苏教化学研究物质的实验方法

第二单元研究物质的实验方法【学习目标】1.物质的分离与提纯（过滤、蒸馏、萃取、分液、结晶）2.焰色反应3.常见离子的检验4.物质的量浓度的概念5.配置一定物质的量浓度的溶液6.物质的量浓度的相关计算1.1物质的分离与提纯分离：是通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开，每一组分都要保留下来，并恢复到原状态，得到比较纯的物质。提纯：指保留混合物中的某一主要组分，把其余杂质通过一定方法都除去。常用的物质分离和提纯方法有：`。1.1.1过滤1.原理：利用物质的差异，将液体和不溶于液体的固体分离开来的一种方法。如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。2.实验仪器：。3.操作要领：“一贴、二低、三靠”。一贴即使滤纸润湿，紧贴漏斗内壁，不残留气泡。（防止气泡减慢过滤速度。）二低是滤纸边缘略低于漏斗边缘。液面低于滤纸边缘。（防止液体过滤不净。）三靠是倾倒时烧杯杯口要紧靠玻璃棒上。玻璃棒下端抵靠在三层滤纸处。漏斗下端长的那侧管口紧靠烧杯内壁。4.注意事项：烧杯中的混合物在过滤前应用玻璃棒搅拌，然后进行过滤。过滤后若溶液还显浑浊，应再过滤一次，直到溶液变得透明为止。过滤器中的沉淀的洗涤方法：用烧瓶或滴管向过滤器中加蒸馏水，使水面盖没沉淀物，待溶液全部滤出后，重复2~3次。1.1.2蒸发、结晶1.原理：利用的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。2.实验仪器：蒸发皿、铁架台、玻璃棒、、酒精灯。3.操作要领：蒸发皿中液体的量不得超过容积的2/3。蒸发过程中必须用不断搅拌，使液体受热均匀，以防止局部温度过高而使液体飞溅。当加热至(大量)固体出现时，应停止加热利用余热蒸干。不能把热的蒸发皿直接放在实验台上，应垫上。坩埚钳用于夹持蒸发皿。4.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。例如：当NaCl和KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时，即可采用此法，先分离出NaCl，再分离出KNO3。5.冷却结晶：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。例如：当NaCl和KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少时，即可采用此法，先分离出KNO3，再分离出NaCl。6.重结晶：已得到的晶体用蒸馏水溶解，经过滤、加热浓缩、冷却结晶、过滤等步骤，得到更纯净的晶体的过程。1.1.3萃取、分液1.原理：①萃取：利用物质在互不相溶的溶剂中的不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂中，从而实现的方法。②分液：将萃取后两种的液体分开的操作。2.实验仪器：烧杯、、铁架台(带铁圈)。3.实验过程：萃取（以提纯溴水中的Br2为例）时，在溴水中加入萃取剂（由于CCl4与水互不相溶且不反应，Br2在CCl4中溶解度较大，可选择CCl4为萃取剂），振荡，静置。萃取后，一般还要用分液（装置如右下图所示）的方法将互不相溶的溶剂分离。分液时，将溴水和CCl4倒入分液漏斗中，振荡，静置。待分层后，打开旋塞，放出下层液体，关闭旋塞，从上口倒出上层液体。1.1.4蒸馏1.原理：利用物质的不同，加热液体混合物，使沸点低的液体变为气体挥发出来，再冷凝为液体，以除去、、的方法。2.操作步骤：加料---冷凝管下口缓缓通入冷水------观察沸点及收集馏液---蒸馏完毕，应先停止加热，然后停止通水。3.实验仪器：酒精灯、蒸馏烧瓶、、铁架台(带铁圈)、、冷凝管、牛角管(也叫尾接管)、锥形瓶、橡胶塞。4.操作要领：在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸。温度计水银球的位置应与支管口下端位于同一水平线上。蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3。冷凝管中冷却水从下口进，上口出。加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点。【课堂练习】1.分离下列混合物，按溶解、过滤、蒸发顺序进行的是（）A.