2)氯化钾粉末中混有碳酸钾__________;
(3)氧化钙中混有少量的碳酸钙__________;
(4)氯化钠中混有少量的炭粉__________;
(5)硝酸钾中混有少量的食盐______________。
答案
(1)C
(2)E (3)D (4)B (5)F
解析
(1)CaCO3不溶于水,而Na2CO3易溶于水,因此,加水后过滤干燥即可除杂。
(2)KCl和K2CO3均易溶于水,故不能用过滤法分离。
可加入稍过量盐酸反应后,再将溶液蒸发即得到氯化钾晶体。
(3)利用高温分解法,使CaCO3分解除去并生成CaO。
(4)氯化钠易溶于水,而炭粉不溶于水,故可加适量水、过滤、蒸发,得到纯净氯化钠。
(5)利用二者溶解度随温度变化的差异,采用结晶法分离除杂。
[基础过关]
题组一 过滤与蒸发
1.下列混合物能用过滤法分离的是( )
A.酒精和水B.食盐和蔗糖
C.泥沙和食盐D.铜粉和铝粉
答案 C
解析 过滤是将不溶于水的固体从水溶液中分离出去的一种实验方法。
酒精和水都为液体且二者互溶;食盐和蔗糖都能溶于水;铜粉和铝粉都为难溶于水的物质。
2.以下过滤操作中不正确的是( )
A.滤纸应紧贴漏斗内壁并用少量水润湿,使滤纸与漏斗壁之间没有气泡
B.漏斗下端管口应紧靠烧杯内壁
C.要沿着玻璃棒慢慢向漏斗中倾倒过滤液
D.倒入漏斗的过滤液的液面应高于滤纸边缘
答案 D
解析 过滤操作的要求可概括为“一贴、二低、三靠”。
一贴:
滤纸紧贴漏斗内壁;二低:
滤纸的边缘低于漏斗的边缘,过滤器内的液面低于滤纸的边缘;三靠:
倾倒液体时烧杯口紧靠玻璃棒,玻璃棒紧靠三层滤纸处,漏斗下端管口尖嘴紧靠烧杯内壁。
3.蒸发时,下列操作正确的是( )
A.使蒸发皿盛满滤液,用小火加热
B.等到蒸发皿中出现较多固体时停止加热
C.待溶液蒸干后,再停止加热
D.将蒸发皿放在石棉网上,用酒精灯加热
答案 B
解析 蒸发皿中所盛液体不得超过其容积的2/3,A项错误;当有较多固体出现时,应停止加热,可利用余热将溶液蒸干,这样避免固体飞溅,B项正确,C项错误;蒸发皿可直接加热,D项错误。
4.下列关于过滤和蒸发说法中不正确的是( )
A.过滤常用来分离液体与固体混合物
B.若使溶液中的溶质析出只能选用加热蒸发的方法
C.过滤实验用到的仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台等
D.蒸发实验用到的仪器有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、铁架台等
答案 B
解析 溶质从溶液中析出有蒸发结晶、降温结晶等方法。
题组二 粗盐的提纯
5.粗盐提纯实验的部分操作如图所示,其中错误的是( )
答案 C
解析 取一定量的粗盐,经溶解、过滤、蒸发结晶等实验操作,可将其提纯。
其中过滤操作要用玻璃棒引流。
6.要除去NaCl溶液中混有的MgCl2应选用的试剂和操作方法是( )
A.加入适量Na2SO4溶液后过滤
B.加入适量NaOH溶液后过滤
C.加入过量NaOH溶液后蒸发
D.加入过量Na2CO3溶液后过滤
答案 B
解析 选B。
Na2SO4与MgCl2不能发生反应,A不正确;NaOH与MgCl2生成Mg(OH)2然后过滤除去,B正确;加入过量NaOH溶液后蒸发,得到的NaCl中含有NaOH和Mg(OH)2,C不正确;D项会引入Na2CO3杂质,不正确。
7.除去氯化钠中少量的氯化钙、硫酸钠杂质,下列选用的试剂及加入顺序正确的是( )
A.Na2CO3、BaCl2、HCl
B.BaCl2、Na2CO3、H2SO4
C.BaCl2、Na2CO3、HCl
