2020版高考一轮复习化学通用版学案：第十章第3课时　实验方法（1）——物质的分离与提纯

第3课时　实验方法(1)——物质的分离与提纯知识点一　物质分离、提纯常用的物理方法1．混合物的分离是根据混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异，通过一定的物理变化或化学变化将混合物分成各组分的纯净物。2．混合物的提纯是根据混合物中各组分的物理性质或化学性质的差异，通过一定的物理变化或化学变化将混合物中的杂质除去。分离和提纯的要求不同，设计操作步骤时一定要加以区别。3．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．常用装置(1)过滤适用范围把不溶性固体与液体进行分离注意事项一贴滤纸紧贴漏斗内壁二低滤纸上缘低于漏斗口液面低于滤纸上缘三靠烧杯紧靠玻璃棒玻璃棒紧靠三层滤纸处漏斗下端紧靠烧杯内壁  (2)蒸发适用范围分离易溶性固体的溶质和溶剂注意事项玻璃棒的作用：搅拌，防止液体局部过热而飞溅停止加热的标准：当有大量晶体析出时停止加热，利用余热蒸干 (3)萃取和分液适用范围萃取：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分液：分离两种互不相溶且易分层的液体注意事项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常用的萃取剂是苯或CCl4，一般不用酒精作萃取剂 (4)蒸馏适用范围分离沸点相差较大且互溶的液体混合物注意事项温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片，目的是防止暴沸冷凝管水流方向为口进，口出 (5)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注意事项如NaCl固体中的I2可用该方法，但NH4Cl固体中的I2不能用升华的方法分离 2．创新装置(1)过滤装置的创新——抽滤由于水流的作用，使装置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 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 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)[对点训练]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)过滤时，为加快过滤速度，可用玻璃棒搅拌漏斗中液体(×)(2)蒸发操作时，应使混合物中的水分完全蒸干后，再停止加热(×)(3)根据食用油和汽油的密度不同，可选用分液的方法分离(×)(4)用乙醇萃取出溴水中的溴，再用蒸馏的方法分离溴与乙醇(×)(5)蒸馏时温度计的水银球应插入液体中(×)(6)蒸馏中，冷却水应从冷凝管的下口通入，上口流出(√)(7)利用加热的方法分离NH4Cl和I2的固体混合物(×)(8)提纯混有少量硝酸钾的氯化钠，应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法(×)2．下列实验装置不适用于物质分离的是(　　)解析：选D　装置A为萃取分液装置，用于分离互不相溶的液体混合物；装置B可用于分离易升华的物质(如I2)；C为过滤装置，用于分离液体与不溶性固体混合物；装置D中温度计测量的是反应混合液的温度，不是蒸馏装置。3．下列实验中，所选装置不合理的是(　　)A．分离Na2CO3溶液和CH3COOC2H5，选④B．用CCl4提取碘水中的碘，选③C．用FeCl2溶液吸收Cl2，选⑤D．粗盐提纯，选①和②解析：选A　CH3COOCH2CH3难溶于Na2CO3溶液，二者会分层，可以用分液法分离，选择③，A错误；用CCl4萃取碘水中的碘，选择③，B正确；⑤可以用作洗气瓶，也可用作FeCl2溶液吸收Cl2的装置，C正确；粗盐提纯需要过滤、蒸发结晶，选择①和②，D正确。4．物质的分离提纯操作包括：过滤、蒸馏、分液、结晶(重结晶)、盐析等，选择合适的操作名称填空：(1)除去Ca(OH)2溶液中悬浮的 CaCO3________。(2)从碘水中提取碘________。(3)用自来水制取蒸馏水________。(4)分离植物油和水________。(5)从鸡蛋清溶液中提取蛋白质________。(6)除去KNO3晶体中混有的少量NaCl________。答案：(1)过滤　(2)萃取、分液　(3)蒸馏　(4)分液(5)盐析、过滤　(6)重结晶知识点二　物质分离、提纯常用的化学方法1．常见气体的除杂方法气体(括号内为杂质)除杂试剂化学方程式或原理C2H2(H2S)CuSO4溶液H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4H2(NH3)浓硫酸NH3＋H2SO4===NH4HSO4Cl2(HCl)饱和NaCl溶液HCl极易溶于水，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小CO2(HCl)饱和NaHCO3溶液HCl＋NaHCO3===NaCl＋H2O＋CO2SO2(HCl)饱和NaHSO3溶液HCl＋NaHSO3===NaCl＋H2O＋SO2CO2(SO2)饱和NaHCO3溶液SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋H2O＋2CO2CO2(CO)灼热CuOCO＋CuOCu＋CO2CO(CO2)NaOH浓溶液CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2ON2(O2)灼热铜网2Cu＋O22CuOCH4(CH2===CH2、CHCH)溴水CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2BrHCCH＋2Br2―→CHBr2—CHBr2 2．