2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第十章第3课时 物质的分离与提纯
展开第3课时 物质的分离与提纯
[课型标签:实验课 基础课]
知识点一 物质分离、提纯常用的物理方法
1.分离、提纯的含义
分离→将混合物中各组分分离,获得多种纯净物
提纯→将混合物中的杂质除去获得纯净物的过程
2.物质分离、提纯的常用物理方法
方法、装置 | 适用范围 | 注意事项 |
把不溶性固体物质和液体进行分离 | (1)一贴:滤纸紧贴漏斗内壁; 二低:滤纸边缘低于漏斗边缘,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,漏斗下端紧靠烧杯内壁; (2)若滤液浑浊,需再次过滤 | |
分离溶于溶剂中的溶质 | (1)玻璃棒的作用:搅拌,防止局部温度过高造成液滴飞溅; (2)当有大量固体析出时,停止加热,用余热蒸干 |
续表
方法、装置 | 适用范围 | 注意事项 |
(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 | (1)溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中要大得多; (2)萃取剂与原溶剂不溶; (3)分液时,分液漏斗中的下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出 | |
沸点相差较大的液体混合物 | (1)温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处; (2)蒸馏烧瓶要加沸石或碎瓷片; (3)冷凝管水流方向应为“下进上出” | |
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 | 应与物质的分解变化区分,如分解反应:NH4ClNH3↑+HCl↑ |
3.混合物分离(提纯)物理方法的选择
(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)
4.分离、提纯的创新装置
(1)过滤装置的创新——抽滤
由于水流的作用,使图1装置a、b中气体的压强减小,故使过滤速率加快。
(2)蒸馏装置的创新
图2由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可使反应物能循环利用,提高了反应物的转化率。
(3)洗气装置的创新——双耳球吸收法
由于双耳球上端球形容器的容积较大,能有效地防止倒吸。故该装置既能除去气体中的气态杂质,又能防止倒吸。
1.(2017·全国Ⅰ卷)《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是( B )
A.蒸馏 B.升华 C.干馏 D.萃取
解析:蒸馏操作用于分离两种互溶的液体;升华是利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法;干馏需要隔绝空气加强热;萃取用于分离不互溶的液体。由题干信息“精制砒霜……就置火上……砒烟上飞着覆器,遂凝结……”等关键词可知该操作方法为升华,故选B。
2.下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( D )
A.利用图1装置可从氯化铁溶液中直接蒸发结晶获得氯化铁晶体
B.利用图2装置可分离石油,得到汽油、煤油和柴油等各种馏分
C.利用图3装置可分离CH3CH2OH和CH3COOC2H5混合液
D.利用图4和图1装置可进行粗盐提纯
解析:加热FeCl3溶液,促进盐类水解,直接蒸干得到的是Fe(OH)3,A项错误;石油分馏时,温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处,B项错误;乙醇和乙酸乙酯互溶,不能用分液法分离,C项错误。
3.下列实验中,所选取的分离装置与对应原理都正确的是( D )
选项 | 目的 | 装置 | 原理 |
A | 氢氧化铁胶 体的纯化 | ① | 胶体粒子不能通过滤纸,离子及小分子可以通过滤纸 |
B | 分离苯中 的溴苯 | ③ | 苯(0.88 g/mL)和溴苯(1.5 g/mL)的密度不同 |
C | 粗盐提纯 | ①② | NaCl在水中的溶解度很大 |
D | 除去环己醇 中的环己烯 | ④ | 环己醇的沸点(161 ℃)与环己烯的沸点(83 ℃)相差较大 |
解析:A选项错误,胶体粒子能通过滤纸,不能通过半透膜,普通过滤装置不能达到纯化胶体的目的;B选项错误,苯与溴苯互溶,可利用两者的沸点不同采用蒸馏的方法进行分离;C选项错误,利用粗盐中各成分的溶解度不同首先通过过滤除去不溶性杂质,再依次加入足量NaOH、BaCl2、Na2CO3溶液,再过滤除去杂质离子Mg2+、S、Ca2+等,最后加入适量盐酸并依据氯化钠性质稳定,通过蒸发结晶得到精盐;D选项正确,利用环己醇和环己烯的沸点不同,采用蒸馏的方法进行分离。
知识点二 物质分离、提纯常用的化学方法
1.物质分离、提纯常用的化学方法
化学 方法 | 原理 | 举例 |
沉淀法 | 将杂质离子转化为沉淀 | 如除产品中所含杂质离子Cl-、S、C及Mg2+、Ca2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+等 |
