《物质的分离与提纯》知识速查 - 人教版高中化学公式定理 - 读趣百科

《物质的分离与提纯》知识速查

.物质分离、提纯的区别与原则

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。

物质分离与提纯的常用物理方法——常规实验装置

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:
萃取剂和原溶剂互不相溶溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度
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
 (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
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)

物质分离与提纯的常用物理方法——创新实验装置

(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

根据物质的物理性质选择分离(提纯)方法

(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)

物质分离和提纯常用的化学方法

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

常见无机物的除杂方法


(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
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} {=} $NH3↑+HCl↑
NaCl(MgCl2)
加适量
NaOH溶液
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl
过滤
碳粉(CuO)
稀盐酸
CuO+2HCl=CuCl2+H2O
过滤
CuO(Fe)
磁铁
吸引
Fe(OH)3
体(FeCl3)
蒸馏水、半透膜
Fe(OH)3胶体不能通过半透膜
渗析
CuS(FeS)
稀盐酸
FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑
过滤
镁粉(铝粉)
加过量
NaOH溶液
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
过滤
Fe2O3(Al2O3)
加过量
NaOH溶液
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
过滤
NH4Cl(FeCl3)
加适量
氨水
FeCl3+3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4Cl
过滤
KNO3(NaCl)
根据二者的溶解度随温度的变化不同
降温结晶
NaHCO3溶液(Na2CO3)
CO2
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
转化法
FeCl3溶液
(FeCl2)
Cl2
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
转化法
FeCl3溶液
(CuCl2)
Fe、Cl2
Fe+CuCl2=Cu+FeCl2
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
转化法
FeCl2溶液
(FeCl3)
Fe
2FeCl3+Fe=3FeCl2
转化
H2(NH3)
浓硫酸
NH3+H2SO4=NH4HSO4
洗气法
Cl2(HCl)
饱和NaCl溶液
HCl极易溶于水,Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小
洗气法
CO2(HCl)
饱和NaHCO3溶液
HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2
洗气法
SO2(HCl)
饱和NaHSO3溶液
HCl+NaHSO3=NaCl+H2O+SO2
洗气法
CO2(SO2)
饱和NaHCO3溶液
SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2
洗气法
CO2(CO)
灼热CuO
CO+CuO$ \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

综合性除杂问题

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。