物质的分离与提纯

物质的分离与提纯【知识梳理】一、基本原理1.物质的分离是通过适当的方法，把混合物中的各种物质彼此分开，并且恢复到各种物质的原来存在状态，分别得到纯净物；而物质的提纯是通过适当的方法把混入某物质里的少量杂质除去，以便获得相对纯净的物质，又称除杂。2.除去杂质过程中必须遵循的原则：①不增——所选试剂不能带入新的杂质。②不减——所选试剂只与杂质反应而不与被提纯的物质反应。③易分——试剂与杂质反应的产物与被提纯的物质容易分离。XkB1.com④最佳——在除去杂质的同时能增加被提纯物质的量。二、物质分离与提纯的方法1.质的分离与提纯常用的物理方法：方法适用范围或原理举例物理方法过滤法难溶性固体与液体的分离、可溶性固体与难溶性固体的分离从双氧水制氧后的废物中提取MnO2；从氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气后的混合物中提取MnO2。结晶法蒸发结晶溶质的溶解度随温度的变化较小，则用蒸发结晶法NaCl中混有少量的KNO3时，可采用此法提纯NaCl降温结晶溶质的溶解度随温度的变化较大且溶液饱和，则用降温结晶法KNO3中混有少量的NaCl时，可采用此法提纯KNO3升温结晶溶质的溶解度随温度的升高而减小Ca(OH)2中混有KNO3时，可采用此法提纯Ca(OH)2蒸馏分离沸点不同的液体混合物石油炼制，酒精溶液中提取酒精，制取蒸馏水等2．常用的化学方法①化气法：与杂质反应生成气体而除去。如：除NaCl中Na2CO3，可加适量稀HCl，蒸发——Na2CO3+2HCl＝2NaCl+CO2↑+H2O②沉淀法：将杂质转化为沉淀过滤除去。如：除去NaCl中的Na2SO4，可加适量的BaCl2，过滤——Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl③置换法：将杂质通过置换反应而除去。如：除FeSO4溶液中的CuSO4，可加过量的铁粉，过滤——CuSO4+Fe=Cu+FeSO4④溶解法：将杂质溶于某种试剂而除去。除C粉中的CuO粉，可加适量稀硫酸，再过滤——CuO+H2SO4=CuSO4+H2O除Cu粉中的Fe粉，可加入适量的稀盐酸，再过滤——Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑⑤加热法：杂质受热易分解，通过加热将杂质除去。h.com如：除CaO中的CaCO3可加热——CaCO3CaO+CO2↑⑥转化法：将杂质通过化学反应转化为主要成分。如：除CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO——CO+CuOCu+CO2⑦吸收法：用吸收剂将杂质气体吸收除去。如：除去CO中混有的少量CO2，可用浓NaOH溶液吸收CO2——CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O除去CO2中混有的少量HCl，可用饱和的NaHCO3溶液吸收——HCl+NaHCO3=NaCl+CO2↑+H2O三、气体的干燥气体的干燥是通过干燥剂来实现的，选择干燥要根据气体的性质，一般原则是：酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体，碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体，干燥装置由干燥剂状态决定。⑴常见的干燥剂干燥剂可干燥气体不可干燥气体干燥装置浓H2SO4H2、O2、CO2、HCl、CH4等NH3A固体NaOH或碱石灰H2、O2、CH4、NH3等CO2、HClB或C⑵常用干燥装置如下：【点拨】选择吸收装置时，要注意进、出气体导管的连接方法，若用“洗气瓶”，要注意“长进短出”，若用干燥管要注意“大进小出”。先除去气体中的其他杂质，最后干燥除去水蒸气。