混合物的化學分離和提純方法歸納

2021-02-08 高中化學

  物質的分離是指將混合物中的不同物質分開,而且各物質還要保持原來的化學成分和物理狀態;物質的提純是指將混合物淨化除去其雜質,得到混合物中的主體物質,提純後的雜質不必考慮其化學成分和物理狀態。

  混合物的分離方法有許多種,但根據其分離的本質可分為兩大類,一類是化學分離法,另一類就是物理法,下面就混合物的化學分離和提純方法歸納如下:

  一、分離和提純的原則:

  1.引入的試劑一般只跟雜質反應。

  2.後續的試劑應除去過量的前加的試劑。

  3.不能引進新物質。

  4.雜質與試劑反應生成的物質易與被提純物質分離。

  5.過程簡單,現象明顯,純度要高。

  6.儘可能將雜質轉化為所需物質。

  7.除去多種雜質時要考慮加入試劑的合理順序。

  8.如遇到極易溶於水的氣體時,要防止倒吸現象的發生。

  二、分離和提純常用的化學方法:

  1.加熱法:當混合物中混有熱穩定性差的物質時,可直接加熱,使熱穩定性差的物質分解而分離出去。如NaCl中混有NH4Cl,Na2CO3中混有NaHCO3等均可直接加熱除去雜質。

  2.沉澱法:在混合物中加入某種試劑,使其中一種以沉澱的形式分離出去的方法。使用該方法一定要注意不能引入新的雜質。若使用多種試劑將溶液中不同微粒逐步沉澱時,應注意後加試劑的過量部分除去,最後加的試劑不引入新的雜質。如加適量的BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。

  3.酸鹼法:被提純的物質不與酸鹼反應,而雜質可與酸鹼反應,用酸鹼作除雜試劑。如用鹽酸除去SiO2中的CaCO3,用氫氧化鈉溶液除去鐵粉中的鋁粉等。

  4.氧化還原反應法:如果混合物中混有還原性雜質,可加入適當的氧化劑使其被氧化為被提純物質。如將氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中,以除去FeCl2雜質;同樣如果混合物中混有氧化性雜質,可加入適當的還原劑使其被還原為被提純物質。如將過量的鐵粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中,以除去FeCl3雜質。

  5.轉化法:不能通過一次達到分離目的的,需要經過多次轉化,將其轉化成其它物質才能分離,然後再將轉化的物質恢復為原物質。如分離Fe3+和Al3+時,可加入過量的NaOH溶液,生成Fe(OH)3和NaAlO2,過濾後,再加入鹽酸重新生成 Fe3+和Al3+。在轉化的過程中儘量減少被分離物質的損失,而且轉化物質要易恢復為原物質。

  6.調節pH法:通過加入試劑來調節溶液的pH,使溶液中某組分沉澱而分離的方法。一般是加入相應的難溶或微溶物來調節。如在CuCl2溶液中含有FeCl3雜質,由於FeCl3的水解,溶液是酸性溶液,就可採用調節pH的方法將Fe3+沉澱出去,為此,可向溶液中加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。

  7.電解法:利用電解原理來分離提純物質,如電解精煉銅,就是將粗銅作陽極,精銅作陰極,用含銅離子的溶液作電解液,在直流電的作用下,粗銅中比銅活潑的雜質金屬失去電子,在陰極只有銅離子得到電子析出,從而提純了銅。

  【例題1】下列實驗設計和結論相符的是( )。

  A.將碘水倒入分液漏鬥,加適量乙醇,振蕩後靜置,可將碘萃取到乙醇中

  B.某氣體能使溼潤的紅色石蕊試紙變藍,該氣體水溶液一定顯鹼性

  C.某無色溶液中加Ba(NO3)2溶液,再加入稀鹽酸,沉澱不溶解,則原溶液中一定有SO42-

  D.在含FeCl2雜質的FeCl3溶液中通足量Cl2後,充分加熱,除去過量的Cl2,即可得到較純淨的FeCl3溶液

  解析:乙醇不可以作為萃取劑,A項錯;石蕊變藍,則肯定為鹼性,B項正確。若原溶液中含有SO32-,生成BaSO3,再加入HCl,則與溶液的NO3- 結合,相當於HNO3,則可以氧化BaSO3至BaSO4,沉澱不溶解,C項錯;加熱時,FeCl3會水解,D項錯。

  答案:B

  【例題2】下列除去雜質的方法正確的是( )。

  A.除去CO2中混有的CO:用澄清石灰水洗氣

  B.除去BaCO3固體中混有的BaSO4:加過量鹽酸後,過濾、洗滌

  C.除去FeCl2溶液中混有的FeCl3:加入過量鐵粉,過濾

  D.除去Cu粉中混有的CuO:加適量稀硝酸後,過濾、洗滌

  解析:CO2可以被澄清石灰水吸收,而CO不可以,故A項錯。鹽酸可以將BaCO3反應除去,而不能溶解BaSO4,故B項錯;C項,2FeCl3 + Fe = 3FeCl2,過量的鐵過濾,即可除去,正確;Cu和CuO均可以被HNO3溶解,故D項錯。

  答案:C

  【例題3】(09浙江卷)下列說法正確的是( )。

  A.僅用AgNO3溶液便可鑑別亞硝酸鈉和食鹽

  B.重結晶時,溶液冷卻速度越慢得到的晶體顆粒越大

  C.乙酸與乙醇的混合溶液可用分液漏鬥進行分離

  D.用鹽酸標準溶液滴定待測的氫氧化鈉溶液時,水洗後的酸式滴定管未經標準潤洗,則測定結果偏低

  解析:A項,還需要用稀HNO3,看沉澱是否溶解,故錯;B項,冷卻速度慢,則易析出晶體,越慢晶體析出越大,正確。C項,乙醇和乙酸是互溶的,不分層,所以無法用分液法分離,故錯;D項,未潤洗酸式滴定管,相當稀釋了鹽酸,所用標準HCl體積增大,則計算出的NaOH濃度偏大,故錯。

  答案:B

  【例題5】下列化學實驗事實及其解釋都正確的是( )。

  A.向碘水中滴加CCl4,振蕩靜置後分層,CCl4層呈紫紅色,說明可用CCl4從碘水中萃取碘

  B.向SO2水溶液中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉澱生成,說明BaSO3難溶於鹽酸

  C.向0.1 mol·L-1FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液褪色,說明Fe2+具有氧化性

  D. 向2.0 mL濃度均為0.1 mol·L-1的KCl、KI混合溶液中滴加1~2滴0.01mol·L-1AgNO3 溶液,振蕩,沉澱呈黃色,說明AgCl的Ksp比AgI的Ksp大

  解析:A項,是高中化學必修1中的一個很重要的實驗——萃取實驗;B項的敘述是錯誤的,在該實驗中根本得不到白色沉澱,因為亞硫酸不可能製取鹽酸;C項只能說明Fe2+具有還原性,因為KMnO4具有強氧化性,常做氧化劑。D項,沉澱呈黃色,說明沉澱是AgI,也就意味著AgCl的Ksp比AgI的大。

  答案:A、D

  【例題6】工業廢水中常含有不同類型的汙染物,可採用不同的方法處理。以下處理措施和方法正確的是( )

  解析:廢酸與鹼中和屬於化學法,A項錯;Cu2+不可能用SO42 -沉降,B項錯;活性碳無法吸收苯,C項錯;

  Na2CO3 + Ca(OH)2 ====CaCO3↓+ 2NaOH,是複分解法,屬於化學法,D項正確·

  答案:D


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