第一章 第2讲 物质的分离和提纯.docx

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第一章第2讲物质的分离和提纯

第2讲　物质的分离和提纯

[考纲要求]　1.能对常见的物质进行检验、分离和提纯。

2.绘制和识别典型的实验仪器装置图。

考点一　物质分离、提纯的常用物理方法

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，又叫物质的净化或除杂。

2．物质分离、提纯的常用物理方法

试根据所学的知识填写操作方法及相关内容。

图1　　　　　　图2　　　　图3

图4　　　　　　　图5

（1）如图1，方法、装置的名称：

过滤。

适用范围：

把不溶性固体与液体进行分离。

注意事项：

①一贴：

滤纸紧贴漏斗内壁；二低：

滤纸上缘低于漏斗边缘，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若滤液浑浊，需更换滤纸，重新过滤。

浑浊的原因可能是滤纸破损、滤液超过滤纸边缘。

（2）结晶是晶体从饱和溶液中析出的过程，对溶解度受温度变化影响不大的固态溶质，采用蒸发溶剂的方法，而对溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质，采用冷却饱和溶液的方法。

如图2，方法、装置的名称：

蒸发结晶。

适用范围：

溶解度随温度变化较小的物质。

注意事项：

①玻璃棒的作用：

搅拌，防止液体局部过热而飞溅；②当有大量晶体析出时，停止加热，利用余热蒸干而不能直接蒸干。

（3）如图3，方法、装置的名称：

分液。

适用范围：

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。

注意事项：

①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应。

（4）如图4，方法、装置的名称：

蒸馏。

适用范围：

沸点相差较大的液体混合物

注意事项：

①温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处；

②蒸馏烧瓶内要加沸石；③冷凝管水流方向应为“逆流”。

（5）如图5，方法、装置的名称：

升华。

适用范围：

某种组分易升华的混合物，利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法。

题组一　分离、提纯原理和方法的考查

1．下列分离物质的方法中，利用了物质的沸点的是（　　）

A．蒸馏B．萃取C．重结晶D．蒸发

答案　A

解析　萃取、重结晶是利用物质溶解度的不同而分离；蒸发是通过加热将溶剂蒸发掉；蒸馏则是利用物质沸点不同将物质进行分离。

2．物质的分离、提纯是中学化学的重要操作，请应用物质分离、提纯知识，分离下列各组混合物。

混合物

分离方法

操作过程

1

从草木灰中提取可溶性物质

2

KNO3和NaCl混合物

3

乙酸乙酯和乙酸混合物中分离乙酸乙酯

4

由乙醇溶液制无水乙醇

5

除去淀粉溶液中的碘化钠

答案　

混合物

分离方法

操作过程

1

从草木灰中提取可溶性物质

溶解、过滤

将草木灰溶于热水中，不断搅拌，然后过滤。

若滤液仍浑浊，再过滤

2

KNO3和NaCl混合物

结晶、过滤

将混合物溶于热水配成饱和溶液，降温，溶液中有KNO3晶体析出，冷却过滤

3

乙酸乙酯和乙酸混合物中分离乙酸乙酯

分液

在混合物中加入饱和Na2CO3溶液，振荡，静置，分液

4

由乙醇溶液制无水乙醇

蒸馏

加入一定量的生石灰，然后蒸馏

5

除去淀粉溶液中的碘化钠

渗析

将混合液放入半透膜袋中，并放入流动的蒸馏水中

思维建模

依据物质的物理性质选择恰当分离（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）

题组二　分离、提纯装置及操作过程

3．（2012·北京理综，8）下列实验中，所选装置不合理的是（　　）

A．分离Na2CO3溶液和CH3COOC2H5，选④

B．用CCl4提取碘水中的碘，选③

C．用FeCl2溶液吸收Cl2选⑤

D．粗盐提纯，选①和②

答案　A

解析　解答本题主要从物质的性质、实验原理、仪器的选择是否正确等角度去分析。

CH3COOC2H5与Na2CO3溶液互不相溶，故应选择分液法将其分离，因此选③，A错；用CCl4提取碘水中的碘，应选择分液漏斗萃取分液，B正确；将Cl2通过盛有FeCl2溶液的洗气瓶，将Cl2吸收，C正确；粗盐提纯应先将粗盐溶于蒸馏水中，然后过滤除掉泥沙等不溶物，再蒸发、浓缩，最后得到NaCl晶体，D正确。

4．海洋植物如海带、海藻中含有大量的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。

实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：

（1）实验室焙烧海带，需要下列仪器中的________（填序号）。

a．试管b．烧杯

c．坩埚d．泥三角

e．铁三脚架f．酒精灯

（2）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：

①________，③__________。

（3）提取碘的过程中，可选择的有机试剂是（　　）

A．甲苯、酒精B．四氯化碳、苯

C．汽油、乙酸D．汽油、甘油

（4）为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器有______________、______________。

（5）小组用CCl4萃取碘水中的碘，在右图的分液漏斗中，下层液体呈______色；他们打开分液漏斗活塞，却未见液体流下，原因可能是__________。

（6）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂，还须经过蒸馏，指出下面实验装置图中的错误之处：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