四、酸碱盐溶液的除杂技巧⑴被提纯物与杂质所含阳离子相同时，选取与杂质中的阴离子不共存的阳离子，再与被提纯物中的阴离子组合出除杂试剂，如Na2SO4（NaOH）：可选用稀H2SO4为除杂试剂（生成物为Na2SO4和H2O，达到目的）；KCl（K2SO4）：可选用BaCl2溶液为除杂试剂（生成物为BaSO4沉淀和KCl，达到目的）⑵被提纯物与杂质所含阴离子相同时，选取与杂质中阴离子不共存的阴离子，再与被提纯物中的阳离子组合出除杂试剂，如NaCl（BaCl2）：可选用Na2SO4溶液为除杂试剂（生成物为BaSO4沉淀和NaCl，达到目的）；KNO3（AgNO3）：可选用KCl溶液为除杂试剂（生成物为AgCl沉淀和KNO3，达到目的）。⑶被提纯物与杂质所含阴阳离子都不相同时，选取与杂质中阴阳离子都不共存的阴阳离子组合出除杂试剂。如NaNO3（CuSO4）：可选用Ba(OH)2溶液为除杂试剂(生成物为Cu(OH)2沉淀与BaSO4沉淀)。【典例解析】．下列措施能达到目的是（）A．用NaOH溶液除去CO2气体中混有的HCl气体B．用点燃的方法除去CO2气体中少量的CO气体C．用稀盐酸除去热水瓶中的水垢（主要成分是碳酸钙和氢氧化镁）D．用BaCl2溶液除去KNO3溶液中混入的少量K2SO4【解析】根据除杂质的原则，首先要能把杂质除掉，原物质的质量不能减少，可以增加，不能带入新的杂质；操作越简便越好，尽量把杂质转化成与原物质状态不同的物质而分离开。物质的分离与提纯探究专题班级姓名一、选择题（每小题只有一个选项最符合题意）1.下列实验方案合理的是（）A.用点燃的方法除去CO2中混有少量的COB.制备NaOH溶液是将饱和的Na2CO3溶液与适量的石灰水混合C.除铁锈是将铁制品长时间浸泡在过量的稀盐酸中D.用Cu、Ag、和Zn(NO3)2溶液验证Cu、Zn、Ag的金属活动性顺序XkB1.com2．除去下列各物质中的少量杂质。所选用的试剂及操作方法均正确的是（）物质杂质除杂所用的试剂和方法ACaO固体CaCO3固体加入水，过滤BFeCu加入适量的稀盐酸，过滤CCO2气体水蒸气通过盛有氢氧化钠固体的干燥管DNaCl溶液NaOH加入适量的稀盐酸3.下列分离混合物的方法中，对所依据的原理分析不正确的是（）A.工业上用分离液态空气的方法制取氧气，是利用氧气和氮气的密度不同B.粗盐中的泥沙用溶解过滤法除去，利用了泥沙和食盐的溶解性不同C.分离KNO3和NaCl的混合物，利用两者溶解度受温度影响不同D将石油加热炼制，可得到汽油、煤油、柴油等不同产品，这是利用石油中各成分的沸点不同4.下列关于混合物分离与提纯的方法（括号中物质是杂质）中，正确的一项是（）A．Fe粉（CuO）：将混合物加入到足量的稀硫酸中，充分反应后过滤、烘干B．CO2（CO）：将混合物通入澄清石灰水后，再干燥剩余气体C．K2SO4（K2CO3）：将混合物溶解，滴加过量稀盐酸，蒸发、结晶D．氯化钠（泥沙）：将混合物放入水中搅拌、溶解、过滤、蒸发、结晶5.要除去下列四种物质中的少量杂质（括号内的物质为杂质）甲：CaCO3（KCl）乙：Na2SO4（CuSO4）丙：KCl（KOH）丁：碳粉（CuO）可选用的试剂及操作方法有：①加适量水，搅拌，过滤；②加过量稀H2SO4，过滤；③溶解后加适量KOH溶液，过滤；④溶解后加适量盐酸，蒸发；⑤加热（或高温灼烧）．下列组合中正确的是（）A．甲-⑤B．乙-③C．丙-④D．丁-①6.下列除去杂质的方法，错误的是（）A．除去H2中的少量水蒸气：通过浓硫酸B．除去CO2中的少量HCl：通入足量的NaOH溶液，干操XkB1.comC．除去NaCl溶液中少量的CaCl2：加入适量Na2CO3溶液，过滤D．除去FeCl3溶液中少量的CuCl2：加入足量的铁屑充分反应后，过滤7.除去下列物质中混有的少量杂质（括号内为杂质），所用方法正确的是（）A．CaCO3固体（CaO固体）--高温煅烧B．N2气体（O2气体）--通过灼热的铜网C．CO气体（CO2气体）--依次通过浓硫酸和足量的氢氧化钠溶液D．KCl溶液（CaCl2溶液）--滴加碳酸钠溶液至恰好完全反应，过滤8.某化学兴趣小组设计的下列实验方案不合理的是（）选项实验目的实验方案A除去CaO中的CaCO3滴加稀盐酸至不再产生气泡为止B鉴别硝酸铵和氯化钠固体分别取等量的固体溶于水，溶液温度降低的为硝酸铵C检验盐酸中是否含有硫酸滴加氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则含有硫酸D分离氯化钾和二氧化锰溶解，过滤，蒸发滤液；洗涤、干燥滤渣9.