气化法 | 将杂质离子转化为气体 | 如除产品中所含杂质离子C、HC、S、HS、N等 |
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(对应用酸、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溶液除去CO2中的SO2,用灼热的铜网除去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 |
调pH法 | 加入试剂调节溶液的pH,使溶液中某种成分生成沉淀而除去 | 如向含有Cu2+和Fe3+的溶液中加入CuO、Cu(OH)2 或Cu2(OH)2CO3等调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3而除去 |
电解法 | 利用电解原理除去杂质 | 如精炼Cu |
2.分离、提纯题的答题步骤
第一步:确定被提纯物质与除杂对象
对比两者物理性质、化学性质的差异,利用差异性(溶解度差异、密度差异、熔沸点差异、与某些物质反应的差异性等),选择合适的分离原理或除杂试剂;除杂试剂除去杂质的同时,不消耗被提纯物质,不引入新的杂质。
第二步:选择合适的分离或除杂装置
根据分离原理选择合适的分离装置(过滤、分液、蒸馏等);根据除杂试剂的状态及反应条件,选择合适的装置,液体试剂一般选洗气瓶,固体试剂一般用干燥管或U形管。
第三步:综合分析,筛选答案
综合分析物质分离是否完全,被提纯物质中的杂质是否被除去。
[名师点拨] 提纯的“四个原则”及“四个必须”
(1)“四个原则”:一是不增加新的杂质;二是不减少被提纯物质;三是被提纯物质与杂质易分离;四是被提纯物质易复原。
(2)“四个必须”:一是除杂试剂必须过量;二是过量试剂必须除尽;三是除杂途径必须最佳;四是除去多种杂质时必须考虑加入试剂的先后顺序。
1.(2019·黑龙江双鸭山一中月考)为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是( D )
A.Na2CO3溶液(NaHCO3),选用适量的NaOH溶液
B.CuO中混有(Al2O3),加入过量烧碱溶液充分反应后过滤
C.Na2O2粉末(Na2O),将混合物在氧气中加热
D.Na2CO3溶液(Na2SO4),加入适量Ba(OH)2溶液,过滤
解析:加入适量NaOH,NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O,A项正确;Al2O3属于两性氧化物,能够溶于烧碱溶液,而CuO不溶,B项正确;2Na2O+O22Na2O2,在氧气中可以将少量的Na2O转化为Na2O2而除去,C项正确;Na2CO3能与Ba(OH)2反应,D项不正确。
2.(2019·陕西西安远东一中期中)物质中杂质(括号内为杂质)的检验、除杂的试剂或方法都正确的是( B )
选项 | 物质及 杂质 | 检验 | 除杂 |
A | Cl2(HCl) | 湿润的淀 粉KI试纸 | 饱和食盐水 |
B | NO(NO2) | 观察颜色或湿 润的淀粉KI试纸 | 水 |
C | CO2(HCl) | AgNO3溶液 (含稀硝酸) | 饱和Na2CO3 溶液 |
D | NaHCO3溶液 (Na2CO3) | Ca(OH)2溶液 | 过量CO2 |
解析:氯气能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,饱和食盐水可除去HCl,HCl与湿润的淀粉KI试纸不发生现象明显的反应,不能检验杂质HCl,故A不选;红棕色气体NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,且与水反应生成HNO3,则可检验杂质并除去杂质,故选B;二氧化碳与硝酸银不反应,HCl与硝酸银反应,但饱和Na2CO3溶液也能吸收二氧化碳,应用饱和NaHCO3溶液除去HCl,故C不选;Ca(OH)2溶液与两者均反应生成白色沉淀,不能检验杂质,故D不选。
3.(2019·安徽定远重点中学月考)对于混合物的分离或提纯,常采用的方法有:过滤、蒸发、蒸馏、萃取、渗析、加热分解等。请你判断下列各组混合物的分离或提纯应采用什么方法:
(1)实验室中的石灰水久置,液面上常悬浮有CaCO3微粒,可采用 的方法除去Ca(OH)2溶液中悬浮的CaCO3微粒。
(2)实验室中采用水解法制取的Fe(OH)3胶体中常常含有杂质Cl-,可采用 的方法除去Fe(OH)3胶体中混有的杂质Cl-。
(3)除去乙醇中溶解的微量食盐可采用 的方法。
(4)粗盐水中含有不溶性的泥沙、可溶性的氯化钙、氯化镁及一些硫酸盐。对粗盐水中的这些杂质可依次加入合适沉淀剂、并采用 和 的方法得到精盐。
(5)除去氧化钙中的碳酸钙可采用 的方法。
解析:(1)CaCO3微粒不溶于水,可以通过过滤除去Ca(OH)2溶液中悬浮的CaCO3微粒。
(2)离子可透过半透膜,而胶体粒子不能透过半透膜,可以用渗析的方法除去Fe(OH)3胶体中混有的杂质Cl-。
(3)乙醇与食盐的沸点不同,则除去乙醇中溶解的微量食盐可采用蒸馏法。
(4)过滤可除去泥沙,利用化学试剂除去氯化钙、氯化镁及一些硫酸盐,过滤后蒸发滤液得到NaCl。
(5)碳酸钙高温分解生成CaO,则可以利用加热分解法除去氧化钙中的碳酸钙。
答案:(1)过滤 (2)渗析 (3)蒸馏 (4)过滤 蒸发 (5)加热分解
