定义:
清除水中不好的或不需要的杂质,使水达到纯净的程度。
四种净化水的方法,原理,作用:
净化水的方法 |
原理 |
作用 |
沉淀 |
食难溶性的杂质沉淀下来,并与水分层 |
使难溶性大颗粒沉降或加入明矾,形成的胶状物吸附杂质沉降 |
过滤 |
把液体与难溶于液体的固体物质分离 |
除去难溶性杂质 |
吸附 |
利用物质的吸附作用,吸附水中一些难溶性杂质,臭味和色素 |
除去难溶性杂质,部分可溶性杂质,臭味和色素 |
蒸馏 |
通过加热的方法使水变成水蒸气后冷凝成水 |
除去可溶性杂质,使硬水软化 |
水净化的方法:吸附,沉淀,过滤,蒸馏,杀菌
吸附:常用明矾和活性炭,明矾溶于水后形成胶状物吸附水中的悬浮物,
活性炭不仅可以吸附水中的悬浮物,还可以吸附在水中有异味的物质和色素
沉淀:水中悬浮物别吸附后形成密度大的颗粒,从而使杂质沉淀
过滤:除去水中不溶性的杂质
蒸馏:除去可溶性杂质的方法
杀菌:常用杀毒剂:漂白粉,氯气以及新型消毒剂二氧化氯等
吸附、沉淀、过滤和蒸馏中单一操作净化程度较高的是蒸馏。综合运用时,按吸附→沉淀→过滤→蒸馏的顺序操作净化效果更好
加絮凝剂(明矾)与活性炭净水的比较:
净化水的方法 |
原理 |
能除去的杂质 |
明矾净水 |
明研溶于水后形成胶状物质,对杂质进行吸附,将微小颗粒吸附在一起形成大的固体颗粒而沉阵下来 |
不溶于水的微小固体颗粒 |
活性炭净水 |
利用内部疏松多孔的结构来吸附水中的微小颗粒和一些可溶于水的杂质 |
不溶于水的微小固体颗粒和部分能溶于水的杂质以及气味,颜色等 |
自来水厂净化水的过程图及步骤1、净化过程图
2、自来水净化步骤
①从水库中取水。
②加絮凝剂(主要是明矾),使悬浮的小颗粒状杂质被吸附凝聚。
③在反应沉淀池中沉降分离,使水澄清
④将沉淀池中流出的较澄清的水通入过滤池中,进一步除去不溶性杂质。
⑤再将水引人活性炭吸附池中,除去水中的臭味和残留的颗粒较小的不溶性杂质。
⑥细菌消毒(常用通入氯气的办法)。它是一个化学变化过程,因为除去病菌的过程.就是把病菌变成其他物质的过程。
⑦杀菌后的水就是洁净、可以饮用的自来水,通过配水泵供给用户,但水中仍然含有可以溶于水的一些杂质,所以还是混合物。
溶质质量分数:
1.
概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。
2.
表达式:溶质质量分数=
=
3.
