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物質的檢驗、鑒別、除雜
【回顧】
一、物質的鑒別
1．鑒定與鑒別的概念不同。鑒定是根據物質的特性，用化學方法對它的組成成分加以確認、證實。若待檢驗的物質為酸、堿、鹽溶液，則對陰、陽離子都要加以鑒定。鑒別是根據幾種物質的不同特性，用物理或化學的方法使之區分開來。
2．常見物質的鑒定與鑒別方法
(1)常見離子的鑒定
要求記住初中階段常見離子的鑒定方法。如H＋和OH－可用酸堿指示劑、pH試紙等鑒定； Cl－、SO42－、CO32－、NH4＋等可憑借與其他離子反應能產生沉淀或氣體等現象進行鑒定； Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋等可根據溶液中不同的顏色進行鑒定。
(2)物質的鑒別方法：選用鑒別方法時，先簡單后復雜，先考慮物理方法后考慮化學方法。
①物理鑒別方法是利用物質的顏色、光澤、狀態、溶解性、硬度、磁性等物理性質進行鑒別的，如銅和鋁、鐵粉與氧化銅粉末、CuSO4溶液和FeSO4溶液等都可以用物理方法直接鑒別。
②化學鑒別方法是通過物質在化學變化中呈現的不同現象，如顏色變化、出現沉淀、逸出氣體等進行鑒別。
二、物質的除雜
1．除雜的原則
(1)一般情況下，所加的試劑要與雜質反應，不與要保留的物質反應。若所加試劑會和要保留的物質反應，則最后要轉化為需要保留的物質，即除去雜質后要恢復要保留的物質的原有狀態。
(2)除雜過程中不能增加新的雜質，也不能減少要保留的物質。應盡量選擇既可除去雜質，又可增加要保留物質的方法，即可以將雜質轉化為要保留物質的方法。
(3)若同時有多種方法能除去雜質，要選擇那些簡單易行、除雜徹底的方法。優先考慮物理方法，不行再用化學方法。
2．除雜的常用方法
(1)過濾法：即通過過濾，除去不溶性雜質。如除去粗鹽中混有的少量泥沙，可將粗鹽溶解于水，充分攪拌，然后過濾，再把濾液蒸發、烘干，即可得到不含泥沙的食鹽。
(2)結晶法：當兩種固體物質的溶解度相差很大時，可利用結晶的方法將雜質除掉。如硝酸鉀中混有少量的氯化鈉，可用降溫結晶的方法除去氯化鈉。
(3)溶解法：將雜質用化學方法溶解。如用化學方法除去銅粉中的少量鐵粉，可往混合物中加入過量鹽酸，充分反應后過濾，即得到不含鐵的銅粉。Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。
(4)沉淀法：加入某種試劑，跟雜質反應形成沉淀，濾去沉淀，即可除去雜質。如要除去NaOH溶液中的少量Na2CO3，可加入適量的石灰水，濾去CaCO3沉淀，即可達到除去Na2CO3的目的。Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。
(5)化氣法：加入某種試劑，跟雜質反應，使其轉化為氣體逸出，即可除掉雜質。如用鹽酸除去NaCl中的Na2CO3。
(6)加熱法：通過加熱，使雜質分解，從而除掉雜質。如要除去Na2CO3中混有的NaHCO3，就可以用加熱的方法。2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(7)吸收法：用某種物質作吸收劑，把雜質吸收。如實驗室用鋅跟鹽酸反應制取氫氣時，氫氣中常含有少量的氯化氫氣體和水蒸氣，欲得到純凈、干燥的氫氣，可用下列洗氣裝置將氯化氫氣體和水蒸氣吸收，以達到除雜的目的。
圖4－1
　　　　　　　　　　　　　　　　
例1　一包白色固體可能由碳酸鈉、硫酸鉀和氯化鈉中的一種或幾種組成，取固體少許溶于水中，加入過量的氯化鋇溶液，產生白色沉淀，該沉淀不溶于稀硝酸。過濾后，在濾液中加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，產生白色沉淀。原固體物質的組成中(　　)
