分離與提純的原則和要求:
(1)選擇分離與提純方法應遵循的原則
①不增:指不能引入新的雜質。
②不減:指應盡可能減少被分離與提純的物質的損失。
③易分離:指如果使用試劑除去雜質時,要求反應后的產(chǎn)物跟被提純的物質容易分離。
④易復原:指分離物或被提純的物質都要容易復原。
(2)分離與提純操作過程應遵循“三必須”
①除雜質試劑必須過量;
②過量試劑必須除盡(因過量試劑會帶人新的雜質);
③除雜途徑必須選最佳。
常見的分離與提純的方法:
(1)物質分離與提純常用的物理方法
方法 | 適用范圍或原理 | 裝置 | 舉例 | 注意事項 |
過濾 | 分離固體和液體混合物 | 粗鹽提純時把粗鹽溶于水,經(jīng)過濾把不溶于水的雜質除去 | ①要“一貼二低三靠” 濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁;濾紙邊緣低于漏斗口,漏斗里液面低于濾紙邊緣;燒杯口緊靠玻璃棒,玻璃捧下端緊靠三層濾紙.漏斗下端緊靠燒杯內(nèi)壁。 ②必要時洗滌沉淀物(在過濾器中加少量水),不可攪拌 | |
結晶 重結晶 | 分離各組分在溶劑中的溶解度隨溫度變化不同的混合物 | KNO3溶解度隨溫度變化大, NaCl溶解度隨溫度變化小,可用該法從二者的混合液中提純KNO3 | ①一般先配較高溫度下的濃溶液,然后降溫結晶 ②結晶后過濾,分離出晶體 | |
蒸發(fā) | 溶解度隨溫度變化較小的物質 | 從食鹽水溶液中提取食鹽晶體 | ①溶質應不易分解、不易水解、不易被氧氣氧化 ②蒸發(fā)過程應不斷攪拌 ③近干時停止加熱,余熱蒸干 | |
蒸餾 | 分離沸點不同的液體混合物 | 制無水乙醇(加生石灰)、硝酸的濃縮[加濃硫酸或 Mg(NO3)2] | ①溫度計水銀球在蒸餾燒瓶支管口處 ②加沸石(碎瓷片) ③注意冷凝管水流方向應下進上出 ④不可蒸干 | |
分餾 | 分離多種液態(tài)混合物 | 同蒸餾 | 石油分餾 | 同蒸餾 |
萃取 | 分離兩種互溶的液體 | CCl4把溴水中的Br2萃取出來 | ①萃取后再進行分液操作 ②對萃取劑的要求:與原溶劑互不混溶,不反應;溶質在其中的溶解度比在原溶劑中大;溶質不與萃取劑反應 ③萃取后得到的仍是溶液,一般要通過分餾等方法進一步分離 | |
分液 | 分離兩種不相混溶的液體(密度不同) | 水、苯的分離 | 下層液體從下口放出,上層液體從上口倒出 | |
液化 | 利用氣體混合物中某組分易液化的特點來分離 | 除去SO2中的SO3 | 可把錐形瓶換成硬質大試管 | |
鹽析 | 利用某些物質在加某些無機鹽時,其溶解度降低而凝聚的性質來分離物質 | ?? | 從皂化液中分離肥皂、甘油,蛋白質的鹽析 | 鹽析是物理變化。鹽析之后一般要采取過濾的操作 |
洗氣 | 雜質氣體易溶于某液體 | 除去CO2中的HCl氣體,可使混合氣體通過盛有飽和NaHCO3 溶液的洗氣瓶 | ①從洗氣瓶的長導管一端進氣 ②混合物中氣體溶解度差別較大 | |
升華 | 利用某些物質有升華的特性 | 粗碘中碘與鉀、鈉、鈣、鎂的碘化物混合,利用碘易升華的特點將碘與雜質分開 | 升華物質的集取方法不作要求 | |
滲析 | 膠體提純、精制 | 除去Fe(OH)3膠體中的HCl | 要不斷更換燒杯中的水或改用流動水,以提高滲析效果 |
(2)物質分離與提純常用的化學方法:
①加熱法
混合物中混有某些熱穩(wěn)定性差的物質時,可直接加熱,使熱穩(wěn)定性差的物質分解而分離出來。例如:食鹽中混有氯化銨、純堿中混有小蘇打等均可直接加熱除去雜質。
②沉淀法
在混合物中加入某試劑,使其中一種以沉淀形式分離出去的方法。使用該方法一定要注意不能引入新雜質,若使用多種試劑將溶液中不同粒子逐步沉淀時,應注意后加入試劑能將先加入的過量試劑除去,最后加入的試劑不引入新雜質。例如:加入適量BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。
③轉化法
