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课题一实验化学起步

(1)认识化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中实际问题的重要途径和方法。

(2)掌握基本的化学实验方法和技能，了解现代仪器在物质的组成、结构和性质研究中的应用。

(3)了解化学实验研究的一般过程，初步形成运用化学实验解决相关问题的能力。

(4)形成严谨求实的科学态度，具有批判精神和创新意识。

(5)形成绿色化学的观念，强化实验安全意识。

(1)通过实验活动，获得一些化学事实，再经过思考、归纳、小结，进一步认识化学变化的本质。

(2)初步掌握分离、提纯、制备、合成物质的方法。

(3)认识反应条件的控制在化学研究中的作用与意义。(4)认识定量分析在化学研究中的重要性。

(5)学习实验设计的基本方法和思路。

1.实验目的

(1)了解控制化学反应条件的作用。

(2)通过观察亚甲基蓝和亚甲基白在不同条件下的相互转化，学习观察方法，体验对比实验法。

2．实验原理

(1)在碱性溶液中，蓝色亚甲基蓝很容易被葡萄糖还原为无色亚甲基白。

(2)振荡此无色溶液时，溶液与空气的接触面积增大，溶液中氧气的溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。

(3)当瓶子静置时，有一部分溶解的氧气逸出，溶液里葡萄糖所起的还原作用渐渐起主导作用，其颜色将由蓝色到无色。颜色可以重复变化，直到所有的葡萄糖都被氧化完毕或溶液内的氧气耗尽为止。

(4)其方程式为：

由上式可知，本实验颜色变化是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。

3．振荡周期

(1)含义：由蓝色出现至变为无色所需的时间。

(2)影响因素：振荡周期的长短受反应条件如溶液的酸碱度、反应物浓度和温度等因素的显著影响。

做“蓝瓶子”实验时锥形瓶中颜色变化停止的原因是什么？

【提示】　该反应颜色变化的原因是亚甲基蓝可被葡萄糖还原为无色物质，而氧气又可把该无色物质氧化为蓝色物质。故当溶液中的葡萄糖或瓶中的氧气被耗尽之后，锥形瓶中的颜色变化就会停止。

【问题导思】　

①实验室可直接加热的仪器有哪些？

【提示】　试管、坩埚、蒸发皿、燃烧匙。

②恒压式安全装置中的橡皮管的作用是什么？

【提示】　平衡气压，使液体顺利流下。

③钠着火时怎样去灭火？

【提示】　用干沙土扑灭。

1．常用危险化学药品的标志

2．预防安全事故(九防)

(1)防爆炸：点燃可燃性气体(如H₂、CO、CH₄、C₂H₄)或用CO、H₂还原Fe₂O₃、CuO之前，要先检验气体纯度。

(2)防暴沸：如浓硫酸的稀释或浓硫酸与浓硝酸的混合，加热液体要加碎瓷片等。

(3)防失火：实验室中可燃物要远离火源。

(4)防中毒：制取有毒气体(如Cl₂、SO₂、NO、NO₂等)应在通风橱中进行。

(5)防烫伤：取热的蒸发皿及坩埚要用坩埚钳而不是用手。

(6)防仪器炸裂：在加热试管时要先均匀受热，然后固定在某部位加热；给试管中的固体加热时，试管口要略向下倾斜(即试管底部要略高于管口)；集气瓶中的燃烧反应有固体生成时，加少量水或铺一层细沙；禁止将热的仪器直接放入冷水中冲洗。

(7)防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。在进行气体性质的实验时，要防止因气体的溶解或反应而形成压强差导致倒吸。

常见的防倒吸装置主要有：

注意：以下装置不能起到防止倒吸的作用。

(8)防堵塞：防堵塞安全装置适用于检验和防止导气管堵塞引起系统气体压强过大而发生危险。

防堵塞安全装置有：

(9)防污染：a.已取出的未用完的试剂一般不放回原瓶(块状固体如钠、钾等除外)；b.用胶头滴管滴加液体时，不伸入瓶内，不接触试管壁[向FeSO₄溶液中加NaOH溶液制取Fe(OH)₂除外]；c.取用试剂时试剂瓶盖倒放于桌面上；d.药匙和胶头滴管尽可能专用(或洗净、擦干后再取其他药品)；e.废液及时处理；f.凡有污染性气体(如Cl₂、SO₂、CO、NO_x等)产生的实验均需对尾气进行吸收(碱液吸收Cl₂、NO_x，蘸Na₂CO₃溶液的棉花吸收SO₂)或处理(用酒精灯点燃CO或将CO收集在气球中)。防污染装置有燃烧式、吸收式、收集式等，如下图：

3．常见实验事故的处理

(1)酒精及有机物小面积失火，应迅速用湿布或沙土盖灭。

(2)钠、磷等着火应用沙土扑盖，使火熄灭。

(3)酸液洒在皮肤上，立即用大量的水冲洗，再涂上3%～5%的NaHCO₃溶液。

(4)碱液洒在皮肤上，立即用大量的水冲洗，再涂上硼酸溶液。

(5)液溴洒在皮肤上，用酒精擦洗。

(6)眼睛灼伤，用大量的水冲洗，边洗边眨眼，一定不能揉眼，必要时应及时就诊。

(7)误食重金属盐应立即喝生鸡蛋清或生牛奶。

(8)汞洒在地面上，先收集然后在该处洒上硫粉进行处理。

　下列实验操作与安全事故处理错误的是(　　)

A．使用水银温度计测量烧杯中水浴温度时，不慎打破水银球，用滴管将水银吸出放入水封的小瓶中，残破的温度计插入装有硫粉的广口瓶中

B．用试管夹从试管底由下往上夹住距试管口约3(1)处，手持试管夹长柄末端，进行加热

C．制备乙酸乙酯时，将乙醇和乙酸依次加入到浓硫酸中

D．把玻璃管插入橡胶塞孔时，用厚布护手，紧握用水湿润的玻璃管插入端，缓慢旋进塞孔中

【解析】　乙醇与浓H₂SO₄的混合是放热过程，类似浓H₂SO₄的稀释，应将浓H₂SO₄慢慢加入乙醇中，所以C操作错误。水银(汞)有挥发性，汞蒸气有毒，所以洒落的水银应回收。汞比水重不溶于水所以可以水封保存。汞易与硫反应生成HgS，所以不易收回的汞可以用硫粉处理。

【答案】　C

1．下图所示对实验仪器名称的标注或实验操作正确的是(　　)

【解析】　酸式滴定管下端是玻璃活塞，而不是乳胶管，A项不正确；实验室制取氨气应用氯化铵和消石灰，B项不正确；制备氢氧化亚铁时为防止其被氧化，要把胶头滴管插入液面以下且在硫酸亚铁液面上加一层植物油以隔绝空气，C项正确；量筒只能用于液体的量取，不能用于物质的溶解、稀释等D项不正确，故选C。

【答案】　C

【问题导思】　

①蓝瓶子实验利用的反应原理是什么？

【提示】　氧化还原反应。

②蓝瓶子实验用到哪些仪器？

【提示】　锥形瓶、试管、滴管、橡胶塞、烧杯、酒精灯、量筒、托盘天平、温度计、计时器。

1．实验用品

(1)药品：0.1%亚甲基蓝溶液、30%NaOH溶液、葡萄糖、蒸馏水。

(2)仪器：锥形瓶、试管、滴管、橡胶塞、烧杯、酒精灯、量筒、托盘天平、温度计、计时器。

2．实验步骤及记录

3.注意事项

(1)本实验主要探究了浓度、温度以及溶液的碱性对葡萄糖还原亚甲基蓝反应的影响。要严格按照实验步骤中的操作要求进行实验，尤其是实验中使用的溶液一定要严格按照实验用品中的要求进行配制。因为亚甲基蓝浓度过高，将会使反应溶液的颜色呈深蓝色，并且振荡后还原时间增长不易褪色。葡萄糖浓度过高可以加快亚甲基蓝的还原反应，使褪色速率加快，但是也使亚甲基白不易返回蓝色。NaOH溶液的浓度最好控制在30%左右，过稀，反应速率太慢，过浓，腐蚀性太强，有潜在的安全问题。

(2)实验的环境温度不能过低，否则实验现象可能和预期的不同。在含有亚甲基蓝和葡萄糖的锥形瓶中，加入30%的NaOH溶液后，振荡静置，若环境温度较低时，蓝色需较长时间才能褪去，即第一次的振荡周期较长，可以用温水配制葡萄糖溶液，但水温不宜超过30 ℃。

由于温度升高，反应速率加快，所以在40 ℃的水浴中溶液的褪色速率加快，振荡周期变短，这时操作计时器动作要快速准确。另外水浴加热时温度计应放在水浴的中间位置，控制温度在40 ℃左右。水浴的温度不宜太高，否则振荡的周期过短，不利于记录实验现象。

　蓝瓶子实验操作步骤如下：

①如图所示，在250 mL锥形瓶中，依次加入2 g NaOH、100 mLH₂O和3 g葡萄糖，搅拌溶解后，再加入3～5滴0.2%的亚甲基蓝溶液，振荡混合液呈现蓝色；

②塞紧橡皮塞(活塞a、b关闭)，将溶液静置，溶液变为无色；

③再打开瓶塞，振荡，溶液又变为蓝色；

④再塞紧橡皮塞，将溶液静置，溶液又变为无色。

以上③④可重复多次。

试回答下列问题：

(1)某学生将起初配得的蓝色溶液分装在A、B两支试管中(如上图，A试管充满溶液，B中有少量溶液)，塞上橡皮塞静置片刻，两溶液均显无色。若再同时振荡A、B试管，能显蓝色的是________(填“A”或“B”)。

(2)若塞紧锥形瓶塞并打开活塞a、b，通入足量氢气后，再关闭活塞a、b并振荡，溶液能否由无色变为蓝色____(填“能”或“不能”)；若塞紧锥形瓶塞并打开a、b，通入足量氧气，溶液能否由无色变为蓝色________(填“能”或“不能”)。

(3)上述转化过程中，葡萄糖的作用是________，亚甲基蓝的作用________________。

(4)上述实验中葡萄糖也可用鲜橙汁(其中含丰富维生素C)代替，这是因为维生素C具有________。

(5)该实验中③④操作能否无限次重复进行________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________。

