淺談物質(zhì)鑒別與提純題的類型和解題策略

李建國

物質(zhì)的鑒別和提純（即除雜）題是歷年來中考化學(xué)的常見題型，也是熱點題型，具有內(nèi)涵豐富、題型多樣、思維容量大、綜合性強的特點。重點考查學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?、分析能力、?yīng)變能力及創(chuàng)新能力。現(xiàn)就此類試題的常見類型及求解方法進行簡略的闡述，以期對同學(xué)們在解決此類問題時有所啟示。

【物質(zhì)的鑒別】

物質(zhì)的鑒別題是初中化學(xué)教學(xué)過程中提高學(xué)生分析問題、解決問題能力的一種題型，涉及的知識面廣，對能力的要求較高。它既可以考查學(xué)生的元素化合物知識，也可以考查學(xué)生的綜合實驗知識。它在考查時主要以選擇題、簡答題的形式出現(xiàn)，在一些競賽中有時也以實驗題的形式呈現(xiàn)。

一、氣體物質(zhì)的鑒別

此類題通?？疾闅怏w的相關(guān)物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，如密度、顏色、氣味、可燃性、還原性等。常見的氣體的鑒別方法有：能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體是O2，能被引燃的氣體是CO或H2，燃燒時產(chǎn)生淡藍色火焰的氣體是H2，能使澄清石灰水變渾濁的氣體是CO2，具有刺激性氣味的氣體是SO2，呈棕紅色的氣體是NO2。

例1.（2013年北京市）下列方法能鑒別氧氣和空氣的是（）

A．聞氣味

B．將集氣瓶倒扣在水中

C．觀察顏色

D．將帶火星的木條伸入集氣瓶中

解析：氧氣和空氣均是無色無味的氣體，不溶于水，A、B、C都不能鑒別，故選D。

例2.（2013年揭陽市）有三瓶無色無味的氣體，分別是氧氣、空氣、二氧化碳，區(qū)別它們最簡單的方法是（）

A.分別測定氣體的密度

B.分別伸入燃著的木條

C.分別滴入澄清石灰水，振蕩

D.分別滴入紫色石蕊溶液，振蕩

解析：此題中的氧氣和空氣無論是滴入澄清的石灰水，還是滴入紫色石蕊溶液，現(xiàn)象都不明顯。比較A、B兩個答案，A雖能區(qū)別，但在學(xué)生實驗室中可行性不強，故選B。

二、固體物質(zhì)的鑒別

固體物質(zhì)的鑒別通常利用的是固體物質(zhì)的顏色、溶解性、特征反應(yīng)等相關(guān)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。

1.觀察物質(zhì)的顏色，可以直觀的進行鑒別。

2.用水鑒別。

如果待鑒別的物質(zhì)有較明顯的溶解性差異，或溶解時的熱效應(yīng)差異，或溶于水顯示特殊的顏色，則可加水使其溶解來鑒別。

3.利用特征性質(zhì)鑒別。

在待鑒別的物質(zhì)中加入一種試劑能使它們分別產(chǎn)生沉淀、氣體、特殊氣味或無明顯現(xiàn)象，如鑒別銨態(tài)氮肥和鉀肥，則加入熟石灰研磨，銨態(tài)氮肥與熟石灰迅速反應(yīng)，產(chǎn)生有刺激性氣味的氨氣，而鉀肥與熟石灰混合無明顯現(xiàn)象。

例3.(2013年十堰市)下列化肥中，從外觀即可與其他化肥相區(qū)別的是（）

A．硫酸鉀B．硝酸銨

C．磷礦粉D．氯化鉀

解析：含氮、磷、鉀的三種化肥中，氮肥、鉀肥一般都是白色固體，較易溶于水，而磷肥是灰白色固體，一般不易溶于水。故根據(jù)顏色可鑒別出磷肥，當(dāng)然也可以根據(jù)溶解性鑒別。本題選C。

例4.（2013年吉林?。┫铝懈鹘M物質(zhì)不能用水鑒別的是（）

A．硫酸銅和氯化鈉

B．燒堿和純堿

C．碳酸鈣和碳酸鋇

D．熟石灰和生石灰

解析：一般AgCl、BaSO4、CaCO3、BaCO3等難溶于水的物質(zhì)加水會出現(xiàn)渾濁，生石灰(CaO)、濃硫酸、固體氫氧化鈉溶于水會放熱，NH4NO3溶于水溫度明顯降低，而CuSO4、FeCl3、FeCl2等溶于水會顯示藍色、黃色、淺綠色等特殊顏色。故本題選C。

三、液體物質(zhì)的鑒別

液體物質(zhì)的鑒別涉及的知識點主要集中在酸、堿、鹽部分，考查時主要以選擇題、簡答題的形式出現(xiàn)，綜合性較強，難度較大，學(xué)生往往很怕做此類試題。

