专题十八 物质的分离和提纯

专题十八物质的分离和提纯2015年陕西中考化学科复习备考【考试要求】1．知道什么是分离和提纯；知道分离与提纯的联系和区别；2．知道物质分离与提纯的方法，且会用这些方法对物质进行分离与提纯；3．会选择合适的试剂对物质进行分离与提纯。【知识梳理】1．物质的分离：通过适当的方法，把混合物中的各种物质彼此分开，并且恢复到各种物质的原来存在状态，分别得到纯净物；2.物质的提纯：通过适当的方法把混入某物质里的少量杂质除去，以便获得相对纯净的物质，又称除杂。3．在除去杂质过程中必须遵循的原则：①不增—除杂时不能带入新的杂质。②不减—除杂试剂只与杂质反应，而不与被提纯的物质反应。③易分—除杂试剂与杂质反应的生成物与被提纯的物质容易分离。④最佳—除去杂质的同时，能生成或转化为被提纯的物质。一、基本原理【知识梳理】二、物质分离与提纯的方法1．物质的分离与提纯常用的物理方法：方法适用范围或原理举例物理方法过滤法难溶性固体与液体的分离或可溶性固体与难溶性固体的分离从双氧水制氧后的废液中提取MnO2

结晶法蒸发结晶溶质的溶解度随温度的变化较小，则用蒸发结晶法NaCl中混有少量KNO3，可采用蒸发结晶法提纯NaCl降温结晶溶质的溶解度随温度的变化较大且溶液饱和，则用降温结晶法KNO3中混有少量NaCl，可采用降温结晶法提纯KNO3【知识梳理】①化气法：与杂质反应生成气体而除去。如：除NaCl中Na2CO3，可加适量稀HCl，蒸发；②沉淀法：将杂质转化为沉淀过滤除去。如：除去NaCl中的Na2SO4，可加适量的BaCl2，过滤；③置换法：将杂质通过置换反应而除去。如：除FeSO4溶液中的CuSO4，可加过量的铁粉，过滤；④溶解法：将杂质溶于某种试剂而除去。除C粉中的CuO粉，可加适量稀硫酸，再过滤；除Cu粉中的Fe粉，可加入适量的稀盐酸，再过滤；⑤加热法：杂质受热易分解，通过加热将杂质除去。如：除CaO中的CaCO3可加热；⑥转化法：将杂质通过化学反应转化为主要成分。如：除CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO；⑦吸收法：用吸收剂将杂质气体吸收除去。如：除去CO中混有的少量CO2，可用浓NaOH溶液吸收CO2；除去CO2中混有的少量HCl，可用饱和的NaHCO3溶液吸收；2．常用的化学方法【知识梳理】3．气体的干燥气体的干燥是通过干燥剂来实现的，选择干燥要根据气体的性质，一般原则是：酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体，碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体，干燥装置由干燥剂状态决定。（1）常见的干燥剂干燥剂可干燥气体不可干燥气体干燥装置浓H2SO4H2、O2、CO2、HCl、CH4等NH3A固体NaOH或碱石灰H2、O2、CH4、NH3等CO2、HClB或C（2）常用干燥装置如下：【点拨】选择吸收装置时，要注意进、出气体导管的连接方法，若用“洗气瓶”，要注意“长进短出”，若用干燥管要注意“大进小出”。先除去气体中含有的其他杂质，干燥除去水蒸气的操作放在最后。【典例解析】例1.下列物质分离方法错误的是（）A．除去CO2中混有少量的CO：导出点燃B．粗盐提纯的步骤：溶解→过滤→蒸发C．除去H2中混有的HCl：将气体通过装有NaOH溶液的洗气瓶D．除去铜粉中混有的CuO：用足量的稀硫酸浸泡后过滤、洗涤【点拨】：（1）二氧化碳不支持燃烧，不能用点燃法除去混有的一氧化碳；