【解析】　掌握蓝瓶子实验的原理：亚甲基蓝还原剂（葡萄糖）氧化剂（O2）亚甲基白。显然(1)由于A试管中充满溶液，无氧化剂O₂，故不能变为蓝色。(2)由于充入的是H₂，也无氧化剂O₂，不能变为蓝色；充入O₂后则亚甲基白能被氧化而变为蓝色。(3)通过上述分析葡萄糖被O₂氧化，故作还原剂，亚甲基蓝作指示剂。(4)由于维生素C可代替葡萄糖，故具有还原性。(5)实验不能无限次进行，因葡萄糖最终被消耗尽。

【答案】　(1)B

(2)不能　能

(3)还原剂　氧化剂或催化剂(或催化剂兼作指示剂)

(4)较强的还原性

(5)不能　在重复多次后葡萄糖被完全消耗

规律方法

(1)亚甲基蓝是氧化还原反应的催化剂。,(2)蓝瓶子实验必须在碱性环境及有氧气存在的条件下才能进行；温度越高或亚甲基蓝浓度越小，振荡周期越短。碱性越强，振荡周期越短。

2．同等条件下，在不同的糖溶液中加入亚甲基蓝试剂，“振荡→静置”，实验结果记录如下：

请回答下列问题：

(1)实验得出的结论_________________________________________________。

(2)以葡萄糖为例说明亚甲基蓝的变色原理是_________________________________________________。

【答案】　(1)可溶性淀粉和蔗糖为非还原性糖，使用不同的还原性糖，亚甲基蓝的振荡周期不同

(2)亚甲基蓝(蓝色、氧化态)葡萄糖氧气亚甲基白(无色、还原态)

课题二化学实验的绿色追求

1.含义：绿色化学又称环境友好化学或清洁化学，是从源头上防止污染产生或把化学过程对环境的负面影响降低到最低程度的化学。

2．要求：原料和产品无害；在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。

3．化学实验绿色化的途径

(1)开发绿色实验，如实验室以H₂O₂分解制氧取代氯酸钾分解法，实现原料和反应过程的绿色化。

(2)防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等。

(3)在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量(如降低试剂浓度，减少用量等)，使实验小型化、微型化。

(4)对于危险或反应条件苛刻，污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验，可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法。

(5)妥善处置实验产生的废物，防止污染环境。

　当电池两极与电极连通电解开始后，溶液中的H^＋离子在阴极放电生成H₂，OH^－离子在阳极放电，生成O₂。井穴水面上产生的气泡内为氢氧混合气体，用点着的火柴靠近气泡，可听到尖锐的爆鸣声。在实验中使用5% NaOH溶液是为了增大水的导电能力，也可用稀硫酸或硫酸钠等溶液来代替稀NaOH溶液。

1．电解水的微型实验与初中电解水的实验相比，有哪些优点？从哪些方面体现了化学实验的绿色化？

【提示】　该实验是一个微型化实验，充分体现了绿色化学的思想，与初中曾做过的电解水实验相比，通过对实验的微型化处理，使得实验过程中消耗的试剂量减少，达到节省药品的目的；同时，电解时消耗的电能也相应减少；实验进行的速率加快，现象也很明显。

1.生成氯气的化学方程式：KClO₃＋6HClKCl＋3Cl₂↑＋3H₂O。

2．氯气化学性质

2．Cl₂的水溶液具有漂白性，SO₂也具有漂白性，当二者等体积混合时，漂白性是否加倍？为什么？

【提示】　漂白性消失。因为当二者混合时，会发生反应Cl₂＋SO₂＋2H₂OH₂SO₄＋2HCl，漂白性消失。

1.装置

2．电极反应

阳极：Fe－2e^－Fe^2＋，

2H₂O－4e^－4H^＋＋O₂↑，

4Fe^2＋＋10H₂O＋O₂4Fe(OH)₃↓＋8H^＋。

阴极：2H^＋＋2e^－H₂↑。

3．浮选净化

(1)阳极区产生的Fe(OH)₃吸附污物而沉积于水下。

(2)阴极产生的H₂形成气泡，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层。

【问题导思】

①常用的绿色氧化剂是哪种物质？

【提示】　双氧水。

②四大反应类型中，哪种反应类型符合绿色化学原理？

【提示】　化合反应。

　下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是________，理由是

____________________________________________。

【解析】　解答本题可从两个方面考虑：

(1)原料的消耗量。

(2)产物是否对环境有污染。

甲方案制取硝酸铜的反应方程式为Cu＋4HNO₃(浓) Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O，乙方案制取硝酸铜的反应方程式为3Cu＋8HNO₃(稀)3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O，丙制取硝酸铜的反应方程式为2Cu＋O₂＋4HNO₃2Cu(NO₃)₂＋2H₂O。比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取1 mol Cu(NO₃)₂时消耗硝酸的量分别为4 mol、3(8)mol、2 mol，丙方案消耗硝酸的量最少且不产生污染。

【答案】　丙　制取等量硝酸铜耗酸量最少且无污染

1．“绿色化学”的核心是利用化学原理，从源头上减少或消除化学工业对环境的污染。据此判断，下列不属于“绿色化学”考虑的内容是(　　)

A．尽可能通过最小的成本取得最大的利润

B．化工生产的原料和产品尽可能无毒、无害或毒性极小

C．反应在无毒、无公害的条件下进行，如采用无毒无害的溶剂和催化剂

D．尽可能采用可再生原料，且原料的利用率尽可能最大化，副产品或废料尽可能最少

【答案】　A

【问题导思】

①Cl₂与湿润的pH试纸作用，现象是什么？

【提示】　pH试纸先变红后变白。

②如何证明Cl₂与NaOH溶液发生了反应？

【提示】　可在NaOH溶液中滴加酚酞，反应时溶液的红色逐渐褪去。

注意事项

1．实验时，可以先在白色的纸上写好化学试剂的化学式或名称以及标号，再压上玻璃板，根据白纸上的化学试剂的名称来滴放试剂，以避免将试剂的位置记错。

2．微型实验，实验药品的用量一定要少，本实验中氯酸钾的用量就是芝麻大小的两粒，可以用药匙柄的后端小药匙来取用，而其他液体试剂均只取一滴。在使用一支滴管时，每次都要清洗滴管，避免不同试剂的交叉污染。

3．氯气与KBr溶液的反应，溶液显现橙色的时间略长，需要耐心等一会儿才能观察到。

4．NaOH溶液的浓度可以高一些，且应多滴一滴，以便将多余的氯气吸收，防止对环境的污染。本实验只要严格控制药品的用量，实验时几乎闻不到氯气的刺激性气味。

5．氯气能与NaOH溶液反应，生成的次氯酸钠和氯化钠均是无色溶液，为了观察到现象，我们在NaOH溶液中滴加了酚酞，反应时溶液的红色逐渐褪去。

　为了减少污染，使实验绿色化，某学生按下列操作做一个实验：在一块下衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1 mol·L^－1的KBr、KI(含淀粉溶液)、NaOH(含酚酞)、FeSO₄(含KSCN)溶液各1滴，每种液滴彼此分开，围成半径小于表面皿的圆形(如下图所示)，在圆心处放置2粒芝麻粒大小的KClO₃晶体，向KClO₃晶体滴加一滴浓盐酸，立即将表面皿盖好，试描述反应的现象，并写出相应的化学方程式。

a处：_________________________________________________；

b处：_________________________________________________；

c处：________________________________________________；

d处：_________________________________________________；

e处：_________________________________________________。

【解析】　本题考查氧化还原反应与常见元素化合物反应的原理及现象，涉及的大多是基础的化学反应，但涉及氯气的制备与性质、卤素单质的互相置换、“铁三角”关系等，整体综合性较强。题干展现了将玻璃片、表面皿作为反应载体，虽然反应中有氯气释放，由于仪器体积小、试剂用量小，不会造成太大的污染。

【答案】　a：无色溴化钾溶液逐渐变成黄色，0000000000000

2KBr＋Cl₂2KCl＋Br₂

b：无色碘化钾溶液逐渐呈蓝色

2KI＋Cl₂2KCl＋I₂

c：氢氧化钠酚酞溶液的红色渐渐褪去，

2NaOH＋Cl₂NaCl＋NaClO＋H₂O

d：浅绿色溶液变红色，Fe^3＋＋3SCNFe(SCN)₃，6FeSO₄＋3Cl₂2Fe₂(SO₄)₃＋2FeCl₃

e：产生黄绿色气体，KClO₃＋6HClKCl＋3Cl₂↑＋3H₂O

2．“绿色化学实验”进课堂。钠与氯气反应的装置可作如图改进，将一根玻璃管与氯气发生器相连，玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油)，玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉花球。先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下叙述错误的是(　　)

A．反应生成的大量白烟属于胶体

B．玻璃管尾部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气

C．钠着火燃烧产生苍白色火焰

D．钠与氯气反应的反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量

【解析】　钠着火燃烧产生黄色火焰。本题由于不少同学不知道白烟属于胶体而错选A。

【答案】　C

【问题导思】

①测溶液的pH时，pH试纸能否用蒸馏水湿润？

【提示】　不能

②在电浮选凝聚法处理污水时，如何加快实验的速率？

【提示】　a．增大直流电源的电压

b．增大电极金属板的面积

c．加入少量Na₂SO₄增强溶液的导电性。

注意事项

　(1)严格按照实验步骤中的要求进行实验，必须使用直流电源，在使用电源时应该小心，防止触电。为了加快实验的速率，可适当增大直流电源的电压和电极金属板的面积。

(2)溶液的pH需要调到5～6之间。当溶液的pH大于6时，可以用稀硫酸来降低溶液的pH，若溶液pH小于5，我们可以通过加入NaOH溶液来调节pH达到所需的范围。建议用硫酸不用盐酸来调节溶液的pH，否则Cl^－也可能在阳极放电生成氯气，造成环境污染。

(3)污水中还需加入少量的Na₂SO₄溶液，以增大溶液中的离子浓度，从而增大溶液的导电性，加快电解速率，达到快速净化的目的。为了便于观察到污水变清的实验现象，还可以在水中加入少量的有机染料，通过观察溶液的颜色变化来判断污水是否被净化。但是使中间水层彻底变澄清需要很长的时间，只要观察到溶液的颜色变浅即可说明问题。

(4)本实验是在实验室模拟用电浮选凝聚法净化水，在实际的生产实践中由于此方法的耗电量较高，所以其成本较高。

　工业上处理含Cr₂O7(2－)的酸性工业废水用以下方法：①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe作电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)₃和Fe(OH)₃沉淀生成；③过滤回收沉淀，废水达排放标准。试回答：

