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模块五 科学探究
模块五 科学探究
主题一 常见气体的制取、净化与检验
主题二 物质的鉴别、除杂及共存
主题一 常见气体的制取、净化与检验重难点突破
重难点一 气体发生装置和收集装置
重难点二 气体的检验和验满
重难点三 气体的净化、干燥和尾气处理
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重难点一 气体发生装置和收集装置
1.气体发生装置
发生装置的选择由反应物的状态和反应条件决定。两种类型如图所示：
(1)固体和固体反应加热型[适用于KClO3、KMnO4反应制取O2,（NH4）2SO4与Ca（OH）2反应制取NH3等]（如图1)
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（２）液体和固体反应不加热型（适用于H2O2制取O2、CaCO3与HCl反应制取CO2、Zn与稀H2SO4反应制取H2、FeS与稀HCl反应制取H2S等）（如图2）
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图2中装置①与装置②相比的优点：可连续制取并控制反应速率，随开随停。
使用这类装置应注意：
①若使用长颈漏斗，长颈漏斗导管下端应插入液体的液面以下；
②块状固体大小应适当，不能太小，防止反应剧烈不易控制。
2. 气体收集装置
收集装置的选择主要由气体的密度和气体的溶解性决定。常见几种收集方法如下：
（1）排空气集气法（如图3）
所收集的气体不与空气中的任何成分反应，且密度与空气相差较大。密度比空气大（相对分子质量大于29）的气体用向上排空气法（如O2、CO2、H2S、SO2），密度比空气小（相对分子质量小于29）的气体用向下排空气法（如H2、CH4、NH3）。
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(2)排水集气法（如图4）
不溶于水或难溶于水的气体可用排水法收（如H2、O2、CO、CH4等）。
重难点二 气体的检验和验满
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重难点三 气体的净化、干燥和尾气处理 1. 常见气体的净化 （1）所用装置
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(2)气体的净化试剂
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【注意】净化气体所用的试剂应根据气体的性质来选定。净化的试剂只能吸收杂质气体，不能吸收待净化的气体。如CO2中混有HCl时，不能用NaOH溶液、Na2CO3溶液，因为它们既会吸收HCl，也会吸收CO2，所以要选用只吸收HCl而不吸收CO2的饱和NaHCO3溶液。
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2. 常见气体的干燥 （1）所用装置
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(2)常见气体的干燥剂及可干燥的气体
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3. 尾气处理
（1）常用装置
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（2）常用方法
①燃烧法（图1）：对于可燃性气体可采用此种方法，使其通过燃烧转化为无害的物质，如CO。
②水封法（即将气体通入水中）：这种方法适用于水溶性较大的气体，如氯化氢和氨气的尾气处理就是采用了这种方法。这种方法的操作必须注意防止因气体溶解太快而出现倒吸现象。
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③吸收法（图2）：即酸性气体通入到碱液中，碱性气体通入到酸液中，使这些气体与溶液反应生成不具挥发性的盐类。如CO2、SO2等酸性气体，其尾气就可以通入到氢氧化钠溶液中。
④收集法：此种方法在导管出口套一气球，收集未反应完全或反应生成的气体。常用于有毒气体的收集。
18
【特别提醒】多功能瓶的使用
专题五 科学探究
例1 如图是实验室常用的一些装置。
(1)仪器ａ的名称是 。
(2)实验室制取并收集二氧化碳气体应选择的装置是 （填序号），检验二氧化碳是否收集满的方法是 ，
。 ，则CO2已集满。
试管
将燃着的木条置于集气瓶瓶口，燃着木
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BD
条熄灭
（3）用装置A与C连接制取并收集氧气，则装置Ａ中反应的化学方程式为 ,
, ,当观察到装置Ｃ中 ,时才能开始收集。
气泡连续均匀放出
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MnO2+O2↑
（4）SO2通常是一种无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水，排放到空气中会形成酸雨。实验室用如图２装置收集一瓶干燥的SO2，装置的导管按气流方向连接的顺序是___ → → → →ｅ（填字母），装置中的Ｘ是 。
浓硫酸
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c
a
d
b
重难点突破
重难点1 物质的鉴别
重难点2 物质的分离和除杂
重难点3 物质的共存