1.不加其他試劑鑒別。

一般可按照以下兩種方法解答：方法一，根據(jù)被鑒別物質(zhì)的物理性質(zhì)，找出有特殊顏色或氣味的一種物質(zhì)，用這種物質(zhì)作鑒別試劑與其他物質(zhì)一一混合，若再有一組特殊現(xiàn)象則可鑒別出第二種物質(zhì)，然后再以被鑒別出的第二種物質(zhì)作試劑與剩余物質(zhì)混合，這樣依次類推，即可選出正確答案。方法二，被鑒別物質(zhì)沒有特殊的物理性質(zhì)，則可將待鑒別物質(zhì)的溶液兩兩混合，根據(jù)出現(xiàn)的不同現(xiàn)象從而將各種物質(zhì)區(qū)別開來，如有沉淀生成、氣泡冒出、顏色變化或無明顯變化等，該方法的突破口往往是碳酸鹽或酸。

2.只用一種試劑鑒別。

此類題目也有兩種方法解答：方法一，用酸堿指示劑鑒別，當(dāng)待鑒別的物質(zhì)溶液之間有明顯的酸堿性差異時，可選用適當(dāng)?shù)乃釅A指示劑或pH試紙鑒別。方法二，利用特征性質(zhì)鑒別，由于酸堿性相同而用指示劑不能鑒別時，則選擇一種能使它們分別產(chǎn)生沉淀、氣體、特殊顏色或無明顯變化等現(xiàn)象的試劑。突破口一般是根據(jù)碳酸鹽和酸混合時有氣體產(chǎn)生，或堿與CuSO4溶液、FeCl3溶液混合時產(chǎn)生藍色沉淀Cu(OH)2、紅褐色沉淀Fe(OH)3等。

3.自選或任意選擇試劑鑒別。

這類題目對學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰σ蟾撸y度大，學(xué)生往往感覺無從下手，換一種角度思考，把物質(zhì)的鑒別轉(zhuǎn)化成特殊離子的鑒別，即可化難為易。

例5.（2013年鎮(zhèn)江市）下列各組溶液，不用其他試劑不能鑒別出來的是（）

A．Na2CO3、稀H2SO4、稀HCl、KNO3

B．稀HCl、Na2CO3、BaCl2、Na2SO4

C．NaOH、Na2CO3、酚酞、CaCl2

D．CuSO4、NaOH、BaCl2、NaCl

解析：此題難度較大，觀察題目中各項，不難發(fā)現(xiàn)A、B選項利用組內(nèi)物質(zhì)兩兩反應(yīng)，根據(jù)產(chǎn)生的不同現(xiàn)象鑒別；而C、D選項除了兩兩反應(yīng)外，還要借助于顏色的變化進行鑒別。A中物質(zhì)兩兩混合反應(yīng)，稀H2SO4溶液和稀HCl溶液與Na2CO3溶液反應(yīng)，都有氣泡產(chǎn)生，與KNO3溶液都不反應(yīng)，因此有兩次產(chǎn)生氣泡的是Na2CO3溶液，都沒有明顯現(xiàn)象的是KNO3溶液，稀H2SO4和稀HCl溶液由于產(chǎn)生的現(xiàn)象一樣則不能鑒別。B中物質(zhì)兩兩混合反應(yīng)，稀HCl溶液和Na2CO3溶液反應(yīng)有氣體CO2產(chǎn)生，Na2CO3溶液和BaCl2溶液反應(yīng)及BaCl2溶液和Na2SO4溶液反應(yīng)都有白色沉淀產(chǎn)生，因此反應(yīng)過程中只有一次氣泡產(chǎn)生的是稀HCl溶液，一次有沉淀、一次有氣泡產(chǎn)生的是Na2CO3溶液，有兩次產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象的是BaCl2溶液，只有一次產(chǎn)生白色沉淀的是Na2SO4溶液。同理C組中兩兩混合后，變紅兩次的是酚酞溶液，只變紅一次而沒有其他現(xiàn)象的是NaOH溶液，變紅一次且有白色沉淀產(chǎn)生的是Na2CO3溶液，只產(chǎn)生白色沉淀而不變紅的是CaCl2溶液。D項中先鑒別出藍色溶液CuSO4，然后把CuSO4溶液作為鑒別試劑加入其余溶液中，有藍色沉淀產(chǎn)生的是NaOH溶液，有白色沉淀產(chǎn)生的是BaCl2溶液，沒有明顯現(xiàn)象的是NaCl溶液。不用其他試劑不能鑒別出來的是A項。

例6.（原創(chuàng)）某?；瘜W(xué)實驗室現(xiàn)有K2CO3、K2SO4、KCl、KNO3四種無色溶液，請你自選實驗室里的常用試劑，自行設(shè)計合理方案鑒別出這四種溶液。