(1)电解时的电极反应，阳极________________________________________________，

阴极______________________。

(2)写出Cr₂O7(2－)转变成Cr^3＋的离子反应方程式________________________________________________。

(3)电解过程中Cr(OH)₃和Fe(OH)₃沉淀是怎样产生的？

(4)能否将Fe电极改成石墨电极？为什么？

【解析】　(1)铁电极作阳极，铁被氧化而溶解：Fe－2e^－Fe^2＋，阴极上溶液中氢离子放电生成氢气：2H^＋＋2e^－H₂↑；(2)阳极生成的Fe^2＋与含Cr₂O7(2－)的酸性工业废水发生氧化还原反应，离子方程式为6Fe^2＋＋Cr₂O7(2－)＋14H^＋6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O；(3)由于阴极H^＋放电，破坏了水的电离平衡H₂OH^＋＋OH^－，溶液中OH^－逐渐增大并向阳极移动，与Fe^3＋、Cr^3＋形成Fe(OH)₃、Cr(OH)₃沉淀；(4)不能用碳电极代替Fe电极，因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe^2＋，将溶液中Cr₂O7(2－)还原为Cr^3＋而除去，若改用石墨电极，不能产生还原性微粒。

【答案】　(1)Fe－2e^－Fe^2＋　2H^＋＋2e^－H₂↑

(2)6Fe^2＋＋Cr₂O7(2－)＋14H^＋6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O

(3)Fe^3＋、Cr^3＋与溶液中OH^－形成Fe(OH)₃、Cr(OH)₃沉淀

(4)不能用碳电极代替Fe电极。因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe^2＋，将溶液中Cr₂O7(2－)还原为Cr^3＋而除去，若改用石墨电极，不能产生还原性微粒。

3．如果采用惰性材料作电极能否做到电浮选凝聚的目的？为什么？

【答案】　不能；若以惰性材料(如石墨等)作阳极时，只可获得电浮选效果。污水电解时，由水电离产生的H^＋和OH^－在电场作用下分别趋向阴极和阳极，发生如下反应：惰性阳极上：2H₂O－4e^－O₂↑＋4H^＋；阴极：2H^＋＋2e^－H₂↑。因此产生大量的微小气泡，它们在上升过程中，可吸附水中的杂质，使杂质浮到水面而被分离。

课题一物质的分离和提纯

第1课时　层析法、渗析

1.基本原理

利用待分离混合物中各组分在某一物质(称作固定相)中的亲和性差异，如吸附性差异、溶解性(或称分配作用)差异，让混合物溶液(此相称作流动相)流经固定相，使混合物在流动相和固定相之间进行反复吸附或分配等作用，从而使混合物中的各组分得以分离。

2．分类

层析法可进一步分为纸上层析、柱层析和薄层层析等。

3．纸上层析对流动相的要求

纸上层析要求流动相溶剂对分离物质有适当的溶解度，太大，待分离物质会随流动相跑到前沿；太小，则会留在固定相附近，分离效果不好。因此，要根据待分离物质的性质选择合适的流动相。通常，对于能溶于H₂O的待分离物质，以吸附在滤纸上的H₂O作为固定相，以与H₂O能混合的有机溶剂(如醇类)作流动相。

4．用层析方法分离CuCl₂和FeCl₃的混合溶液

用化学方法分离CuCl₂和FeCl₃的混合溶液比较繁琐，而层析法比较简单，只要一些溶剂及滤纸即可，时间也不需过长，现象非常明显。经氨气熏后滤纸上端出现红棕色，下方出现蓝色。说明混合物中的Fe^3＋和Cu^2＋已经分开了。

(1)Fe^3＋与氨水生成红棕色沉淀的离子方程式：

Fe^3＋＋3NH₃·H₂OFe(OH)₃↓＋3NH4(＋)。

(2)Cu^2＋与氨水生成深蓝色溶液反应的离子方程式：

Cu^2＋＋4NH₃·H₂O [Cu(NH₃)₄]^2＋＋4H₂O。

5．纸上层析分离甲基橙和酚酞

(1)实验原理

甲基橙和酚酞是两种常用的酸碱指示剂，它们在水中和有机溶剂中的溶解度不同。当溶剂沿滤纸流经混合物的点样时，甲基橙和酚酞会以不同的速度在滤纸上移动，从而达到分离的目的。

(2)实验关键

①滤纸的准备：在一张圆形滤纸的中心扎一小孔，用少量滤纸捻成细纸芯，插入圆形滤纸中央。

②点样：在距圆形滤纸中心约1 cm的圆周上，选择三个点，分别用毛细管将甲基橙和酚酞的混合溶液在该三点处点样。每个点样的直径约0.5 cm。

③展开：选择乙醇和氨水的混合液作为展开剂。

1．在层析操作时，滤纸的位置如何控制？为什么？

2．点层析试样是决定能否取得理想实验效果的重要操作，在操作过程中应注意哪些事项？

【提示】　1.滤纸要浸入展开剂中，展开剂的液面要低于试样点，切忌与试样点接触。因为样品中的某些成分是易溶于展开剂的，如果试样点接触展开剂，样点里要分离的离子或者色素就会进入展开剂，导致实验失败。

2．①点样原点距滤纸一端约2 cm为宜，点样仪器一般要采用内径小于1 mm的毛细玻璃管，且管口要平整。

②点样动作要轻，不可刺破滤纸。

③点样用量对分离效果有很大影响，一般在0.002～0.01 mL之间，样品太少斑点不清楚，样品太多斑点太大或出现拖尾现象以至不易分开。

④如果色斑颜色很浅，要待溶剂完全挥发晾干后，在同一个位置再次点样。

1.定义：利用半透膜实现物质分离和提纯的一种方法。

2．半透膜的特点

(1)滤纸与半透膜的孔隙大小

胶体的分散质粒子直径介于1～100 nm，这样的粒子能透过滤纸，而不能透过半透膜。半透膜具有比滤纸更细小的孔隙，只有小分子、离子能够透过，而胶体的分散质粒子不能透过，因而可以用它将胶体粒子与分子或离子分离开。

(2)常见的半透膜有动物肠衣、鸡蛋壳膜、羊皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等。

【问题导思】　

①Fe^3＋和Cu^2＋能够在滤纸上彼此分开的原理是什么？

【提示】　Fe^3＋和Cu^2＋在流动相溶剂中的溶解能力，扩散速度不同。

②实验室中保存FeCl₃时，为何要加少量盐酸？

【提示】　抑制Fe^3＋水解。

1．最好用直径为2.5～3 cm，长为25 cm的大试管来做此实验。裁纸要配合大试管的内径和管长裁取，不宜过宽，宽度在1 cm左右即可，要求滤纸的纸纹均匀一致，而且没有斜纹，纸面要清洁而平整，纸也要剪齐而无纸毛。尽量采用层析专用滤纸，普通滤纸易出现“拖尾”现象。也可以用吸水性较好的其他纸代替滤纸做对比，如餐巾纸等。实验中手不要触及滤纸的表面，以免污染。

2．在滤纸上记录点样位置时，要用铅笔画线而不能用钢笔或圆珠笔。因为铅笔芯主要成分是石墨，不溶于水和有机溶剂，所以用来作记号不会影响实验现象；钢笔用的墨水主要成分是色素，可溶于水和乙醇，因此，用其作标记会扩散游动，从而影响实验现象的观察。

3．点样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。点样时毛细管应足够细，不能用滴管代替，尽量用小的点样管。最好用1 mL的点样管，这样，点的斑点较小，展开的色谱图分离度好，颜色分明。样品溶液的含水量越小越好，若含水量大，点样斑点扩散大。滤纸吸水性很强，点样操作要求迅速。点好样的滤纸可以用电吹风的热风吹干或放入干燥器里晾干。等到滤纸完全干燥以后才能再次点样。点好的试样斑点直径不超过0.5 cm为宜。点样过大，试样展开时有拖尾现象；点样过小，试样展开不明显。

4．(1)勿使试样斑点浸入溶液中，否则会使所有试样混在一起分不开。

(2)将滤纸条伸入盛有流动相溶剂的大试管中，使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁，否则会造成流动相溶剂不按水平线平行上升，影响实验效果。

(3)若大试管太长，滤纸无法触及流动相溶剂液面，可用小烧杯代替大试管。用铁丝横穿过滤纸，架在烧杯上方。调节完滤纸高度后，盖上培养皿形成气室。

5．层析过程中要塞紧橡胶塞(以防溶剂挥发)，将大试管垂直静置，等待流动相溶剂扩散。

6．纸上层析法分离FeCl₃和CuSO₄时，为抑制水解，饱和FeCl₃和CuSO₄可加少量盐酸或硫酸酸化。不影响实验效果。氨熏需在通风橱中或通风实验室内进行。

在纸层析中的流动相是指层析液，在毛细拉力作用下，层析液能不断由下向上流动，利用混合物各组分在流动相和固定相两种不同溶剂中的分配系数差异，将它们分离，属于用物理方法分离。

　(南京高二检测)色谱分析法是现代分离实验技术中的一种，试回答下列问题。

(1)已知两种有机色素A与B混合在一起，经测定知A的极性比B强，则下列说法正确的是________。

A．用溶解过滤法，B不溶而A溶于水

B．用重结晶法，A在水中的溶解度比B大

C．用蒸馏法，因为A的熔、沸点高

D．用纸上层析法，丙酮为展开剂，下端为A，上端为B

(2)在用纸上层析法进行层析操作时，为什么不能让滤纸上的试样点接触展开剂？

___________________________________________。

(3)纸上层析法的原理是________。

A．萃取原理　　　B．毛细现象

C．蒸馏原理      D．相似相溶原理

【解析】　溶解过滤法、重结晶法主要用于溶解度差别较大的无机物的分离，两种有机色素A与B的混合物，虽然已知A的极性比B强，但溶解度差别不会太大，故A和B错误；分子的极性仅是影响熔、沸点的因素之一，A的极性比B强，无法断定A和B的熔、沸点高低及差距，故C错。(2)是对纸上层析法操作要点的考查。试样点若触及流动相溶剂，试样会溶解在流动相溶剂中，使实验结果不明显。(3)纸上层析法的原理既利用了毛细现象，又利用了相似相溶原理。

【答案】　(1)D

(2)试样点若触及流动相溶剂，试样会溶解在流动相溶剂中，使实验结果不明显

(3)BD

,

A、B都是有机色素，其性质有一定的相似性，根据信息，A的极性比B强作答题的突破点。,

1．某同学在做“叶绿体中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下所述，结果实验失败，请指出其错误所在。

(1)将5 g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、二氧化硅、碳酸钙后，迅速研磨，然后按要求过滤。________________________________________________。