含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
应用溶质质量分数公式的注意事项: ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。
②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。
③计算时质量单位应统一。
④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。
⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
影响溶质质量分数的因素:
(1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
①将饱和的NaNO
3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
②将饱和的NaNO
3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
(2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。
有关溶质质量分数计算的类型(1)
利用公式的基本计算 ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
直接利用公式:溶质的质量分数=
×100%
②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度
(2)
溶液的稀释与浓缩
|
方法 |
计算依据 |
计算公式 |
溶液的稀释 |
①加水稀释 ②加稀溶液稀释 |
①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变 ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量 |
加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m浓×ω浓%=(m浓+m水)×ω稀% |
溶液的浓缩 |
①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液 |
①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出) ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量 |
蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m稀-m水)×ω浓%=m稀×ω稀% |
注意:
a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V
总≠V
A+V
Bb.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m
总=m
A+m
B
c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。
(3)
饱和溶液中溶质质量分数的计算a. 固体溶解度的计算公式
根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=
×100g]可推导出:
,
b. 溶解度与溶质质量分数的关系
|
溶解度 |
溶质质量分数 |
意义 |
物质溶解性的量度,受外界温度的影响 |
表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响 |
容积要求 |
100g |
无要求 |
温度要求 |
与温度有关 |
一般与温度无关 |
溶液是否饱和 |
一定达到饱和 |
不一定饱和 |
计算公式 |
×100g |
|
单位 |
克 |
无单位 |
联系 |
饱和溶液中溶质的质量分数= |
特殊的溶质质量分数的计算:(1)
结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
如CuSO
4·5H
2O溶于水时,溶质是CuSO
4。
溶质质量分数=
×100%
(2)
溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。
(3)
当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na
2O溶于水时发生如下反应:Na
2O+H
2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
溶液的溶质质量分数=
。
(4)
某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。
(5)
利用元素的质量分数进行计算
溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。
溶质质量分数的不变规律:(1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
(2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
(3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
(5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
混合物的分离和提纯(除杂)1. 分离与提纯的基本原理
(1)分离:就是用物理或化学的方法将混合物巾的各组分分开,并将物质恢复到原状态。