解析：鑒別K2CO3、K2SO4、KCl、KNO3四種物質(zhì)的溶液，實際上就是鑒別CO2-3、SO2-4、Cl-、NO-3這四種離子?？梢赃x擇稀HNO3首先鑒別出CO2-3（若不重新取樣，加稀HCl或稀H2SO4會對下一步SO2-4、Cl-的鑒別造成干擾），再用Ba(NO3)2溶液鑒別出SO2-4［若用BaCl2溶液可對Cl-的鑒別造成干擾，若先用AgNO3溶液鑒別Cl-后用Ba(NO3)2溶液鑒別SO2-4，產(chǎn)生的AgCl、Ag2SO4都不易溶于水，現(xiàn)象區(qū)別不明顯］，最后用AgNO3溶液鑒別出Cl-，無明顯現(xiàn)象的即是KNO3溶液。

【小結(jié)】物質(zhì)的鑒別是化學(xué)知識在一個較高層次上的鞏固和應(yīng)用，是學(xué)科能力培養(yǎng)的一個重要平臺，是化學(xué)學(xué)科重要且獨特的考試形式，掌握這類題目的鑒別原則及一般思路方法，問題就可迎刃而解。（1）物質(zhì)鑒別的原則：操作簡便，現(xiàn)象明顯，防止干擾。（2）物質(zhì)鑒別的思路、方法：①氣體鑒別：一看顏色，二聞氣味，三用火點，四加試劑；②固體、液體鑒別：一觀顏色，二看氣體，三辨沉淀。

【物質(zhì)的提純】

將物質(zhì)中混有的雜質(zhì)除去而獲得純凈的物質(zhì)，稱為提純或除雜。它不同于混合物的分離，分離時要求把幾種物質(zhì)用一定的方法分開，并且原混合物中各成分都必須保留；除去雜質(zhì)時只要求把雜質(zhì)除掉，保留原物質(zhì)即可。除雜題也是初中化學(xué)的常見試題，它靈活多變，可以綜合考查學(xué)生的解題能力?，F(xiàn)列舉幾種方法，希望能對學(xué)生有所幫助。

一、物理方法

常根據(jù)物質(zhì)溶解性的不同或溶解度受溫度影響大小的不同，采用過濾法或結(jié)晶法除去雜質(zhì)，達到提純的目的。有時也利用物質(zhì)的特殊性質(zhì)除去雜質(zhì)，如鐵與其他金屬混合，欲除去鐵或提純鐵時，可用磁鐵吸引的方法；水的凈化過程中常用吸附、蒸餾等方法，生活中水與油的混合物或水與酒精的混合物，可以用加熱煮沸或蒸餾的方法。

1.過濾法。

此方法的原理是把不溶于液體的固體與液體通過過濾而分開。

2.結(jié)晶法。

幾種可溶性固態(tài)物質(zhì)的混合物，根據(jù)它們在同一溶劑中的溶解度隨溫度的變化趨勢不同，可用結(jié)晶的方法分離。

例1.（原創(chuàng)）如何從硝酸鉀和少量氯化鈉的混合物中提取出純凈的硝酸鉀？

解析：先在較高溫度下制成硝酸鉀的飽和溶液，然后逐步冷卻，由于硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而顯著增大，溫度降低時，大部分硝酸鉀成為晶體析出，而氯化鈉的溶解度隨溫度的升高而增大不明顯，所以大部分氯化鈉仍留在母液中，通過過濾把硝酸鉀晶體和氯化鈉溶液分開，再把硝酸鉀晶體加熱蒸發(fā)即可得到硝酸鉀固體。為得到更純凈的硝酸鉀，可再重復(fù)操作一次，即重結(jié)晶。

二、化學(xué)方法

加入合適的試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把雜質(zhì)反應(yīng)掉或把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成沉淀或氣體而除去，從而達到提純的目的。

1.把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成沉淀或氣體。

2.溶解法。

加入一種試劑與雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成所要提純的物質(zhì)，達到提純的目的。