(2)用毛细管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次。

___________________________________________。

(3)把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。

_____________________________________________。

【答案】　(1)未去除粗叶脉和将叶片剪碎，降低了叶绿素的提取率

(2)上一次滤液细线未晾干即画下一次，使滤液线过粗或线上色素较淡

(3)摇晃层析液会接触试样线，溶解色素

【问题导思】

①用烧杯进行胶体渗析时，烧杯中的水还用更换吗？

【提示】　用烧杯进行胶体渗析时，要多次更换烧杯中的蒸馏水，多次渗析。

②如何证明分离淀粉胶体和食盐溶液的半透膜破了？

【提示】　取烧杯中浸泡半透膜的蒸馏水少许，加入几滴碘水、观察现象。若观察到溶液出现蓝色，则说明半透膜破损。

1．主要仪器及装置

(1)主要仪器：半透膜袋(如动物的膀胱膜)、烧杯、玻璃棒。

(2)装置示意图如图所示。

2．胶体的净化

(1)步骤：①把10 mL淀粉胶体和5 mL NaCl溶液的混合液体，加入用半透膜制成的袋内，将此袋浸入蒸馏水中(如图)(半透膜可用鸡蛋壳膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成，它有非常细小的孔，只能允许较小的离子、分子透过，而胶体粒子不能透过)。

②几分钟后，用两支试管各取烧杯中的液体5 mL，向其中一支试管里滴加少量AgNO₃溶液，向另一支试管里滴加少量碘水，观察现象。

(2)实验现象：可以看到在加入AgNO₃溶液的试管里出现了白色沉淀；在加入碘水的试管里并没有发生变化。

(3)实验结论：Cl^－能透过半透膜，从半透膜袋中扩散到了蒸馏水中，淀粉不能透过半透膜，没有扩散到蒸馏水中。胶体分散质的粒子比溶液分散质的粒子大。

(4)注意事项：①半透膜袋要经检验未破损，否则，淀粉胶体粒子也会进入蒸馏水。②不能用自来水代替蒸馏水，否则，实验结论不可靠。③一般要在2 min以后再做Cl^－的检验，否则，Cl^－出来的太少，现象不明显。

说明：该实验可以除去胶体中的离子或小分子杂质。为了提高除杂的速度和纯度，要定期更换蒸馏水。

选择物质的分离、提纯方法应注意的问题,(1)不得引入新杂质；,(2)不损失或很少损失被提纯的物质；,(3)所涉及的反应要完全；,(4)方法简单、所涉及的仪器常见；,(5)所用试剂经济、易得。

　(襄阳高二检测)把淀粉溶液溶于沸水中，制成淀粉胶体。

(1)鉴别水溶液和胶体可以利用的方法是______________________________________________。

(2)在淀粉胶体中加入淀粉酶，充分反应，然后把反应后的液体装入半透膜袋里，系紧袋口，并把它悬挂在盛有蒸馏水的烧杯里。从半透膜袋里析出的物质是________，该操作的名称是______________。

(3)淀粉酶是一种________(填“糖类”、“油脂”或“蛋白质”)，它对淀粉的水解起到了________(填“反应物”、“催化”或“抑制”)作用。

【解析】　(1)当光线透过胶体时，由于胶体微粒对光线的散射，从侧面可以观察到胶体里出现一条光亮的通路，即“丁达尔效应”，而光线通过水溶液时，看不到这种现象，因此可以用这种方法来鉴别水溶液和胶体。(2)淀粉在淀粉酶的作用下，发生水解，生成麦芽糖。本实验中，反应后的分散系包含淀粉、淀粉酶、水和麦芽糖。淀粉溶液是胶体，淀粉酶是蛋白质，它们都不能透过半透膜，而麦芽糖分子可以透过半透膜析出。这种分离操作的名称叫渗析。

【答案】　(1)用可见光照射，观察有无“丁达尔效应”，有　就是胶体

(2)麦芽糖　渗析

(3)蛋白质　催化

膜的作用类似于筛子，它优先允许某种组分通过，而对其他组分起着类似于过滤一样的截留作用，从而起到分离或浓缩的目的。渗析就是一种利用浓度差进行分离的膜分离方法。

2．将FeCl₃饱和溶液逐滴滴入沸水中，制得Fe(OH)₃胶体，为了除去其中所含的少量盐酸，得到较纯净的Fe(OH)₃胶体，应该(　　)

A．加入NaOH溶液进行中和

B．加入AgNO₃溶液，反应后进行过滤

C．插入石墨电极，通入直流电进行电泳，然后过滤

D．装入半透膜中，扎紧袋口，将其全部浸入蒸馏水中，并每隔一定时间，更换蒸馏水，共2～3次

【答案】　D

第2课时　海水的蒸馏　从海带中提取碘

1.实验原理

蒸馏是利用混合液体中各组分的沸点不同而将其分离的操作。

2．实验操作中的注意事项

(1)将海水加入到蒸馏烧瓶中，并加入几粒沸石，目的是防暴沸。

(2)连接好实验装置，注意温度计水银球的位置，温度计水银球应处于蒸馏烧瓶支管口处。

(3)实验用到冷凝管作为冷凝装置，常见冷凝管如图所示，要注意冷却水应从下口进入，上口流出。

(4)实验开始时，应先通冷凝水，再加热；实验结束时，应先停止加热，继续通入冷凝水，一会再关闭。

1．使用冷凝管时，冷却水为什么采用“下口进入，上口流出”的方式呢？

【提示】　冷却水从下口进入，上口流出，可以保证冷凝管内充满冷却水，冷凝效果好；同时避免因冷却水从上口进入时内外温差较大炸裂冷凝管。

1.海带中碘的分离原理

海带、紫菜等海藻中含有丰富的碘元素，其主要的存在形式为化合态(有机碘化物)。将样品灼烧，碘可转化为能溶于水的无机碘化物(如碘化钾、碘化钠)，在灰分中加入水浸取，过滤后可得到含有I^－的滤液。滤液中还有多种可溶性无机盐，直接将碘化物与这些无机盐分离比较困难。由于碘离子具有较强的还原性，可以用适量的氯水或双氧水(H₂O₂)等氧化剂先将I^－氧化为碘单质，再用萃取法将其提取出来。单质碘能与淀粉的水溶液作用显蓝色。有关反应的离子方程式为：2I^－＋Cl₂I₂＋2Cl^－、2I^－＋H₂O₂＋2H^＋I₂＋2H₂O。

2．实验步骤

(1)灼烧：取3 g干燥的海带，用刷子将其表面的附着物刷净。剪成小块，用酒精润湿后(加一些酒精是为了使其燃烧更加充分)，放入坩埚中。把坩埚置于泥三角上。在通风橱中加热灼烧，至海带完全成灰后，自然冷却，再将海带灰转移至小烧杯中。

(2)浸取和过滤：向小烧杯中加入10 mL蒸馏水，煮沸2～3 min(加快碘化物在水中的溶解，以使灰烬中的I^－尽可能多的进入溶液)，过滤，得无色滤液。

(3)氧化：在滤液中加入几滴H₂SO₄溶液(海带灰的浸出液中含有碳酸钠、碳酸钾等使溶液显碱性的物质，酸化的目的是使溶液呈弱酸性，有利于氧化剂把I^－氧化为I₂)，再加入约1 mL H₂O₂溶液，溶液由无色变为棕黄或棕褐色。

(4)检验和萃取：取出少许混合液，用淀粉溶液检验碘，溶液应变为蓝色。再向余液中加入1 mL CCl₄，萃取其中的碘。得到的CCl₄层为紫色，水层基本无色。

2．氧化I^－时，可选用多种氧化剂，请思考用H₂O₂和氯水哪种试剂更好？为什么？

【提示】　选用H₂O₂比氯水更好，原因是H₂O₂能将I^－氧化成I₂：H₂O₂＋2I^－＋2H^＋I₂＋2H₂O，H₂O₂的还原产物是水，即为溶液中的成分。氯水氧化I^－时，容易将I₂进一步氧化为IO3(－)：5Cl₂＋I₂＋6H₂O2IO3(－)＋10Cl^－＋12H^＋，因此，需要控制氯水的浓度和用量。

【问题导思】

①取蒸发皿所需用的仪器是什么？

【提示】　坩埚钳

②蒸馏时往蒸馏烧瓶中加碎瓷片，作用是什么？

【提示】　防止液体暴沸。

　两种方法目标产物不同，装置、方法均不同。如从海水中获取粗盐用蒸发，水分是要蒸发除去；而由海水制取淡水是要除去盐分，所以要蒸馏。

1．蒸发

蒸发是把溶液加热，使液体受热汽化，从溶液中分离出固体物质的方法。蒸发可得晶体，蒸发也用于浓缩溶液。

(1)实验仪器：蒸发皿、酒精灯、铁架台(带铁圈)、玻璃棒。

(2)实验注意事项：

①把滤液倒入蒸发皿里，给蒸发皿加热，用玻璃棒不断搅拌溶液，防止液滴飞溅。

②当蒸发到只剩少量液体、析出大量晶体时熄灭酒精灯，利用蒸发皿余热蒸干，以防晶体过热而迸溅。

2．蒸馏

蒸馏是指把液体加热汽化，蒸气重新冷凝成液体的过程。利用蒸馏可以把混在液体里的难挥发的物质除去。

(1)实验仪器：蒸馏烧瓶、冷凝器(冷凝管)、牛角管(或称尾接管)、温度计、锥形瓶、铁架台、石棉网、酒精灯。

(2)实验注意事项：

①蒸馏装置的连接应按由下至上，从左到右的顺序。

②蒸馏烧瓶配置温度计时，应选用合适的橡胶塞，特别要注意检查气密性是否良好。加热时应放在石棉网上，使之均匀受热。

③在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸。

④温度计水银球的位置应与支管底口下缘在同一水平线上，这样才能真实地反映蒸馏出的馏分的沸点。

⑤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。

蒸馏与分馏,蒸馏和分馏的相同点是：二者的原理基本相同，都是用蒸发和冷凝的方法将液体中沸点范围不同的成分分离出来，正是从这个意义上讲，分馏是蒸馏原理的运用。二者都是物理变化。不同的是分馏是控制不同的温度，蒸馏出多种不同的组分，可理解为多次蒸馏。

　将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏，得到汽油和煤油。

(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是________。

(2)将以上仪器按(一)～(六)顺序，用字母a，b，c…表示连接顺序：

e接(　　)；(　　)接(　　)；(　　)接(　　)；(　　)接(　　)；(　　)接(　　)。

(3)A仪器中c口是________，d口是________(填“进水口”或“出水口”)。

(4)蒸馏时，温度计水银球应在________位置。

(5)在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是_______________________________________________。