D.Ba(NO3)2、Na2CO3、HCl
答案 C
解析 先除去硫酸根离子(用过量氯化钡溶液,而不能用硝酸钡溶液),再除去钙离子和钡离子(过量碳酸钠溶液),最后除去碳酸根离子(用盐酸,而不能用硫酸)。
题组三 固体混合物的分离与提纯
8.已知二氧化锰为黑色难溶于水的固体,实验室制取氧气的反应为2KClO3
2KCl+3O2↑,充分反应后从剩余物中回收二氧化锰的操作顺序正确的是( )
A.溶解、过滤、蒸发、洗涤
B.溶解、过滤、洗涤、干燥
C.溶解、蒸发、洗涤、过滤
D溶解、洗涤、过滤、干燥
答案 B
解析 实验室制氧气后的剩余物中有氯化钾和二氧化锰,其中氯化钾溶于水而二氧化锰不溶于水。
可利用溶解性的不同,采用过滤法回收二氧化锰。
在实际操作中,应先将混合物放入水中充分搅拌,使氯化钾完全溶于水后过滤,二氧化锰留在滤纸上,再通过洗涤除去二氧化锰表面的氯化钾溶液,最后加热干燥除去水分即可回收二氧化锰。
9.下列混合物可用溶解、过滤、蒸发的操作达到分离目的的是( )
A.面粉与食盐的混合物
B.石灰石与泥沙的混合物
C.碘与酒精的混合物
D.泥沙与氯化钠的混合物
答案 D
解析 A项,面粉与食盐的混合物溶于水,过滤把不溶于水的物质除掉,面粉中的可溶性物质和NaCl都在滤液中,蒸发不能达到分离目的,错误;B项,石灰石和泥沙都不溶于水,不能用溶解、过滤、蒸发的操作分离,错误;C项,碘易溶于酒精,将混合物溶于水后过滤不能再将其分离,错误;D项,泥沙与氯化钠的混合物溶于水后过滤,可以把泥沙分离出来,再蒸发滤液可以得到氯化钠,正确。
题组四 SO
的检验
10.用可溶性钡盐检验硫酸根离子的存在时,先在待测溶液中加入盐酸,其作用是( )
A.形成较多的白色沉淀
B.形成的沉淀纯度更高
C.排除硫酸根离子以外其它阴离子及银离子的干扰
D.排除钡离子以外的其它阳离子干扰
答案 C
解析 硫酸钡是不溶于酸的沉淀,加入盐酸和沉淀的多少没关系;盐酸未参与沉淀反应,和沉淀的纯度也没关系;Ag+、SO
、CO
等离子也能与氯化钡溶液反应产生白色沉淀,应先加入盐酸酸化,排除上述离子的干扰。
11.某溶液可能含有SO
、CO
、Cl-中的一种或几种,为确定该溶液的离子组成,现进行如下实验:
①取少量溶液滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀 ②然后继续加入稀盐酸至溶液呈酸性,产生无刺激性气味,且能使澄清石灰水变浑浊的无色气体,白色沉淀部分溶解 ③取上层清液继续滴加Ba(NO3)2溶液至无沉淀时,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀。
根据实验,以下推测不正确的是( )
A.一定有SO
B.一定有CO
C.不能确定Cl-是否存在
D.不能确定SO
是否存在
答案 D
解析 向①中生成的白色沉淀中继续滴加过量稀盐酸时,沉淀部分溶解,且产生CO2气体,证明原溶液中一定含有SO
和CO
;加入AgNO3溶液产生白色沉淀AgCl,但并不能确定原溶液中是否有Cl-,因为原溶液中已经加入了稀盐酸。
[能力提升]
12.实验室里需要纯净的NaCl溶液,但手边只有混有Na2SO4、NaHCO3的NaCl。
某学生设计了如图所示方案提取纯净的NaCl溶液。
如果此方案正确,那么:
(1)操作①为什么不用硝酸钡溶液,其理由是__________________________________。
(2)进行操作①后,如何判断SO
已除尽,方法是_____________________________。
(3)操作②的目的是________,为什么不先过滤后加碳酸钠溶液?