3.吸收法。

常用于氣體的提純，使混合氣體通過一種液體試劑，雜質(zhì)被吸收掉或反應(yīng)掉，得到純凈的氣體。

4.其他方法。

將混合物中的雜質(zhì)用化學(xué)方法轉(zhuǎn)化成要提純的物質(zhì)，達到除去雜質(zhì)的目的。

例2.（2013年營口市）要除去以下四種物質(zhì)中的少量雜質(zhì)，所選用的除雜試劑不正確的是（）

選項待提純的物質(zhì)（括號內(nèi)為雜質(zhì)）除雜試劑ANaOH（Na2SO4）Ba(OH)2溶液BKCl（CuCl2）KOH溶液CCO2（HCl）NaOH溶液DNaCl（Na2CO3）稀鹽酸解析：A項中除雜試劑Ba(OH)2溶液與雜質(zhì)Na2SO4反應(yīng)，生成BaSO4沉淀和NaOH，過濾即可；B項中除雜試劑KOH溶液與雜質(zhì)CuCl2反應(yīng)，生成Cu(OH)2沉淀和KCl，兩項都屬于將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成沉淀除去。D項中除雜試劑稀鹽酸與雜質(zhì)Na2CO3反應(yīng)，生成CO2氣體逸出，同時生成NaCl溶液，屬于將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成氣體除去。C項中除雜試劑NaOH溶液與雜質(zhì)、原物質(zhì)均發(fā)生反應(yīng)，故不正確。本題選C。

例3.（改編）下列除雜質(zhì)的方法中，所選試劑及操作不正確的是（）

序號物質(zhì)雜質(zhì)試劑操作AFeCl2溶液CuCl2過量鐵粉過濾BCaCl2溶液稀HCl過量的碳酸鈣過濾CFeSO4溶液稀H2SO4過量氧化鐵過濾D銅粉鐵粉過量鹽酸過濾解析：A項中加入的過量鐵粉與雜質(zhì)CuCl2反應(yīng)，置換出銅，過濾可得到FeCl2溶液。B項中加入的過量的碳酸鈣與稀HCl反應(yīng)，生成CaCl2、H2O，逸出CO2氣體，過濾出剩余的碳酸鈣可得CaCl2溶液。D項中加入的過量鹽酸與銅粉不反應(yīng)，與鐵粉發(fā)生置換反應(yīng)生成FeSO4溶液，放出H2，過濾出FeSO4溶液，可得到銅粉。C項中加入的氧化鐵（Fe2O3）與稀H2SO4反應(yīng)，生成的是Fe2(SO4)3溶液，不是FeSO4溶液，即混入了新的雜質(zhì)Fe2(SO4)3，不能達到目的。本題選C。

例4.(改編)除去下表物質(zhì)中含有的雜質(zhì)，所選試劑錯誤的是（）

選項物質(zhì)雜質(zhì)除去雜質(zhì)所選試劑A銅粉鐵粉硫酸銅溶液BCuCuO通入氫氣、加熱CCaO固體CaCO3固體高溫煅燒DCO2CO通入氧氣、點燃解析：A項中的除雜試劑硫酸銅溶液與鐵粉發(fā)生置換反應(yīng)，能把鐵粉轉(zhuǎn)化成銅而除去鐵粉。B項中通入氫氣、加熱，能把CuO還原成Cu，達到除去CuO的目的。C項中CaCO3固體在高溫煅燒時發(fā)生分解反應(yīng)，生成CaO，逸出CO2氣體，除去了CaCO3固體。D項中CO混在大量的CO2氣體中，通入氧氣后點燃，不能燃燒且混入了新的雜質(zhì)氧氣，不能達到目的（可使混合氣體通過灼熱的氧化銅，把CO轉(zhuǎn)化成CO2除去）。本題選D。

【小結(jié)】解答物質(zhì)的提純類題目時要審清題目要求，分析并理順?biāo)悸?，才能?zhǔn)確解題。同時要注意幾個原則：①“不增”、“不減”，即不引入新的雜質(zhì)，不減少被提純的物質(zhì)。②不能“玉石俱焚”，即加入的試劑一般只與雜質(zhì)反應(yīng)，不與要提純的物質(zhì)反應(yīng)。但是特殊情況下，所加試劑需要和要提純的物質(zhì)反應(yīng)，但最終還要再轉(zhuǎn)化成需要提純的物質(zhì)。如從苦鹵（海水曬鹽后的母液，主要含有MgCl2和NaCl）中提純MgCl2固體，可加入過量的NaOH溶液→過濾→洗滌沉淀→加適量稀鹽酸溶解沉淀→加熱蒸發(fā)。③操作方法簡便易行，雜質(zhì)便于分離。④盡量“沾親帶故”，即所選擇的除雜試劑中的陽離子或陰離子盡量和被提純的物質(zhì)中的陽離子或陰離子有一部分相同。如除去NaCl溶液中的Na2CO3，可加入適量和NaCl具有相同陰離子的稀鹽酸或CaCl2溶液。⑤健康環(huán)保，即所選用的提純方法，不產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，不污染環(huán)境，不損害人的健康。當(dāng)一個題目有多種方法提純時，要選擇那些簡便易行，除雜質(zhì)最徹底的方法，能用物理方法去除雜質(zhì)的，先用物理方法，后用化學(xué)方法。為了得到較為純凈的物質(zhì)，有時往往把幾種方法綜合起來運用。