（7）进行上述蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是_______________________________，

最后晶态碘在________里聚集。

答案　

（1）cdef　

（2）过滤　萃取　（3）B

（4）分液漏斗　普通漏斗

（5）紫红　分液漏斗上口活塞小孔未与空气相通

（6）①缺石棉网　②温度计插到了液体中　③冷凝管进出水的方向颠倒

（7）使蒸馏烧瓶受热均匀，控制加热温度不至过高　蒸馏烧瓶

反思归纳

熟记常见物质分离操作中的注意事项

（1）过滤中的“3要求”：

一贴二低三靠。

（2）蒸发中的“2注意”：

玻璃棒搅拌和不能蒸干。

（3）萃取分液中的“4步操作”：

加萃取剂—振荡放气—静置分层—分液。

（4）蒸馏中的“3注意”：

温度计水银球的位置，冷却水的进出方向，加沸石防暴沸。

考点二　物质分离、提纯的化学方法

方法

原理

杂质成分

沉淀法

将杂质离子转化为沉淀

Cl－、SO、CO及能形成弱碱的阳离子

气化法

将杂质离子转化为气体

CO、HCO、SO、HSO、S2－、NH

杂转纯法

将杂质转化为需要提纯的物质

杂质中含不同价态的相同元素（用氧化剂或还原剂）、同一种酸的正盐与酸式盐（用酸、酸酐或碱）

氧化还

原法

用氧化剂（还原剂）除去具有还原性（氧化性）的杂质

如用酸性KMnO4除去CO2中的SO2，用热的铜粉除去N2中的O2

热分解法

加热使不稳定的物质分解除去

如除去NaCl中的NH4Cl等

酸碱溶解法

利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离

如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3

电解法

利用电解原理除去杂质

含杂质的金属作阳极、纯金属（M）作阴极，含M的盐溶液作电解质溶液

题组一　除杂试剂及方法的选择

1．除去下列常见物质中的杂质，完成表格：

序号

原物质

所含杂质

除杂质试剂

主要操作方法

①

N2

O2

灼热的铜网

用固体转化气体

②

CO

CO2

NaOH溶液

洗气

③

CO2

CO

灼热的CuO

用固体转化气体

④

CO2

HCl

饱和NaHCO3溶液

洗气

⑤

Cl2

HCl

饱和食盐水

洗气

⑥

CO2

SO2

饱和NaHCO3溶液

洗气

⑦

碳粉

CuO

稀酸（如稀盐酸）

过滤

⑧

Fe2O3

Al2O3

NaOH溶液

过滤

⑨

NaHCO3

溶液

Na2CO3

CO2

加酸转化

⑩

NaCl

溶液

NaHCO3

HCl

加酸转化

⑪

FeCl3

溶液

FeCl2

Cl2

加氧化剂转化

⑫

FeCl2

溶液

FeCl3

Fe

加还原剂转化

⑬

I2晶体

NaCl

无

加热升华

⑭

NaCl

晶体

NH4Cl

无

加热分解

⑮

乙酸乙酯

乙酸

饱和Na2CO3溶液

分液

⑯

乙醇

水（少量）

新制CaO

蒸馏

题组二　物质的分离、提纯在物质制备中的应用

2．下列是制备CuO的流程图：

工业CuSO4CuSO4溶液CuSO4·5H2O―→……―→CuO

（1）步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质。

操作是_________________________________。

（2）步骤Ⅱ的目的是除铁。

操作是：

滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2＋转化完全后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH＝3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH＝1。

控制溶液pH＝3.5的原因是___________________________

________________________________________________________________________。

（3）步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体。

操作是_____________________________

____________________________________________________________（填操作名称），

过滤，水浴加热烘干。

水浴加热的特点是____________________________________。

答案　

（1）溶解、过滤

（2）使Fe3＋可全部转化为Fe（OH）3沉淀，而Cu2＋不会转化为Cu（OH）2沉淀

（3）蒸发浓缩、冷却结晶　受热均匀，温度易于控制在100℃以下

解析　

（1）不溶性杂质由于不溶于水，采用过滤的方法除去。

（2）步骤Ⅱ操作：

向含有CuSO4、FeSO4的溶液中滴加H2O2，发生反应：

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，此时溶液的pH<3.5，而pH＝3.5时，Fe（OH）3沉淀易形成，故此时要加入Cu2（OH）2CO3粉末，以中和H＋，控制pH＝3.5，同时加热煮沸，使Fe3＋水解趋于完全，生成Fe（OH）3沉淀，同时抑制Cu2＋的水解。

过滤除去Fe（OH）3沉淀，再加稀硫酸酸化得到CuSO4溶液。

（3）通过蒸发溶剂、冷却结晶的方法析出硫酸铜晶体，加热烘干时温度不能超过100℃，且需温度恒定，以防温度过高使硫酸铜分解，因此采用水浴加热。

3．食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。

粗食盐常含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、S