苏教版中考化学专题复习例谈常见物质的除杂提纯与分离

苏教版中考化学专题复习例谈常见物质的除杂提纯与分离

例谈常见物质的除杂、提纯与分离 ‎ 常见物质的除杂、提纯与分离是初中化学各类考试中的必考科学探究类试题，题型多样，所涉及知识综合性强、范围广，所考查能力水平较高，具有较强的综合性，往往是整套试题中的拔高题、选拔题或压轴题。‎ ‎ 一、概念剖析 ‎ 1.物质的除杂与提纯 ‎ 物质的除杂是指用适当的方法，把混如某物质中的其他物质除去，以便获得相对纯净的 物质。物质的提纯是指将混合物中的杂质分离出来，以此提高所保留物质的纯度，又可以称为物质的除杂。除杂与提纯作为一种重要的化学方法，不仅在化学研究中具有重要作用，在化工生产中同样具有十分重要的作用。‎ ‎ 物质的除杂与提纯的一般原则是:一是不增加新杂质;二是一般不减少要保留物质的质量;三是所选除杂试剂一般只与杂质反应，不与所保留物质反应;四是所选除杂方法不能产生污染环境的物质;五是除杂结束前要恢复所保留物质的原有状态。‎ ‎ 2.物质的分离 ‎ 物质的分离是指将混合物中的每一种物质，通过某种方式分离后，各自得到纯净物的过程。物质的分离的一般原则:一是不减少原混合物中每一种纯净物的质量;二是分离后的每一种物质都要是纯净物;三是分离后得到的物质种类与原混合物中的物质种类要相同，不能增加也不能减少;四是所选分离方法不能产生污染环境的物质;五是分离结束后要恢复原混合物中每一种物质的原有状态。相对于物质的除杂与提纯，物质的分离要求更高、难度更大。‎ ‎ 二、方法探析 ‎ 1.物理方法 ‎ 物理方法是利用混合物中各物质物理性质的差异，采用溶解、过滤、蒸发、烘干和冷却等方法达到实验目的的方法。[来源:Zxxk.Com]‎ ‎ 例1. 除去KCl固体中混有的MnO2。‎ ‎ 此题涉及两种固体物质，其中KCl是可溶性的，MnO2是不溶性的。将混合物溶解到足量的水中，过滤，将滤液蒸发可得到KCl，将滤渣烘干可得到MnO2。‎ ‎ 例2. 除去碳粉中混有的铁粉。‎ ‎ 此题涉及两种固体物质，其中铁粉可被磁铁吸引，但碳粉不可以。可利用磁铁将碳粉和铁粉分离，达到实验目的。[来源:Z.xx.k.Com]‎ ‎ 例3.从含有HCl的NaCl溶液中分离出NaCl。‎ ‎ 此题属于除去液体混合物中易挥发杂质的问题。通过蒸发液体混合物，可以除去溶液中的溶剂H2O，同时可以让溶解在水中的HCl逸出，最终获得NaCl晶体，达到除杂的目的。[来源:学#科#网]‎ ‎ 例4.从含有少量NaCl的KNO3固体中提纯KNO3。‎ ‎ 此题中两种固体物质都易溶于水，但两种物质的溶解度受温度的影响大小有较大的差异，所以，可以用热水配成混合物的饱和溶液，再通过降低温度的方式析出固体KNO3。当然，此方法会使一部分KNO3损失，但方法简单易行，用在需要大量提纯的工业生产中，成本相对低廉。‎ ‎ 2.化学方法 ‎ 化学方法是利用混合物中各物质化学性质的差异，采用直接消耗杂质或将杂质转化为其他物质，再采用物理或化学方法除杂或分离的方法。‎ ‎ 例5. 除去CO中混有的少量CO2。‎ ‎ 利用CO不与氢氧化钠溶液反应，CO2‎ 可以与氢氧化钠溶液反应这一化学性质上的差异，直接将混合气体通入足量的氢氧化钠溶液中，消耗掉CO2。当然，由于气体通过氢氧化钠溶液后会使气体中混有一些水蒸气，要用浓硫酸除去水蒸气，获得干燥的CO。‎ ‎ 例6. 除去铜粉中混有的少量铁粉。[来源:学§科§网]‎ ‎ 向混合溶液中加入足量的H2SO4溶液，利用，而铜不与H2SO4溶液发生化学反应，将固体中的杂质转化为液体，成功除去。‎ ‎ 例7. 除去NaCl溶液中混有的少量Na2SO4。‎ ‎ 向混合溶液中加入适量的BaCl2溶液，利用，而NaCl与BaCl2不发生化学反应，将液体中的杂质转化为沉淀后再进行过滤，成功除去杂质。‎ ‎ 例8. 除去Na2SO4溶液中的少量Na2CO3‎ ‎ 向混合溶液中加入适量的H2SO4溶液，利用 ，而Na2SO4与H2SO4不发生化学反应，将液体中的杂质转化为气体，成功除去。‎ ‎ 在上述例5中，气体的除杂常使用一些液体试剂，但除去杂质后，又会有新的杂质水产生，故一般情况下最后还需要进一步将气体干燥。例6中，除去铁粉也可以将粉末放入足量的硫酸铜溶液中后进行过滤，再对滤渣烘干，但可能会出现新生成的铜粉包裹着铁粉的情况，除杂效果不理想。