1.物质分离、提纯的区别
(1)物质的分离:将混合物的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。
(2)物质的提纯:将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫混合物的净化或除杂。
2.物质分离、提纯的一般原则
(1)“四原则”:不增(提纯过程中不增加新的杂质);不减(不减少被提纯的物质);易分离(被提纯物质与杂质容易分离);易复原(被提纯物质转化后要易复原)。
(2)“四必须”:除杂试剂必须过量;过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质);选最佳除杂途径;除去多种杂质时必须考虑加入试剂的顺序。
方法、装置 | 适用条件及举例 | 注意事项 |
难溶固体与液体混合物 (例:粗盐提纯时把粗盐溶于水,经过滤把不溶于水的杂质除去) | (1)一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸低于漏斗口,液面低于滤纸边缘;三靠:烧杯紧靠玻璃棒,玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏斗下端紧靠烧杯内壁 (2)若一次过滤后滤液仍浑浊,应查找原因后再次过滤 | |
1.判断沉淀是否完全的方法:取沉淀后的上层清液少量于试管中,继续加入沉淀剂,若有沉淀产生,说明沉淀不完全,反之说明已经沉淀完全。 2.洗涤沉淀的一般方法:把需要洗涤的沉淀放置在一个干净的过滤器中,向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀,蒸馏水自然流下,这样反复操作2~3次,直至沉淀洗涤干净。 3.判断沉淀是否洗涤干净的方法:可根据沉淀中可能存在的物质,向最后一次洗涤液中加入适宜的试剂,来检验洗涤程度。 | ||
溶质的溶解度受温度变化影响较小 (例:从NaCl溶液中提取NaCl晶体) | (1)玻璃棒的作用:搅拌,防止液体因局部温度过高造成飞溅 (2)当液体中出现较多固体时,停止加热,用余热蒸干 | |
(1)萃取:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来 (2)分液:两种液体互不相溶且易分层(例:提取碘水中的I2;分离CCl4和水) | (1)萃取剂应具备的条件: ①萃取剂和原溶剂互不相溶;②溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 ③萃取剂和溶质不发生反应 (2)分液时下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出 (3)萃取分液中的“四步操作”:加萃取剂—振荡放气—静置分层—分液。 | |
两种或两种以上互溶的液体,沸点相差较大 (例:制取蒸馏水,除去水中杂质;石油的分馏) | (1)温度计的水银球应在蒸馏烧瓶支管口处 (2)为防止暴沸,可在蒸馏烧瓶中放几小块沸石或碎瓷片 (3)注意冷凝管水流方向为下进上出 | |
杂质气体可溶于某种溶液中而目标气体不溶解 (例:除去Cl2中的HCl气体,可使混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶) | (1)从洗气瓶的长导管一端进气 (2)混合物中气体的溶解度差别较大 | |
除去胶体中的小分子或离子 (例:除去淀粉胶体中的NaCl) | 要不断更换烧杯中的水或改用流动水,以提高渗析效果 | |
利用某些物质在加入某些无机盐时,其溶解度降低而凝聚的性质分离物质 (例:从皂化液中分离肥皂;甘油、蛋白质的盐析) | 盐析后过滤 | |
某种含易升华物质的混合物,利用物质升华的性质在加热条件下分离 (例:分离沙子中的碘固体) |
(1)过滤装置的创新——抽滤
由于水流的作用,使装置a、b中气体的压强减小,故使过滤速率加快 |
(2)蒸馏装置的创新
由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可使反应物能循环利用,提高了反应物的转化率 |
(1)“固+固”混合物的分离(提纯)
(2)“固+液”混合物的分离(提纯)
(3)“液+液”混合物的分离(提纯)
方法 | 适用条件 | 举例 |
沉淀法 | 在混合物中加入某种试剂,使其中一种以沉淀的形式分离出去 | 加适量AgNO3溶液除去KNO3溶液中的KCl |
转化法 | 不能通过一次反应达到分离的目的时,要先转化为其他物质分离,然后将转化后的物质恢复为原物质 | 分离Fe3+和Al3+时,可加入过量的NaOH溶液,使Fe3+、Al3+分别转化成Fe(OH)3沉淀和NaAlO2溶液,过滤后,分别加入盐酸重新生成Fe3+和Al3+ |
酸碱法 | 被提纯物质不与酸碱反应,而杂质可与酸碱发生反应 | 用盐酸除去SiO2中的石灰石;用NaOH溶液除去铁粉中的铝粉 |
氧化还原法 | ①对混合物中混有的还原性杂质,可加入适当的氧化剂将其氧化为被提纯物质 ②对混合物中混有的氧化性杂质,可加入适当的还原剂将其还原为被提纯物质 | 将过量铁粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中,振荡、过滤,可除去FeCl3杂质 |
加热法 | 混合物中有热稳定性差的物质时,可直接加热,使热稳定性差的物质分解 | 纯碱中混有小苏打 |
调节pH法 | 通过加入试剂来调节溶液的pH,使溶液中杂质成分转化为沉淀而分离 | CaCl2溶液中含有FeCl3杂质,由于Fe3+水解,溶液呈酸性,可加入CaO、Ca(OH)2或CaCO3等调节溶液的pH,将Fe3+转化为沉淀 |