A．一定有K2SO4，可能有NaCl
B．一定有NaCl
C．一定有Na2CO3
D．一定有K2SO4和NaCl
[答案] A
由加入過量的氯化鋇溶液，產生白色沉淀，且沉淀不溶于稀硝酸，可推斷物質中含有硫酸鉀，生成的沉淀是BaSO4。濾液中加入用硝酸酸化的硝酸銀溶液，產生白色沉淀，該沉淀為AgCl，可推斷濾液中有Cl－，但Cl－可能來源于加入的氯化鋇，因此原固體中可能有氯化鈉。
[方法點撥] 濾液中的可溶性氯化物可能來自后來加入的氯化鋇，也可能來自原化合物。初中階段有兩種不溶于硝酸的白色沉淀：BaSO4和AgCl。
例2　下列除雜質所選用的試劑及操作方法均正確的一組是(括號內為雜質，所選試劑均足量)(　　)
選項 物質 選用的試劑 操作方法
A CO2(HCl) NaOH溶液 洗氣
B NaCl(Na2CO3) 鹽酸 蒸發
C CaO(CaCO3) 水 過濾
D H2SO4(HCl) BaCl2溶液 過濾
[答案] B
A選項中，CO2中混有HCl氣體，若選用NaOH溶液，會把兩種氣體都吸收了。C選項中，CaO中混有CaCO3，CaCO3不溶于水，雖然過濾可除去，但CaO跟水反應會生成Ca(OH)2。D選項中，H2SO4中混有HCl，如果加入BaCl2溶液，反而把H2SO4除去了，生成了雜質HCl。
[方法點撥] 除雜時，還要考慮除雜反應中生成物是否帶入了新的雜質，雜質與要提純的物質是否容易分離。
1. 除去下列物質中含有的少量雜質(括號內為雜質)，所用試劑及主要操作均合理的是(　　)
A．N2(O2)：木炭、點燃
B．Cu(CuO)：稀硫酸、過濾
C．NaCl固體(KCl)：水、過濾
D．NaOH溶液(Na2CO3)：CaCl2溶液、過濾
2．(多選)下列混合物可用沉淀法除去雜質(括號內的物質是雜質)的是(　　)
A．KNO3[Ba(NO3)2]
B．NaCl(KNO3)
C．NaNO3(NaCl)
D．Ca(NO3)2(NaNO3)
3．下列混合物中的雜質(括號內的物質是雜質)適宜用化氣法除去的是(　　)
A．NaNO3[Ba(NO3)2]
B．NaCl[Mg(OH)2]
C．KNO3(K2CO3)
D．Na2SO4(MgSO4)
4．下列氣體中的雜質(括號內的物質是雜質)用吸收法除去，所選試劑正確的是(　　)
A．O2(H2O)：用濃硫酸除水
B．CO2(HCl)：用NaOH溶液除HCl
C．NH3(H2O)：用濃硫酸除水
D．CO2 (HCl)：用Na2CO3溶液除HCl
5．下列除去雜質所用的藥品或方法，不正確的是(　　)
選項 物質 雜質 除雜藥品或方法
A CaCl2溶液 鹽酸 過量的碳酸鈣、過濾
B CaO CaCO3 適量稀鹽酸
C N2 O2 灼熱的銅網
D CO CO2 足量的氫氧化鈉溶液、濃硫酸
6.有甲、乙、丙、丁四種溶液，乙與丙混合產生的沉淀不溶于甲，乙與丁混合產生的沉淀可溶于甲，則四種溶液是(　　)
甲 乙 丙 丁
A HCl Na2CO3 CaCl2 MgSO4
B HNO3 AgNO3 KCl KNO3
C HCl Ba(OH)2 Na2SO4 MgCl2
D HNO3 Ca(OH)2 K2CO3 CuSO4
7.一包混有雜質的Na2CO3樣品，其雜質可能是Ba(NO3)2、KCl、NaHCO3，現取10.6 g樣品，溶于水得到澄清溶液，另取10.6 g樣品，加入足量的鹽酸，收集到4 g CO2，則下列判斷正確的是(　　)
A．樣品中混有KCl，也可能有NaHCO3
B．樣品中一定混有NaHCO3，可能有KCl
C．樣品中有NaHCO3，也有Ba(NO3)2
D．樣品中只混有NaHCO3
8．a、b、c、d分別是Na2CO3、AgNO3、BaCl2、HCl四種溶液中的各一種，它們兩兩混合后產生如下表所示的現象，則a、b、c、d依次是(　　)