利用化學反應將某種物質進行多次轉化而分離。例如:分離Fe3+和Al3+時,可加入過量的NaOH溶液,生成Fe(OH)3和NaAlO2,過濾后,分別再加鹽酸重新生成Fe3+和Al3+。注意轉化過程中盡量減少被分離物質的損失.而且轉化后的物質要易恢復為原物質。
④酸堿法
被提純物質不與酸或堿反應,而雜質可與酸或堿發(fā)生反應,可用酸或堿作除雜試劑。例如:用鹽酸除去 SiO2中的石灰石,用氫氧化鈉除去鐵粉中的鋁粉。
⑤氧化還原法
a.對混合物中混有的還原性雜質,可加入適當?shù)难趸瘎⿲㈦s質氧化為被提純物質。例如:將氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中,除去FeCl2雜質。
b.對混合物中混有的氧化性雜質,可加入適當還原劑將雜質還原為被提純物質。例如:將過量鐵粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中,振蕩過濾,除去FeCl3 雜質。
⑥調(diào)節(jié)pH法
通過加入試劑來調(diào)節(jié)溶液的pH,使溶液中某組分沉淀而分離的方法。一般加入相應的難溶或微溶物來調(diào)節(jié)。例如:在CaCl2溶液中含有FeCl3雜質,由于 Fe3+水解,溶液呈酸性,可采用調(diào)節(jié)溶液pH的方法將 Fe3+沉淀除去,為此,可向溶液中加氧化鈣或氫氧化鈣或碳酸鈣等。
⑦電解法
此法利用電解原理來分離、提純物質。例如:電解精煉銅,將粗銅作陽極,精銅作陰極,電解液為含銅離子的溶液,通直流電,在陽極銅及比銅活潑的雜質金屬失電子,在陰極只有銅離子得電子析出,從而提純了銅。
相關高中化學知識點:離子的檢驗
離子的檢驗:
(1)焰色反應:Na+:黃色;K+:紫色(透過藍色鈷玻璃觀察);Ca2+:磚紅色;
(2)H+:H+酸性。遇紫色石蕊試液變紅,遇濕潤藍色石蕊試紙變紅;
(3)NH4+:在試液中加強堿(NaOH)加熱,產(chǎn)生使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體;NH4++OH-NH3↑+H2O;NH3+H2O
NH3?H2ONH4++OH-
(4)Fe3+:①通KSCN或NH4SCN溶液呈血紅色:Fe3++SCN-==[Fe(SCN)]2+;②通NaOH溶液紅褐色沉淀:Fe3++3OH-==
Fe(OH)3↓
(5)Fe2+:①遇NaOH溶液生成白色沉淀在空氣中迅速轉化成灰綠色最后變成紅褐色沉淀:Fe3++2OH-=Fe(OH)2↓;
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3;
②試液中加KSCN少量無明顯變化再加氯水出現(xiàn)血紅色: 2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-;Fe3++SCN-==[Fe(SCN)]2+
(6)Mg2+:遇NaOH溶液有白色沉淀生成,NaOH過量沉淀不溶解:Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓,但該沉淀能溶于NH4Cl溶液;
(7)Al3+:遇NaOH溶液(適量)有白色沉淀生成,NaOH溶液過量沉淀溶解:Al3++3OH-==Al(OH)3↓;Al(OH)3+OH-==
AlO2-+2H2O
(8)Cu2+:遇NaOH溶液有藍色沉淀生成,加強熱變黑色沉淀:Cu2++2OH-==Cu(OH)2↓;Cu(OH)2CuO+H2O
(9)Ba2+:遇稀H2SO4或硫酸鹽溶液有白色沉淀生成,加稀HNO3沉淀不溶解:Ba2++SO42-==BaSO4↓
(10)Ag+: ①加NaOH溶液生成白色沉淀,此沉淀迅速轉變?yōu)樽厣恋砣苡诎彼瓵g++OH-==AgOH↓;2AgOH==Ag2O+H2O;AgOH+2NH3?H2O==[Ag(NO3)2]OH+2H2O
②加稀HCl或可溶性氧化物溶液再加稀HNO3生成白色沉淀:Ag++Cl-==AgCl↓
(11)OH-:OH-堿性:①遇紫色石蕊試液變藍;②遇酚酞試液變紅;③遇濕潤紅色石蕊試紙變藍;
