“物质的分离与提纯”知识梳理

时间:2022-03-07 03:08:12

“物质的分离与提纯”知识梳理

物质的分离是将混合物中的各物质彼此分开,最终分别得到各纯净物的过程。物质的提纯是将混合物中的少量杂质除去,最终得到纯净物的过程。物质的分离与提纯的目的不同,但原理相同(均是根据混合物中各物质的物理性质和化学性质);且物质的提纯过程也包含物质的分离过程,只是物质的提纯通常将杂质舍弃。

一、物质的分离与提纯的“四原则”和“三必须”

1.“四原则”:一是“不增”:不增加新的杂质;二是“不减”:不使被提纯的物质减少;三是“易分”:被提纯物质与杂质容易分离;四是“易复原”:被提纯的物质容易复原。

2.“三必须”:一是所加除杂试剂必须过量;二是过量试剂必须除尽;三是必须选择最佳除杂方案。

二、物质的分离与提纯常用的物理方法

1.过滤:适用于不溶性固体与液体的分离,如粗盐的提纯。其所需实验仪器和用品有:漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、滤纸。其实验装置如图1所示。其操作注意事项为:①“一贴”:滤纸紧贴漏斗内壁。

②“二低”:滤纸边缘低于漏斗图1图2口,漏斗里液面略低于滤纸边缘。

③“三靠”

解析将含有CO2杂质的CO气体依次通过NaOH溶液、浓H2SO4,可分别除去CO2和水蒸气,A项正确;NaOH溶液既能与Fe3+反应,又能与NH

4Cl溶液反应,且会引入新的杂质,B项错误;将含有HCl杂质的Cl2依次通过饱和食盐水、浓H2SO4,可分别除去HCl和水蒸气,C项正确;将含有NaHCO3杂质的Na2CO3灼烧,NaHCO3分解生成Na2CO3,D项正确。故答案为B。

例2(2014年海南化学卷)下列除杂操作可行的是()。

A.通过浓硫酸除去HCl中的H2O

B.通过灼热的CuO除去H2中的CO

C.通过灼热的镁粉除去N2中的O2

D.通过水除去CO中的CO2

解析浓硫酸具有吸水性,且与HCl不反应,通过浓硫酸可除去HCl中的H2O,A项正确;H2和CO都能与灼热的CuO反应,将其通过灼热的CuO把H2也除掉了(而转化为CO2和水蒸气),B项错误;灼热的镁粉与N2和O2都能反应,将其通过灼热的镁粉把N2也除掉了,C项错误;CO2在水中的溶解度很小,通过水不能除去CO中的CO2,D项错误。故答案为A。

图8

例3 (2015年上海化学卷)实验室回收废水中苯酚的过程如图8所示。下列分析错误的是()。

A.操作Ⅰ中苯作萃取剂

B.苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的大

C.通过操作Ⅱ苯可循环使用

D.三步操作均需要分液漏斗

解析苯不溶于水,且常温时苯酚在苯中的溶解度比在水中的溶解度大,A项正确;苯酚c是盐,苯酚钠在苯中的溶解度比在水中的小,B项错误;NaOH溶液能够与苯酚反应生成苯酚钠溶液

与苯分层,分离出苯可循环使用,C项正确;三步操作均为分液,均需要分液漏斗,D项正确。故答案为B。

例4(2016年上海化学卷)下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()。

A.氧化镁中混有氧化铝

B.氯化铝溶液中混有氯化铁

C.氧化铁中混有二氧化硅

D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜

解析对于A项,在混合物中加入过量的NaOH溶液,MgO与NaOH不反应,Al2O3与NaOH生成NaAlO2,充分反应后过滤、洗涤,得到MgO和NaAlO2溶液,在NaAlO2溶液中加入适量盐酸至沉淀量最大,过滤、洗涤得到Al(OH)3沉淀,将Al(OH)3加热分解得到Al2O3,A项能分离。对于B项,向溶液中加入过量的NaOH溶液,氯化铁与NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀,氯化铝与NaOH反应生成NaAlO2,过滤、洗涤得到Fe(OH)3沉淀和NaAlO2溶液;然后向NaAlO2溶液中加入适量的盐酸至沉淀量最大,过滤、洗涤得到Al(OH)3沉淀;再分别向两种沉淀中加入适量的盐酸,可分别得到氯化铝溶液和氯化铁溶液,B项能分离。对于C项,在混合物中加入过量的NaOH溶液,SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3,而氧化铁与NaOH不反应,过滤、洗涤得到氧化铁和Na2SiO3溶液;再在Na2SiO3溶液中加入盐酸生成H2SiO3沉淀,过滤、洗涤得到H2SiO3,将H2SiO3加热分解得到SiO2,C项能分离。对于D项,在混合物中加入NaOH溶液,二者都能生成沉淀,在得到的沉淀中加入盐酸时两种沉淀都溶解,D项不能分离。故答案为D。

图9例5(2016年上海化学卷)实验室提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾的过程如图9所示。下列分析正确的是()。

A.操作Ⅰ是过滤,将固体分离除去

B.操作Ⅱ是加热浓缩。趁热过滤,除去杂质氯化钠

C.操作Ⅲ是过滤、洗涤,将硝酸钾晶体从溶液中分离出来

D.操作Ⅰ~Ⅲ总共需两次过滤

解析因KNO3的溶解度随温度升高而增大、且随温度变化的幅度大,NaCl的溶解度随温度的升高而变化的幅度很小,则欲提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾,应将试样溶于热水,再降温结晶。从而可知,操作Ⅰ是在烧杯中加水溶解;操作Ⅱ是蒸发浓缩,得到较高温度下的KNO3饱和溶液;操作Ⅲ是过滤、洗涤,将硝酸钾晶体从溶液中分离出来;操作Ⅰ~Ⅲ只需一次过滤;从而可知,只有C项正确。故答案为C。

(收稿日期:2016-03-15)

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