(2)提纯和除杂:用物理或化学的方法把混合物中的杂质除去而得到纯物质。在提纯过程中,如果杂质发生了化学变化,不必恢复成原物质。二者的方法在很多情况下是相似的,但分离比提纯的步骤要多,因为各组分均要保留,绎过化学反应使混合物中各组分经转化而分离后还要复原为原来的组分物质提纯和除杂过程中经常用到分离操作,二者有时又密不可分。
2.分离和提纯应遵循的原则
(1)不能“玉石俱焚”:即试剂一般要求与杂质反应,不与要保留的物质反应。但在特殊情况下,所加试剂可和保留物质应应,但最终要转化成需要保留的物质如除去FeCl
3,溶液中的NaCl,可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。
(2)“不增““不减”:即不增加新的杂质,不减少要保留的物质如除去FeCl
3中的少量Fe
2(SO
4)
3应选用BaCl
2而不应选用Ba(NO
3)
2,否则发生反应3Ba(NO
3)
2+Fe
2(SO
4)
3==3BaSO
4↓+2Fe(NO
3)
3溶液中又增加了Fe(NO
3)
3.
(3)易分离:反应后,物质的状态不同,便于分离。
(4)不污染环境:即耍求所选用的除杂方法不能产生可污染环境的物质。
(5)不能“旧貌变新颜”:即除杂结束前,要恢复保留物质的原有状态。
常见除杂的方法:CO
2(O
2):将气体通过灼热的铜网
CO
2(H
2或CO):将气体通过灼热的氧化铜
O
2或CO
2或H
2(含H
2O):将气体通过浓硫酸或氧化钙或氯化钙等干燥剂
O
2或H
2或CO(含CO
2或SO
2):将气体通入氢氧化钠溶液中
Cu(含Fe或Mg或Zn):加入足量的稀盐酸或稀硫酸,过滤
Fe(含Cu):用磁铁将铁粉吸引出来
Cu(含CuO),Fe(含Fe
2O
3):高温下与H
2或CO反应
CuO(含Cu或C):在空气中灼烧
CaO(含CaCO
3):高温煅烧(CaCO
3分解成CaO和CO
2)
CaCO
3(含CaO):加足量水溶解,过滤,取滤渣
Ca(OH)
2(含CaO)加足量水
FeSO
4溶液(含H
2SO
4或CuSO
4),FeCl
2溶液(含盐酸或CuCl
2):加过量铁粉,过滤,取滤液
NaCl溶液(含Na
2CO
3):加适量稀盐酸
Na
2SO
4溶液(含CuSO
4):加适量 NaOH 溶液
酸、碱、盐溶液的除杂技巧:
1.被提纯物与杂质所含阳离子相同时,选取与杂质中的阴离子不共存的阳离子,再与被提纯物中的阴离子组合出除杂试剂。如除去Na
2SO
4溶液中的NaOH:可选用稀H
2SO
4溶液为除杂试剂(2NaOH+ H
2SO
4==Na
2SO
4+2H
2O)、除去KCl溶液中的 K
2SO
4:可选用BaCl
2溶液为除杂试制(K
2SO
4+BaCl
2 ==2KCl+BaSO
4↓,过滤除去)
2.被提纯物与杂质所含阴离子相同时,选取与杂质中阳离子不共存的阴离子,再与被提纯物中的阳离子组合出除杂试剂,如除去NaCl溶液中的BaCl
2:可选用 Na
2SO
4溶液为除杂试剂(BaCl
2+Na
2SO
4=BaSO
4↓ +2NaCl,过滤除去).再如除去KNO
3溶液中的AgNO
3:可选用KCl溶液为除杂试剂(AgNO
3+KCl=AgCl↓ +KNO
3,过滤除去)。
3.被提纯物质与杂质所含阴离子、阳离子都不相同时,应选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合出除杂试剂。如:除去NaCl溶液中的CuSO
4:可选用Ba(OH)
2溶液为除杂试剂[CuSO
4+Ba(OH)
2= BaSO
4↓+Cu(OH)
2↓,过滤除去]。
分离和提纯的方法: 物质的分离和提纯有两种主要的方法,即物理方法和化学方法。实际上在实验过程中往往需通过综合法来进行。
(1)物理方法主要包括过滤,蒸馏,结晶
方法 |
适用范围 |
举例 |
注意事项 |
过滤 |
分离不溶性固体和液体 |
粗盐提纯 |
①过滤时要“一贴、二低,三靠”; ②必要时要洗涤沉淀物 |
结晶 |
利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度随温度变化不同的性质来分离提纯物质 |
分离氯化钠和硝酸钾混合物 |
①一般先配较高温度下的浓溶液,然后降温结晶: ②结晶后过滤,分离出晶体 |
蒸馏 |
沸点不同的液体混合物 |
石油的分馏 |
①温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处; ②加沸石(或碎瓷片); ③冷凝管水流方向 |
(2)化学方法
除杂方法 |
除杂原理 |
应用实例 |
化气法 |
与杂质反应生成气体而除去 |
除Na2SO4中的NaCO3,可加适量稀盐酸 NaCO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2O |
沉淀法 |
将杂质转化为沉淀过滤除去 |
除去NaCl中的Na2SO4.可加适量的BaCl2 Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl |
置换法 |
将杂质通过置换反应而除去 |
c除去FeSO4中的CuSO4可加过量的铁粉 CuSO4+Fe==Cu+FeSO4 |
溶解法 |
将杂质溶丁某种试剂而除去 |
除C粉中的CuO粉末,可加适量稀盐酸,再过滤 CuO+H2SO4==CuSO4+H2O |
加热法 |
杂质受热易分解,通过加热将杂质除去 |
除CaO中的CaCO3可加热 CaCO3CaO+CO2↑ |
转化法 |
将杂质通过化学反应转化为主要成分 |
除去CO2中的CO,可将气体通过灼热的CuO CO+CuOCu+CO2 |
(3)综合法
