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專題3 常見物質(zhì)的分離、除雜、提純 一、知識梳理： 物質(zhì)的分離、除雜和提純是化學實驗中的一個重要環(huán)節(jié)。所謂分離就是用物理或化學的方法將混合物中的各組分一一分開。分離完成后各組分要保持（經(jīng)過化學反應(yīng)使混合物的組分經(jīng)過轉(zhuǎn)化而分離還要恢復為）原有的物質(zhì)組成和狀態(tài)。除雜和提純是將混合物中的某組分用物理或化學的方法除去而得到純物質(zhì)。在提純物質(zhì)的過程中除了選擇合適的試劑外，還應(yīng)選擇適宜的雜質(zhì)（或產(chǎn)物），以便于同被提純物進行分離。 現(xiàn)將有關(guān)要點歸納如下： 1、應(yīng)注意幾個“不” ⑴不能“玉石俱焚”。即試劑一般與雜質(zhì)反應(yīng)，不與要保留的物質(zhì)反應(yīng)。但特殊情況下，所加試劑需要和保留物質(zhì)反應(yīng)，但最終要轉(zhuǎn)化成需要保留的物質(zhì)。如除去FeCl3溶液中的NaCl，可加過量的NaOH溶液→過濾→洗滌→加適量稀鹽酸。 ⑵“不增”、“不減”。即不增加新的雜質(zhì)，不減少要保留的物質(zhì)。 ⑶不污染環(huán)境。即要求所選用的除雜方法，不能產(chǎn)生可污染環(huán)境的物質(zhì)。 ⑷不能“舊貌變新顏”。即除雜結(jié)束前，要恢復保留物質(zhì)的原有狀態(tài)。 2、除雜方法的幾個優(yōu)化原則 ⑴若同時有多種方法能除去雜質(zhì)，要選擇那些簡單易行、除雜徹底的方法。 ⑵應(yīng)盡量選擇既可除去雜質(zhì)，又可增加保留物質(zhì)的方法，即“一舉兩得”。 ⑶先考慮物理方法，再用化學方法。 拓展延伸 一、氣體的凈化與干燥 1、氣體凈化的幾種方法 ⑴吸收法：用吸收劑將雜質(zhì)氣體吸收除去。如，除去CO中混有的少量CO2，可先用濃NaOH溶液吸收CO2，再用濃硫酸等干燥劑除去水蒸氣。 常見氣體吸收劑見下表： 吸收劑 吸收的氣體雜質(zhì) 吸收劑 吸收的氣體雜質(zhì) 水 可溶性氣體：HCl、NH3等 NaOH固體 CO2、HCl、H20 無水CuSO4 H2O 堿石灰 CO2、HCl、H20 灼熱的銅網(wǎng) O2 NaOH溶液 CO2、HCl 灼熱的CuO H2、CO 濃硫酸 H20 ⑵轉(zhuǎn)化法：通過化學反應(yīng)，將雜質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所要得到的氣體。如，除去CO2中的少量CO，可將混合氣體通過足量的灼熱CuO，CO + CuO Cu + CO2。 2、氣體的干燥 氣體的干燥是通過干燥劑來實現(xiàn)的，選擇干燥要根據(jù)氣體的性質(zhì)，一般原則是：酸性干燥劑不能用來干燥堿性氣體，堿性干燥劑不能用來干燥酸性氣體，干燥裝置由干燥劑狀態(tài)決定。 ⑴常見的干燥劑 干燥劑 可干燥氣體 不可干燥氣體 干燥 裝置 名稱或化學式 酸堿性 狀態(tài) 濃H2SO4 酸性 液態(tài) H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO等 NH3 A 固體NaOH生石灰 堿性 固態(tài) H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等 CO2、SO2、HCl B或C 無水CaCl 中性 固態(tài) 除NH3外所有氣體 NH3 B或C ⑵常用干燥裝置如下： 注意：選擇吸收裝置時，要注意進、出氣體導管的連接方法，若用“洗氣瓶”，要注意“長進短出”，若用干燥管要注意“大進小出”。先除去氣體中含有的其他雜質(zhì)，干燥除去水蒸氣的操作放在最后。 