（2）粗盐提纯的步骤--溶解→过滤→蒸发→计算产率；

（3）除去H2中混有少量HCl气体--将气体依次通过分别装有NaOH溶液、浓硫酸的洗气瓶；

（4）除去铜粉中混有少量的CuO--用足量稀硫酸浸泡后过滤、洗涤。例2.下列措施能达到目的是（）A．用NaOH溶液除去CO2气体中混有的HCl气体B．用点燃的方法除去CO2气体中少量的CO气体C．用稀盐酸除去热水瓶中的水垢（主要成分是碳酸钙和氢氧化镁）D．用BaCl2溶液除去KNO3溶液中混入的少量K2SO4【典例解析】【解析】：根据物质的性质选择适当除杂剂和分离方法，要符合除杂的原则，就是原物质的质量不能减少，但可以增加，不能带入新的杂质，除杂剂不能和原物质反应

（1）氢氧化钠溶液除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，不能达到目的，因为这两种气体都能和氢氧化钠溶液反应，会把原物质也除去；

（2）点燃的方法不能除去氮气中混有的少量一氧化碳，因为氮气不支持一氧化碳燃烧；

（3）用稀盐酸能除去热水瓶胆中的水垢，水垢的主要成分碳酸钙和氢氧化镁都能溶于盐酸；

（4）用氯化钡溶液能除去硝酸钾溶液中混有的少量硫酸钾，但会带入新的杂质氯化钾，不能得到较纯净的硝酸钾溶液。例3.实验是科学探究的重要途径，请将下列有关实验问题填写完整。

（1）除去O2中少量的CO2，可将混合气体通过足量的___________；

（2）除去Na2SO4溶液中少量的Na2CO3，不能选用盐酸的原因是__________;

（3）测定稀硫酸的pH时，先用水将pH试纸润湿会使结果偏__

（填“大”或“小”）【典例解析】【解析】：①考查重点：气体的除杂②解题思路：除杂的时候要注意掌握2个原则：所选试剂或方法不与被提纯的物质反应，而且不能引入新的杂质。pH试纸润湿测pH时的影响有下：测酸时结果偏大，测碱时结果偏小。答案为：（1）氯氧化钠溶液等（2）生成NaCl，引入新的杂质（3）大，（1）写出实验室制取二氧化碳的化学方程式___________；

（2）D装置的作用是______，D装置中的现象是______________，D装置中发生的化学反应方程式是_______________；

（3）将上图装置按题目要求连接起来，正确顺序是____________。例4.实验室用如图3装置制取干燥纯净的CO2气体，并验证CO2中混有HCl气体（假设每步反应均完全反应）

【典例解析】【解析】：

（1）实验室通常用稀盐酸与大理石（或石灰石）反应制取二氧化碳，反应的方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；

（2）由于氯化氢气体溶于水得到盐酸，通过硝酸银溶液来检验氯离子，来验证并验证CO2中混有HCl气体，反应的现象是产生白色沉淀。所以，D装置的作用是验证CO2中混有HCl气体，D装置中的现象是产生白色沉淀，D装置中发生的化学反应方程式是HCl+AgNO3=HNO3+AgCl↓；

