1. 分離與提純的基本原理
(1)分離:就是用物理或化學(xué)的方法將混合物巾的各組分分開,并將物質(zhì)恢復(fù)到原狀態(tài)。
(2)提純和除雜:用物理或化學(xué)的方法把混合物中的雜質(zhì)除去而得到純物質(zhì)。在提純過程中,如果雜質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化,不必恢復(fù)成原物質(zhì)。二者的方法在很多情況下是相似的,但分離比提純的步驟要多,因為各組分均要保留,繹過化學(xué)反應(yīng)使混合物中各組分經(jīng)轉(zhuǎn)化而分離后還要復(fù)原為原來的組分物質(zhì)提純和除雜過程中經(jīng)常用到分離操作,二者有時又密不可分。
2.分離和提純應(yīng)遵循的原則
(1)不能“玉石俱焚”:即試劑一般要求與雜質(zhì)反應(yīng),不與要保留的物質(zhì)反應(yīng)。但在特殊情況下,所加試劑可和保留物質(zhì)應(yīng)應(yīng),但最終要轉(zhuǎn)化成需要保留的物質(zhì)如除去FeCl3,溶液中的NaCl,可加過量的NaOH溶液→過濾→洗滌→加適量稀鹽酸。
(2)“不增““不減”:即不增加新的雜質(zhì),不減少要保留的物質(zhì)如除去FeCl3中的少量Fe2(SO4)3應(yīng)選用BaCl2而不應(yīng)選用Ba(NO3)2,否則發(fā)生反應(yīng)3Ba(NO3)2+Fe2(SO4)3==3BaSO4↓+2Fe(NO3)3溶液中又增加了Fe(NO3)3.
(3)易分離:反應(yīng)后,物質(zhì)的狀態(tài)不同,便于分離。
(4)不污染環(huán)境:即耍求所選用的除雜方法不能產(chǎn)生可污染環(huán)境的物質(zhì)。
(5)不能“舊貌變新顏”:即除雜結(jié)束前,要恢復(fù)保留物質(zhì)的原有狀態(tài)。
常見除雜的方法:
CO2(O2):將氣體通過灼熱的銅網(wǎng)
CO2(H2或CO):將氣體通過灼熱的氧化銅
O2或CO2或H2(含H2O):將氣體通過濃硫酸或氧化鈣或氯化鈣等干燥劑
O2或H2或CO(含CO2或SO2):將氣體通入氫氧化鈉溶液中
Cu(含F(xiàn)e或Mg或Zn):加入足量的稀鹽酸或稀硫酸,過濾
Fe(含Cu):用磁鐵將鐵粉吸引出來
Cu(含CuO),F(xiàn)e(含F(xiàn)e2O3):高溫下與H2或CO反應(yīng)
CuO(含Cu或C):在空氣中灼燒
CaO(含CaCO3):高溫煅燒(CaCO3分解成CaO和CO2)
CaCO3(含CaO):加足量水溶解,過濾,取濾渣
Ca(OH)2(含CaO)加足量水
FeSO4溶液(含H2SO4或CuSO4),F(xiàn)eCl2溶液(含鹽酸或CuCl2):加過量鐵粉,過濾,取濾液
NaCl溶液(含Na2CO3):加適量稀鹽酸
Na2SO4溶液(含CuSO4):加適量 NaOH 溶液
酸、堿、鹽溶液的除雜技巧:
1.被提純物與雜質(zhì)所含陽離子相同時,選取與雜質(zhì)中的陰離子不共存的陽離子,再與被提純物中的陰離子組合出除雜試劑。如除去Na2SO4溶液中的NaOH:可選用稀H2SO4溶液為除雜試劑(2NaOH+ H2SO4==Na2SO4+2H2O)、除去KCl溶液中的 K2SO4:可選用BaCl2溶液為除雜試制(K2SO4+BaCl2 ==2KCl+BaSO4↓,過濾除去)
2.被提純物與雜質(zhì)所含陰離子相同時,選取與雜質(zhì)中陽離子不共存的陰離子,再與被提純物中的陽離子組合出除雜試劑,如除去NaCl溶液中的BaCl2:可選用 Na2SO4溶液為除雜試劑(BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓ +2NaCl,過濾除去).再如除去KNO3溶液中的AgNO3:可選用KCl溶液為除雜試劑(AgNO3+KCl=AgCl↓ +KNO3,過濾除去)。
3.被提純物質(zhì)與雜質(zhì)所含陰離子、陽離子都不相同時,應(yīng)選取與雜質(zhì)中陰、陽離子都不共存的陽、陰離子組合出除雜試劑。如:除去NaCl溶液中的CuSO4:可選用Ba(OH)2溶液為除雜試劑[CuSO4+Ba(OH)2= BaSO4↓+Cu(OH)2↓,過濾除去]。