‎ ‎ 例7和例8属于常见的酸、碱、盐的除杂问题，针对此类问题，常分三种情况选择合适的方法:‎ 三、解题的一般思路和方法 ‎1.两种物质混合的问翅 ‎ 例9. 除去CO2中混肴的少量CO。‎ ‎ 方法一:直接除杂。将混合气体通过灼热的氧化铜，利用，而二氧化碳不和氧化铜反应，且反应不生成新的气体杂质，从而除去一氧化碳。[来源:1]‎ ‎ 方法二:转化所需物质除杂。将混合气体通入足量氢氧化钠溶液中，利用，而一氧化碳不与水和氢氧化钠反应，成功地将二氧化碳转化为碳酸钠，然后再加入足量稀盐酸，利用重新获得所需要的二氧化碳，同时也达到将一氧化碳和二氧化碳分离的目的。‎ ‎ 在例9中，我们在设计除杂方案时，既可以从杂质角度考虑，也可以从所需物质角度考虑。‎ ‎ 在前述例1～9中，都是两种物质混合的除杂或分离问题，针对该问题，我们可以总结出解题的一般思路和方法:‎ ‎ 第一步:审清题意。找出是哪两种物质混合，哪一种是所需物质，哪一种是杂质。‎ ‎ 第二步:确定状态。确定混合物中各物质的状态，是固固混合、液液混合、气气混合还是其他情况。‎ ‎ 第三步:分析性质。分析混合物中各物质的物理性质和化学性质。‎ ‎ 第四步:选择方法。方法一:直接针对杂质采用物理方法或化学方法;方法二:将所需物质转化为中间物质，再将中间物质转化为所需物质。‎ ‎ 第五步:检查结果。一是检查原杂质除去后，是否有 新杂质产生，如果有，进一步除去;二是检查除杂后所需物质是否恢复原有状态，必须保证所需物质恢复原有状态。‎ ‎ 2.多种物质混合的问题 ‎ 例10. 小丽为除去食盐中混有的少量CaCl2、MgSO4杂质，设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(用于生成沉淀反应的试剂稍过量):‎ 根据上述实验步骤，回答下列问题:‎ ‎(1)步骤①⑦中的操作分别为 、 。‎ ‎(2)步骤②中发生反应的化学方程式为 。‎ ‎(3)步骤④加人的试剂为 溶液。‎ ‎(4)步骤⑤过滤后所得固体E的成分除Mg(OH)2外，还有 。(填化学式)。‎ ‎(5)步骤⑥中加入适量盐酸的作用是 。‎ ‎ 本题属于比较典型的多种固体物质混合的除杂问题，并且以实验探究的形式出现，是对学生综合解决问题能力的考查。‎ ‎ 审清题意:“除去食盐中混有的少量CaCl2、MgSO4杂质”，共涉及NaCl、CaCl2、MgSO4三种物质，其中NaCl为所需物质，CaCl2、MgSO4为杂质。‎ ‎ 确定状态:混合物中各物质均为固态，属固固混合型。‎ ‎ 分析性质:题中涉及的三种物质中要除去CaCl2和MgSO4，溶于水后从离子角度分析，杂质离子为、和，一般是将这三种杂质离子转化为沉淀而除去。我们一般利用与，与，与一=分别结合成CaCO3、Mg(OH)2和BaSO4沉淀。‎ ‎ 选择方法:流程图②③④中，分别是用三种试剂除去两种杂质，即、和三种离子。步骤③加入NaOH溶液，利用，与结合成Mg(OH)2，且没有引入新的杂质阳离子，因此，除去可选择Na2CO3溶液，除去可选择BaCl2溶液。‎ ‎ 确定顺序:对多种物质混合的除杂或分离问题，顺序选择是非常关键的一环，这也决定了它比两种物质的混合难度更大，综合性更强。针对本题，我们不可能知道杂质的量，也不可能确定我们加入试剂的量，所以一般实验室中加入的试剂量都是过量的。当然，有的试题命制时，题目中明确了“适量”，这是一种理想化的情况。我们在“选择方法”中已经确定了用Na2CO3溶液、BaCl2溶液和NaOH溶液，但如果试剂过量又会引入、和三种新杂质离子，虽然和可以结合成BaCO3沉淀，但依然存在其他杂质。步骤⑥为加入适量盐酸，盐酸可以除去和，所以步骤②③④中试剂的顺序为BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液，步骤④中的Na2CO3溶液不但可以除去，还可以除去步骤②中过量的BaCl2溶液中的。‎ ‎ 检查结果:检查A、B、C、D、固体E、滤液F和G中各物质的成分，最终确定题中各空的答案。‎ ‎ 【参考答案】(1)(加水)溶解蒸发(结晶)‎ ‎(2 ) ‎ ‎(3) Na2CO3‎ ‎(4) BaSO4、CaCO3、 BaCO3 ‎ ‎( 5)除去过量的NaOH和Na2CO3‎