氧化铜、木炭B.碳酸钙、氯化钠C.硝酸钾、氯化钠D.乙醇、水2.用于分离或提纯物质的已学方法有：A．萃取B．分液C．过滤D．加热分解E．蒸发F．蒸馏。下列各组混合物的分离或提纯应选用上述哪种方法最合适?（把选用方法的标号填入括号内）（1）除去Ca（OH）2溶液中悬浮的Ca（OH）2颗粒（）（2）把饱和食盐水中的食盐提取出来（）（3）除去酒精中溶解的微量食盐（）（4）把溴水中的溴提取出来（）（5）用自来水制取医用蒸馏水（）（6）除去氧化钙中的碳酸钙（）（7）分离柴油和水的混合物（）3.现有三组液体的混和物（1）四氯化碳和氯化钠溶液（2）酒精和水的混合溶液（3）氯化钠和单质溴的溶液以上混合溶液分离的正确方法依次是（）A.分液、萃取、蒸馏B.萃取、蒸馏、分液C.分液、蒸馏、萃取D.蒸馏、萃取、分液4.某实验小组只领取下列仪器或用品：铁架台、铁圈、铁夹、三角架、石棉网、烧杯、漏斗、分液漏斗、酒精灯、玻璃棒、量筒、蒸发皿、圆底烧瓶、火柴。只应用上述仪器或用品，不能进行的实验操作是()A．蒸发B．萃取C．过滤D．蒸馏5.下列各项操作错误的是()A．用酒精萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗，而后静置分液B．进行分液时，分液漏斗中的下层液体从下端流出，上层液体则从上口倒出C．萃取、分液前需对分液漏斗检漏D．为保证分液漏斗内的液体顺利流出，需将上面的塞子拿下(或使塞上的凹槽对准漏斗上的小孔)【要点归纳】分离和提纯的方法分离的物质应注意的事项应用举例过滤用于固液混合的分离一贴、二低、三靠如粗盐的提纯蒸馏提纯或分离沸点不同的液体混合物防止液体暴沸，温度计水银球的位置，如石油的蒸馏中冷凝管中水的流向如石油的蒸馏萃取利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法选择的萃取剂应符合下列要求：和原溶液中的溶剂互不相溶；对溶质的溶解度要远大于原溶剂用四氯化碳萃取溴水里的溴、碘分液分离互不相溶的液体打开上端活塞或使活塞上的凹槽与漏斗上的水孔，使漏斗内外空气相通。打开活塞，使下层液体慢慢流出，及时关闭活塞，上层液体由上端倒出如用四氯化碳萃取溴水里的溴、碘后再分液蒸发和结晶用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物加热蒸发皿使溶液蒸发时，要用玻璃棒不断搅动溶液；当蒸发皿中出现较多的固体时，即停止加热分离NaCl和KNO3混合物1.2常见化学物质的检验1.2.1常见离子的检验人们通常根据不同原子、分子或离子的某些特征反应对物质进行检验，以确定物质的组成。1．NH4＋检验(1)原理：NH4＋＋OH－===NH3↑＋H2O，NH3可使试纸变蓝。(2)实验：氯化铵、硫酸铵溶液分别与氢氧化钠溶液加热反应。①实验步骤:取氯化铵、硫酸铵各1g，分别放到两支试管中，各加入2mL稀氢氧化钠溶液，加热试管，并将湿润的红色石蕊试纸(或PH试纸)靠近试管口上方。②实验现象:试纸变为蓝色。③实验结论:氯化铵、硫酸铵中含有NH4＋。2．Cl－检验(1)原理：Ag＋＋Cl－===AgCl↓，AgCl为不溶于水也不溶于稀HNO3的沉淀。(2)实验：氯化铵溶液与硝酸银溶液的反应。①实验步骤:在一支试管中加入少量氯化铵晶体，再加入2mL蒸馏水使其溶解，向试管中加入少量硝酸银溶液，再加入稀硝酸。【注意】检验Cl－时，加入稀HNO3的作用是排除CO32－、PO43－等的干扰。CO32－,PO43－也能与AgNO3反应生成白色沉淀，但沉淀能溶于稀硝酸。②实验现象:氯化铵溶液和硝酸银溶液混合，生成不溶于稀硝酸的沉淀。③实验结论:氯化铵中含有Cl－。3．SO42－检验(1)原理：Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓，BaSO4为不溶于水也不溶于稀HNO3的白色沉淀。(2)实验：硫酸铵溶液与氯化钡溶液的反应。①实验步骤在一支试管中加入少量硫酸铵晶体，再加入2mL水使其溶解，向试管中分别加入几滴氯化钡溶液和稀盐酸。【注意】检验SO42－时，加入稀盐酸的作用是排除CO32－、SO32－等的干扰。CO32－、SO32－与BaCl2溶液反应生成的白色沉淀能溶于稀盐酸。②实验现象:硫酸铵溶液与氯化钡溶液反应生成不溶于稀盐酸的白色沉淀。③实验结论:硫酸铵中含有SO42－。1.2.2焰色反应1.原理：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，在化学上叫做焰色反应。