(6)给B加热，收集到沸点60～150 ℃间的馏分是________，收集到150～300 ℃间的馏分是________。

【解析】　石油的蒸馏按沸点范围不同分离出汽油和煤油，必须用温度计控制温度，然后冷凝收集。实验应注意以下几点：①温度计水银球的位置应位于蒸馏烧瓶支管口处，因为测的是馏分蒸气的沸点温度；②冷凝管内的冷却水要从下口进、从上口出，这样冷却效果好。③碎瓷片的作用：防止混合液剧烈跳动(暴沸)。

【答案】　(1)A是冷凝管；B是蒸馏烧瓶；C是锥形瓶

(2)i　h　a　k　l　b　f　g　w

(3)进水口　出水口

(4)蒸馏烧瓶支管口

(5)防止暴沸

(6)汽油　煤油

1．下面是分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图。

在上述实验过程中，所涉及的三次分离操作分别是(　　)

A．①蒸馏　②过滤　③分液

B．①分液　②蒸馏　③蒸馏

C．①蒸馏　②分液　③分液

D．①分液　②蒸馏　③结晶、过滤

【解析】　乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度很小，而乙酸和乙醇易溶于水，所以第一步用分液的方法；然后得到的A是乙酸钠和乙醇，由于乙酸钠的沸点高，故用蒸馏的方法分离；第三步，加硫酸将乙酸钠转变为乙酸，再蒸馏得到乙酸。

【答案】　B

【问题导思】

①萃取碘水中的碘能用酒精作萃取剂吗？为什么？

【提示】　不能。因为酒精与水互溶。

②用四氯化碳萃取碘水中的碘时，CCl₄层在哪层？

【提示】　CCl₄密度大于水，在下层。

 1.灼烧干海带的目的

灼烧干海带的目的是去掉海带中的有机物，便于用水溶取海带中的碘化钠、碘化钾。海带的灼烧要充分，否则会降低碘的提取率。

2．I^－的氧化剂

可以氧化I^－的是新制的饱和氯水、溴水、双氧水、碘酸钾等。如果用浓硫酸、氯水、溴水等氧化剂，要做处理，如溶液的酸碱度即pH的调节，中和酸性到基本呈中性，若酸性太强，碘离子被氧化为I₂后会继续被氧化为更高价态，无法得到I₂。当选用浓硫酸氧化I^－时，先取少量滤液放入试管中，加入浓硫酸，再加入淀粉溶液，如观察到变蓝，可以判断碘离子被氧化为碘。用氯水氧化滤液中I^－时，氯水不可过量，否则会使生成的碘单质继续氧化，其反应方程式为：

5Cl₂＋I₂＋6H₂O2HIO₃＋10HCl

3．碘单质的检验方法

①向1%淀粉溶液中滴入2滴氧化后所得的棕黄色溶液，观察实验现象。若变蓝色，则证明含碘。

②取3 mL上述溶液注入试管中，然后加入1～2 mL四氯化碳，振荡后静置，观察水层和四氯化碳层的颜色。若四氯化碳层呈紫红色则证明含碘。

4．碘的纯化

碘易升华，可用加热法来提纯固态碘。而溶解在溶液中的碘要用萃取法分离提纯。要将萃取后碘的CCl₄溶液分离，可以采取减压蒸馏的方法，将CCl₄萃取剂分离出去。

5．注意事项

(1)加热灼烧海带时要盖紧坩埚盖，防止海带灰飞出，且灼烧要充分。灼烧完毕，应将坩埚和玻璃棒放在石棉网上冷却，不可直接放在冷的实验台上，防止温度很高的坩埚骤冷而破裂。

(2)将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加蒸馏水要适量，搅拌，煮沸2～3 min后过滤。过滤时要注意“两低三靠”：滤纸比漏斗上沿低，溶液比滤纸低；滤纸紧靠漏斗内壁，引流的玻璃棒紧靠三层滤纸处，漏斗下面的导管紧靠烧杯内壁。

(3)碘在酒精中的溶解度大于在水中的溶解度，但萃取碘不可使用酒精，因为酒精和水可任意混溶，达不到萃取的目的。

(1)加热灼烧中要盖紧坩埚盖，防止海带灰飞出。最好戴防护眼镜，防止迷眼。,(2)将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入10_mL蒸馏水，搅拌，煮沸2～3_min，过滤。,(3)向滤液中滴加几滴硫酸，再加入约1_mL_H₂O₂溶液，应观察到溶液由无色变为棕褐色。,(4)取少量上述滤液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象，溶液应变为蓝色。,(5)将滤液加入分液漏斗中，再加入1_mL_CCl₄，振荡，静置。引导学生观察描述分液现象：CCl₄层为紫红色，水层基本无色。

　海带含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：

请填写下列空白：

(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的仪器是____________。(从下列仪器中选择所需的仪器，用标号字母填写在空白处)

A．烧杯　B．坩埚　C．表面皿　D．泥三角　E．酒精灯　F．干燥器

(2)步骤③的实验操作名称是__________；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是__________。

(3)步骤④反应的离子方程式是______________________________________________。

(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是

__________________________________________。

(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法_________________________________________________。

【解析】　(1)固体灼烧要使用三脚架、酒精灯、泥三角、坩埚、玻璃棒等实验仪器。

(2)步骤③从海带灰悬浊液得到含碘离子的溶液，为固体和溶液的分离操作，应使用过滤的方法；步骤⑥从含碘苯溶液中分离出碘和回收苯，应使用蒸馏方法，使苯汽化、冷凝后可回收苯，单质碘在蒸馏烧瓶中聚集。

(4)用苯提取碘水中的碘，为萃取的方法。本题考查了萃取的原理：苯与水互不相溶，且碘在苯中的溶解度比在水中大。

(5)考查了单质碘的检验方法，可用淀粉溶液检验单质碘是否存在。

【答案】　(1)BDE

(2)过滤　蒸馏

(3)2I^－＋MnO₂＋4H^＋Mn^2＋＋I₂＋2H₂O

(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大

(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)

,

(1)对萃取剂的要求：一是和原溶剂互不相溶且不反应，与溶质也不能反应。二是溶质在萃取剂中的溶解度要大于在原溶剂中的溶解度。如萃取溴水中的溴就不能用酒精。,(2)萃取后要分液，所得仍是溶液，一般再通过蒸馏进一步分离。

2．海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入适量Cl₂；②将海带灼烧成灰后加蒸馏水搅拌；③加CCl₄振荡；④过滤。合理的操作顺序是(　　)

A．①②③④　　　　　　B．②①③④

C．①③②④            D．②④①③

【解析】　从海带中提取碘的步骤为灼烧、浸取和过滤、氧化、萃取。根据每个步骤的需要选择试剂。

【答案】　D

课题二物质的制备

第1课时　物质制备的一般过程　硫酸亚铁铵的制备

1.原料的选择

制备物质的原料既可以选用自然界中原有的物质，也可以选择一些废弃物，但是，不论选择什么样的原料，所选择的原料中必须含有目标产品中的组分或新化合物中的某个“子结构”(或可能转化为某个“子结构”)。

(1)制CO₂的原料为含CO3(2－)或HCO3(－)的物质，也可选木炭或有机物等物质。

(2)制乙酰水杨酸的原料为：

2．反应路径的设计

原料确定后，应根据原料性质、设备条件等设计反应路径。

如：用Cu、浓硝酸、稀硝酸为原料制备Cu(NO₃)₂，可有多种实验方案：

方案1：Cu＋4HNO₃(浓) Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O。

方案2：3Cu＋8HNO₃(稀) 3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O。

方案3：2Cu＋O₂2CuO；CuO＋2HNO₃Cu(NO₃)₂＋H₂O。

选择方案3的理由是：(1)不产生对环境造成污染的物质。

(2)制得相同质量的Cu(NO₃)₂硝酸的利用率最高。

3．实验条件的选择

实验条件不同时，所制备物质的状态、性质也可能不同。

1.性质

(1)化学式：(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O

(2)颜色：浅绿色；商品名称为莫尔盐，是一种复盐。

(3)在空气中易被氧化；在水中的溶解度小。

2．制备

(1)原理：将铁屑与稀硫酸反应可制得硫酸亚铁溶液，然后加入等物质的量的硫酸铵，加热浓缩可得到混合溶液，冷却至室温，则析出硫酸亚铁铵晶体。有关反应的化学方程式如下：

Fe＋H₂SO₄FeSO₄＋H₂↑，

FeSO₄＋(NH₄)₂SO₄＋6H₂O

(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O↓。

(2)步骤：

①铁屑的净化：用Na₂CO₃溶液浸泡煮沸→倾析法分离→洗涤→晾干(或烘干)→称量[m₁(Fe)]

②硫酸亚铁的制备

将称量好的铁屑，放入洁净的锥形瓶中，向其中加入15 mL 3 mol·L^－1 H₂SO₄溶液，放在水浴中加热(有氢气生成，用明火加热注意安全)至不再有气体生成为止。趁热过滤，并用少量热水洗涤锥形瓶及滤纸，将滤液和洗涤液一起转移至蒸发皿中。将滤纸上的固体干燥后称重，记为m₂(Fe)。反应掉的铁的质量m(Fe)＝m₁(Fe)－m₂(Fe)，进而可计算得生成FeSO₄的物质的量。

③硫酸亚铁铵晶体的制备

根据FeSO₄的物质的量，计算等物质的量的(NH₄)₂SO₄的质量，称取(NH₄)₂SO₄并将其加入制得的硫酸亚铁溶液中，缓缓加热，浓缩至溶液表面出现结晶薄膜为止。放置冷却，即有硫酸亚铁铵晶体析出。过滤，并用少量无水乙醇洗去晶体表面附着的水分。

1．在制备硫酸亚铁铵的过程中，如何防止Fe^2＋的氧化和水解？

2．为什么硫酸铵溶液和硫酸亚铁溶液混合，浓缩后会析出硫酸亚铁铵晶体？

3．浓缩溶液制(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O时，能否将溶液蒸干？为什么？

【提示】　1.加入铁屑防止Fe^2＋氧化，加入稀硫酸保持溶液的酸性，抑制Fe^2＋水解。

2．因为溶液中存在的是NH4(＋)、Fe^2＋和SO4(2－)，浓缩时，溶解度小的盐会先析出。(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O的溶解度比(NH₄)₂SO₄和FeSO₄都小，故浓缩时会析出硫酸亚铁铵。

