定义:
硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水。
软水是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
水的硬度:
水的硬度常用一种规定的标准来衡量,这个标准是:把1L水里含10mgCaO(或相当于10mgCaO)称为1度。
硬水和软水的检验:
(1)用肥皂水来检验硬水和软水,把肥皂水滴在水里搅拌,产生泡沫多的是软水,产生泡沫少或不产生泡沫的是硬水
(2)用加热煮沸的方法检验硬水和软水。水加热煮沸时,有较多沉淀的是硬水,不产生沉淀或者产生沉淀较少的是软水。
硬水的软化:
就是设法除去硬水中的钙、镁化合物。
硬水软化的方法:生活中常用煮沸法,工业上常用离子交换法和药剂软化法,实验室常用蒸馏法,蒸馏法是净化程度较高的水,蒸馏时应注意以下几点:
①蒸馏瓶中的液体不能超过其容积的2/3.
②加热时,应在烧瓶中放几粒沸石(或碎瓷片)。
③装置气密性良好
④水银温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。
使用硬水造成的危害:
饮用水中含有微量的钙、镁成分,对人体健康是有益的。但是,水中含太多的钙、镁成分,对生活和生产都有危害。
①用硬水洗涤,不仅浪费肥皂,而且会在织物上积有肥皂跟钙、镁反应后生成的沉淀,不容易洗干净,还会使纤维变脆、易断。
②硬水有苦涩味,长期饮用硬水会使人的胃肠功能紊乱,出现不同程度的腹胀、腹泻和腹痛。
③锅炉用水硬度太大,会产生水垢,这会大大降低锅炉的导热能力,造成燃料的浪费。另外,当水垢爆裂脱落时,会造成炉壁局部受热不均,易引起锅炉爆炸。
离子交换法:
离子交换法是工业生产软化水的重要方法之一。离子交换法的原理:离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团(一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子),当含钙、镁离子较高的硬水经过离子交换树脂时,离子交换树脂即可以释放出钠离子,其功能基团与钙、镁离子结合。这样水中的钙、镁离子含量下降,水的硬度降低,硬水即可被软化为软水。离子交换法的流程为:工作(即交换)、反洗、再生、清洗四个过程。
概念:
在一定温度下,某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在这种溶剂里,该温度下的溶解度。
正确理解溶解度概念的要素: ①条件:在一定温度下,影响固体物质溶解度的内因是溶质和溶剂的性质,而外因就是温度。如果温度改变,则固体物质的溶解度也会改变,因此只有指明温度时,溶解度才有意义。
②标准:“在100g溶剂里”,需强调和注意的是:此处100g是溶剂的质量,而不是溶液的质量。
③状态:“达到饱和状态”,溶解度是衡址同一条件下某种物质溶解能力大小的标准,只有达到该条件下溶解的最大值,才可知其溶解度,因此必须要求“达到饱和状态”。
④单位:溶解度是所溶解的质量,常用单位为克(g)。
概念的理解:
①如果不指明溶剂,通常所说的溶解度是指固体物质在水中的溶解度。
②溶解度概念中的四个关键点:“一定温度,100g 溶剂、饱和状态、溶解的质量”是同时存在的,只有四个关键点都体现出来了,溶解度的概念和应用才是有意义的,否则没有意义,说法也是不正确的。
溶解度曲线:在平面直角坐标系里用横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度,画出某物质的溶解度随温度变化的曲线,叫这种物质的溶解度曲线。
①表示意义
a.表示某物质在不同温度下的溶解度和溶解度随温度变化的情况;
b.溶解度曲线上的每一个点表示该溶质在某一温度下的溶解度;
c.两条曲线的交点表示这两种物质在某一相同温度下具有相同的溶解度;
d.曲线下方的点表示溶液是不饱和溶液;
e.在溶解度曲线上方靠近曲线的点表示过饱和溶液(一般物质在较高温度下制成饱和溶液,快速地降到室温,溶液中溶解的溶质的质量超过室温的溶解度,但尚未析出晶体时的溶液叫过饱和溶液)。
②溶解度曲线的变化规律
a.有些固体物质的溶解度受温度影响较大,表现在曲线“坡度”比较“陡”,如KNO
3;
b.少数固体物质的溶解度受温度的影响很小,表现在曲线“坡度”比较“平”,如NaCl 。
c.极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小,表现在曲线“坡度”下降,如Ca(OH)
2 ③应用
a.根据溶解度曲线可以查出某物质在一定温度下的溶解度;
b.可以比较不同物质在同一温度下的溶解度大小;