可见焰色反应并不是化学反应，而应是一种现象，主要用于钠、钾等碱金属及其离子的检验。2.焰色：钠：黄色色；钾：浅紫色(隔蓝色钴玻璃，目的是滤去钠产生的黄色火焰干扰)。3.实验：焰色反应器通常可用铂丝或光洁无锈的铁丝或镍、铬、钨丝制成。每次焰色反应操作之后，都要用洗净金属丝。用稀盐酸的原因是：生成金属氯化物，而金属氯化物在高温时可挥发。4.实验步骤：①灼烧：将铂丝放在酒精灯火焰里灼烧，直到与原来火焰颜色相同为止。②蘸烧：用铂丝蘸取欲检测的试液或试样，放在酒精灯外焰上灼烧，观察火焰的颜色。③洗烧：测试完毕，将铂丝用稀盐酸洗净，在外焰上灼烧到没有颜色为止，以备下次用。1.2.3化学物质组成的现代分析方法利用组成物质的原子、离子和分子的一些特征性质，检验组成化学物质的元素，是研究物质组成的常用方法。现代化学分析测试中，常借助一些仪器来分析化学物质的组成。(1)元素分析仪确定物质中是否含有C、H、O、N、S等元素；(2)红外光谱仪确定物质中是否存在某些有机原子团；(3)原子吸收光谱确定物质中含有哪些金属元素。【课堂练习】1.下列离子检验的方法正确的是（）A．某溶液+AgNO3溶液→生成白色沉淀，说明原溶液中有Cl－B．某溶液+BaCl2溶液→生成白色沉淀，说明原溶液中有SO24C．某溶液+NaOH溶液→生成蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2+D．某溶液+稀硫酸→产生无色气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊，则原溶液中有CO232.用pH试纸测定某一溶液的pH时，规范的操作是（）A．将pH试纸放入溶液中观察溶液颜色变化，跟标准比色卡比较B．将溶液倒在pH试纸上跟标准比色卡比较C．用干燥洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，跟标准比色卡比较D．在试管内放少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较3.某物质灼烧时，焰色反应为黄色，下列判断中正确的是（）A．该物质一定是钠的化合物B．该物质一定含钠元素C．不能确定该物质中是否含钾元素D．该物质一定是金属钠4.对于某些离子的检验及结论一定正确的是()A．加入稀盐酸产生无色无味气体，气体通入澄清石灰水，溶液浑浊，原溶液可能有CO32－B．加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失一定有SO42－C．加入AgNO3溶液产生白色沉淀，一定有Cl－D．加入Na2CO3溶液产生白色沉淀，再加盐酸白色沉淀消失，一定有Ba2＋5、有一包白色粉末状混合物，可能含有Na2CO3、NaCl、CaCO3、CuSO4、KCl、Na2SO4、MgCl2、KNO3中的某几种，现进行如下实验：(1)将混合物溶于水，得到无色透明溶液。(2)取少量上述溶液两份，其中一份加入BaCl2溶液，立即产生白色沉淀，再加入稀硝酸，沉淀不溶解，在另一份中加入NaOH溶液，也产生白色沉淀。根据上述实验现象回答：①原混合物中肯定没有____________________。②原混合物中肯定有___________________。③不能确定是否含有__________________。【要点归纳】阳离子检验试剂实验现象离子方程式H＋①紫色石蕊试液②橙色甲基橙试液③锌片(或铁片)①石蕊试液变红色②甲基橙试液变红色③有能燃烧的气体产生Zn+2H＋＝Zn2＋+H2↑K＋焰色反应紫色(透过蓝色钴玻璃)Na＋焰色反应黄色NH4＋NaOH溶液(浓)湿润红色石蕊试纸加热，产生有刺激性气味、使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体NH4＋+OH－＝NH3↑+H2OFe2＋①NaOH溶液②新制的氯水+KSCN溶液①生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色②滴加新制的氯水，溶液由浅绿色变为黄色，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色①Fc2＋+2OH－＝Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3②2Fe2＋+C12＝2Fe3＋+2Cl－Fe3＋+3