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主题二 物质的鉴别、除杂及共存
重难点一 物质的鉴别
1.物质鉴别的思路和方法
（1）若物质间有明显的溶解性差异、溶解时的热效应差异以及水溶液的颜色差异时，可用“水”来鉴别，如CaCO3、NaOH、CuSO4、NaCl。
（2）若物质间有明显的酸碱性差异，可选用紫色石蕊试液或pH试纸来鉴别，如HCl、NaCl、NaOH。
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（3）鉴别一组溶液时：①若溶液中有酸，可选用Na2CO3等可溶性碳酸盐来检验，如HCl、Ca（NO3）2、NaCl；②若溶液中有碳酸盐时，可选用酸；③若有含Ag+的化合物时，选用盐酸，如NaCl、AgNO3；④若含有Ba2+的化合物时，选用硫酸，如Na2CO3、BaCl2、NaNO3；⑤无试剂鉴别（不用任何其他试剂鉴别多种物质）。
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鉴别的方法一般有三种：
a. 特征现象法：利用物质的物理性质（如颜色等）不同，通过观察找到突破口，然后利用已鉴别出来的物质作为试剂将剩余物质连环鉴别出。例如：鉴别NaOH、Na2SO4、CuSO4、NH4Cl四种溶液，观察发现，只有CuSO4溶液为蓝色，其余均为无色，我们就以CuSO4溶液为已知的试剂，来鉴别本组另三种物质，鉴别顺序为CuSO4→NaOH→NH4Cl→Na2SO4。
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b.两两混合法：当无法通过物理性质入手时，采用两两混合的方法，若能各自产生不同现象，即可加以区别。例如：鉴别溶液Na2SO4、Na2CO3、BaCl2、HCl，用两两混合反应的方法分析。
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c. 借助产物法：若用以上两种方法还不能将组内的一种或两种物质鉴别开来，可借用相关反应产物和酸反应加以鉴别（组内物质一般含有酸）。例如：鉴别MgCl2、HCl、NaCl、NaOH四种溶液时，HCl和NaCl溶液的鉴别是利用MgCl2与NaOH的反应产物Mg(OH)2来实现的，能使沉淀溶解的是HCl溶液，不能使沉淀溶解的是NaCl溶液。
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d.若被鉴别的物质为金属单质、非金属单质和金属氧化物，可选用强酸为试剂来鉴别，如Fe粉、C粉、CuO粉末。
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2.常见离子的鉴别
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【注意】检验固体物质时，先要将其溶于水，同时取出少量试剂进行操作，根据现象和结论对其进行鉴定，既要鉴定阳离子，也要鉴定阴离子。
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3. 常见气体的检验
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4.常见物质的鉴别
（１）纤维的检验与鉴别
一般考查天然纤维和合成纤维的鉴别。分别将纤维点燃，有烧焦羽毛气味（动物纤维）或烧纸气味
（植物纤维），且燃烧后的残留物为黑色，能捏碎的是天然纤维，燃烧产物通常是黑色硬球，捏不碎的是合成纤维。
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（2）硬水和软水的鉴别
生活中常用肥皂水来鉴别。加入肥皂水，产生泡沫较多浮渣较少的是软水，泡沫较少、浮渣较多的是硬水。
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（3）化肥的鉴别
①看外观：氮肥、钾肥都是白色晶体；磷肥是灰白色粉末；
②加水：氮肥、钾肥都溶于水；磷肥大多不溶于水或微溶于水；
③加熟石灰研磨：铵态氮肥（铵盐）能放出具有刺激性气味的氨气。
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例1 在生活中，用所学化学知识的火眼金睛同
假劣商品做斗争，其中不正确的是 （ ）
B
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【解析】
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【方法指导】物质检验题与物质鉴别题的相同点：都要借助一定的试剂（或方法）；不同点：物质检验题关键在“定”，即需要通过产生的现象，得出“有没有”的结论，而物质鉴别题关键在“别”，即需要通过产生的现象，得出“谁是谁”的结论。
重难点二 物质的分离和除杂（提纯）
1. 除杂原则
（１）“不减”：即非杂质的成分不能减少。
（２）“不增”：即不能引入新的杂质。
（３）“易分”：即得到的物质要容易分开。
【注意】物质除杂时应优先考虑物理方法，其次再考虑化学方法。
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2.主要方法
专题五 科学探究
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3. 常见物质的除杂
Ⅰ．气态物质的除杂
（1）CO2（CO）：通过灼热的氧化铜
（2）CO2（HCl）：通过饱和的NaHCO3溶液，再通过浓H2SO4
（3）CO2（水蒸气）：通过浓硫酸
（4）CO（CO2）：通过足量的氢氧化钠溶液，再通过浓H2SO4