3．不能。因为该晶体是结晶水合物，若将其蒸干将失去结晶水而得不到晶体。

【问题导思】

①制备物质的一般过程是什么？

【提示】　目标产品→选择原料→确定反应原理→设计反应路径→设计反应装置→控制反应条件→分离提纯产品。

②制备方案的选择原则中科学性原则指的是什么？

【提示】　制备原理正确。

1．制备物质的一般过程

2．制备方案的选择原则

设计方案时，可先列出几种可能的制备方案和途径，然后依据如下原则，确定最后结果：

(1)科学性原则：即制备原理正确。

(2)经济性原则：即原料来源广泛、价格低廉，反应中转化率较高，副产品少。实验室中则主要是考虑药品应是最常用的。

(3)简约性原则：即操作简便易行，产品易分离。

(4)安全性原则：即实际操作中没有危险或危险性小。

(5)环境友好原则：即不产生有毒、有害的物质或产生的有毒、有害的物质少。

在实验室制备物质时，发生装置的选择要根据所用试剂的状态及反应条件来选择，收集装置选择应依据产物的性质及状态。若为有毒气体，则必须有尾气吸收装置。

　(宁波高二检测)用下列装置制取并收集NO₂气体，其中最合理的是(　　)

【解析】　铜与浓硝酸反应的产物是NO₂，其密度比空气的大。因此利用排空气法收集NO₂气体时，导气管应长进短出，这样才能将装置中的空气排尽，只有C项符合。

【答案】　C

1．设计三种制备气体的方案：①加热稀盐酸和MnO₂制氯气；②用稀H₂SO₄和大理石制备二氧化碳；③用稀硝酸和锌粒制备氢气，不宜采用的方案有(　　)

A．只有①  B．只有①和②

C．只有③  D．①②③

【解析】　实验室制氯气用MnO₂和浓盐酸；浓盐酸是还原剂，物质的还原性与浓度有关，稀盐酸还原性弱，不足以使MnO₂发生还原反应，所以不能用稀盐酸与MnO₂反应制Cl₂；实验室制CO₂，通常用大理石与稀盐酸反应，而不用稀H₂SO₄，因为生成的CaSO₄微溶物附着在大理石表面，使反应终止；实验室制氢气是用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应，稀HNO₃有强氧化性，与Zn反应不产生H₂。

【答案】　D

【问题导思】

①除去铁屑表面的油污通常选用什么试剂？

【提示】　利用热纯碱溶液。

②若制备FeCl₂溶液，如何抑制Fe^2＋水解？

【提示】　加稀盐酸。

1．铁屑的选择

(1)为缩短反应时间，应设法增大铁的表面积，最好选用刨花车间加工的生铁碎铁屑(丝)，或选用细弹簧弯曲状废铁；废旧铁丝纱窗也可，但净化处理、烘干后要剪成小段。

(2)避免使用锈蚀程度过大的铁屑，因其表面Fe₂O₃过多，会导致Fe^3＋留在溶液中而影响产品的质量。

(3)市售的清洁用钢丝球不适合作为原料，因为钢丝球中金属铬、镍含量较高，最终会导致铬、镍化合物进入产品而显墨绿色。

2．铁屑要首先除去油污，因为废铁屑表面有油污，如果不除去不利于铁屑与硫酸的反应。根据盐类水解知识可知，升高温度，促进Na₂CO₃的水解，溶液碱性增强，去油污能力增强，所以除油污用热碳酸钠溶液。铁屑与碳酸钠溶液加热除油后用倾析法倒掉溶液，先用自来水再用蒸馏水将铁屑洗涤干净，可以用pH试纸检验洗涤液的pH来确定铁屑是否洗净，然后干燥称量m₁(Fe)。

3．与铁屑反应硫酸的浓度不宜太大或太小。浓度小，反应慢；浓度太大，易产生Fe^3＋、SO₂，使溶液出现黄色。为加快反应速率需加热，但最好控温在60 ℃以下。

4．反应中铁要稍过量。铁与稀硫酸反应临近结束时，可剩下一点铁屑，这是因为有Fe存在可以还原氧化生成的Fe^3＋，保证Fe^2＋稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe^3＋杂质。硫酸亚铁的制备要振荡，及时使铁屑回落进入酸液反应。注意分次补充少量水，可防止FeSO₄析出，也可控制硫酸浓度不过大。

5．硫酸亚铁的制备反应基本结束后，为抑制水解，加1 mL H₂SO₄溶液；为防止因冷却使FeSO₄晶体析出而造成损失，采用趁热过滤，因为FeSO₄在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO₄·7H₂O析出。过滤完后用少量的热水洗涤2～3次，但所用热水不可过多，否则后面浓缩结晶溶液时所用时间较长。

6．注意计算(NH₄)₂SO₄的用量，基本保持(NH₄)₂SO₄和FeSO₄的物质的量之比是1∶1，溶解之前按溶解度计算蒸馏水的用量并煮沸。

7．蒸发浓缩初期要搅拌，发现结晶薄膜出现后停止搅拌，冷却后可结晶得到颗粒较大或块状的晶体，便于分离、产率高、质量好。

8．最后得到的(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O晶体，用无水乙醇洗涤2～3次，洗去晶体表面附着的水分。洗涤莫尔盐用无水乙醇，不能用水。莫尔盐不溶于乙醇，但易溶于水，用无水乙醇可以除去水，易于干燥。

实验要使硫酸亚铁和硫酸铵之间的物质的量相等，关键之一是铁屑的称量要准确，因此两次称量铁屑的质量时要充分干燥，保证m₁(Fe)和m₂(Fe)准确；另外在过滤FeSO₄溶液时要趁热过滤，否则FeSO₄在过滤时会析出，使得到的硫酸亚铁减少。而硫酸铵的质量是根据m₁(Fe)－m₂(Fe)计算得出的，如果FeSO₄损失会使(NH₄)₂SO₄的物质的量偏大。

　将绿矾(FeSO₄·7H₂O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得莫尔盐晶体。(NH₄)₂SO₄＋FeSO₄＋6H₂O (NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O↓，根据下图回答：

(1)步骤2中铁屑过量的目的是____________________________________________。

(2)步骤3中，加入(NH₄)₂SO₄固体后，要得到莫尔盐晶体，需经过的实验操作包括：加热蒸发、__________、________。浓缩时能否蒸发至干，为什么？_________________________________________________。

(3)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是_______________________________________________；

不用蒸馏水洗涤，理由是________________________________________________。

【解析】　(1)剩下一点铁屑，可以还原氧化生成的Fe^3＋，保证Fe^2＋稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe^3＋杂质。Fe＋2Fe^3＋3Fe^2＋。(2)浓缩结晶莫尔盐时要用小火加热，加热浓缩初期可轻微搅拌，但注意观察晶膜，若有晶膜出现，则停止加热，防止莫尔盐失水。更不能蒸发至干，蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中，晶体可能会受热分解或被氧化。(3)洗涤莫尔盐用无水乙醇，不能用水。莫尔盐不溶于乙醇，但易溶于水，用无水乙醇可以除去水，易于干燥。

【答案】　(1)防止Fe^2＋被氧化成Fe^3＋：Fe＋2Fe^3＋3Fe^2＋

(2)冷却结晶　过滤　不能，因为蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中；蒸干时晶体会受热分解或被氧化

(3)利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分

①减少晶体在洗涤时的溶解；②减少蒸馏水中溶解氧对晶体的氧化

,

(1)Fe能还原Fe^3＋生成Fe^2＋，Fe^2＋易水解，易被氧化。,(2)铁的＋2价化合物易被氧化。,

2．实验室用带有少量铁锈的铁屑制取绿矾(FeSO₄·7H₂O)。

(1)需要的试剂是__________，实验中应控制使______稍过量，其原因是_________________________________________________。

(2)制备过程中反应的化学方程式是_________________________________________________。

(3)反应结束后应用____________法精制绿矾，精制过程中把溶液加热至50～80 ℃，为减少过滤时硫酸亚铁的损失，应将溶液________________。

【答案】　(1)稀硫酸　铁屑　使Fe₂(SO₄)₃被过量的铁还原为FeSO₄

(2)Fe₂O₃＋3H₂SO₄Fe₂(SO₄)₃＋3H₂O；Fe＋H₂SO₄FeSO₄＋H₂↑；Fe＋Fe₂(SO₄)₃3FeSO₄

(3)重结晶　趁热过滤

第2课时　乙酸乙酯的制备、氢氧化铝的制备

1.乙酸乙酯制备实验的原理

乙酸和乙醇在催化剂存在的条件下加热可以发生酯化反应生成乙酸乙酯。反应方程式为：CH₃COOH＋CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃＋H₂O，该反应是可逆反应。

2．乙酸乙酯制备装置

3．乙酸乙酯的制取

在一试管中加入3  mL乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入2 mL浓硫酸和2 mL冰醋酸。按上图所示，连接好装置。用酒精灯小火均匀地加热试管3～5 min，产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。在液面上可以看到有透明的油状液体产生，并可闻到香味。

要想提高乙酸的转化率，可以采取哪些措施？

【提示】　增加乙醇的用量，使化学平衡向正反应方向移动，可以提高乙酸的利用率；增加浓硫酸的用量，利用浓硫酸吸水使化学平衡向正反应方向移动；加热将生成的乙酸乙酯及时蒸出，通过减少生成物的浓度使化学平衡向正反应方向移动。

1.(1)操作：向盛有2 mL 0.5 mol·L^－1 AlCl₃溶液的试管中逐滴加入2 mL 0.5 mol·L^－1 NaOH溶液。

(2)现象：出现白色沉淀，沉淀逐渐增多。

(3)反应的离子方程式：Al^3＋＋3OH^－Al(OH)₃↓。

2．(1)操作：向另一支盛有2 mL 0.5 mol·L^－1 NaOH溶液的试管中逐滴加入2 mL 0.5 mol·L^－1 AlCl₃溶液。

(2)现象：滴加AlCl₃溶液后出现沉淀，又迅速溶解，持续重复一段时间后再滴，溶液中出现沉淀，沉淀不再溶解，继续滴加AlCl₃溶液直到沉淀不再增加，沉淀量同上次实验大致相同。