电解法 | 利用电解原理来分离、提纯物质 | 电解精炼铜 |
离子交换法 | 利用离子交换剂来分离、提纯物质 | 软化硬水 |
吸收法 | 常用于气体的净化和干燥,可根据被提纯气体中所含杂质气体的性质,选择适当的固体或溶液作吸收剂。常用装置是洗气瓶或干燥管(U形管) | 如Cl2中混有的HCl气体可通过饱和食盐水除去 |
(括号内为杂质) | 除杂试剂或方法 | 化学方程式或原理 | 分离方法 | |
常 见 固 体 的 除 杂 方 法 | Na2CO3 (NaHCO3) | 加适量NaOH 溶液或加热 | NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 2NaHCO3$ \stackrel {\Delta} {=} $Na2CO3+H2O+CO2↑ | — |
NaCl(Na2SO4) | 加适量 BaCl2溶液 | Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl | 过滤 | |
NaCl(NH4Cl) | 加热 | NH4Cl$ \stackrel {\Delta} {=} $NH3↑+HCl↑ | — | |
NaCl(MgCl2) | 加适量 NaOH溶液 | MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl | 过滤 | |
碳粉(CuO) | 稀盐酸 | CuO+2HCl=CuCl2+H2O | 过滤 | |
CuO(Fe) | 磁铁 | — | 吸引 | |
Fe(OH)3胶 体(FeCl3) | 蒸馏水、半透膜 | Fe(OH)3胶体不能通过半透膜 | 渗析 | |
CuS(FeS) | 稀盐酸 | FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑ | 过滤 | |
镁粉(铝粉) | 加过量 NaOH溶液 | 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ | 过滤 | |
Fe2O3(Al2O3) | 加过量 NaOH溶液 | Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O | 过滤 | |
NH4Cl(FeCl3) | 加适量 氨水 | FeCl3+3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4Cl | 过滤 | |
KNO3(NaCl) | 水 | 根据二者的溶解度随温度的变化不同 | 降温结晶 | |
常 见 液 体 除 杂 | NaHCO3溶液(Na2CO3) | CO2 | Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 | 转化法 |
FeCl3溶液 (FeCl2) | Cl2 | 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 | 转化法 | |
FeCl3溶液 (CuCl2) | Fe、Cl2 | Fe+CuCl2=Cu+FeCl2 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 | 转化法 | |
FeCl2溶液 (FeCl3) | Fe | 2FeCl3+Fe=3FeCl2 | 转化 法 | |
常 见 气 体 除 杂 | H2(NH3) | 浓硫酸 | NH3+H2SO4=NH4HSO4 | 洗气法 |
Cl2(HCl) | 饱和NaCl溶液 | HCl极易溶于水,Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小 | 洗气法 | |
CO2(HCl) | 饱和NaHCO3溶液 | HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑ | 洗气法 | |
SO2(HCl) | 饱和NaHSO3溶液 | HCl+NaHSO3=NaCl+H2O+SO2↑ | 洗气法 | |
CO2(SO2) | 饱和NaHCO3溶液 | SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2↑ | 洗气法 | |
CO2(CO) | 灼热CuO | CO+CuO$ \stackrel {\Delta} {=} $Cu+CO2 | 转化法 | |
CO(CO2) | NaOH浓溶液 | CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O | 洗气法 | |
N2(O2) | 灼热铜网 | 2Cu+O2$ \stackrel {\Delta} {=} $2CuO | 固定法 |
粗盐中含有泥沙等不溶性杂质,以及可溶性杂质如Ca2+、Mg2+、SO42-等。
要提纯得到纯净的NaCl,可按如下步骤除杂:
首先将粗盐溶于水,再过滤(除去泥沙),然后加入过量的BaCl2溶液,除去Na2SO4;
再加入过量的NaOH溶液,除去MgCl2;然后加入过量的Na2CO3溶液,除去CaCl2和BaCl2;过滤;最后滴加适量盐酸至恰好不再产生气体,除去NaOH和Na2CO3;蒸发溶液,析出NaCl晶体。
BaCl2和NaOH可以互换,但是Na2CO3必须在加入BaCl2之后再加入。滴加适量盐酸必须在过滤操作之后。