分離和提純的方法:
物質(zhì)的分離和提純有兩種主要的方法,即物理方法和化學(xué)方法。實際上在實驗過程中往往需通過綜合法來進行。
(1)物理方法主要包括過濾,蒸餾,結(jié)晶
方法 | 適用范圍 | 舉例 | 注意事項 |
過濾 | 分離不溶性固體和液體 | 粗鹽提純 | ①過濾時要“一貼、二低,三靠”; ②必要時要洗滌沉淀物 |
結(jié)晶 | 利用混合物中各組分在某種溶劑中溶解度隨溫度變化不同的性質(zhì)來分離提純物質(zhì) | 分離氯化鈉和硝酸鉀混合物 | ①一般先配較高溫度下的濃溶液,然后降溫結(jié)晶: ②結(jié)晶后過濾,分離出晶體 |
蒸餾 | 沸點不同的液體混合物 | 石油的分餾 | ①溫度計水銀球在蒸餾燒瓶的支管口處; ②加沸石(或碎瓷片); ③冷凝管水流方向 |
(2)化學(xué)方法
除雜方法 | 除雜原理 | 應(yīng)用實例 |
化氣法 | 與雜質(zhì)反應(yīng)生成氣體而除去 | 除Na2SO4中的NaCO3,可加適量稀鹽酸 NaCO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2O |
沉淀法 | 將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去 | 除去NaCl中的Na2SO4.可加適量的BaCl2 Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl |
置換法 | 將雜質(zhì)通過置換反應(yīng)而除去 | c除去FeSO4中的CuSO4可加過量的鐵粉 CuSO4+Fe==Cu+FeSO4 |
溶解法 | 將雜質(zhì)溶丁某種試劑而除去 | 除C粉中的CuO粉末,可加適量稀鹽酸,再過濾 CuO+H2SO4==CuSO4+H2O |
加熱法 | 雜質(zhì)受熱易分解,通過加熱將雜質(zhì)除去 | 除CaO中的CaCO3可加熱 CaCO3 ![]() |
轉(zhuǎn)化法 | 將雜質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為主要成分 | 除去CO2中的CO,可將氣體通過灼熱的CuO CO+CuO ![]() |
(3)綜合法
在進行混合物的分離或提純時,采用一種方法往往不能達到目的,而要采用幾種方法才能完成,這就是綜合法。綜合法主要有三種:
①物理方法的綜合:主要是溶解、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶等方法的結(jié)合:
②化學(xué)方法的綜合:當某物質(zhì)所含雜質(zhì)不止一種時,通常需加入多種試劑除去(或分離)不同的物質(zhì)。
③物理與化學(xué)方法的綜合:當某物質(zhì)所含雜質(zhì)不止一種,且有能用物理方法除去(或分離)的雜質(zhì)時,首先應(yīng)考慮用物理方法除去一種或幾種雜質(zhì),然后再用化學(xué)方法除去其余雜質(zhì)。
(4)除雜方法的幾個優(yōu)化原則
①若同時有多種方法能除去雜質(zhì),要選擇那些簡單易行、除雜徹底的方法。
②應(yīng)盡量選擇既可除去雜質(zhì),又可增加保留物質(zhì)的方法,即“一舉兩得”。
③先考慮物理方法,再用化學(xué)方法。
常見的混合物類型及分類與提純的方法見下表:
混合物類型\采用的方法 | 物理方法 | 化學(xué)方法 | |
固—固混合 | 可溶—可溶 | 結(jié)晶 | 把雜質(zhì)變成沉淀、氣體等除去 |
可溶—不溶 | 過濾 | —— | |
不溶—不溶 | — | 把雜質(zhì)變成可溶物除去 | |
固—液混合 | 過濾 | —— | |
液—液混合 | —— | 把雜質(zhì)變成沉淀,氣體或被提純物 | |
氣—氣混合 | —— | 把雜質(zhì)變成固體、溶液或被提純物 |
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