a b c d
a 白↓ ↑
b 白↓ 白↓ 白↓
c 白↓ 白↓
A.Na2CO3、AgNO3、HCl、BaCl2
B．AgNO3、Na2CO3、BaCl2、HCl
C．HCl、AgNO3、BaCl2、Na2CO3
D．BaCl2、HCl、Na2CO3、AgNO3
9．(多選)某水溶液中含有以下離子中的若干種：K＋、Cl－、Ca2＋、Ba2＋、SO42－、CO32－，現取兩份100 mL的溶液進行如下實驗：
(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀產生。
(2)第二份加足量BaCl2溶液后，得沉淀物6.27 g，經足量硝酸洗滌、干燥后，沉淀質量為2.33 g，在所得濾液中加入AgNO3溶液有沉淀產生。
根據上述實驗，以下關于該水溶液的推測正確的是(　　)
A．Cl－一定存在
B．100 mL溶液中K＋的質量不小于2.34 g
C．K＋一定存在
D．Ba2＋一定不存在，Ca2＋ 可能存在
10．某科學興趣小組在課外活動中對某溶液進行了多次檢測，其中三次檢測結果如下表所示，請回答：
檢測次數 溶液中檢測出的物質
第一次 KCl、K2SO4、Na2CO3、NaCl
第二次 KCl、BaCl2、Na2SO4、K2CO3
第三次 Na2SO4、KCl、K2CO3、NaCl
(1)三次檢測結果中第________次檢測結果不正確。
(2)在檢測時，為了確定溶液中是否存在硫酸根離子、碳酸根離子和氯離子，先向溶液中加入過量的稀硝酸，檢驗的離子是________；然后繼續加入過量的________(填化學式)溶液，其目的是______________________；過濾后，再向濾液中加入__________________________(填化學式)溶液。
11．某化工廠排出的廢水透明、澄清、略顯藍色。一同學取少量廢水，加入過量的鹽酸，有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成。過濾，將所得的濾液分成兩份，一份濾液中加入稀硫酸，也有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成；另一份濾液中加入過量氫氧化鈉溶液，產生藍色沉淀。試回答：
(1)加入過量的鹽酸，生成的白色沉淀是________________(填化學式)。
(2)廢水中一定含有的物質是________(填序號)。
A．氯化物 B．硫酸鹽
C．硝酸鹽 D．碳酸鹽
12．現在自來水消毒用ClO2，而以前用的是Cl2，對人體健康不利。將SO2氣體通入氯氣的水溶液中至恰好完全反應，生成兩種常見的酸。
(1)完成上述反應的化學方程式：Cl2＋SO2＋2H2O===________＋________。
(2)某同學為了證明所得混合酸中含有的兩種酸根離子，設計實驗加以確認，依次加入的試劑：①________，②________。
13．若從Na2CO3、Na2SO4、H2SO4、NaCl、NaNO3、Cu(NO3)2、HNO3七種溶液中取出其中的兩種，進行混合及有關實驗，所觀察到的現象記錄如下表。試根據各步實驗及其現象先進行分步推斷，再推斷所取的兩種溶液的可能組合。
步驟 實驗操作 實驗現象 推斷(或結論)
(1) 將兩種溶液取出并混合 混合溶液無色、澄清 混合液中肯定不含________
混合時無明顯現象 混合溶液肯定不是________組合
(2) 用pH試紙測定混合溶液的pH 測定的結果：pH＝2 ____________________________________
(3) 向混合溶液中滴入足量Ba(NO3)2 有白色沉淀出現 ____________________________________
