Nhận biết-Tách riêng - điều chế chất

NhËn biÕt-T¸ch riªng - §iỊu chÕ chÊt Tách và tinh chế chất Gv: Nguyễn Cửu Phúc MỘT SỐ PHẢN ỨNG TÁCH VÀ TÁI TẠO CHẤT HỮU CƠ PHẢN ỨNG TÁCH & TÁI TẠO PHƯƠNG PHÁP THU HỒI ANKEN R–CH =CH2 + Br2 → R–CHBr –CH2Br to R–CHBr–CH2Br + Zn → R–CH=CH2 + ZnBr2 thu lấy anken khí bay ra (hoặc chiết lấy anken lỏng phân lớp) ANK-1-IN NH3 R–C≡CH + [Ag(NH3)2]OH ⎯→ R–C ≡ CAg ↓ + H2O + 2NH3 R –C ≡ CAg + HCl → R–C ≡ CH + AgCl ↓ lọc bỏ kết tủa AgCl để thu hồi ankin lỏng hoặc thu lấy ankin khí. RƯỢU 2R–OH + 2 Na → 2R–ONa + H2 ↑ R–ONa + H2O → R–OH + NaOH Chưng cất để thu hồi rượu. PHENOL C6H5–OH + NaOH → C6H5–ONa + H2O C6H5–ONa + HCl → C6H5–OH + NaCl làm lạnh để kết tinh hoàn toàn phenol rồi lọc lấy. ANILIN C6H5–NH2 + HCl → C6H5NH3Cl C6H5–NH3Cl + NaOH → C6H5–NH2 + NaCl +H2O anilin lỏng không tan trong dung dịch , chiết để tách. ANKYL AMIN R–NH2 + HCl → R–NH3Cl R–NH3Cl + NaOH → R–NH2 ↑ +NaCl +H2O thu lấy amin khí. ANDEHIT Ni R-CHO + H2 ⎯⎯→ RCH OH t0 2 RCH OH + CuO t0 RCHO + Cu + H O 2 ⎯⎯→ 2 -Làm lạnh hay hòa tan vào nước -Hóa hơi rồi dẫn qua CuO, to AXIT HỮU CƠ 2R–COOH +Ba(OH)2 → (R –COO)2Ba + 2H2O (R–COO)2Ba +H2SO4 → 2R–COOH + BaSO4 ↓ -lọc bỏ kết tủa , chưng cất dung dịch thu được axit . 2R–C≡CH + Ag2O ⎯→ 2R–C ≡ CAg ↓ + H2O Vd 1:Trình bày phương pháp hóa học tách hỗn hợp khí: CO2 , C2H4 , C2H2 , C2H6 . Giải : Dẫn hỗn hợp vào dung dịch nước vôi trong , lọc tách ↓ đem hòa tan trong dung dịch HCl đun nóng thu lấy CO2. CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O +CO2 ↑ Hỗn hợp khí còn lại dẫn qua dung dịch AgNO3 trong NH3 lọc lấy ↓ cho tác dụng với dung dịch HCl sẽ tách riêng được C2H2. CHUYÊN HÓA 12-LTĐH Tài liệu lưu hành nội bộ Trang 8 Tách và tinh chế chất Gv: Nguyễn Cửu Phúc ⎯→ CH≡CH + Ag2O NH3 AgC ≡ CAg ↓ + H2O Hay HC≡CH + 2[Ag(NH3)2]OH ⎯→ AgC ≡ CAg↓ + 2H2O + 4NH3 AgC ≡ CAg + 2 HCl → HC ≡ CH + 2AgCl ↓ Hai khí còn lại tiếp tục dẫn qua dung dịch Br2 ,C2H6 không phản ứng thoát ra khỏi dung dịch Br2. Dung dịch nhận được cho tác dụng bột Zn đun nóng tái tạo được C2H4. CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br ; o CH2Br–CH2Br + Zn ⎯t→ CH2=CH2 + ZnBr2 Vd 2: Tách riêng hỗn hợp C6H6 , C6H5–OH , C6H5–NH2. Giải : Sơ đồ tách C6H6  1dd HCl  C6H5NH3Cl  1.ddNaOH 2.chiết C6H5OH↓ C6H5–OH 2.chiết C6H6 C6H5–NH2 Các phương trình phản ứng : C6H5–OH C6H6  1.ddNaOH 2.chiết  C6H5ONa NaOH dư  1.ddHCl 2.chiết C6H5OH C6H5–OH + NaOH → C6H5–ONa + H2O C6H5–ONa + HCl → C6H5–OH + NaCl C6H5–NH2 + HCl → C6H5NH3Cl C6H5–NH3Cl + NaOH → C6H5–NH2 + NaCl +H2O Vd 3: Bằng phương pháp hóa học tách riêng hỗn hợp : CH3–CHO , CH3–COOH , C2H5–OH. Giải:Tách hỗn hợp theo sơ đồ sau : 3 CH CHO (CH3COO)2Ba 3 CH COOH 1.ddBa(OH)2  1.ddH2SO4 2.chưng cất  CH3COOH  1. H2O C H OH 2.cô cạn rồi C2H5 ONa  2.chưng cất C2H5OH 2 5 làm lạnh CH3CHO C2H5OH  1.Na 2.chưng cất NaOH Các phương trình phản ứng : H2O CH3CHO CH3–COOH + Ba(OH)2 → (CH3 –COO)2Ba + 2H2O (CH3–COO)2Ba + H2SO4 → 2CH3–COOH + BaSO4 ↓ 2C2H5–OH + 2 Na → 2 C2H5–ONa + H2 ↑ 2H2O + 2 Na → 2 NaOH + H2 ↑ C2H5–ONa + H2O → C2H5–OH + NaOH Vd 4 : Tinh chế C2H2 có lẫn CH4 