常见固体或溶液的除杂方法物质(括号内为杂质)除杂试剂或方法化学方程式或原理分离方法Na2CO3固体(NaHCO3)加热2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑—NaCl溶液(Na2SO4)加适量BaCl2溶液Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl过滤NaCl固体(NH4Cl)加热NH4ClNH3↑＋HCl↑—FeCl2溶液(FeCl3)加过量铁粉2FeCl3＋Fe===3FeCl2过滤FeCl3溶液(FeCl2)通Cl22FeCl2＋Cl2===2FeCl3—NaHCO3溶液(Na2CO3)通CO2Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3—Cu(NO3)2溶液(AgNO3)加过量铜粉2AgNO3＋Cu===Cu(NO3)2＋2Ag过滤I2(SiO2)加热I2升华、冷却、凝华，得I2—Fe2O3(Al2O3)加过量NaOH溶液Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O过滤NH4Cl溶液(FeCl3)加适量氨水FeCl3＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4Cl过滤KNO3固体(NaCl)水根据二者的溶解度随温度的变化不同降温结晶NaCl溶液(MgCl2)加适量NaOH溶液MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl过滤C(CuO)加过量稀盐酸CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O过滤CuO(Fe)磁铁Fe能被磁铁吸引—CuS(FeS)加过量稀盐酸FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑过滤镁粉(铝粉)加过量NaOH溶液2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑过滤 3．物质分离、提纯常用的化学方法 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(用对应的酸或碱)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反应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(M)作阳极、纯金属(M)作阴极，含M的盐溶液作电解质溶液调pH法加入试剂调节溶液pH使溶液中某种成分生成沉淀而分离如向含有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 [对点训练]1．(2018·深圳三校第一次联考)除去下列物质中所含的杂质，选用的试剂正确的是(　　)选项物质(杂质)试剂AAl2O3(SiO2)NaOH溶液BCO2(SO2)Na2CO3溶液CFeCl2溶液(FeCl3)Fe粉DNaHCO3溶液(Na2CO3)Ca(OH)2溶液 解析：选C　因Al2O3和SiO2均与NaOH溶液反应，不能选择NaOH溶液来除杂，可选盐酸溶解后过滤，最后滤液通过蒸发、灼烧得Al2O3，故A错误；CO2和SO2均与Na2CO3溶液反应，达不到除杂的目的，可选饱和NaHCO3溶液利用洗气法除杂，故B错误；Fe不与FeCl2溶液反应，与FeCl3溶液反应生成FeCl2，除去杂质FeCl3且不引入新的杂质，故C正确；NaHCO3和Na2CO3均与Ca(OH)2溶液反应，达不到除杂的目的，可通入足量的二氧化碳来除杂，故D错误。2．某硝酸钠固体中混有少量硫酸铵和碳酸氢钠杂质，现设计一实验方案，既除去杂质，又配成硝酸钠溶液。实验方案：先将固体溶于蒸馏水配成溶液，选择合适的试剂和操作完成表格中各步实验。选择试剂①Na2CO3溶液④实验操作②③加热下列试剂或操作不合理的是(　　)A．试剂①为Ba(OH)2溶液　 　B．操作②为结晶C．操作③为过滤   D．试剂④为稀HNO3解析：选B　选择Ba(OH)2溶液除去SO、NH和HCO，NH3·H2O通过加热除去，操作②为加热。过量的Ba2＋用Na2CO3溶液除去，过量的OH－和CO用硝酸除去，则操作③为过滤，试剂④为HNO3。3．下列有关说法正确的是(　　)A．分离Fe2O3、Al2O3的操作依次为溶解、过滤、灼烧B．蒸馏、过滤、分液、洗气四种分离物质的方法，均不可能发生化学变化C．通入过量CO2可除去NaHCO3溶液中的杂质Na2CO3D．向MgCl2溶液中加入CaCO3粉末，充分搅拌后过滤可除去杂质FeCl3解析：选C　若用过量NaOH溶解Fe2O3、Al2O3的混合物，过滤后可得到Fe2O3和NaAlO2溶液，NaAlO2溶液通过灼烧无法得到Al2O3，同理分析可知用过量的酸溶解上述混合物也无法经题述三步操作得到两种氧化物，A错误；洗气可能发生化学变化，B错误；在溶液中Na2CO3与CO2反应可得到NaHCO3，C正确；虽然CaCO3粉末可促使Fe3＋水解彻底形成Fe(OH)3沉淀，但又会引入新杂质Ca2＋，D错误。