在进行混合物的分离或提纯时,采用一种方法往往不能达到目的,而要采用几种方法才能完成,这就是综合法。综合法主要有三种:
①物理方法的综合:主要是溶解、过滤、蒸发、结晶等方法的结合:
②化学方法的综合:当某物质所含杂质不止一种时,通常需加入多种试剂除去(或分离)不同的物质。
③物理与化学方法的综合:当某物质所含杂质不止一种,且有能用物理方法除去(或分离)的杂质时,首先应考虑用物理方法除去一种或几种杂质,然后再用化学方法除去其余杂质。
(4)除杂方法的几个优化原则
①若同时有多种方法能除去杂质,要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。
②应尽量选择既可除去杂质,又可增加保留物质的方法,即“一举两得”。
③先考虑物理方法,再用化学方法。
常见的混合物类型及分类与提纯的方法见下表:
混合物类型采用的方法 |
物理方法 |
化学方法 |
固—固混合 |
可溶—可溶 |
结晶 |
把杂质变成沉淀、气体等除去 |
可溶—不溶 |
过滤 |
—— |
不溶—不溶 |
— |
把杂质变成可溶物除去 |
固—液混合 |
过滤 |
—— |
液—液混合 |
—— |
把杂质变成沉淀,气体或被提纯物 |
气—气混合 |
—— |
把杂质变成固体、溶液或被提纯物 |
定义:
判断溶液中阴阳离子的存在情况。
几种常见离子的检验
离子 |
所用试剂 |
方法 |
现象 |
化学方程式 |
Cl- |
AgNO3溶液和稀HNO3 |
将AgNO3溶液滴入待测液中,再加稀HNO3 |
生成白色沉淀.且不溶于稀HNO3 |
AgNO3+NaCl==AgCl↓+NaNO3 |
SO42- |
BaCl2溶液和稀盐酸 |
将稀盐酸滴入待测液中,再加BaCl2溶液 |
滴加稀盐酸无现象,滴加 BaCl2溶液生成白色沉淀,且沉淀不溶于稀盐酸 |
BaCl2+Na2SO4==BaSO4↓+ +2NaCl |
CO32- |
盐酸(或HNO3) 和澄清石灰水 |
向待测液中加入盐酸(或HNO3).将产生的气体通入澄清石灰水中 |
产生无色无味的气体,此气体能使澄清的石灰水变浑浊 |
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+ CO2↑ CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O |
OH- |
酚酞试液、紫色石蕊试液或红色石蕊试纸 |
①将酚酞试液滴入待测液中 ②将紫色石蕊试液滴入待测液中 ③将待测液滴在红色石蕊试纸上 |
①溶液变红 ②溶液变蓝 ③红色石蕊试纸变蓝 |
—— |
H+ |
紫色石蕊试液或蓝色石蕊试纸 |
①将紫色石蕊试液滴入待测液中 ②将待测液滴在蓝色石蕊试纸上 |
①溶液变红 ②蓝色石蕊试纸变红 |
—— |
NH4+ |
浓NaOH溶液 |
将浓NaOH溶液加入待测液中,加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口(或用玻璃棒蘸浓盐酸置于试管口) |
放出有刺激性气味的气体,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(或遇到浓盐酸产生大量白烟) |
NH4Cl+NaOHNaCl+H2O+NH3↑ |
Cu2+ |
NaOH溶液 |
将NaOH溶液加入待测液中 |
生成蓝色沉淀 |
CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓ |
Fe3+ |
NaOH溶液 |
将NaOH溶液加入待测液中 |
生成蓝色沉淀 |
FeCl3+3NaOH==Fe(OH)3↓+3NaCl |
常见酸、碱、盐的检验:
物质 |
检验方法 |
实验现象 |
典型化学式 |
硫酸及可溶性硫酸盐 |
取少量待检验溶液于试管中 (1)滴入紫色石蕊试液 (2)滴人稀盐酸和BaCl2溶液[或 Ba(NO3)2溶液] |
(1)溶液变红 (2)加入稀盐酸无明显现象,再加入BaCl2溶液有自色沉淀生成 |
H2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2HCl Na2SO4+Ba(NO3)2==BaSO4↓+2NaNO3 |
盐酸及可溶性盐酸盐 |
取少量待检验溶液于试管中 (1)滴入紫色石蕊试液 (2)滴人AgNO3溶液和稀硝酸 |
(1)溶液变红 (2)有白色沉淀生成,且该沉淀不溶于稀硝酸 |
HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 NaCl+AgNO3==AgCl↓+NaNO3 |
碳酸盐及碳酸氢盐 |
取少量待检验溶液于试管中 (1)加稀盐酸或稀硝酸 (2)将生成的气体通入澄清的石灰水中。 |
有气体生成,且该气体使澄清的石灰水变浑浊 |
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
铵盐 |
将铵盐与碱混合共热 |
有刺激性气味气体生成 |
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O |
检验中的干扰和排除
在物质的检验过程中,由于待检物质中混有杂质、选用试剂不当或试剂不纯,包括仪器不清净、操作有误等.都会对检验造成干扰,应当予以排除。如鉴定CO
32- 和SO
42-共存时,我们不应该选用硝酸银试剂,而应选用硝酸钡或氯化钡试剂。再如,当CO
32-和SO
42-共存时,我们要检验出SO
42-,则应先加盐酸酸化,排除CO
32-离了的干扰后,再用氯化钡试剂进行检验。
检验结果的分析和判断
根据检验过程中所观察到的观象确定试样中存在哪些离子,必须把可能存在的离子全部考虑到,再根据每步检验的现象,肯定或否定某些离子的存在,逐步缩小范围,最终得出正确的结论。