理由是__________。
(4)操作③用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还需要____________________。
(5)操作④的目的是_________________________________________________。
答案
(1)溶液中引入新的杂质离子NO
(2)取少量上层清液加入BaCl2溶液,若无白色沉淀说明SO
已除尽 (3)除去过量的Ba2+ 先加Na2CO3然后过滤,可以减少一次过滤操作 (4)漏斗 (5)除去溶解在溶液中的HCl
解析
(1)若用Ba(NO3)2会使溶液中引入新的杂质离子NO
,在以后操作中无法除去。
(2)判断SO
已除尽的方法:
取上层清液加入BaCl2溶液,若无沉淀说明SO
已除尽。
(3)操作②“加入Na2CO3溶液”,目的是除去过量的Ba2+。
先加Na2CO3后过滤,可以减少一次过滤操作。
(4)过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
(5)加热煮沸除去溶解在溶液中的HCl。
13.过滤在实验、生产、生活中有着广泛的应用。
某研究性学习小组在实验室测定某含NaCl杂质的碳酸钠样品中Cl-的含量,其实验步骤如下:
①将100g样品溶于水得到溶液A。
②向A中加入稀HNO3酸化后,再加入沉淀剂B,使Cl-完全沉淀下来。
③进行如图所示操作,得到固体C,洗涤,干燥。
④称量得固体C的质量为2.87g。
(1)沉淀剂B为________(填化学式)。
(2)向A中加入稀HNO3酸化的目的是______________________________________。
(3)如何洗涤固体C:
____________________________________________________。
如果得到固体C后直接干燥、称量,会使样品中氯元素的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)该样品中氯元素的质量分数为________________。
答案
(1)AgNO3
(2)除去溶液中的CO
(3)沿玻璃棒向过滤器中注入少量蒸馏水,使水刚好浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次 偏大 (4)0.71%
解析 根据实验流程可知,样品溶于水得到氯化钠和碳酸钠溶液;向溶液中加入稀HNO3酸化会使硝酸和碳酸钠反应生成硝酸钠、二氧化碳和水,从而排除CO
对Cl-测定的影响,然后加入过量沉淀剂B,使Cl-完全沉淀下来,氯离子和银离子反应生成AgCl沉淀,则沉淀剂B为AgNO3;由于固体表面会残留溶液中的溶质离子,称量固体质量之前必须洗涤,否则会使称得质量偏大。
洗涤时在原过滤器中用蒸馏水冲洗干净即可。
根据Cl原子守恒得m(Cl-)=2.87g×35.5/143.5=0.71g,则Cl元素质量分数=
×100%=0.71%。
14.为除去粗盐中的钙离子、镁离子、硫酸根离子及泥沙等杂质,某同学设计了一种制备精盐的实验方案,步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量):
滤液
(1)第①步中,操作A是________,第⑦步中,操作C是________,第①⑤⑦步中都用到的仪器是__________________________。
(2)写出第④步中相应的化学方程式(设粗盐溶液中Ca2+的主要存在形式为氯化钙)_________
____________________________________________________________________________。
(3)若先用盐酸调溶液至中性,再过滤,将对实验结果产生影响,其原因是____________。
(4)判断氯化钡已过量的方法是__________________________________________________。
答案
(1)过滤 蒸发结晶 玻璃棒
(2)CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl、BaCl2+Na2CO3===2NaCl+BaCO3↓ (3)③和④中生成的氢氧化镁、碳酸钙、碳酸钡等沉淀与盐酸反应而溶解,杂质无法除去 (4)在反应后的上层清液中再滴入几滴氯化钡溶液,若无沉淀生成,表明氯化钡已过量
解析 粗盐提纯:
粗盐溶解、过滤除去泥沙等不溶于水的杂质,再加入化学试剂除去可溶性杂质。
先除去硫酸根离子(过量氯化钡溶液),其次除去镁离子(过量氢氧化钠溶液),再除去钙离子和钡离子(过量碳酸钠溶液),最后除去碳酸根离子和氢氧根离子(适量盐酸)。