(4) 向上述過濾所得的濾液中滴加AgNO3溶液 無明顯現象 ____________________________________
混合溶液的可能組合(寫出溶質的化學式，有幾組寫幾組，可填滿也可不填滿) ①_________________________________________________________②_________________________________________________________ ③________________________________________________________ ④________________________________________________________
答案
1．B　 A、D兩項會引入新的雜質；C中兩種固體都可溶于水。
2．AC　
3．C　 首先尋找雜質中能產生氣體的離子，初中階段常見的有CO32－、HCO3－、 NH4＋，本題中只有C選項中含有CO32－，可以添加與物質中的酸根離子組成相同的酸，即HNO3，使雜質轉化為氣體除去。
4．A　 除水蒸氣常用濃硫酸和氫氧化鈉固體，除其他氣體時遵循只能與雜質反應的原則。
5．B　 鹽酸能與過量的碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，再進行過濾，能除去雜質且沒有引入新的雜質，符合除雜原則；CaO和CaCO3均能與稀鹽酸反應，不但能把雜質除去，而且會把原物質除去，不符合除雜原則；氧氣通過灼熱的銅網時可與銅發生反應生成氧化銅，而氮氣不與銅反應，能除去雜質且沒有引入新的雜質，符合除雜原則；CO2能與氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉和水，CO不與氫氧化鈉溶液反應，再通過濃硫酸干燥，能除去雜質且沒有引入新的雜質，符合除雜原則。
6．C　 Na2CO3和CaCl2反應生成CaCO3沉淀，可以溶于鹽酸中；AgNO3和KCl反應生成的AgCl沉淀不溶于硝酸，但AgNO3和KNO3不反應；Ba(OH)2和Na2SO4反應生成的BaSO4沉淀不溶于鹽酸，Ba(OH)2和MgCl2反應生成的Mg(OH)2沉淀可以溶于鹽酸；Ca(OH)2和K2CO3反應后生成的CaCO3沉淀能夠溶于稀硝酸。
7．A　 混有雜質的碳酸鈉加水后溶液澄清，則樣品中一定不存在硝酸鋇；純凈的碳酸鈉質量為10.6 g時，會生成二氧化碳4.4 g，純凈的碳酸氫鈉10.6時，生成的二氧化碳約是5.55 g，氯化鉀不會與鹽酸反應生成二氧化碳，現在取10.6 g樣品，加入足量的鹽酸，收集到4 g二氧化碳，說明樣品中一定混有氯化鉀，可能含有碳酸氫鈉。
8．C　 a和d會生成氣體，所以a、d是鹽酸或碳酸鈉中的一種，a和b會生成白色沉淀，a和c不會反應，所以a是鹽酸，d就是碳酸鈉，鹽酸和b會生成白色沉淀，所以b是硝酸銀，c就是氯化鋇，兩兩混合后現象如下表所示：
鹽酸 硝酸銀 氯化鋇 碳酸鈉
鹽酸 白色沉淀 氣體
硝酸銀 白色沉淀 白色沉淀 白色沉淀
氯化鋇 白色沉淀 白色沉淀
推出的各種物質均滿足題中的現象，所以a是鹽酸，b是硝酸銀，c是氯化鋇，d是碳酸鈉。
9．BC
第一份溶液加入硝酸銀溶液有沉淀產生，說明溶液中可能含有氯離子、碳酸根離子或硫酸根離子中的一種或幾種。第二份溶液加入氯化鋇溶液，得沉淀物6.27 g，經足量硝酸洗滌、干燥后，沉淀質量為2.33 g，沉淀質量減少，說明加入氯化鋇后產生兩種沉淀，因此溶液中一定含有碳酸根離子和硫酸根離子；由于鈣離子、鋇離子能與碳酸根離子結合成沉淀，因此溶液中一定不含鈣離子和鋇離子，因為溶液中陰陽離子的電荷守恒，所以溶液中一定含有陽離子K＋，不能確定是否含有氯離子。