二、物質(zhì)的分離和提純 分離和提純的主要方法 方法 適用范圍或原理 舉例 物理方法 過濾法 ①固體與液體混合物的分離 ②可溶性固體與不溶性固體混合物的分離 粗鹽的提純 結(jié) 晶 法 蒸發(fā) ①分離溶質(zhì)與溶劑 ②除去易揮發(fā)的雜質(zhì) 從含有HCl的NaCl溶液中分離出固體NaCl 降低溫度 可溶性固體溶質(zhì)溶解度受溫度影響變化大小不同 分離NaCl與KNO3的混合物 續(xù)表 方法 適用范圍或原理 舉例 化 學 方 法 氣化法 與雜質(zhì)反應(yīng)生成氣體而除去 除Na2SO4中Na2CO3，可加適量稀H2SO4：Na2CO3+ H2SO4＝Na2SO4+ CO2↑+ H2O 沉淀法 將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去 除去NaCl中的Na2SO4，可加適量的BaCl2：Na2SO4+ BaCl2==BaSO4↓+2NaCl 置換法 將雜質(zhì)通過置換反應(yīng)而除去 除Fe SO4中的Cu SO4，可加過量的鐵粉，再過濾：CuSO4+Fe==Cu+Fe SO4 溶解法 將雜質(zhì)溶于某種試劑而除去 除C粉中的CuO粉，可加適量稀硫酸，再過濾：CuO+ H2SO4==CuSO4+ H2O 加熱法 雜質(zhì)受熱易分解，通過加熱將雜質(zhì)除去 除CaO中的CaCO3可加熱：CaCO3CaO+ CO2↑ 轉(zhuǎn)化法 將雜質(zhì)通過化學反應(yīng)轉(zhuǎn)化為主要成分 除CO2中的CO，可將氣體通過灼熱 CuO：CO+CuOCu+CO2 當然，實際分離與提純還會有一些其他方法，在實際解題時要因題而解，也可以綜合而靈活地運用幾種方法。 二、題型、方法歸納： 本單元復習物質(zhì)的分離、除雜和提純是化學實驗中的一個重要環(huán)節(jié)。所謂分離就是用物理或化學的方法將混合物中的各組分一一分開。分離完成后各組分要保持（經(jīng)過化學反應(yīng)使混合物的組分經(jīng)過轉(zhuǎn)化而分離還要恢復為）原有的物質(zhì)組成和狀態(tài)。除雜和提純是將混合物中的某組分用物理或化學的方法除去而得到純物質(zhì)。在提純物質(zhì)的過程中除了選擇合適的試劑外，還應(yīng)選擇適宜的雜質(zhì)（或產(chǎn)物），以便于同被提純物進行分離。主要題型有選擇題、實驗探究題較多。 三、典例精講： 1.除去NaCl溶液中的雜質(zhì)Ba(OH)2，若只準加入一種試劑，則這種試劑是_______。 【分析】除去雜質(zhì)的方法有多種，原則是不引入新的雜質(zhì)，對所提純的物質(zhì)不能改變，把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成所需要的物質(zhì)，便于分離。如將雜質(zhì)被溶液吸收；將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體或沉淀；將不溶的雜質(zhì)轉(zhuǎn)為可溶物等。根據(jù)題目要求，除去Ba(OH)2，可以加入帶有SO42-的試劑，如Na2SO4、CuSO4、H2SO4等，它們都能與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaSO4沉淀。但是，如果選用Na2SO4溶液，除了生成BaSO4，同時還有NaOH產(chǎn)生，NaOH是能溶于水的，無法與NaCl分開。等于除去Ba(OH)2的同時又引進了新的雜質(zhì)NaOH。如果選用CuSO4溶液，則生成BaSO4和Cu(OH)2兩種沉淀，再經(jīng)過過濾，即可得到較純的NaCl。當然加入Fe2(SO4)3溶液也可除去雜質(zhì)Ba(OH)2。若選用H2SO4，則生成BaSO4和水，也可除去雜質(zhì)Ba(OH)2。 【答案】 CuSO4或Fe2(SO4)3或H2SO4 2.除掉氯化鈉溶液中混有的少量碳酸鈉，應(yīng)選用適量的試劑是（ ） A.稀硫酸　 　　　B.硝酸銀　　C.澄清石灰水　 　D.稀鹽酸 【分析】本題除去雜質(zhì)碳酸鈉，可考慮加入酸溶液與碳酸鈉發(fā)生復分解反應(yīng)，把雜質(zhì)變成CO2氣體逸出。但要注意加入的酸只能是鹽酸，否則又會產(chǎn)生新的鈉鹽雜質(zhì)。 【答案】 D 3.