(3)有关反应的离子方程式：Al^3＋＋3OH^－Al(OH)₃↓，Al(OH)₃＋OH^－AlO2(－)＋2H₂O，

Al^3＋＋3AlO2(－)＋6H₂O4Al(OH)₃↓。

【问题导思】

①怎样配制乙醇、浓硫酸、乙酸的混合液？

【提示】　混合乙酸、乙醇和浓硫酸时，要将浓硫酸慢慢倒入乙醇和乙酸的混合液中或将浓硫酸慢慢倒入乙醇中，冷却后再加入乙酸。

②饱和Na₂CO₃溶液的作用是什么？

【提示】　饱和Na₂CO₃溶液的作用是：溶解乙醇、中和乙酸，同时便于闻乙酸乙酯的香味；降低乙酸乙酯的溶解度，利于其分层析出。

1．反应物混合

加入试剂顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸。由于反应物中有浓硫酸，所以加入3 mL乙醇后要边振荡试管边缓慢加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸，防止浓硫酸与乙醇、乙酸混合时放出大量热量，造成液体飞溅。

大试管内液体体积不超过试管容积1/3，加入碎瓷片防止暴沸。

2．蒸馏操作

本实验中制取乙酸乙酯的装置是一种边反应、边蒸馏的简易装置，加热应缓慢，反应温度不宜过高，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质，而且会使过多乙醇、乙酸未经反应就脱离反应体系，降低乙酸乙酯的产率。也防止高温使有机物碳化或其他副反应发生。

3．饱和碳酸钠溶液的作用及导气管口位置

中和挥发出来的乙酸，生成醋酸钠(便于闻乙酸乙酯的香味)；溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，利于分层。

导出乙酸乙酯的导气管不要伸到饱和Na₂CO₃溶液中去，应在饱和Na₂CO₃溶液上方一点。防止由于加热不均匀，造成Na₂CO₃溶液倒吸入加热反应物的试管中。

4．实验中采取的加快反应速率的措施

(1)加热可加快反应速率。

(2)乙酸、乙醇都是无水的，浓度最大，反应速率快。

(3)使用催化剂，加快反应速率。

5．试管倾斜45°的目的及弯导管的作用

试管倾斜45°使试管受热面积大，弯导管起到导气兼冷凝的作用。导气管选用长一点的好，这样可以更好地冷凝生成物，减少乙酸乙酯的损失。

乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点分别为117.9_℃，78.5_℃，77.1_℃，而乙酸与乙醇反应的温度实际上只有70～80_℃，因此开始加热时不要加热到沸腾，先用酒精灯微热(约70～80_℃)3～5_min，使乙酸和乙醇充分反应。然后加热使之微微沸腾，并持续一段时间，将乙酸乙酯蒸出，当加热反应物的试管中液体剩下约1/3时停止加热。

　(衢州高二检测)如图在试管甲中先加入2 mL95%的乙醇，并在振荡下缓慢加入2 mL浓硫酸，充分摇匀，冷却后再加入2 g无水乙酸钠(CH₃COONa)。将试管甲固定在铁架台上，在试管乙中加入5 mL饱和碳酸钠溶液，按图连接好装置进行实验，当试管乙中有明显现象时停止实验。

试回答：

(1)实验时，应对试管甲缓慢加热，其目的是______________________________________________。

(2)写出试管甲中发生反应的化学方程式：_______________________________________________。

(3)加入浓硫酸的作用是________、_______、______。

(4)该实验中球形管丙的作用是_________________________________________。

(5)某同学做此实验时，观察到反应混合液变黑，并闻到刺激性气味，试分析其原因：_____________________________________________。

【解析】　本题是实验室制取乙酸乙酯的实验，实验中的乙酸是由乙酸钠和硫酸反应产生的；实验中使用了干燥管来防止倒吸，若不使用干燥管只用导管，导管末端就不能插入饱和碳酸钠溶液中。

【答案】　(1)减少乙醇、乙酸的挥发，减少副反应的发生，加快化学反应速率

(3)反应物(或制取乙酸)　催化剂　吸水剂

(4)防止倒吸

(5)加热温度过高使有机物脱水有碳生成，浓硫酸被还原为SO₂

,

乙酸乙酯的制备实验是典型的有机化学实验，要注意从试剂加入顺序、加热方式、乙酸乙酯的吸收、除杂、装置特点等方面重点掌握。,

1．实验室制取乙酸乙酯的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．所用的试剂是乙酸、乙醇和稀硫酸

B．用小火加热，防止大量蒸出反应物

C．导管不能插入饱和碳酸钠溶液中，防止倒吸

D．饱和碳酸钠溶液可中和乙酸乙酯中的乙酸

【解析】　制备乙酸乙酯所用的试剂为无水乙醇、乙酸、浓硫酸，而不是稀硫酸。

【答案】　A

【问题导思】

①等量的Al与足量的稀盐酸和NaOH溶液反应，产生H₂的量有什么关系？

【提示】　相等。

②如何把AlO2(－)转化为Al(OH)₃，写出反应的离子方程式。

【提示】　往AlO2(－)溶液中通入足量的CO₂，反应的离子方程式为AlO2(－)＋CO₂＋2H₂OAl(OH)₃↓＋HCO3(－)。

　氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应，反应方程式：Al(OH)₃＋3HClAlCl₃＋3H₂O；Al(OH)₃＋NaOHNaAlO₂＋2H₂O。铝和铝的化合物都可以用来制取氢氧化铝。

用较纯净的铝屑制取氢氧化铝有多种方案：

方案一：AlH2SO4Al₂(SO₄)₃NaOHAl(OH)₃

涉及的反应：2Al＋6H^＋2Al^3＋＋3H₂↑；

Al^3＋＋3OH^－Al(OH)₃↓[或Al^3＋＋3NH₃·H₂OAl(OH)₃↓＋3NH4(＋)]。

方案二：AlNaOH(─→)NaAlO₂H2SO4Al(OH)₃

涉及的反应：2Al＋2OH^－＋2H₂O2AlO2(－)＋3H₂↑；

AlO2(－)＋H₂O＋H^＋Al(OH)₃↓[或AlO2(－)＋2H₂O＋CO₂HCO3(－)＋Al(OH)₃↓]。

方法三：

涉及的反应：2Al＋6H^＋2Al^3＋＋3H₂↑；

2Al＋2OH^－＋2H₂O2AlO2(－)＋3H₂↑

Al^3＋＋3AlO2(－)＋6H₂O4Al(OH)₃↓。

从以上三种方案的试剂用量来看，方案三制备1 mol Al(OH)₃需3/4 mol H^＋和3/4 mol OH^－，酸与碱的用量少，是最佳方案。

如果选用含Al^3＋的物质如明矾、Al₂(SO₄)₃等为原料制取氢氧化铝，则可以选用以下方案：Al^3＋＋3OH^－Al(OH)₃↓[或Al^3＋＋3NH₃·H₂OAl(OH)₃↓＋3NH4(＋)]，但由于氢氧化铝与强碱会发生反应：Al(OH)₃＋OH^－AlO2(－)＋2H₂O，因此选用强碱不好控制，选用弱碱较为理想。

如果选用纯净的氧化铝为原料，可直接用强酸溶解1份氧化铝，用强碱溶解3份氧化铝，然后混合两种溶液，利用盐类水解制备氢氧化铝，与由铝制备氢氧化铝类似。

选用可溶性铝盐为原料制备Al(OH)₃时，若选用强碱不好控制，选用氨水较为理想。

　实验室中有甲、乙、丙三位学生做制备氢氧化铝的实验，桌上都放有同样的药品：231 g浓度为70%的硫酸，含杂质苛性钾20%的烧碱140 g及足量的铝屑，三位学生分别制得氢氧化铝w₁g、w₂ g、w₃g，实验的三种方案示意图如下：

甲：→→→w1g(Al（OH）3)

乙：→→→w2g(Al（OH）3)

丙：w3g(Al（OH）3)

(1)从充分利用原料，降低成本和提高产率等因素分析，哪个学生实验方案最佳(用甲、乙、丙序号表示)：________。

(2)三位学生分别制得氢氧化铝质量大小的顺序为(用w₁、w₂、w₃序号表示)：________。

【解析】　有关方案的反应原理如下：

甲2(－)2(－) ＋H＋＋H2OAl（OH）3↓(－)

乙Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓(2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑)

丙2(－)2(－)＋Al3＋＋6H2O4Al（OH）3↓(－)

可设三种方案均制得4 mol Al(OH)₃，显然所用铝屑均为4 mol。从上述反应原理可推知：甲需4 mol OH^－和4 mol H^＋，乙需12 mol OH^－和12 mol H^＋，丙需3 mol OH^－和3 mol H^＋。由此可知：制取等质量的Al(OH)₃，方案丙所用原料最少，方案乙所用原料最多。反之方案丙制得的Al(OH)₃最多，方案乙制得的Al(OH)₃最少。

【答案】　(1)丙

(2)w₃>w₁>w₂

,

在原理正确的前提下，方案的优劣取决于制备等量的产品时，所消耗原料的多少、反应条件、实验的难易程度、反应的安全性及对环境的不良影响。

2．以铝屑为原料制备Al(OH)₃有如下两种方案：

(1)AlH2SO4(──→)Al₂(SO₄)₃NH3·H2OAl(OH)₃

(2)AlNaOH(───→)NaAlO₂H2SO4Al(OH)₃

试确定最优方案。

【解析】　方案(1)涉及的反应有：2Al＋6H^＋2Al^3＋＋3H₂↑，Al^3＋＋3OH^－Al(OH)₃↓

或Al^3＋＋3NH₃·H₂OAl(OH)₃↓＋3NH4(＋)。

方案(2)涉及的反应有：2Al＋2OH^－＋2H₂O2AlO2(－)＋3H₂↑，AlO2(－)＋H^＋＋H₂OAl(OH)₃↓或AlO2(－)＋CO₂＋2H₂OAl(OH)₃↓＋HCO3(－)。

从定量的角度上看：每生成1 mol Al(OH)₃时：方案(1)消耗3 mol H^＋、3 mol OH^－；方案(2)则消耗1 mol H^＋、1 mol OH^－。从对原料的消耗多少来说，应选用方案(2)。在方案(2)中，由于生成的Al(OH)₃易溶于硫酸，若用硫酸来沉淀AlO2(－)，则终点不易控制，故应选用CO₂，答案为(2)。

进一步分析发现：还可利用如下途径来制备Al(OH)₃：2Al＋6H^＋2Al^3＋＋3H₂↑，2Al＋2OH^－＋2H₂O2AlO2(－)＋3H₂↑，Al^3＋＋3AlO2(－)＋6H₂O4Al(OH)₃↓。这样一来，每生成1 mol Al(OH)₃只需要消耗0.75 mol H^＋、0.75 mol OH^－，消耗的原料更少，同时制备过程并没有污染物产生，故该方案是最优方案。

