配套K12学年高中化学 第一章 从实验学化学 11 化学实验基本方法第2课.docx

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配套K12学年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

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）。