c.可以知道某物质的溶解度随温度的变化情况;
d.可以选择对混合物进行分离或提纯的方法;
e.确定如何制得某温度时某物质的饱和溶液的方法等。
运用溶解度曲线判断混合物分离、提纯的方法:
根据溶解度曲线受温度变化的影响,通过改变温度或蒸发溶剂,使溶质结晶折出,从而达到混合物分离、提纯的目的。如KNO
3和NaCl的混合物的分离。 (KNO3,NaCl溶解度曲线如图)
(1)温度变化对物质溶解度影响较大,要提纯这类物质。可采用降温结晶法。
具体的步骤为:①配制高温时的饱和溶液,②降温,③过滤,④干燥。如KNO
3中混有少量的NaCl,提纯KNO
3可用此法。
(2)温度变化对物质溶解度影响较小,要提纯这类物质,可用蒸发溶剂法。
具体步骤为:①溶解,②蒸发溶剂,③趁热过滤,④干燥。如NaCl中混有少量KNO
3,要提纯NaCl,可配制溶液,然后蒸发溶剂,NaCl结晶析出,而KNO
3在较高温度下,还没有达到饱和,不会结晶,趁热过滤,可得到较纯净的NaCl。
定义:
木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶体和少址杂质构成的,均属混合物。没有固定的几何外形,所以称为无定形碳。
无定形碳的物理性质、主要用途及制法
|
物理性质 |
用途 |
制法 |
木炭 |
灰黑色多孔固体 |
制黑火药。制活性炭,制炭笔,吸附色素 |
木材隔绝空气加强热 |
活性炭 |
黑色粉末或颗粒状固体 |
净化多种气体和液体,制作防毒面具,使溶液脱色 |
木炭在高温下用水蒸气处理 |
炭黑 |
黑色粉末状固体 |
制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶制品的填料 |
含碳物质不完全燃烧 |
焦炭 |
浅灰色多孔固体,质地坚硬 |
作燃料,作冶金工业还原剂 |
烟煤隔绝空气条件下加强热制得 |
木炭、活性炭的吸附作用: 木炭、活性炭因具有疏松多孔的结构,表面积很大,所以吸附能力很强,吸附时被吸附物(有色液体、有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内),这个过程是物理变化。木炭、活性炭的吸附性属于物理性质。活性炭是木炭经过水蒸气高温处理得到的,它具有很大的表面积,因此活性炭的吸附能力比木炭强。
盐的定义: 盐是指由金属离子(或钱根离子)和酸根离子构成的化合物,盐在溶液里能解离成金属离子(或钱根离子)和酸根离子。根据阳离子不同,可将盐分为钠盐、钾盐、钙盐、钱盐等,根据阴离子不同,可将盆分为硫酸盐、碳酸盐,硝酸盐等。
生活中常见的盐有:氯化钠(NaCl),碳酸钠 (Na
2CO
3)、碳酸氧钠(NaHCO
3)、碳酸钙和农业生产上应用的硫酸铜(CuSO
4)。
盐的物理性质:
(1)盐的水溶液的颜色常见的盐大多数为白色固体,其水溶液一般为无色。但是有些盐有颜色,其水溶液也有颜色。例如:胆矾(CuSO4·5H2O)为蓝色,高锰酸钾为紫黑色;含Cu2+的溶液一般为蓝色,含Fe
2+的溶液一般为浅绿色,含Fe
3+的溶液一般为黄色。
(2)盐的溶解性记忆如下钾钠硝钱溶水快(含K+,Na+,NH4+,NO
3-的盐易溶于水);硫酸盐除钡银钙(含SO
42-的盐中,Ag2SO4, CaSO4微溶,BaSO3难溶)都易溶;氯化物中银不溶(含 Cl-的盐中,AgCl不溶于水,其余一般易溶于水);碳酸盐溶钾钠钱[含CO
32-的盐,Na2CO3、(NH4)2CO3、 K2CO3易溶,Na2CO3微溶,其余难溶〕。
盐的化学性质: (1)盐+金属一另一种盐+另一种金属(置换反应),例如:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
规律:反应物中盐要可溶,金属活动性顺序表中前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K, Ca,Na除外)。
应用:判断或验证金属活动性顺序和反应发生的先后顺序。
(2)盐+酸→另一种盐+另一种酸(复分解反应),例如;HCl+AgNO3==AgCl↓+HNO3。
规律:反应物中的酸在初中阶段一般指盐酸、硫酸、硝酸。盐是碳酸盐时可不溶,若是其他盐,则要求可溶。应用:实验室制取CO
2,CO
32-、Cl
-,SO
42-的检验。
(3)盐+碱→另一种盐+另一种碱(复分解反应)
规律:反应物都可溶,若反应物中盐不为按盐,生成物其中之一为沉淀或水。
应用:制取某种碱,例如:Ca(OH)
2+Na2CO3== CaCO3↓+2NaOH。
(4)盐+盐→另外两种盐
规律:反应物都可溶,生成物至少有一种不溶于水。