và H2 Giải : Thực hiện tinh chế theo sơ đồ sau:  ddHCl  C2H2 ↑ C2H2 CH4 H2  AgNO3/NH3 AgC≡CAg CH4  AgCl ↓ Các phương trình phản ứng : H2 HC≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 ⎯→ AgC ≡ CAg ↓ + 2NH4NO3 Hoặc: HC≡CH + 2[Ag(NH3)2]OH ⎯→ AgC ≡ CAg ↓+ 2H2O + 4NH3 AgC ≡ CAg + 2 HCl ⎯→ HC ≡ CH + 2AgCl ↓ Vd 5: Tinh chế axit axetic có lẫn axit sulfuric. Giải : Cho hỗn hợp tác dụng với (CH3COO)2Ba , H2SO4 cho phản ứng tạo ↓ BaSO4. Lọc bỏ kết tủa , dung dịch đem chưng cất thu được CH3COOH tinh khiết. (CH3COO)2Ba + H2SO4 → 2 CH3COOH + BaSO4 ↓ Vd 6: Có 4 chất khí andehit fomic, butan, propilen, vinyl axetilen. a) Phân biệt các chất khí trên nếu chúng được chứa trong các lọ mất nhãn b) Tinh chế andehit fomic từ hỗn hợp 4 chất. Giải : a) Lấy mỗi chất một ít để làm mẫu. Thử 4 mẫu với dung dịch AgNO3 trong NH3 (đun nóng ï): • Mẫu có gương bạc chứa HCHO. • Mẫu có kết tủa màu vàng chứa vinylaxetylen. Thử 2 mẫu còn lại với dung dịch Br2: • Mẫu thử nào làm mất màu brom chứa propylen . Mẫu còn lại là butan o HCHO + 4AgNO3 +6NH3 + 2H2O ⎯⎯t → (NH4)2CO3 + 4Ag ↓ + 4 NH4NO3 o Hoặc : HCHO + 4 [Ag(NH3)2]OH ⎯t→ (NH4)2CO3 + 4Ag ↓ + 6 NH3 ↑ +2 H2O CH2=CH-C≡CH + AgNO3 + 2NH3 ⎯→ CH2=CH-C≡CAg ↓ + NH4NO3 Hoặc : CH2=CH–C≡CH + [Ag(NH3)2]OH ⎯→ CH2=CH–C ≡ CAg ↓ + H2O + 2NH3 CH3-CH=CH2 + Br2 → CH3-CHBr-CH2Br b) Trộn hỗn hợp khí với lượng dư H2 rồi đun nóng với Ni đến khi phản ứng hoàn toàn. Dẫn hỗn hợp sản phẩm vào H2O chỉ có CH3OH bị hấp thụ, các khí còn lại không phản ứng bay ra. Dung dịch nhận được đun nóng rồi dẫn hơi rượu qua ống đựng CuO, to thu hồi HCHO. Ni/to HCHO + H2 ⎯⎯⎯→ CH3OH 2 2 ⎯⎯⎯→ 3 2 2 3 3 2 2 ⎯⎯⎯→ 3 2 3 CH =CH-C≡CH + 3 H Ni/to CH -CH -CH -CH CH -CH=CH + H Ni/to CH -CH -CH to BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ : CH3OH + CuO ⎯⎯→ HCHO + Cu + H2O 1) Khi oxihóa rượu etilic thu được hỗn hợp andehit, axit ,nước và rượu còn dư. Nêu phương pháp tách riêng các hóa chất ra khỏi hỗn hợp . 2) Tách riêng các khí ra khỏi các hỗn hợp sau : a) metylamin , axetilen , etilen , etan. b) axetilen , etilen , propan , cacbonic . 3) Nêu phương pháp điều chế phenol và anilin từ benzen. Nếu có hỗn hợp chứa 3 hợp chất hữu cơ trên , hãy nêu phương pháp tinh chế anilin từ hỗn hợp . 4) Tách riêng từng chất sau ra khỏi hỗn hợp :CH3COOH , CH3-OH , C6H6 . 5) Tinh chế o-cresol (2-metyl phenol) ra khỏi hỗn hợp với benzen và hexan. ===================♥================== CHUYÊN HÓA 12-LTĐH Tài liệu lưu hành nội bộ Trang 10 A- NhËn biÕt c¸c chÊt: Cã nhiỊu ph­¬ng ph¸p nhËn biÕt: Ph­¬ng ph¸p vËt lÝ, sinh häc, ho¸ lÝ, ho¸ häc... Víi ch­¬ng tr×nh phỉ th«ng, ®Ĩ nhËn biÕt c¸c chÊt (nguyªn tè, hỵp chÊt, ion) chđ yÕu dïng ph­¬ng ph¸p ho¸ häc. I-Nguyªn t¾c cđa ph­¬ng ph¸p ho¸ häc: Dùa vµo c¸c ph¶n øng ®Ỉc tr­ng, nghÜa lµ nh÷ng ph¶n øng g©y ra c¸c hiƯn t­ỵng bªn ngoµi mµ gi¸c quan chĩng ta cã thĨ c¶m thơ ®­ỵc. VÝ dơ: B»ng m¾t, ta biÕt ®­ỵc c¸c ph¶n øng t¹o thµnh kÕt tđa, tho¸t bät khÝ, hoµ tan, t¹o mµu, ®ỉi hoỈc mÊt mµu. B»ng mịi ta nhËn biÕt ®­ỵc c¸c ph¶n øng t¹o thµnh c¸c khÝ cã mïi ®Ỉc biƯt nh­ NH3 (mïi khai), H2S (mïi trøng thèi), SO2 (mïi xèc), axit axetic (mïi giÊm), este (mïi th¬m)... §èi víi c¸c chÊt khÝ th× ph¶n øng ch¸y vµ ph¶n øng ng­ng tù h¬i n­íc cịng lµ ph¶n øng ®Ỉc tr­ng.  