(12)Cl-:遇AgNO3溶液有白色沉淀生成,加稀HNO3沉淀不溶解:Ag++Cl-=AgCl↓
(13)Br-:加AgNO3溶液有淺黃色沉淀生成,加稀HNO3沉淀不溶解:Ag++Br-=AgBr↓
(14)I-: ①加AgNO3溶液有黃色沉淀生成,加稀HNO3沉淀不溶解:Ag++I-=AgI↓;②加少量新制氯水后再加淀粉溶液顯藍色:2I-+Cl2=I2+2Cl-;I2遇淀粉變藍
(15)S2-:①加強酸(非強氧化性)生成無色臭雞蛋氣味氣體:S2-+2H+=H2S↑;②遇Pb(NO3)2或(CH3COO)2Pb試液生成黑色沉淀,遇CuSO4試液產(chǎn)生黑色沉淀:Pb2++S2-=PbS↓;Cu2++S2-=CuS↓
(16)SO42-:加可溶性鋇鹽[BaCl2或Ba(NO3)2]溶液有白色沉淀生成后再加稀HCl或稀HNO3沉淀不溶解:Ba2++SO42-=BaSO4↓
(17)SO32-:加強酸(H2SO4或HCl)把產(chǎn)生氣體通入品紅溶液中,品紅溶液褪色:SO32-+2H+=H2O+SO2↑ SO2使品紅溶液褪色
(18)CO32-:加稀HCl產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水,石灰水變渾濁:CO32-+2H+=H2O+CO2↑;CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(19)HCO3-:取含HCO3-鹽溶液煮沸,放出無色無味、使澄清石灰水變渾濁的氣體;或向HCO3-溶液里加入稀MgSO4溶液,無現(xiàn)象,加熱煮沸有白色沉淀MgCO3生成,同時放出CO2氣體。
(20)NO3-:濃縮試液加稀硫酸和銅片加熱有紅棕色氣體產(chǎn)生,溶液變成藍色:
Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O
(21)PO43-:加AgNO3溶液產(chǎn)生黃色沉淀,再加稀HNO3沉淀溶解:3Ag++PO43-=Ag3PO4↓;Ag3PO4溶于稀HNO3酸。
相關高中化學知識點:粗鹽的提純
粗鹽的提純:
(1)實驗儀器和藥品
藥品:粗鹽,水
器材:托盤天平,量筒,燒杯,玻璃棒,藥匙,漏斗,鐵架臺(帶鐵圈),蒸發(fā)皿,酒精燈,坩堝鉗,膠頭滴管,濾紙,剪刀,火柴,紙片
(2)實驗原理:粗鹽中含有泥沙等不溶性雜質,以及可溶性雜質如:Ca2+、Mg2+等不溶性雜質可以用溶解、過濾的方法除去,然后蒸發(fā)水分得到較純凈的精鹽
(3)實驗操作
①溶解:用托盤天平稱取5克粗鹽(精確到0.1克)。用量筒量取10毫升水倒入燒杯里.用藥匙取一匙粗鹽加入水中,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。用玻璃棒攪拌,并觀察發(fā)生的現(xiàn)象(玻璃棒的攪拌對粗鹽的溶解起什么作用?)。接著再加入粗鹽,邊加邊用玻璃棒攪拌,一直加到粗鹽不再溶解時為止。觀察溶液是否渾濁。
在天平上稱量剩下的粗鹽,計算在10毫升水中大約溶解了多少克粗鹽.
②過濾:按照過濾的操作進行過濾,仔細觀察濾紙上的剩余物及濾液的顏色。濾液仍渾濁時,應該再過濾一次。如果經(jīng)兩次過濾濾液仍渾濁,則應檢查實驗裝置并分析原因,例如:濾紙破損,過濾時漏斗里的液面高于濾紙邊緣,儀器不干凈等,找出原因后,要重新操作。
③蒸發(fā):把得到的澄清濾液倒入蒸發(fā)皿,把蒸發(fā)皿放在鐵架臺的鐵圈上,用酒精燈加熱,同時用玻璃棒不斷攪拌濾液。等到蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多量固體時,停止加熱。利用蒸發(fā)皿的余熱使濾液蒸干。
④用玻璃棒把固體轉移到紙上,稱量后,回收到教師指定的容器,比較提純前后食鹽的狀態(tài)并計算精鹽的產(chǎn)率。
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