在实验室中，同学们用如图装置制取纯净的CO2，下列说法不正确的是（）【查阅资料】饱和碳酸氢钠溶液可以吸收HCl而不吸收CO2。A.①中固体反应物也可用Na2CO3固体代替B.③中没有白色沉淀产生，说明CO2气体中已经不混有HCl气体C.④中浓H2SO4的作用是吸收CO2气体中混有的H2OD.将燃着的小木条放在⑤中的集气瓶口，可以检验集气瓶是否收集满CO2二、填空及实验探究题10.实验是科学探究的重要途径，请将下列有关实验问题填写完整。⑴除去O2中少量的CO2，可将混合气体通过足量的__________________________________。⑵测定稀硫酸的pH时，先用水将pH试纸润湿会使结果偏_________（填“大”或“小”）。⑶要除去K2SO4溶液中的少量KOH，不能选用稀HCl，原因是会生成_________而引入新的杂质。⑷要使NaCl溶液中的少量Na2SO4转化为沉淀而除去，可选用适量的________，发生反应的化学方程式为：。11.下列各物质都含有少量杂质（括号内的物质为杂质），写出除杂的简要操作和有关化学方程式。⑴CO2（CO）；⑵Na2SO4溶液（CuSO4）；⑶NaCl溶液（NaOH）；⑷ZnSO4溶液（CuSO4）。12.如图为常见实验装置，根据下列要求回答问题（每个装置只能使用一次）。提示：无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色．⑴若要证明混合气体中是否含有二氧化碳和水蒸气，应将混合气体先通过____装置，再通过____装置（填装置代号）。⑵要除去混合气体中的水蒸气，应将混合气体从_________端通入（填接口字母）。⑶若将丙装置装满水，可用于收集氧气，气体应从____________端通入（填接口字母）。14.现有某河水水样，有异味，还有固体小颗粒。为了净化该水样，某化学兴趣小组对水样进行如下处理。⑴向水样中加入明矾搅拌溶解，静置一段时间后，进行__________（填操作名称），除去固体小颗粒；再向滤液中加入活性炭，利用其___________性除去水样中的异味，得到净化水Ⅰ。⑵向净化水Ⅰ中通入氯气杀菌消毒，得到净化水Ⅱ。该过程中发生如下化学反应：Cl2+H2O=HCl+HClO（次氯酸）。则次氯酸中氯元素的化合价为_________价。⑶为了判断净化水Ⅱ是硬水还是软水，可加入_________进行检验。15.某食盐样品中含有少量沙土、氯化钙和氯化镁．以下是除去食盐样品中沙土、氯化钙和氯化镁的实验流程：根据流程图回答：⑴操作Ⅰ的名称是_________，加入的试剂A是_______，沉淀是_________；⑵写出NaOH与杂质反应的化学方程式_________________________________；⑶加入试剂B的目的是__________________________________；⑷蒸发结晶时用到玻璃棒的作用是_______________________________________。16.某学习小组将“从空气中制取氮气”作为研究课题，以下是他们的实验方案：方案一：⑴图1中装置B的作用是__________________，装置C的作用是________________________________。方案二：⑵将空气通过图1中A、B装置后，收集于图2的广口瓶中，用图2装置代替装置C进行实验。实验中用红磷而不用木炭的原因是_______________________；X⑶此法得到的氮气不纯，请你分析可能的原因是________________________________________；⑷在工业上，分离空气中的氮气和氧气是利用它们________________的不同。17.实验室用如图装置制取干燥纯净的CO2气体，并验证CO2中混有HCl气体（假设每步均完全反应）⑴写出实验室制取二氧化碳的化学方程式；⑵D装置的作用是_______________________，D装置中的现象是______________________，D装置中发生的化学反应