【答案】　最优方案为：AlNaOH溶液NaAlO₂CO2Al(OH)₃。

课题一物质的检验

第1课时　物质的检验　几种无机离子的检验

1.概念

物质的组成和结构不同，物理性质、化学性质也就不同。因此，物质组成和结构的检测都是从物质的性质入手的。物质的检测就是利用物质的物理性质或化学性质测定其组成、结构和含量。

2．分类

定性检测：只需要知道某物质中是否存在哪些元素或结构(如官能团)，而不必确定其含量多少。

1.特征反应法

进行物质的定性检测时，着眼点在于某物质区别于另一种或一些物质的性质——特征性质或反应。

(1)生成气体

某些物质加热分解、部分酸根离子与酸反应、NH4(＋)与碱反应都会生成气体，生成的气体也常有性质的相似之处，判断时要注意其他离子的干扰。

(2)生成沉淀

许多金属阳离子或酸根离子都可生成具有特殊颜色、特殊性质的沉淀，但同时也应注意排除干扰离子。

(3)显现特殊颜色

特殊颜色的出现或消失并配合特殊试剂，是鉴别物质的常见方法，如KSCN检验Fe^3＋、KMnO₄酸性溶液检验不饱和有机物、新制Cu(OH)₂悬浊液检验葡萄糖等。

2．仪器分析法

在科研和生产实际中，还常常采用谱学方法对物质进行检验，常用的谱学方法有：色谱法、红外光谱法、质谱法、核磁共振波谱法等。谱学方法是依据物理性质对物质进行分析的方法，属于物理方法。

市售胃舒平药片的辅料中含淀粉，如何用实验证明？

【提示】　可以依据碘遇淀粉变蓝的原理来检验淀粉的存在。将适量胃舒平药片研碎后加入试管中，然后加水进行溶解，再向试管中滴加碘水，溶液变蓝色，表明胃舒平药片中含淀粉。

【问题导思】

①若溶液中同时存在Ag^＋和Ba^2＋应如何检验？

【提示】　若Ag^＋和Ba^2＋同时检验，需注意检验顺序，应先用盐酸将Ag^＋检验出来，并把沉淀滤去，再用硫酸溶液检验Ba^2＋。

②若溶液中同时存在SO4(2－)和Cl^－应如何检验？

【提示】　若SO4(2－)和Cl^－同时检验，需注意检验顺序。应先用Ba(NO₃)₂溶液，将SO4(2－)检出，并滤去BaSO₄沉淀，然后再用AgNO₃溶液检验Cl^－。

③某溶液中加入稀盐酸产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中含有哪种离子？

【提示】　CO3(2－)或HCO3(－)

1．阳离子的鉴别鉴定

2.阴离子的鉴别鉴定

3.离子鉴别的类型

(1)不用试剂鉴别：

①通过物理性质鉴别其中一种，再利用鉴别出来的物质鉴别其他；

②通过两两之间混合，产生不同的实验现象：有的有沉淀生成；有的有气体生成；有的有颜色改变；有的既有沉淀生成又有气体生成；

③通过改变滴加顺序产生的不同现象鉴别。

(2)只用一种试剂鉴别：加入一种试剂产生不同的现象。

(3)分组鉴别：先用一种试剂把离子分组，然后再利用另外的试剂区分各组离子。

物质检验的步骤及要求。,(1)步骤,取试样―→加试剂―→说操作―→表现象―→定结论,(2)要求

　(2013·江阴高二检测)有6瓶白色固体试剂，分别是氯化钡、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸铵、无水硫酸铜、碳酸钠。现只提供蒸馏水，通过下面的实验步骤即可鉴别它们。

请填写下列空白：

(1)各取适量固体试剂分别加入6支试管中，加入适量蒸馏水，振荡试管，观察到的现象是________________________________________________。

被检出的物质的化学式(分子式)是________。

(2)分别取未检出的溶液，往其中加入上述已检出的溶液，观察到的现象和相应的离子方程式是________________________________________________。

被检出的物质的化学式(分子式)是________。

(3)鉴别余下未检出物质的方法和观察到的现象是

____________________________________________。

【解析】　首先利用CuSO₄溶于水为蓝色鉴别出CuSO₄，再用CuSO₄鉴别BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH，最后检验出(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄。

【答案】　(1)6种固体全部溶解，5支试管中得到无色溶液，1支试管中得到蓝色溶液　CuSO₄

(2)1支试管中有白色沉淀生成Ba^2＋＋SO4(2－)BaSO₄↓，2支试管中有蓝色沉淀生成Cu^2＋＋2OH^－Cu(OH)₂↓，Cu^2＋＋CO3(2－)CuCO₃↓　BaCl₂

(3)①分别取(2)中能产生蓝色沉淀的两种溶液，向其中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成的是Na₂CO₃溶液，无沉淀生成的是NaOH溶液；②分别取少量未检出的溶液，往其中加入NaOH溶液，无明显现象的是Na₂SO₄溶液，有刺激性气味气体产生的是(NH₄)₂SO₄溶液

如果待检测的是含有多种不同离子的混合物，在物质中各离子间的特征反应相互间不存在干扰的情况下，可以把待测溶液分成几份后，选择适当的试剂逐一进行鉴定。如果各离子间的特征反应相互间存在干扰，则需要先设法使离子分离，例如利用沉淀反应，按性质相近与否将离子逐次分组分离，再分别逐一检测。

(浙江高考)水溶液X中只可能溶有K^＋、Mg^2＋、Al^3＋、AlO2(－)、SiO3(2－)、SO3(2－)、CO3(2－)、SO4(2－)中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验：

下列判断正确的是(　　)

A．气体甲一定是纯净物

B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物

C．K^＋、AlO2(－)和SiO3(2－)一定存在于溶液X中

D．CO3(2－)和SO4(2－)一定不存在于溶液X中

【解析】　由框图中呈现的有关反应现象可知，溶液中加入过量盐酸后，产生的沉淀甲必为H₂SiO₃，原溶液中有SiO3(2－)；有SiO3(2－)，则不可能有Al^3＋和Mg^2＋。产生的气体甲可能为CO₂和SO₂中的一种或两种，无色溶液甲中加入过量氨水后生成白色沉淀乙，则白色沉淀乙只能为Al(OH)₃，证明原溶液中有AlO2(－)。溶液中存在的阳离子只有K^＋，故K^＋、AlO2(－)、SiO3(2－)一定存在于原溶液中，可能含有CO3(2－)、SO3(2－)中的一种或两种，无法判断SO4(2－)是否存在，Al^3＋、Mg^2＋肯定不存在。

【答案】　C

第2课时　几种有机物的检验　植物体中某些元素的检验

实验1：鉴别酒精、白醋、香蕉水三种液体

白酒      乙酸

实验2：检验某汽油样品中是否含有不饱和烃

褪色  不褪色  

实验3：鉴别某白色粉末是葡萄糖还是淀粉蓝色

有机物的检验，利用的是什么原理？

【提示】　根据有机物的化学性质，主要依据的是官能团的特征反应。

　溶液中的阴、阳离子大多能发生特征的化学反应，根据反应现象，我们可以推知其是否存在，达到定性检测物质中某种元素的目的。

要检验某物质所含有的成分元素，常需对被检验物质进行预处理，使目标元素转移到溶液中。对植物等有机物，一种常用的预处理方法就是灼烧使之灰化，然后用酸溶解。

【问题导思】

①如何检验蛋白质？

【提示】　a．灼烧，有烧焦羽毛气味，b.加入浓硝酸微热出现黄色。

②常见的苯酚的特征反应有哪些？

【提示】　a．滴加过量的浓溴水，有白色沉淀。

b．与Fe^3＋显紫色。

思维方式：官能团→性质→方法选择，用此方法一般只能定性检测，但有的方法也可以定量检测。

有机物的检验首先观察其物理性质，如颜色、气味、液体的黏度、状态，以及灼烧时发出的气味等。然后根据有机物的化学性质进行检验，主要依据的是官能团的特征反应现象。

　有关下列化合物的说法不正确的是(　　)

A．既可以与Br₂的CCl₄溶液发生加成反应，又可以在光照下与Br₂发生取代反应

B．1 mol该化合物最多可以与3 mol NaOH反应

C．既可以催化加氢，又可以使酸性KMnO₄溶液褪色

D．既可以与FeCl₃溶液发生显色反应，又可以与NaHCO₃溶液反应放出CO₂气体

【解析】　该有机物分子中含有碳碳双键，故可以与Br₂发生加成反应，又含有甲基，故可以与Br₂在光照下发生取代反应，A项正确；一个酚羟基可消耗一个NaOH，两个酯基可消耗两个NaOH，故B项正确；苯环可以催化加氢，碳碳双键可以使酸性KMnO₄溶液褪色，故C项正确；该有机物中不存在羧基，故不能与NaHCO₃溶液反应放出CO₂气体，D项错误。

【答案】　D

,

有机化合物中官能团决定化学特性，分析含有的官能团，判断所具有的化学性质。

1．苯甲酸(C₆H₅COOH)和山梨酸

(CH₃—CHCH—CHCH—COOH)都是常用的食品防腐剂，下列物质中只能与其中一种酸发生反应的是(　　)

A．金属钠　　　　　B．氢氧化钠

C．溴水            D．乙醇

【解析】　苯甲酸(C₆H₅COOH)和山梨酸

(CH₃—CHCH—CHCH—COOH)都是有机酸，它们共同具有的官能团是羧基(—COOH)，所以由羧基所引起的反应两者都能够进行。两者不同的基团将引起两者不同的反应，山梨酸分子中存在碳碳双键，能够和溴水发生加成反应，苯甲酸中的苯基不具有典型双键所具有的加成反应性能，不能与溴水反应。

【答案】　C

课题二物质含量的测定

第1课时　酸碱中和滴定

1.概念

用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法。

2．原理

(1)实质：H^＋＋OH^－H₂O(用离子方程式表示)。

(2)原理：若用标准盐酸溶液滴定待测NaOH溶液，待测NaOH溶液的物质的量浓度为：c(NaOH)＝V（NaOH）(c（HCl）·V（HCl）)。

3．酸碱中和滴定的关键

(1)准确测定参加反应的酸、碱溶液的体积。

(2)准确判断滴定终点。

4．主要仪器和试剂

(1)仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯。

(2)试剂：待测液、标准液、酸碱指示剂。

5．操作

(1)准备过程

检查是否漏液→洗涤滴定管→用标准液润洗待装标准液的滴定管，用待测液润洗量待测液体积的滴定管→装标准液并调整液面至刻度“0”或略下(记录初读数)，同时排气泡→取一定体积的待测液于锥形瓶中，并滴加指示剂。

(2)滴定操作

左手控制活塞或小玻璃球，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内颜色的变化。