Chuyên đề nhận biết và tách chất

F.01 Nhận biết - Tách chất A. Nhận biết Dùng các PƯHH đặc trng để nhận biết các chất, căn cứ vào các hiện tợng hoà tan, kết tủa, mất màu, tạo màu hay đổi màu, mùi đặc trng của NH 3 (khai), SO 2 (xốc), H 2 S (mùi trứng thối) để nhận biết các chất. Đọc kỹ đề bài, để không nhầm lẫn giữa nhận biết và phân biệt các chất. Ví dụ: để phân biệt các chất A, B, C, D thì ta chỉ cần nhận biết các chất A, B, C chất còn lại phải là D, nhng khi đề bài yêu cầu nhận biết các chất A, B, C, D thì ta cần nhận biết từng chất một. Tất cả các chất dùng để nhận biết các chất theo yêu cầu của bài đợc coi là thuốc thử, chất xúc tác không đợc tính là thuốc thử 1. Các bớc nhận biết chất Bớc 1: Lấy mẫu thử Bớc 2: Chọn thuốc thử theo yêu cầu của bài (thuốc thử tuỳ chọn, thuốc thử quy định, không dùng thêm thuốc thử bên ngoài) Bớc 3: Cho thuốc thử vào mẫu thử, dự đoán các hiện tợng Bớc 4: Viết PTHH minh họa. 2. Các dạng nhận biết a. Nhận biết riêng lẻ và nhận biết hỗn hợp - Nhận biết riêng lẻ: Mỗi mẫu thử chỉ có một chất - Nhận biết hỗn hợp: Mẫu thử có từ hai chất trở lên Khi mẫu thử ở dạng dung dịch ta nhận biết qua các dấu hiệu tạo ra do các PƯHH tạo nên các thành phần của mẫu thử. Khi mẫu thử ở dạng rắn nên dùng chất thích hợp để hoà tan mẫu thử Khi mẫu thử là chất khí (oxit axit hoặc các chất khử hay oxi hoá khác) ta dùng dd kiềm hoặc các chất khử hay oxi hoá để nhận biết b. Nhận biết với thuốc thử hạn chế Dùng đúng lợng thuốc thử đã cho có thể nhận biết đợc một, vài hoặc tất cả mẫu thử. Trờng hợp, sử dụng hết lợng thuốc thử đã cho mà cha nhận biết đợc hết mẫu thử, ta có thể lợi dụng các tính chất của các mẫu đã nhận biết đợc để nhận biết các mẫu thử còn lại. c. Nhận biết các chất mà không dùng thêm thuốc thử ngoài Ta lần lợt cho các mẫu thử tác dụng với nhau, lập bảng tổng kết và thống kê kết quả thu đợc, từ đó rút ra kết luận. 1 F.01 3. Các nhóm mẫu thử a. Amoni và muối của kim loại + Nhóm 1: Muối của kim loại kiềm Nhận biết qua màu ngọn lửa, khi nhúng dd muối của kim loại cần nhận biết lên đầu giây Pt sạch và đốt trên ngọn lửa đèn khí sẽ có hiện tợng sau: Muối của Na: Ngọn lửa màu vàng Muối của K: Ngọn lửa màu tím Muối của Li: Ngọn lửa màu đỏ + Nhóm 2: Dd muối amoni sẽ giải phóng NH 3 mùi khai khi cho tác dụng với NaOH và đun nóng nhẹ Dd muối của bạc sẽ tạo kết tủa trắng AgCl khi cho muối này tác dụng với dd của thuốc thử có gốc clorua. + Nhóm 3: Dd muối của Cu màu xanh dơng, tạo kết tủa xanh khi tác dụng với dd kiềm + Nhóm 4: Dd muối của kim loại lỡng tính (Al, Zn ) Tạo đợc kết tủa khi tác dụng với dd kiềm, kết tủa này tan trong dd kiềm d + Nhóm 5: Dd muối của Ca, Mg Tạo đợc kết tủa trong dd bazơ [Ca(OH) 2 ít tan] + Nhóm 6: Dd muối của sắt Tạo đợc kết tủa màu đặc trng khi tác dụng với dd bazơ : Fe(OH) 2 màu trắng xanh, Fe(OH) 3 màu nâu đỏ Lu ý: dd muối của Ca và Sr sẽ tạo hiđroxit ít tan khi tác dụng với dd kiềm b. Các gốc axit + Nhóm 1: Gốc của axit yếu và trung bình Thờng tạo khí khi tác dụng với axit mạnh: CO 3 hoặc