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首页 初中化学知识 金属活动性 物质的除杂 试题正文
  • 单选题
    下列除杂方案中（方括号内物质为除杂试剂）正确的是（　　）
    A．NaOH溶液中混有的Ba（OH）2[CuSO4]
    B．CO2中混有的CO[赤热的木炭]
    C．CO2中混有的HCl[NaOH溶液]
    D．Cu（NO3）2溶液中混有的AgNO3[Cu粉]

    本题信息：2004年甘肃化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “下列除杂方案中（方括号内物质为除杂试剂）正确的是（ ）A．NaOH溶液中混有的Ba（OH）2[CuSO4]B．CO2中混有的CO[赤热的木炭]C．CO2中混有的HCl[NaOH溶液]D．C...” 主要考查您对

金属活动性

物质的除杂

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  • 金属活动性
  • 物质的除杂
定义：
金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。

常见金属活动性顺序：
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au

金属活动性顺序表的意义
(1)金属的位置越靠前，它的活动性越强
(2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢（强氧化酸除外）。
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（K，Ca，Na除外）。
(4)很活泼的金属，如K、Ca、Na与盐溶液反应，先与溶液中的水反应生成碱，碱再与盐溶液反应，没有金属单质生成。如：
2Na+CuSO4+2H2O==Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑
(5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应，如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:
Fe2O3+3H22Fe+3H2O

金属原子与金属离子得失电子能力的比较



金属活动性顺序表的应用
（1）判断某些置换反应能否发生
a.判断金属与酸能否反应:
条件：
①金属必须排在氢前面
②酸一般指盐酸或稀硫酸
b.判断金属与盐溶液能否反应:
条件：
①单质必须排在盐中金属的前面
②盐必须可溶于水
③金属不包含K、Ca、Na
（2）根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO4，AgNO3混合液中加铁粉，反应后过滤，判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO4和AgNO3溶液反应有先后顺序，如果铁足量，先将AgNO3中的Ag完全置换后再置换CuSO4中的Cu，那么溶液中只有FeSO4；如果铁的量不足，应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。
（3）根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H2SO4反应产生氢气的速率:Mg>Zn>Fe，则可判断金属活动性Mg>Zn>Fe,
（4）利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱，从其矿物中还原出金属单质越容易； 金属活动性越强，从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼，难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。
（5）应用举例
a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术，即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银，可用铁置换回收: Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag。
c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子，这些离子对生物有很大的危害，在排放前必须进行处理，可用铁置换回收:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中，H之前的金属都能跟稀 H2SO4、稀HCl反应产生氢气，但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作；Zn之后的金属与酸反应太慢，花费时间太长，从经济效益和反应速率多方而考虑，Zn是最合适的金属。
金属与混合溶液的反应
(1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时，其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来，然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中，距离远，先反应”。如将金属Zn。放入FeSO4和CuSO4的混合溶液中，Zn先与CuSO4发生置换反应，与CuSO4反应完后再与FeSO4 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况：
金属锌的量 析出金属 滤液的成分
锌不足(不能与CuSO4溶液完全反应) Cu ZnSO4、FeSO4、CuSO4
锌不足(恰好与CuSO4溶液完全反应) Cu ZnSO4、FeSO4
锌不足(不能与FeSO4溶液完全反应) Fe、Cu ZnSO4、FeSO4
锌适量(恰好与FeSO4溶液完全反应) Fe、Cu ZnSO4
锌足量 Zn、Fe、Cu ZnSO4
(2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中，发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似，也是在金属活动性顺序表中，距离越远的先反应，然后是距离较远的反应。

金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法：
（1）等质氢图：两种金属反应产生的氢气质量相同，此图反映两种情况：

①酸不足，金属过虽，产生的氢气质量由酸的质量决定。
②酸足量，投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同，如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。
（2）等质等价金属图：如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价，产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:

①金属越活泼，图示反应物的线越陡，如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡，说明活泼性Mg>Zn>Fe
②金属的相对原子质量越小。等质量时，与酸反应产生的氢气越多，曲线的拐点越高，因此，相对原子质量Zn >Fe>Mg。
可简单概括为:越陡越活，越高越小。
（3）等质不等价金属图：铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2，此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。
可用下面式子计算氢气质量：


金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法：
金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应，反应后溶液的溶质发生了改变，导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。
(1)反应后溶液密度变小：如Fe+CuSO4== FeSO4+Cu，在该反应中，反应前溶液中的溶质为CuSO4，其相对分子质量为160；反应后溶液中的溶质为FeSO4，其相对分子质量为152，由于152<160，故该反应后溶液密度变小。
(2)反应后溶液密度变大：如Zn+H2SO4== ZnSO4+H2↑，在该反应中，反应前溶液中的溶质为H2SO4，相对分子质量为98；反应后溶液中溶质为ZnSO4，相对分子质童为161，由于161>98。故该反应后溶液密度变大。
真假黄金的鉴别：
黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似，所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异，可用多种方法鉴别。
方法一：取少量金黄色金属块于试管中，加入少量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl2 +H2)，则原试样为黄铜;若没有气泡产生，则原试样为黄金。
方法二：取少量金黄色金属块，用天平称其质量，用量筒和水测出其体积，计算出金属块的密度与黄金的密度对照，若密度相等，则为黄金；若有较大的差异，则为黄铜。
方法三：取少员金黄色金属块在火焰上加热，若金属块表面变黑(2Cu+O22CuO，则原试样为黄铜；若无变化，则为黄金。
方法四：取少讨金黄色金属块于试管中，向试管中加人适量的硫酸铜溶液，若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu)，则原试样为黄铜；若无变化，则原试样为黄金。
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FeCl3，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FeCl3中的少量Fe2(SO4)3应选用BaCl2而不应选用Ba(NO3)2，否则发生反应3Ba(NO3)2+Fe2(SO4)3==3BaSO4↓+2Fe(NO3)3溶液中又增加了Fe(NO3)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：
CO2(O2)：将气体通过灼热的铜网
CO2(H2或CO)：将气体通过灼热的氧化铜
O2或CO2或H2(含H2O)：将气体通过浓硫酸或氧化钙或氯化钙等干燥剂
O2或H2或CO(含CO2或SO2)：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Fe2O3)：高温下与H2或CO反应
CuO(含Cu或C)：在空气中灼烧
CaO(含CaCO3)：高温煅烧(CaCO3分解成CaO和CO2)
CaCO3(含CaO)：加足量水溶解，过滤，取滤渣
Ca(OH)2(含CaO)加足量水
FeSO4溶液(含H2SO4或CuSO4)，FeCl2溶液(含盐酸或CuCl2)：加过量铁粉，过滤，取滤液
NaCl溶液(含Na2CO3)：加适量稀盐酸
Na2SO4溶液(含CuSO4)：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Na2SO4溶液中的NaOH：可选用稀H2SO4溶液为除杂试剂(2NaOH+ H2SO4==Na2SO4+2H2O)、除去KCl溶液中的 K2SO4：可选用BaCl2溶液为除杂试制(K2SO4+BaCl2 ==2KCl+BaSO4↓，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BaCl2：可选用 Na2SO4溶液为除杂试剂(BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓ +2NaCl，过滤除去).再如除去KNO3溶液中的AgNO3：可选用KCl溶液为除杂试剂(AgNO3+KCl=AgCl↓ +KNO3，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CuSO4：可选用Ba(OH)2溶液为除杂试剂[CuSO4+Ba(OH)2= BaSO4↓+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


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