（3）由于实验室要制取干燥纯净的CO2气体，应先除去混有HCl气体，再干燥，最后收集。所以，将上图装置按题目要求连接起来，正确顺序是：aefbcd．

【典例解析】例5.请回答下列与物质提纯有关的问题：

（1）下列两个方案都可以除去铜粉中的少量氧化铜

①用稀盐酸除去氧化铜；②用CO还原氧化铜。

从环境保护和操作简便等方面考虑，较好的方案是_______（选填“①”或“②”）；

（2）要除去K2SO4溶液中的少量KOH，不能选用稀盐酸，原因是会生成________

填写具体物质的名称或化学式），而引入新的杂质。

（3）要使NaCl溶液中的少量Na2SO4转化为沉淀而除去，可选用适量的_______；

（4）要除去氢气中的少量水蒸气和氯化氢气体，将混合气体先通过足量的浓硫酸再通过足量的氢氧化钠溶液后，氢气中仍含有的杂质是_________。【解析】

（1）一氧化碳有剧毒，在还原氧化铜时需要尾气处理，盐酸可以直接将氧化铜溶解而除去，故答案为：①；

（3）盐酸和氢氧化钾反应生成的氯化钾对于硫酸钾也是杂质；（3）硫酸钠对与氯化钠杂质就是硫酸根离子，沉淀硫酸根离子需要用钡离子；；

（4）混合气通过浓硫酸会将水蒸气除去，通过氢氧化钠会将氯化氢除去，但是会携带水蒸气.【典例解析】（1）写出沉淀A的化学式_________。

（2）加入CaCl2溶液后，分离除去沉淀A的实验操作方法是_________。

（3）同学在实验过程中，又发现了新的问题：此方案很容易引入新的杂质，请写出固体物质B的成分__________（用化学式表示）。

（4）同学继续探究后又提出新的方案：将混合物溶解，若滴加盐酸至不再产生气体为止，则既能除去Na2CO3杂质，又能有效地防止新杂质的引入。写出有关反应的化学方程式：_____________________。例8.为了除去氯化钠样品中的碳酸钠杂质，兴趣小组最初设计了如下的方案并进行实验。【解析】：（1）碳酸钠和氯化钙溶液反应生成碳酸钙和氯化钠，碳酸钙难溶于水，其化学式为：CaCO3．

（2）加入氯化钙后所得混合物为不溶性的碳酸钙和氯化钠、氯化钙的混合溶液，应进行过滤分离混合物．

（3）由于加入过量的氯化钙，所以滤液为氯化钠和氯化钙的混合溶液，蒸发后得到固体为氯化钠和氯化钙，其化学式分别是NaCl、CaCl2．

（4）向氯化钠、碳酸钠的混合溶液中滴加稀盐酸，盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，滴加至不再产生气体为止，则既能除去NaCO3杂质，又能有效的防止新杂质的引入，反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑．1.（2014·绥化）下列除去杂质的方法中正确的是（）选项物质杂质除杂质的方法ACaCl2溶液稀盐酸加过量碳酸钙，过滤BK2CO3溶液KCl加适量稀盐酸CCaOCaCO3加水，过滤DNaCl溶液Na2CO3加适量硝酸钙溶液，过滤【解析】解决除杂（提纯）问题时，抓住除杂质的必需条件（加入的试剂只与杂质反应，反应后不能引入新的杂质）是正确解题的关键．（1）稀盐酸能与过量碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，再过滤除去过量的不溶于水的碳酸钙，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则；（2）K2CO3溶液能与稀盐酸反应生成氯化钾、水和二氧化碳，反而会把原物质除去，不符合除杂原则；（3）CaO能与水反应生成氢氧化钙，碳酸钙难溶于水，反而会把原物质除去，不符合除杂原则；（4）Na2CO3能与适量硝酸钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和硝酸钠，能除去杂质但引入了新的杂质硝酸钠，不符合除杂原则。【中考早体验】【中考早体验】2.（2014·东营）下列实验装置进行的相应实验，达不到实验目的是（）A.用图所示装置除去CO2中含有的少量HCl气体B.用图所示的装置加热蒸发NaCl饱和溶液制备NaCl晶体C.用图所示装置制取少量CO2气体D.在实验室中，用图所示装置除去少量黄河水中的泥沙【解析】：（1）CO2和HCl均可与氢氧化钠反应，无法达到实验目的；（2）用蒸发皿加热蒸发NaCl饱和溶液制备NaCl晶体；（3）用图3所示装置制取少量CO2气体有利于控制反应的发生和停止；（4）图4为过滤装置，可用于除去少量黄河水中的泥沙。此项正确。【中考早体验】3.（2014·资阳）下列方法一定能够达到实验目的是（）A．除去氧化铜中含有的木炭粉--高温加热B．除去碳酸钠中含有少量的碳酸氢钠--加入稀硫酸C．提纯新制二氧化碳气体（含有少量氯化氢气体）--将气体通过氢氧化钠溶液D．鉴别生石灰中是否含有未分解的石灰石--加入稀盐酸【解析】：所谓除杂（提纯），是指除去杂质，同时被提纯物质不得改变．除杂质题至少要满足两个条件：①加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；②反应后不能引入新的杂质。（1）木炭粉能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则；