HCO 3 tạo khí CO 2 ; HSO 3 hoặc SO 3 tạo khí SO 2 Đối với gốc HPO 4, , H 2 PO 4 , PO 4 tạo đợc kết tủa màu vàng khi cho tác dụng với dd muối của Ag + Nhóm 2: các gốc của axit mạnh - Phân nhóm 1: Gốc của axit có oxi HSO 4 , SO 4 thờng dùng dd muối của Ba để tạo kết tủa trắng NO 3 thờng cho mẫu thử này tác dụng với kim loại Cu có đun nhẹ, sinh chất khí, khí này hoá nâu trong không khí. - Phân nhóm 2: Gốc axit không có oxi Cho mẫu thử này tác dụng với dd muối của Ag sẽ tạo đợc các kết tủa có màu đặc trng: AgCl màu trắng, từ từ hoá đen ngoài ánh sáng; AgBr kết tủa vàng, hoá đen nhanh ngoài ánh sáng. Vậy dd muối của kim loại yếu và trung bình thờng tạo kết tủa khi tác dụng với dd kiềm, dd muối của các gốc axit yếu thờng đợc nhận biết bằng cách cho tác dụng với axit mạnh để tạo khí hoặc kết tủa. 2 F.01 B. Tách chất Nguyờn tc: Tỏch hn hp hai cht AB Bc 1: Chn cht X ch tỏc dng vi A (m khụng tỏc dng vi B) chuyn A thnh AX dng kt ta, bay hi hoc ho tan; tỏch khi B (bng cỏch lc hoc t tỏch). Bc 2: iu ch li cht A t AX * S tng quỏt: B A, B AX A Cần chú ý đến tính chất hóa học về trạng thái của chất cần tách: tính tan, sự hoà tan, tạo kết tủa hay bay hơi . để tạo ra các chất cần tách tồn tại ở những trạng thái khác nhau, chất có thể tự tách hoặc sử dụng các phơng pháp lọc, nhiệt luyện, thuỷ luyện, diện phân để tách các chất. Nên đa các chất về dạng các muối (dùng phơng pháp thuỷ luyện hay điện phân dd để điều chế kim loại tơng ứng), tạo kết tủa hiđroxit bằng dd kiềm sau đó có thể điều chế kim loại bằng phơng pháp nhiệt luyện. Riêng Al không đợc dùng biện pháp thuỷ luyện hay nhiệt luyện, mà phải điện phân nóng chảy Al 2 O 3 trong cliolit để thu đ- ợc kim loại này.Đối với kim loại kiềm thổ (Ca, Ba .) nên tạo kết tủa cacbonat. Khi bài ra có xuất hiện kim loại lỡng tính, cần xem xét đến khả năng tạo kết tủa rồi tan trong kiềm d hiđroxit tơng ứng (thu lại kết tủa bằng cách sục khí CO 2 vào dd) để tạo ra sự tồn tại khác nhau về thể của các chất cần tách. Nếu bài ra có sự tồn tại của muối Zn và Al ta cần lợi dụng tính chất Zn(OH) 2 tan trong dd amoniac do tạo phức, trong khi Al không có khả năng tạo phức trên: NH 3 (k) + H 2 O(l) NH 4 OH(dd) AlCl 3 (dd) + 3NH 4 OH(dd) Al(OH) 3 (r) +3 NH 4 Cl(dd) ZnCl 2 (dd) + 4NH 4 OH(dd) Zn(NH 3 ) 4 CL 2 (dd) + 4H 2 O(l) Sau đó, làm xuất hiện kết tủa Zn(OH) bằng dd kiềm Zn(NH 3 ) 4 Cl 2 (dd) + 2NaOH(dd) Zn(OH) 2 (r) + 2NaCl(dd) + 4NH 3 (k) Cũng có thể áp dụng tính chất thụ động hoá trong H 2 SO 4 (đặc/nguội) và HNO 3 (đặc/ nguội) của nhôm và sắt để tách các kim loại này ra khỏi hỗn hợp. Lu ý: Không tách chất bằng cách tạo các muối sunfat (bền nhiệt, trơ về hoá học rất khó hoà tan) hoặc các muối nitrat dễ gây nổ. Ví dụ không tách chất khi cho tạo kết tủa BaSO 4 , hoặc AgCl hai muối này rất khó hoà tan và bền nhiệt. 