分離NaCl、FeCl3和BaSO4的混合物，應(yīng)選用的一組試劑是（ ） A. H2O、AgNO3、HNO3 B. H2O、NaOH、HNO3 C. H2O、NaOH、HCl D. H2O、KOH、HNO3 【分析】此題中，因NaCl 、FeCl3均溶于水，BaSO4難溶于水，所以先用水溶解，利用溶解性差異過濾分離，然后用NaOH溶液與濾液反應(yīng)，NaCl未變化，F(xiàn)eCl3被轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3↓，通過過濾分別得到濾液和沉淀，將濾液蒸發(fā)結(jié)晶可得純凈的NaCl，將沉淀與HCl溶液反應(yīng)，可使轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3的FeCl3得以復原。在分離操作中同樣要遵循不能引入新雜質(zhì)的原則，所以選C。 【答案】C 4.為了除去粗鹽中的CaCl2、MgSO4及泥沙，可將粗鹽溶于水，然后進行下列5項操作：①過濾；②加過量的NaOH溶液；③加適量鹽酸；④加過量Na2CO3溶液；⑤加過量的BaCl2溶液。正確的操作順序是（ ） A. ①④②⑤③ B. ④①②⑤③ C. ②⑤④①③ D. ⑤②④①③ 【分析】除去多種雜質(zhì)時，要考慮加入試劑的順序，為了保證將雜質(zhì)除盡，所加試劑必須過量，因此為了不引進新雜質(zhì)，后面加入的試劑要能除去前面加入的試劑。本題加入試劑及順序是：a加過量的BaCl2溶液，除去SO42－；b加過量的NaOH溶液，除去Mg2+；c加過量的Na2CO3溶液除去Ba2+、Ca2+；d過濾，除去生成的沉淀（CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2和泥沙）；e加適量的鹽酸，除去過量的CO32－和OH－，由于b和a順序互換，不影響除雜目的，所以前兩步操作順序可顛倒。 【答案】C、D。 5.某課外活動小組通過Internet網(wǎng)上資料得知：廢棄的定影液中含有一定量的AgNO3．他們從攝影店收集到一些廢棄的定影液，準備將其中的銀以單質(zhì)的形式全部回收．于是，他們進行了以下的實驗活動： 【設(shè)計方案】 ①向定影液中加入比銀活潑的金屬單質(zhì) ②除去金屬混合物中的雜質(zhì)，得到較純的銀單質(zhì) 【小組討論】 ①選擇加入的金屬 甲同學認為：向定影液中加入過量的銅粉，則得到的金屬混合物含有銀和銅； 乙同學認為：向定影液中加入過量的鐵粉，則得到的金屬混合物含有銀和鐵． 你認為哪位同學的方案更合理并說明理由？答：______．同學們最終選擇了合理的方案，該方案反應(yīng)的化學方程式為______． ②除去銀粉中混有的金屬：應(yīng)向金屬混合物中加入的試劑是______． 【進行試驗】過程如圖： 請問：溶液B中溶質(zhì)的化學式為______． 【產(chǎn)品證明】請你設(shè)計一個簡單方法驗證得到的銀中是否含有加入的過量金屬______． 【解析】小組討論：①銅、鐵皆可置換出銀，但銅、銀都不與酸反應(yīng)，而鐵可與酸反應(yīng)生成鹽和氫氣，且銅比鐵的單價要高，故乙同學方案合理． 化學方程式為： Fe+2AgNO3=2Ag+Fe（NO3）2 ②鐵可與酸反應(yīng)生成可溶亞鐵鹽和氫氣，而銀不與酸發(fā)生反應(yīng)，因此選擇稀鹽酸． 進行試驗：鐵與硝酸銀反應(yīng)生成銀和硝酸亞鐵，得到的金屬混合物為銀和鐵，加入過量鹽酸，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，因此溶液B中含有剩余的鹽酸和氯化亞鐵． 產(chǎn)品說明：由于鐵粉能被磁鐵吸引，可選用磁鐵進行檢驗；或鐵能與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，向金屬粉末中滴加稀鹽酸，觀察是否有有氣泡進行檢驗； 【答案】：小組討論：①乙． Fe+2AgNO3=2Ag+Fe（NO3）2． ②稀鹽酸． 進行試驗：HCl、FeCl2． 產(chǎn)品說明：用磁鐵接觸，觀察銀粉能否被吸引（或取少量銀粉加入稀鹽酸，看有無氣泡放出）。