应用:检验某种离子或物质。例如:NaCl+AgNO3 =AgCl↓+NaNO3(可用于鉴定Cl
-);Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl(可用与鉴定SO
42-)
几种常见盐的性质及用途比较如下表:
|
氯化钠 |
碳酸钠 |
碳酸氢钠 |
碳酸钙 |
硫酸铜 |
化学式 |
NaCl |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
CaCO3 |
CuSO4 |
俗称 |
食盐 |
纯碱、苏打 |
小苏打 |
—— |
—— |
物理性质 |
白色固体,易溶于水。水溶液有咸味,溶解度受温度影响小 |
白色固体,易溶于水 |
白色固体,易溶于水 |
白色固体,不溶于水 |
白色固体,易溶于水,溶液为蓝色,有毒 |
化学性质 |
水溶液显中性 AgNO3+NaCl==AgCl↓+NaNO3 |
水溶液显碱性 Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑ Na2CO3+Ca(OH)2==CaCO3↓+2NaOH |
水溶液显碱性 NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑ |
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ |
CuSO4+5H2O==CuSO4·5H2O CuSO4+Fe==FeSO4+Cu CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4 |
用途 |
作调味品和防腐剂,医疗上配置生理盐水。重要的化工原料 |
制烧碱,广泛用于玻璃、纺织、造纸等工业 |
焙制糕点的发酵粉的主要成分,医疗上治疗胃酸过多 |
实验室制取CO2,重要的建筑材料,制补钙剂 |
农业上配制波尔多液,实验室中用作水的检验试剂,精炼铜 |
易错点:①“食盐是盐是对的,但“盐就是食盐”是错误的,化学中的“盐”指的是一类物质。
②石灰石和大理石的主要成分是碳酸钙,它们是混合物,而碳酸钙是纯净物。
③日常生活中还有一种盐叫亚硝酸钠,工业用盐中常含有亚硝酸钠,是一种自色粉末,有咸味,对人体有害,常用作防腐保鲜剂。
④CuSO
4是一种白色固体,溶于水后形成蓝色的CuSO
4溶液,从CuSO
4溶液中结品析出的晶体不是硫酸铜,而是硫酸铜晶休,化学式为CuSO
4·5H
2O,俗称胆矾或蓝矾,是一种蓝色固体。硫酸铜与水结合也能形成胆矾,颜色由白色变为蓝色.利用这种特性常用硫酸铜固体在化学实验中作检验水的试剂。
盐的命名: (1)只有两种元素组成的盐,读作“某化某”,如 NaCl读作氯化钠,AgI读作碘化银。
(2)构成中含有酸根的,读作“某酸某”。如Na
2CO
3、ZnSO
4、AgNO
3、KMnO
4、KClO
3分别读作:碳酸钠、硫酸锌、硝酸银、高锰酸钾、氯酸钾。
(3)含铵根的化合物,读作“某化铵”或“某酸铵”。如NH
4Cl、(NH
4)
2SO
4读作:氯化铵、硫酸铵。
(4)其他:Cu
2(OH)
2CO
3读作“碱式碳酸铜”, NaHSO
4读作“硫酸氢钠”, NaHCO
3读作“碳酸氢钠”。
风化:风化是指结晶水合物在室温和干燥的条件下失去结晶水的现象,这种变化属于化学反应。如 Na
2CO
3·10H
2O==Na
2CO
3+10H
2O;CaSO
4·2H
2O ==CaSO
4+2H
2O。
侯氏制碱法:我国化工专家侯德榜于1938-1940年用了三年时间,成功研制出联合制碱法,后来命名为“侯氏联合制碱法”。其主要原理是:
NH
3+CO
2+H
2O== NH
4HCO
3 NH
4HCO
3+NaCl ==NaHCO
3↓+NH
4CI
2NaHCO
3==Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑
(1)NH
3与H
2O,CO
2反应生成NH
4HCO
3。
(2)NH
4HCO
3与NaCl反应生成NaHCO
3沉淀。主要原因是NaHCO
3的溶解度较小。
(3)在第(2)点中过滤后的滤液中加入NaCl,由于 NH
4CI在低温时溶解度非常低,使NH
4Cl结晶析出,可做氮肥。
(4)加热NaHCO
3得到Na
2CO
3.
优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,提高了食盐的利用率,NH
4Cl可做氮肥,同时无氨碱法副产物CaCl
2毁占耕田的问题。
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 |