3 Tái tạo A + X Tách A,B F.01 NhËn biÕt mét sè chÊt v« c¬ Hoá chất Thuốc thử Hiện tượng Phương trình hóa học minh họa - Axit - Bazơ kiềm Quỳ tím - Quỳ tím hoá đỏ - Quỳ tím hoá xanh Gốc nitrat Cu Tạo khí không màu, để ngoài không khí hoá nâu 8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO (không màu) 2NO + O 2 → 2NO 2 (màu nâu) Gốc sunfat BaCl 2 Tạo kết tủa trắng không tan trong axit H 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO Na 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO Gốc sunfit - BaCl 2 - Axit - Tạo kết tủa trắng không tan trong axit. - Tạo khí không màu. Na 2 SO 3 + BaCl 2 → BaSO Na 2 SO 3 + HCl → BaCl 2 + SO Gốc cacbonat Axit, BaCl 2 , AgNO 3 - Tạo khí không màu. - Tạo kết tủa trắng. - Tạo kết tủa trắng. CaCO 3 +2HCl → CaCl 2 + CO Na 2 CO 3 + BaCl 2 → BaCO Na 2 CO 3 + 2AgNO 3 → Ag Gốc photphat AgNO 3 Tạo kết tủa màu vàng, hóa đen nhanh ngoài ánh sáng Na 3 PO 4 + 3AgNO 3 → Ag (màu vàng) Gốc clorua AgNO 3 , Pb(NO 3 ) 2 Tạo kết tủa trắng, từ từ hoá đen ngoài ánh sáng HCl + AgNO 3 → AgCl 2NaCl + Pb(NO 3 ) 2 → PbCl Muối sunfua - Axit, - Pb(NO 3 ) 2 - Tạo khí mùi trứng thối. - Tạo kết tủa đen. Na 2 S + 2HCl → 2NaCl + H Na 2 S + Pb(NO 3 ) 2 → PbS Muối sắt (II) NaOH Tạo kết tủa trắng xanh, sau đó bị hoá nâu ngoài không khí. FeCl 2 + 2NaOH → Fe(OH) 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → Muối sắt (III) Tạo kết tủa màu nâu đỏ FeCl 3 + 3NaOH → Fe(OH) Muối magie Tạo kết tủa trắng MgCl 2 + 2NaOH → Mg(OH) Muối đồng Tạo kết tủa xanh lam Cu(NO 3 ) 2 +2NaOH → Cu(OH) Muối nhôm (hoặc muối Zn) Tạo kết tủa trắng, tan trong NaOH dư AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) Al(OH) 3 + NaOH (dư) → Hoá chất Thuốc thử Hiện tượng Phương trình hóa học minh họa Khí SO 2 - Ca(OH) 2 , - dd nước brom Làm đục nước vôi trong. Mất màu vàng nâu của dd nước brom SO 2 + Ca(OH) 2 → CaSO 3 ↓ + H 2 O SO 2 + 2H 2 O + Br 2 → H 2 SO 4 + 2HBr Khí CO 2 Ca(OH) 2 Làm đục nước vôi trong CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O Khí N 2 Que diêm đỏ Que diêm tắt 4 F.02 F.02 F.01 Khớ NH 3 Qu tớm m Qu tớm m hoỏ xanh Khớ CO CuO (en) Chuyn CuO (en) thnh . CO + CuO o t Cu + CO 2 (en) () Khớ HCl - Qu tớm m - AgNO 3 - Qu tớm m hoỏ - To kt ta trng HCl + AgNO 3 AgCl + HNO 3 Khớ H 2 S Pb(NO 3 ) 2 To kt ta en H 2 S + Pb(NO 3 ) 2 PbS + 2HNO 3 Khớ Cl 2 Giy tm h tinh bt Lm xanh giy tm h tinh bt Axit HNO 3 Bt Cu Cú khớ mu nõu xut hin 4HNO 3 + Cu Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H Tách một số chất vô cơ Cht cn tỏch Phn ng tỏch v phn ng tỏi to li cht ban u Al (Al 2 O 3 hay hp cht nhụm) Al dd NaOH NaAlO 2 2 CO Al(OH) 3 o t Al 2 O 3 ủpnc Al Zn (ZnO) Zn dd NaOH Na 2 ZnO 2 2 CO Zn(OH) 2 o t ZnO o 2 t H Zn Mg (MgO) Mg HCl MgCl 2 NaOH Mg(OH) 2 o t MgO CO Mg Fe (FeO hoc Fe 2 O 3 ) Fe HCl FeCl 2 NaOH Fe(OH) 2 o t FeO 2 H Fe Cu (CuO) Cu 2 4 H SO ủaởc, noựng CuSO 4 NaOH Cu(OH) 2 o t CuO 2 H Cu 5 F.03 . nhận biết các chất A, B, C chất còn lại phải là D, nhng khi đề bài yêu cầu nhận biết các chất A, B, C, D thì ta cần nhận biết từng chất một. Tất cả các chất. để nhận biết các chất. Đọc kỹ đề bài, để không nhầm lẫn giữa nhận biết và phân biệt các chất. Ví dụ: để phân biệt các chất A, B, C, D thì ta chỉ cần nhận