由上述分析可知，氯化鋇與硫酸鉀反應生成硫酸鋇2.33 g，與碳酸鉀反應生成碳酸鋇 6.27 g－2.33 g＝3.94 g。根據化學方程式可求出生成的氯化鉀的質量。
設氯化鋇與碳酸鉀反應生成氯化鉀的質量為x。
K2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2KCl
197 149
3.94 g x
＝　x＝2.98 g
設氯化鋇與硫酸鉀反應生成氯化鉀的質量為y。
K2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2KCl
233 149
2.33 g y
＝　y＝1.49 g
生成的氯化鉀的質量為1.49 g＋2.98 g＝4.47 g，
4．47 g氯化鉀中含鉀元素的質量為4.47 g××100%＝2.34 g。
故100 mL溶液中K＋的質量不小于2.34 g。
10．(1)二
(2)碳酸根離子　Ba(NO3)2
檢驗并除盡硫酸根離子　AgNO3
(1)第二次溶液中檢測出的物質中，鋇離子與碳酸根離子和硫酸根離子不能共存，故檢測結果不正確。(2)要確定氯離子和硫酸根離子，需分別用銀離子和鋇離子檢驗。檢驗時必須排除碳酸根離子的干擾，所以首先應檢驗并除去碳酸根離子，可先加過量的硝酸，觀察是否有氣體生成。在檢驗氯離子和硫酸根離子時，要先檢驗硫酸根離子，因為硝酸銀能與硫酸根離子反應生成硫酸銀，是一種微溶性物質，所以先加過量的硝酸鋇溶液，檢驗并除去硫酸根離子，最后用硝酸銀來檢驗氯離子。
11．(1)AgCl　(2)C
根據取少量廢水，加入過量的鹽酸，有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成，說明廢水中有Ag＋。過濾，將所得濾液分成兩份，一份濾液中加入稀硫酸，產生不溶于稀硝酸的白色沉淀，說明廢水中有Ba2＋。向另一份濾液中加入過量氫氧化鈉溶液，產生藍色沉淀，說明廢水中有Cu2＋。只有當陰離子為NO3－時，廢水才是澄清的。
12．(1)H2SO4　2HCl(或2HCl　H2SO4)
(2)①Ba(NO3)2　②AgNO3
(1)反應物中含有氫、硫、氯、氧四種元素，生成兩種常見的酸，故猜測生成物是H2SO4和HCl，配平，檢查。(2)證明所得混合酸中含有的硫酸根和氯離子，所選的試劑是硝酸鋇溶液和硝酸銀溶液，但是硝酸銀可以與硫酸反應生成微溶于水的硫酸銀，會對氯離子的檢驗造成干擾，所以首先需加入硝酸鋇溶液與硫酸反應檢驗并除去硫酸根，再加入硝酸銀溶液檢驗氯離子。
13．(1)Cu(NO3)2　H2SO4與Na2CO3或HNO3與Na2CO3
(2)H2SO4和HNO3至少存在一種，不存在Na2CO3
(3)存在H2SO4或Na2SO4或二者同時存在
(4)一定不含NaCl
①H2SO4、NaNO3　②H2SO4、Na2SO4
③H2SO4、HNO3　④HNO3、Na2SO4
(1)將取出的兩種溶液進行混合，得到無色澄清溶液，而硝酸銅溶液為藍色，所以可判斷取出的溶液中一定沒有硝酸銅；硫酸和硝酸能與碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體，現在兩種溶液混合后無明顯現象，則一定不會是硫酸與碳酸鈉或硝酸與碳酸鈉混合。(2)測得溶液的 pH＝2，說明溶液呈酸性，所以溶液中一定含有氫離子。(3)能與硝酸鋇反應生成白色沉淀，說明混合液中含有硫酸根離子。(4)所得濾液中加入硝酸銀無明顯現象，說明濾液中不含氯離子。根據實驗現象可以知道混合溶液中一定不含硝酸銅、碳酸鈉和氯化鈉，一定含有酸和含硫酸根的物質，所以可能的組合有①H2SO4、NaNO3；②H2SO4、Na2SO4；③H2SO4、HNO3；④HNO3、Na2SO4。

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