Chĩ ý: Kh«ng dïng c¸c ph¶n øng kh«ng ®Ỉc tr­ng ®Ĩ nhËn biÕt. VÝ dơ dïng dung dÞch NaOH ®Ĩ nhËn biÕt dung dÞch HCl vµ ng­ỵc l¹i, v× mỈc dÇu ph¶n øng cã x¶y ra nh­ng ta kh«ng quan s¸t ®­ỵc. II- C¸c kh¸i niƯm: +Thuèc thư chän ®Ĩ nhËn biÕt: C¸c ho¸ chÊt dïng ®Ĩ ph¶n øng víi chÊt ph©n tÝch ®­ỵc gäi lµ c¸c thuèc thư (kĨ c¶ n­íc, qu× tÝm, phenoltalein). Trong c¸c bµi tËp vỊ nhËn biÕt cã thĨ cho dïng thuèc thư kh«ng h¹n chÕ, h¹n chÕ hoỈc kh«ng dïng thuèc thư (trong tr­êng hỵp nµy b¶n th©n c¸c chÊt cÇn nhËn biÕt ®ãng vai trß lµ thuèc thư). + NhËn biÕt chÊt riªng rÏ (c¸c ho¸ chÊt cÇn nhËn biÕt chøa trong c¸c lä riªng biƯt) vµ nhËn biÕt chÊt trong hçn hỵp (c¸c chÊt cÇn nhËn biÕt chøa trong cïng dung dÞch hoỈc cïng hçn hỵp r¾n, bét). NhËn biÕt hçn hỵp khã h¬n, v× ta nhËn biÕt mét chÊt nµo ®ã th× ph¶i xem c¸c chÊt kh¸c cã ph¶n øng t­¬ng tù kh«ng hoỈc g©y ra ph¶n øng kh¸c lµm c¶n trë ph¶n øng ®Ỉc tr­ng cđa chÊt cÇn nhËn biÕt. III- C¸c b­íc gi¶i: B­íc 1: Ph©n tÝch, nhËn xÐt. - X¸c ®Þnh lo¹i chÊt, lo¹i chøc cho tõng chÊt. - X¸c ®Þnh thuèc thư, ph¶n øng ®Ỉc tr­ng cho tõng lo¹i chÊt vµ tõng chÊt. - So s¸nh thÝ nghiƯm cÇn tiÕn hµnh víi thuèc thư, x¸c ®Þnh mét tr×nh tù tiÕn hµnh ®Ĩ t×m c¸c chÊt theo mét tr×nh tù ®ĩng ®¾n, ng¾n gän, hỵp lÝ. B­íc 2: Tr×nh bµy lêi gi¶i. CÇn nªu râ ®­ỵc c¸c ý sau: - C¸ch thøc tiÕn hµnh thÝ nghiƯm. - Chän thuèc thư. - HiƯn t­ỵng quan s¸t ®­ỵc. - KÕt luËn nhËn biÕt ®­ỵc chÊt nµo. -ViÕt ph­¬ng tr×nh ph¶n øng gi¶i thÝch. IV- Ph©n lo¹i c¸c bµi tËp nhËn biÕt Cã nhiỊu c¸ch ph©n lo¹i: - Theo thuèc thư ®em sư dơng: Dïng thuèc thư kh«ng h¹n chÕ, h¹n chÕ hoỈc kh«ng dïng thuèc thư. - NhËn biÕt chÊt riªng rÏ vµ nhËn biÕt chÊt trong hçn hỵp. 1-NhËn biÕt thµnh phÇn cđa mét chÊt hay mét chÊt cho biÕt. ViƯc kiĨm tra chÊt ®· ®­ỵc biÕt tr­íc thµnh phÇn cã thĨ ®­ỵc thùc hiƯn theo c¸c b­íc sau: - KiĨm tra tÝnh chÊt vËt lÝ: Mµu s¾c, tÝnh tan trong n­íc, mµu ngän lưa... -KiĨm tra b»ng ph¶n øng ho¸ häc ®Ỉc tr­ng cho cation hoỈc anion cđa chÊt b»ng thuèc thư thÝch hỵp. VÝ dơ 1: Lµm thÕ nµo ®Ĩ nhËn biÕt trong axit clohi®ric cã clo vµ hi®ro? ¸nh s¸ng Gi¶i: - LÊy mét Ýt dung dÞch axit clohi®ric cho t¸c dơng víi dung dÞch AgNO3, xuÊt hiƯn kÕt tđa tr¾ng, ®Ĩ ngoµi ¸nh s¸ng ho¸ ®en. Chøng tá cã clo (Cl-). Ag+ + Cl- = AgCl¯ tr¾ng 2AgCl 2Ag + Cl2­ (hoỈc cho t¸c dơng víi MnO2, to cã khÝ tho¸t ra mµu vµnglơc, mïi h¾c- Cl2). -NhËn biÕt thuèc thư h¹n chÕ: Trong bµi tËp d¹ng nµy, h¹n chÕ vỊ sè l­ỵng thuèc thư, lo¹i thuèc thư hoỈc h¹n chÕ c¶ sè l­ỵng vµ lo¹i thuèc thư; hoỈc cho sư dơng mét chÊt nµo ®ã mµ th«i. Trong tr­êng hỵp ®¬n gi¶n chØ dïng mét thuèc thư lµ cã thĨ ph©n biƯt ®­ỵc c¸c cation hoỈc c¸c anion. §iỊu nµy cã thĨ thùc hiƯn nÕu c¸c ph¶n øng kh«ng c¶n trë lÉn nhau. VÝ dơ 1: Cã ba dung dÞch (NH4)2SO4, NH4Cl, Na2SO4 chøa trong c¸c lä mÊt nh·n. H·y dïng 1 ho¸ chÊt ®Ĩ ph©n biƯt c¸c dung dÞch trªn. Gi¶i: B­íc 1- Ph©n tÝch, nhËn xÐt (®­a ra ®Ĩ tham kh¶o, kh«ng cÇn ph¶i tr×nh bµy trong lêi gi¶i). ChÊt Cation Ph¶n øng ®Ỉc tr­ng Anion Ph¶n øng ®Ỉc tr­ng (NH4)2SO4 NH4+ NH4+ + OH- = NH3­ SO42- SO42- + Ba2+ = BaSO4¯ NH4Cl NH4+ NH4+ + OH- = NH3­ Cl- Cl- + Ag+ = AgCl¯ Na2SO4 Na+ Thư mµu ngän lưa SO42- SO42- + Ba2+ = BaSO4¯ - Chän thuèc thư: + Ph©n biƯt cation NH4+ vµ Na+ + Ph©n biƯt anion Cl- vµ SO42- ChÊt cÇn lÊy Dïng anion OH-. Dïng cation Ba2+. Dung dÞch Ba(OH)2 (Kh«ng dïng AgOH v× chÊt ®ã kh«ng bỊn, kh«ng tån t¹i).  