（5）H2（水蒸气）:通过浓硫酸或氢氧化钠固体
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（6）H2（HCl、H2O）:通过盛有足量的生石灰和烧碱混合固体的干燥管
（7）O2（HCl）:通过足量的NaOH溶液，再通过浓H2SO4
（8）O2（CO2）:通过足量的NaOH溶液，再通过
浓H2SO4
（9）O2（H2O）:通过浓H2SO4
（10）N2（O2、H2O）:先通过灼热的铜网，再通过
浓H2SO4
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Ⅱ．固态物质的除杂
（1）CuO(Cu)：在空气中（或氧气流中）灼烧混合物
（2）Cu(Fe)：加入足量的稀硫酸，过滤
（3）Cu(CuO)：加入足量的稀硫酸，过滤
（4）CaO(CaCO3)：高温灼烧
（5）CaCO3(CaO)：加入大量水，过滤
（6）KCl(KClO3)：加热
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Ⅲ．液态物质的除杂
（1）NaCl溶液（Na2CO3）：加入适量的盐酸，蒸发
（2）NaCl溶液（Na2SO4）：加入适量的氯化钡溶液，过滤
（3）NaCl溶液（NaOH）：加入足量的盐酸，蒸发
（4）NaCl溶液（CuSO4）：加入适量的氢氧化钡溶液，过滤
（5）NaCl溶液（KNO3）：蒸发结晶
（６）KNO3 溶液（NaCl）：加入适量的硝酸银溶液，过滤
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(7)FeSO4溶液（CuSO4）：加入足量的铁粉，过滤
(8)CaCl2溶液（HCl）：加入足量的碳酸钙粉末，过滤
(9)KCl溶液（K2CO3）：加入适量的CaCl2，过滤
(10)NaOH溶液（Na2CO3）：加入适量的澄清石灰水，过滤
(11)NaOH 溶液［Ca(OH)2］：加入适量的Na2CO3，过滤
(12)KNO3溶液（NaCl）：冷却热饱和溶液结晶
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例2（’13曲靖）除去下列物质中混有的少量杂质（括号内为杂质），所用方法错误的是 （ ）
A．KCl固体（MnO2固体）— 加适量的水溶解，过滤，蒸发
B．Cu粉（CuO粉末）— 通入过量的氢气并加热
C．KNO3 溶液（K2CO3 溶液）— 滴加适量的稀盐酸
D．CO气体（CO2气体）— 通入过量的氢氧化钠溶液并干燥
B
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【解析】
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【方法指导】除了遵循“除杂原则”，还应遵循“三必须”原则。“三必须”：除杂试剂必须过量；过量试剂必须除尽（因为过量试剂会带入新的杂质）；杂途径选最佳。基本思路：把杂质变为沉淀、气体或水，最佳原理是将杂质转化为被提纯的物质。
重难点三 物质的共存
1.“无色透明”条件型
若题目限定溶液“无色”，则不含有色离子，即不含Fe2+（浅绿色）、Fe3+（黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4-（紫色）等。若“透明”，则溶液不形成混浊或
沉淀（与溶液有无颜色无关）。如Ag＋与Cl-、SO42-；Ca2+与CO32-、SO42- ；Ba2+与CO32- 、SO32- 、SO42- 等在水溶液中会发生反应，有浑浊或明显的沉淀生成，它们不能大量共存。
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２．“酸性”条件型
常见的叙述有酸性溶液、pH=1的溶液、能使pH试纸变红的溶液、紫色石蕊溶液呈红色的溶液、加入较活泼金属能放出氢气的溶液等，说明溶液中有H+存在，即可判断出溶液中不含有OH-、弱酸根离子（如CO32-、SO32- 等）以及弱酸的酸式根离子（如HCO3-、HSO3- 等）。
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３．“碱性”条件型
常见的叙述有强碱性溶液、pH=14的溶液、能使pH试纸变蓝的溶液、红色石蕊试纸变蓝的溶液、酚酞呈红色的溶液等，说明溶液中有OH-存在，即可判断出溶液中不含H+、弱碱的阳离子（如NH4+、Mg2+、Ag+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+等）以及弱酸的酸式根离子（如HCO3-、HSO3- 等）。
模块五 科学探究
例3 下列各组物质在水溶液中能大量共存，而
且加入无色酚酞溶液后显红色的是 （ ）
A. NaOH NaCl CuSO4 HCl
B. KNO3 Na2SO4 NaOH KCl
C. KCl Ba（NO3 ）2 HCl CaCl2
D. Na2CO3 Ba（OH ）2 KNO3 Na2SO4
B
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【解析】
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【方法指导】解答物质共存类题目时，要从三方面入手：①根据溶液是否无色排除相应选项；②根据限定条件判断溶液中含有H+或OH-；③判断物质之间和物质与H+或OH-是否能发生复分解反应，即是否能产生气体沉淀或水。
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