（2）碳酸钠和碳酸氢钠均能与稀硫酸反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则；（3）CO2和HCl气体均能与NaOH溶液反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则；（4）石灰石的主要成分是碳酸钙，能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，生石灰与稀盐酸反应不能生成气体，故鉴别生石灰中是否含有未分解的石灰石，可加入稀盐酸，观察是否产生气泡。【中考早体验】4.（2014·鞍山）下列除去杂质的方法中正确的是（）选项物质杂质除杂质方法ACO2HCl通入足量的NaOH溶液BCaCl2溶液稀盐酸加过量碳酸钙、过滤CNaCl溶液Na2CO3加适量的硝酸钙溶液、过滤DKNO3溶液KCl加过量的AgNO3溶液【解析】：（1）CO2和HCl气体均能与NaOH溶液反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则；（2）稀盐酸能与过量碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，再过滤除去过量的碳酸钙，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则；（3）Na2CO3能与适量的硝酸钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和硝酸钠，能除去杂质但引入了新的杂质硝酸钠，不符合除杂原则；（4）KCl能与过量的AgNO3溶液反应生成氯化银沉淀和硝酸钾，能除去杂质但引入了新的杂质硝酸银（过量的），不符合除杂原则。【中考早体验】5.（2014·盐城）要除去下列各组物质中的少量杂质，所选试剂和方法不可行的是（）选项物质杂质试剂、方法AO2水蒸气通过浓H2SO4洗气BMnO2碳粉在空气中灼烧CKCl溶液BaCl2加入适量的Na2SO4溶液，过滤DFeSO4溶液CuSO4加入足量铁屑，充分反应后过滤【解析】：（1）浓硫酸具有吸水性，且不与氧气反应，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则；（2）碳粉能在空气中灼烧生成二氧化碳气体，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则；（3）BaCl2能与适量的Na2SO4溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，能除去杂质但引入了新的杂质氯化钠，不符合除杂原则；（4）CuSO4能与足量铁屑反应生成硫酸亚铁和铜，再过滤，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则。6.（2014·北京）用下列装置进行实验，不能达到实验目的是（）【中考早体验】A．干燥CO2B．收集O2C．验证CO2性质D．监控气体流速【解析】：（1）浓硫酸能够干燥酸性或中性气体，如CO2、O2、H2、HCl、CH4等气体；

（2）因氧气不易溶于水，且密度小于水的密度，若用排水气法收集氧气，瓶内先装满水，氧气应该“短进长出”；

（3）二氧化碳的水溶液呈酸性，能使石蕊试液变红，所以该实验验证了CO2与H2O反应生成H2CO3；

（4）气体流速越快，气泡冒出的速度也越快。【中考早体验】（1）过滤操作中必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_______，其中玻璃棒的作用是________。

（2）反应①的化学方程式为________；（3）滤液Ⅱ中的溶质为__________。

（4）试剂A最好选用下列_____溶液（填序号）。①H2SO4

②CuSO4

③MgSO4

（5）为了完善实验方案，可对滤渣Ⅰ中的________进行回收。7.（2014·汕尾）木炭还原氧化铜实验后的混合粉末中含有铜、氧化铜、木炭粉，某化学实验小组设计回收铜的方案如下：解析：（1）根据过滤时所用仪器可知，必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗，其中玻璃棒的作用是引流；

（2）氧化铜与硫酸反应的化学方程式为：H2SO4+CuO=CuSO4+H2O；

（3）反应①后，滤液1中的溶质是硫酸和硫酸铜，过滤后的滤液中加入过量铁粉，硫酸铜和铁粉反应生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