Chĩ ý: Ph©n biƯt 2 anion Cl- vµ SO42- nªn chän ion Ba2+ ®Ĩ nhËn ra ion SO42- tr­íc mµ kh«ng dïng ion Ag+ ®Ĩ ph©n biƯt ion Cl-, v× Ag2SO4 lµ chÊt Ýt tan, víi nång ®é ion SO42- ®đ lín cịng cã thĨ cho kÕt tđa! B­íc 2- Tr×nh bµy lêi gi¶i: -LÊy mçi dung dÞch mét Ýt, nhá vµo ®ã dung dÞch Ba(OH)2. -HiƯn t­ỵng: + Mét dung dÞch kh«ng cã kÕt tđa, dung dÞch ®ã lµ NH4Cl. + Hai dung dÞch cã kÕt tđa mµu tr¾ng. §un nãng, èng nµo cã khÝ tho¸t ra mïi khai lµ dung dÞch (NH4)2SO4. èng cßn l¹i lµ dung dÞch Na2SO4. - Ph­¬ng tr×nh ph¶n øng: 2NH4Cl + Ba(OH)2 = 2NH3­ + BaCl2 + 2H2O (NH4)2SO4 + Ba(OH)2 = 2NH3­ + BaSO4¯ + 2H2O Na2SO4 + Ba(OH)2 = 2NaOH + BaSO4¯ VÝ dơ 2: Cã ba dung dÞch lo·ng lµ NaOH, H2SO4 vµ HCl ®ùng trong ba b×nh kh«ng ghi nh·n. ChØ dïng phÊn viÕt b¶ng (®¸ phÊn), lµm thÕ nµo ®Ĩ nhËn biÕt tõng chÊt ®ùng trong mçi b×nh. Gi¶i: §¸ phÊn lµ CaCO3 (gi¶ thiÕt lµ nguyªn chÊt). NÕu dïng ®¸ phÊn d¹ng bét ta cã thĨ nhËn ra ba dung dÞch ®· cho theo nh÷ng dÊu hiƯu cđa ph¶n øng ghi trong b¶ng d­íi ®©y: D.dÞch DÊu hiƯu ®Ĩ nhËn biÕt Ph­¬ng tr×nh ph¶n øng víi CaCO3 H2SO4 Cã khÝ tho¸t ra (sđi bät), d.dÞch thu ®­ỵc vÈn ®ơc. H2SO4 + CaCO3 = CaSO4¯ + CO2­+ H2O (Ýt tan) HCl Cã khÝ tho¸t ra (sđi bät), d.dÞch thu ®­ỵc trong suèt. 2HCl + CaCO3 = CaCl2 + CO2­+ H2O (tan) NaOH Kh«ng cã dÊu hiƯu cđa ph¶n øng. Trong mét sè tr­êng hỵp cã thĨ dïng ngay s¶n phÈm ph¶n øng ®Ĩ lµm thuèc thư. ë ®©y cÇn h×nh dung tr­íc s¶n phÈm t¹o thµnh nµo cã thĨ dïng ®Ĩ ph©n biƯt mét sè chÊt , sau ®ã chän thuèc thư thÝch hỵp, võa giĩp ph©n biƯt chÊt, võa t¹o ra s¶n phÈm theo yªu cÇu mong muèn. VÝ dơ 3: H·y nªu ph­¬ng ph¸p nhËn biÕt c¸c dung dÞch (bÞ mÊt nh·n) sau ®©y: AlCl3 ; NaCl; MgCl2 ; H2SO4. §­ỵc dïng thªm mét trong nh÷ng thuèc thư sau ®©y: Qu× tÝm, Cu, Zn, c¸c dung dÞch NH3, HCl, NaOH, BaCl2, AgNO3, Pb(NO3)2. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng. (§HSP Hµ Néi 2000- tr111) Gi¶i: Dïng dung dÞch NaOH. C¸ch thư: LÊy mçi mÉu mét Ýt dung dÞch. Cho dÇn dung dÞch NaOH vµo c¸c dung dÞch cÇn nhËn biÕt cho ®Õn d­. HiƯn t­ỵng quan s¸t ®­ỵc: - KÕt tđa tr¾ng tan trong dung dÞch NaOH d­: Dung dÞch AlCl3. Al3+ + 3OH- = Al(OH)3¯ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O - Cã kÕt tđa tr¾ng, kh«ng tan trong NaOH d­: Dung dÞch MgCl2. Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2¯ -Kh«ng cã tÝn hiƯu : Dung dÞch H2SO4 vµ NaCl. Dïng Mg(OH)2 võa t¸ch ®Ĩ ph©n biƯt hai chÊt cßn l¹i. HiƯn t­ỵng: - KÕt tđa tr¾ng tan nhanh: Dung dÞch H2SO4. Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2H2O -KÕt tđa kh«ng bÞ tan: Dung dÞch NaCl. VÝ dơ 4: Trong phßng thÝ nghiƯm cã 4 lä dung dÞch bÞ mÊt nh·n ®ùng riªng biƯt c¸c chÊt: Na2CO3, Na2SO4, CH3COONa, AgNO3. Cã c¸c dung dÞch axit lµm thuèc thư. H·y nhËn ra mçi dung dÞch. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ®Ĩ gi¶i thÝch. Gi¶i: Cho axit HCl lÇn l­ỵt t¸c dơng víi: Na2CO3, Na2SO4, CH3COONa, AgNO3. NhËn ra dung dÞch Na2CO3 do t¹o thµnh s¶n phÈm cã khÝ bay ra. 2 HCl + Na2CO3 = 2 NaCl + H2O + CO2­ NhËn ra dung dÞch CH3COONa do xuÊt hiƯn mïi giÊm chua cđa CH3COOH. HCl + CH3COONa = NaCl + CH3COOH NhËn ra dung dÞch AgNO3 do t¹o thµnh AgCl kÕt tđa tr¾ng. HCl + AgNO3 = AgCl¯ + HNO3 Dung dÞch kh«ng t¸c dơng víi axit HCl lµ dung dÞch Na2SO4. 3-NhËn biÕt c¸c chÊt kh«ng dïng thªm thuèc thư: Trong tr­êng hỵp nµy, c¸c chÊt cÇn nhËn biÕt ®ãng vai trß thuèc thư cho nhau. Mét sè dung dÞch cã mµu ®Ỉc tr­ng cã thĨ nhËn biÕt ngay ®Çu tiªn (vÝ dơ dung dÞch muèi ®ång (II) cã mµu xanh lam), dïng nhËn biÕt tiÕp c¸c chÊt kh¸c. Cịng cã thĨ dïng s¶n phÈm cđa mét ph¶n øng ®Ĩ nhËn biÕt chÊt kh¸c. Trong tr­êng hỵp chung, nÕu lµ c¸c dung dÞch ( vÝ dơ A, B, C, D, E), ta cho chĩng lÇn l­ỵt t¸c dơng víi nhau (tr×nh bµy c¸ch lµm theo ph­¬ng ph¸p kỴ b¶ng), ghi c¸c hiƯn t­ỵng ®Ỉc tr­ng, nhËn xÐt vµ kÕt luËn nhËn biÕt ®­ỵc c¸c chÊt nµo. VÝ dơ 1: Cã 5 lä mÊt nh·n ®ùng 5 dung dÞch NaOH, KCl, MgCl2 , CuCl2, AlCl3. H·y nhËn biÕt tõng dung dÞch trªn mµ kh«ng ®­ỵc dïng thªm ho¸ chÊt kh¸c. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra. Gi¶i: ·Dung dÞch nµo cã mÇu xanh lam lµ dung dÞch CuCl2. · LÊy 4 dung dÞch cßn l¹i, mçi dung dÞch mét Ýt cho t¸c dơng víi dung dÞch CuCl 2, dung dÞch nµo t¹o kÕt tđa xanh lam lµ dung dÞch NaOH: CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2¯ (xanh lam) + 2NaCl · LÊy 3 dung dÞch cßn l¹i, mçi dung dÞch mét Ýt cho t¸c dơng víi dung dÞch NaOH: -Dung dÞch nµo kh«ng cã kÕt tđa lµ dung dÞch KCl. - Dung dÞch nµo cã kÕt tđa tr¾ng lµ MgCl2: MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2¯ (tr¾ng) + 2NaCl -Dung dÞch nµo cã kÕt tđa keo tr¾ng, kÕt tđa tan trong NaOH d­ lµ AlCl3: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3¯ (keo tr¾ng) + 3NaCl Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 (tan) + 2H2O VÝ dơ 2: Cã 4 lä ®ùng riªng biƯt c¸c dung dÞch: NaCl, MgSO4, HCl, NaOH. a) ChØ biÕt c¸ch nhËn biÕt trong mçi lä, víi ®iỊu kiƯn kh«ng dïng thªm ho¸ chÊt nµo kh¸c. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra. b) Tù chän mét ho¸ chÊt lµm thuèc thư ®Ĩ sù nhËn biÕt c¸c chÊt trªn trë nªn ®¬n gi¶n nhÊt. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng. (BtËp Ho¸ 12 n©ng cao-tr64) Gi¶i: a) NhËn biÕt kh«ng dïng thuèc thư: LÇn l­ỵt lÊy tõng dung dÞch bÊt k× cho t¸c dơng víi 3 dung dÞch cßn l¹i. C¸c dung dÞch ®­ỵc chia thµnh hai nhãm. Nhãm 1: Cã kÕt tđa tr¾ng Mg(OH)2 lµ MgSO4, NaOH. MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2¯ + Na2SO4 (1) Nhãm 2: Kh«ng cã kÕt tđa lµ NaCl, HCl. LÊy c¸c dung dÞch ë nhãm 2 cho t¸c dơng víi Mg(OH)2, chÊt nµo hoµ tan Mg(OH)2 lµ HCl. ChÊt cßn l¹i NaCl. Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O (2) LÊy c¸c dung dÞch ë nhãm 1 cho t¸c dơng víi dung dÞch MgCl2 thu ®­ỵc ë (2), chÊt nµo t¹o kÕt tđa tr¾ng Mg(OH)2 lµ NaOH. ChÊt cßn l¹i lµ MgSO4. MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2¯ + 2NaCl (1) b) Ho¸ chÊt tù chän: Ho¸ chÊt tù chän cã thĨ lµ qu× tÝm, nã giĩp ta nhËn biÕt ®­ỵc dung dÞch HCl (®á qu×) vµ dung dÞch NaOH (xanh qu×). Sau ®ã dïng dung dÞch NaOH ®Ĩ nhËn biÕt dung dÞch MgSO4 (cã kÕt tđa tr¾ng). ChÊt cßn l¹i lµ dung dÞch NaCl. VÝ dơ 3: Cã 6 lä mÊt nh·n ®ùng c¸c dung dÞch kh«ng mµu lµ: Na2SO4 (1); Na2CO3 (2); BaCl2 (3); Ba(NO3)2 (4); AgNO3 (5); MgCl2 (6). B»ng ph­¬ng ph¸p ho¸ häc vµ kh«ng dïng thªm c¸c ho¸ chÊt kh¸c, h·y tr×nh bµy c¸ch nhËn biÕt c¸c dung dÞch trªn, biÕt r»ng chĩng ®Ịu cã nång ®é ®đ lín ®Ĩ c¸c kÕt tđa Ýt tan cịng cã thĨ ®­ỵc t¹o thµnh (kh«ng cÇn viÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng). Gi¶i- LÊy mét dung dÞch bÊt k× cho vµo 5 dung dÞch cßn l¹i, ta cã c¸c hiƯn t­ỵng ®­ỵc tr×nh bµy trong b¶ng sau: Na2SO4 Na2CO3 BaCl2 Ba(NO3)2 AgNO3 MgCl2 Na2SO4 - - ¯ ¯ ¯ - Na2CO3 - - ¯ ¯ ¯ ¯ BaCl2 ¯ ¯ - - ¯ - Ba(NO3)2 ¯ ¯ - - - - AgNO3 ¯ ¯ ¯ - - ¯ MgCl2 - ¯ - - ¯ - Tõ trªn ta thÊy: ·Dung dÞch nµo cho vµo t¹o ra 4 lÇn kÕt tđa lµ dung dÞch Na2CO3 vµ AgNO3 (cỈp dung dÞch 1). ·Dung dÞch nµo cho vµo t¹o ra 3 lÇn kÕt tđa lµ dung dÞch Na2SO4 vµ BaCl2 (cỈp dung dÞch 2). ·Dung dÞch nµo cho vµo t¹o ra 2 lÇn kÕt tđa lµ dung dÞch Ba(NO3)2 vµ MgCl2 (cỈp dung dÞch 3). · LÊy mét trong hai chÊt ë cỈp dung dÞch 3 lÇn l­ỵt cho vµo hai dung dÞch ë cỈp 2, nÕu cã t¹o ra kÕt tđa: - ChÊt cho vµo lµ Ba(NO3)2 cßn l¹i lµ MgCl2. - ChÊt t¹o ra kÕt tđa ë cỈp 2 lµ Na2SO4 cßn l¹i BaCl2. · LÊy Ba(NO3)2 ®· t×m ®­ỵc ë cỈp 3 cho vµo hai dung dÞch ë cỈp 1 nÕu cã kÕt tđa th×: ChÊt t¹o ra kÕt tđa víi Ba(NO3)2 lµ Na2CO3 cßn l¹i lµ AgNO3. 4-NhËn biÕt c¸c chÊt trong cïng mét dung dÞch: * Khi nhËn biÕt tõng ion riªng biƯt b»ng c¸c ph¶n øng ®Ỉc tr­ng mµ kh«ng bÞ c¸c ion kh¸c cã trong dung dÞch c¶n trë th× cã thĨ lÊy dung dÞch ban ®Çu, t×m c¸c ion ®ã b»ng c¸c ph¶n øng ®Ỉc tr­ng. * Khi kh«ng nhËn biÕt ®­ỵc riªng tõng ion ngay tõ hçn hỵp ®Çu th× ta ph¶i tiÕn hµnh nhËn biÕt theo mét tr×nh tù nhÊt ®Þnh. *Chĩ ý: + NÕu cã thĨ ®­ỵc, nªn chän dïng c¸c thuèc thư kh«ng chøa c¸c ion cÇn t×m trong dung dÞch. + Khi thªm thuèc thư cã chøa ion cÇn t×m vµo dung dÞch, ph¶i chĩ ý xem cã ¶nh h­ëng ®Õn c¸c ph¶n øng t×m c¸c ion sau kh«ng? + Khi dïng mét ph¶n øng ®Ỉc tr­ng cho mét ion nµo ®ã, cÇn ph¶i xem c¸c ion kh¸c trong dung dÞch cã ph¶n øng ®ã kh«ng? VÝ dơ 1: Lµm thÕ nµo ®Ĩ nhËn biÕt ®­ỵc ba axit: HCl, HNO3 vµ H2SO4 cïng cã mỈt trong dung dÞch. Gi¶i: · NhËn biÕt axit: Nhĩng vµo dung dÞch giÊy qu× tÝm, giÊy qu× tÝm ho¸ ®á, ®ã lµ dung dÞch axit. · NhËn biÕt HNO3 tr­íc: LÊy mét Ýt dung dÞch ®Çu vµo mét èng nghiƯm, th¶ vµo ®ã vµi m¶nh vơn Cu, cã khÝ mµu n©u tho¸t ra, dung dÞch mµu xanh lam. Chøng tá dung dÞch cã axit HNO3. Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2­ + 2H2O · NhËn biÕt H2SO4 vµ HCl: -LÊy mét Ýt dung dÞch ®Çu vµo mét èng nghiƯm, nhá vµo ®ã dung dÞch Ba(NO3)2 d­, thu ®­ỵc kÕt tđa mµu tr¾ng. T¸ch riªng kÕt tđa vµ dung dÞch. Hoµ tan kÕt tđa trong axit (vÝ dơ axit HCl), kÕt tđa kh«ng tan trong axit, ®ã lµ BaSO4. VËy dung dÞch cã H2SO4. H2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4¯ (tr¾ng) + 2HNO3 - Dung dÞch thu ®­ỵc sau khi t¸ch kÕt tđa chøa HCl, HNO3, Ba(NO3)2 d­. Nhá vµo ®ã dung dÞch AgNO3, thu ®­ỵc kÕt tđa mµu tr¾ng, ®Ĩ ngoµi ¸nh s¸ng ho¸ ®en. Chøng tá trong dung dÞch cã HCl. ¸s¸ng AgNO3 + HCl = AgCl¯ (tr¾ng) + HNO3 2AgCl 2Ag (®en) + Cl2­ B-T¸ch riªng - §iỊu chÕ chÊt I- T¸ch riªng c¸c chÊt ra khái nhau: Nguyªn t¾c chung: T×m c¸c ph¶n øng chän läc, nghÜa lµ chÊt nµy ph¶n øng, chÊt kia kh«ng. Sau ®ã cã thĨ dïng c¸c ph¶n øng t¸i t¹o trë l¹i chÊt cÇn t¸ch. VÝ dơ 1: B»ng ph­¬ng ph¸p ho¸ häc, h·y tr×nh bµy c¸ch t¸ch c¸c chÊt: Al2O3, Fe2O3, SiO2 ra khái hçn hỵp cđa chĩng. Gi¶i: · Hoµ tan hçn hỵp trong dung dÞch NaOH d­ ®un nãng: - Fe2O3 kh«ng tan trong kiỊm, läc t¸ch ®­ỵc Fe2O3. -Dung dÞch cßn l¹i chøa NaAlO2, Na2SiO3, NaOH d­: Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O · Sơc CO2 qua dung dÞch, ®­ỵc chÊt kh«ng tan lµ Al(OH)3. Läc, t¸ch kÕt tđa Al(OH)3 råi nung ë nhiƯt ®é cao ®­ỵc Al2O3: to NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3¯ + NaHCO3 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O · Dung dÞch cßn l¹i cho t¸c dơng víi dung dÞch HCl, thu ®­ỵc chÊt kh«ng tan lµ H2SiO3. Läc, t¸ch H2SiO3 råi nung ë nhiƯt ®é cao ®­ỵc SiO2: to Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3¯ + 2NaCl H2SiO3 SiO2 + H2O II- §iỊu chÕ c¸c chÊt: a) Tõ c¸c chÊt, t×m c¸ch ®iỊu chÕ nhiỊu chÊt kh¸c. Tr­íc hÕt, ph¶i xem gi÷a c¸c chÊt ®ã ph¶n øng víi nhau nh­ thÕ nµo. VÝ dơ: ChØ tõ Na2SO3, (NH4)2CO3, Al, MnO2 vµ c¸c dung dÞch KOH, HCl cã thĨ ®iỊu chÕ ®­ỵc nh÷ng chÊt khÝ g×? ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ®iỊu chÕ c¸c khÝ ®ã. Gi¶i- Tõ c¸c chÊt trªn cã thĨ ®iỊu chÕ ®­ỵc c¸c khÝ: SO2, CO2, H2, Cl2, NH3. C¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ®éc gi¶ tù viÕt! b) Lµm thÕ nµo thu ®­ỵc chÊt tinh khiÕt (khi bÞ lÉn t¹p chÊt). VÝ dơ 1: Nªu nguyªn t¾c chän chÊt lµm kh«. H·y chän chÊt thÝch hỵp ®Ĩ lµm kh« mçi khÝ sau: H2; H2S; SO2; NH3; Cl2. (Olimpic Ho¸ häc- tËp 1 trang 151) Gi¶i: · Nguyªn t¾c chän c¸c chÊt lµm kh«: ChÊt ®­ỵc chän cã tÝnh hĩt Èm cao, kh«ng t¸c dơng vµ kh«ng trén lÉn víi chÊt cÇn lµm kh«. VÝ dơ chÊt cÇn lµm kh« cã tÝnh axit th× kh«ng ®­ỵc chän chÊt lµm kh« cã tÝnh baz¬. Ng­ỵc l¹i, chÊt cÇn lµm kh« cã tÝnh baz¬ kh«ng ®­ỵc chän chÊt lµm kh« cã tÝnh axit... · + H2: Cã thĨ chän H2SO4 ®Ỉc, P2O5, NaOH r¾n, CaCl2 khan... + H2S: Cã thĨ chän P2O5, CaCl2 khan. + SO2: Cã thĨ chän P2O5. + NH3: Cã thĨ chän NaOH r¾n, CaO (míi nung). + Cl2: Cã thĨ chän H2SO4 ®Ỉc, P2O5. VÝ dơ 2: KhÝ CO2 thu ®­ỵc b»ng c¸ch cho CaCO3 t¸c dơng víi dung dÞch HCl th­êng bÞ lÉn t¹p chÊt lµ khÝ HCl vµ h¬i n­íc. H·y tr×nh bµy c¸ch lo¹i bá t¹p chÊt ®Ĩ thu ®­ỵc khÝ CO2 tinh khiÕt. Gi¶i: · Lo¹i HCl b»ng dung dÞch NaHCO3 (hoỈc dung dÞch Ag2SO4): HCl + NaHCO3 = NaCl + H2O + CO2­ (hoỈc 2HCl + Ag2SO4 = 2AgCl¯ + H2SO4) · Lo¹i h¬i H2O nhê c¸c chÊt lµm khan nh­ P2O5 hoỈc H2SO4 ®Ỉc, thu ®­ỵc khÝ CO2 tinh khiÕt. Chĩ ý: * Nh÷ng bµi tËp ®ßi hái l­ỵng chÊt kh«ng thay ®ỉi th× cÇn chĩ ý trong qu¸ tr×nh lo¹i, t¸ch kh«ng ®­ỵc dïng ph¶n øng t¹o thªm hoỈc gi¶m bít chÊt cÇn t¸ch. VÝ dơ 3: H·y nªu mét ph­¬ng ph¸p t¸ch Ag vµ Cu ra khái nhau (gi÷ nguyªn l­ỵng) tõ hçn hỵp bét cđa chĩng. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng. to Gi¶i: Nung hçn hỵp trong kh«ng khÝ, Cu ph¶n øng víi O2, Ag kh«ng ph¶n øng. 2Cu + O2 2CuO Hoµ tan hçn hỵp trong dung dÞch HCl, CuO ph¶n øng t¹o CuCl2 tan, Ag kh«ng ph¶n øng, läc t¸ch ®­ỵc b¹c. ®pdd §iƯn ph©n dung dÞch CuCl2, thu ®­ỵc Cu ë cat«t: CuCl2 Cu¯ + Cl2­ VÝ dơ 4: Tr×nh bµy ph­¬ng ph¸p t¸ch Ag ra khái hçn hỵp Ag, Cu, Fe ë d¹ng bét, chØ dïng duy nhÊt mét dung dÞch chøa mét ho¸ chÊt vµ l­ỵng kim lo¹i cÇn t¸ch vÉn gi÷ nguyªn khèi l­ỵng ban ®Çu. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra vµ ghi râ ®iỊu kiƯn. Gi¶i: Cho hçn hỵp t¸c dơng víi dung dÞch muèi s¾t (III) d­ nh­ FeCl3, Fe2(SO4)3..., Ag kh«ng ph¶n øng, läc t¸ch ®­ỵc b¹c. Kim lo¹i ®ång vµ s¾t tan do ph¶n øng: Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2 Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 B¶ng 2- Mét sè thuèc thư cho c¸c hỵp chÊt v« c¬ (Dïng trong ch­¬ng tr×nh phỉ th«ng) Ho¸ chÊt Cã ion Thuèc thư DÊu hiƯu ph¶n øng Muèi clorua, HCl Muèi bromua, HBr Cl- Br- dd AgNO3 AgCl¯ tr¾ng AgBr¯ h¬i vµng Muèi photphat tan (hoỈc H3PO4) PO43- dd AgNO3 Ag3PO4¯ vµng, tan trong axit m¹nh Muèi sunfat(tan), axit H2SO4 SO42- dd cã Ba2+ (BaCl2...) BaSO4¯ tr¾ng, kh«ng tan trong c¸c axit sunfit, hi®rosunfit cacbonat, hi®ro cacbonat SO32-, HSO3- CO32-,HCO3- dd H2SO4 hoỈc dd HCl sđi bät khÝ SO2, CO2 Muèi sunfua S2- dd cã Pb2+, Ag+ (Pb(NO3)2...) PbS¯ ®en (hoỈc Ag2S ¯ ®en) Muèi nitrat (hoỈc HNO3) NO3- H2SO4®Ỉc,Cu,to NO2­n©u, dd xanh lam Muèi canxi (tan) Muèi bari (tan) Ca2+ Ba2+ dd H2SO4 (dd Na2CO3) CaSO4,CaCO3¯tr¾ng BaSO4,BaCO3¯tr¾ng Muèi magiª (tan) Mg2+ dd baz¬ kiỊm Mg(OH)2¯ tr¾ng Muèi s¾t (II) Fe2+ NaOH, KOH. (hoỈc dd NH3) Fe(OH)2¯ lơc nh¹t (hoỈc tr¾ng xanh), ho¸ n©u ®á trong kh«ng khÝ. Muèi s¾t (III) Fe3+ Fe(OH)3¯ n©u ®á Muèi ®ång (tan) (dd mµu xanh lam) Cu2+ dd baz¬ kiỊm NaOH, KOH. (hoỈc dd NH3) Cu(OH)2¯ xanh lam (tan trong dd NH3 d­) Muèi nh«m Al3+ dd baz¬ kiỊm NaOH, KOH. (hoỈc dd NH3) Al(OH)3¯ keo tr¾ng tan trong kiỊm d­. (Kh«ng tan trong dd NH3 d­) Muèi amoni NH4+ dd baz¬ kiỊm NaOH, KOH, to NH3­ mïi khai, xanh giÊy qu× Èm. Muèi kali, natri K+, Na+ ngän lưa ®Ìn cån. K: Ngän lưa mµu tÝm hång. Na: Ngän lưa mµu vµng. Bµi tËp ¸p dơng (PhÇn v« c¬) 1/ Cã 3 gãi bét mµu tr¾ng kh«ng ghi nh·n, mçi gãi chøa riªng rÏ hçn hỵp 2 chÊt sau: Na2CO3 vµ K2CO3; NaCl vµ KCl; MgSO4 vµ BaCl2. B»ng ph­¬ng ph¸p ho¸ häc, lµm thÕ nµo ®Ĩ ph©n biƯt 3 gãi bét trªn nÕu chØ sư dơng n­íc vµ c¸c èng nghiƯm. ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ho¸ häc. C©u I ( 2,5 ®iĨm) Cã 3 b×nh mÊt nh·n, mçi b×nh chøa mét hçn hỵp dung dÞch sau: Na2CO3 vµ K2SO4; NaHCO3 vµ K2CO3; NaHCO3 vµ K2SO4. Tr×nh bµy ph­¬ng ph¸p ho¸ häc ®Ĩ nhËn biÕt 3 b×nh nµy mµ chØ cÇn dïng thªm dung dÞch HCl vµ dung dÞch Ba(NO3)2 lµm thuèc thư. C©u 3: Cã c¸c lä ®ùng riªng rÏ c¸c dung dÞch kh«ng d¸n nh·n sau: