物质的分离是指将混合物中的不同物质分开,而且各物质还要保持原来的化学成分和物理状态;物质的提纯是指将混合物净化除去其杂质,得到混合物中的主体物质,提纯后的杂质不必考虑其化学成分和物理状态。
混合物的分离方法有许多种,但根据其分离的本质可分为两大类,一类是化学分离法,另一类就是物理法,物理分离方法的基本技能常融于选择、推断、简答题中,现将常见的物理分离方法列表归纳如下,供同学们复习参考:
方法 | 适用范围 | 主要仪器 | 注意事项 | 举例 |
溶解 过滤 | 分离不溶性固体和可溶性固体 | 漏斗、烧杯、玻璃棒、滤纸 | ①一角两低三相靠;②沉淀要洗涤;③定量实验要 “无损” | 粗盐的提纯NaCl(CaCO3) |
蒸发 | 易溶固体与液体 | 酒精灯、蒸发皿、玻璃棒 | ①不断搅拌;②最后用余热加热;③液体不要超过容积的2/3 | NaCl(H2O) |
结晶 重结晶 | 溶解度差别大的物质 | NaCl(NaNO3) | ||
升华 | 能升华物质与不升华物质 | 酒精灯、石棉网、烧杯、圆底烧杯 | 控制温度,防止不升化的物质分解 | I2(NaCl) NH4Cl(NaCl) |
萃取 | 溶质在互不相溶的溶剂里,根据溶解度的不同,把溶质分离出来 | 烧杯、漏斗架、分液漏斗 | ①先查漏;②选择合适萃取剂;③漏斗内外与大气相通;④上层液体要从上口倒出 | 用C6H6或CCl4从溴水中提取溴单质 |
分液 | 分离互不相容的液体 | 分液漏斗 | 乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液 | |
蒸馏 分馏 | 分离沸点差异较大的互溶液体混合物 | 蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、接收器、酒精灯、石棉网 | ①温度计水银球位于支管处;②冷凝水从下口进;③加碎瓷片 | 乙醇和水、I2和CCl4、石油的分馏 |
渗析 | 分离胶体与溶液 | 半透膜、烧杯、玻璃棒 | 更换蒸馏水 | 淀粉与NaCl的分离 |
盐析 | 加入某些盐,使溶质的溶解度降低而析出 | 烧杯 | 用固体盐或浓溶液 | 蛋白质的提纯、硬脂酸钠和甘油的分离 |
洗气 | 易溶气体与难溶气体 | 洗气瓶(或干燥管等) | 长进短出 | Cl2(HCl) |
液化 | 沸点不同的气体 | U形管 | 常用冰水冷凝 | NO2(N2O4)、从空气中分离N2、O2 |
【例题1】除去下列括号内杂质的试剂或方法错误的是
A.HNO3溶液(H2SO4),适量BaCl2溶液,过滤
B.CO2(SO2),酸性KMnO4溶液、浓硫酸,洗气
C.KNO3晶体(NaCl),蒸馏水,结晶
D.C2H5OH(CH3COOH),加足量CaO,蒸馏
解析:此题考查了物质的提纯知识。HNO3溶液中混有H2SO4时,加入氯化钡使得硝酸中又混入了HCl杂质,应加入硝酸钡溶液过滤,A错;SO2有还原性,可悲高锰酸钾氧化为硫酸除去,B对;硝酸钾的溶解度随温度升高变大,但食盐的溶解度随温度变化较小,一般用结晶或重结晶法分离,C错;乙酸具有酸性其能和氧化钙反应,但乙醇不能,故加足量氧化钙蒸馏可以分离两者,D对。
答案:A
点拨:进行物质的提纯操作时要遵循的两个原则是:一是不能将要得到的目标产物除掉,二是不能引入新的杂质,像此题中A选项就是引入了新杂质。
【例题2】下列实验设计和结论相符的是
A.将碘水倒入分液漏斗,加适量乙醇,振荡后静置,可将碘萃取到乙醇中
B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体水溶液一定显碱性
C.某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液,再加入稀盐酸,沉淀不溶解,则原溶液中一定有SO42-
D.在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后,充分加热,除去过量的Cl2,即可得到较纯净的FeCl3溶液
解析:乙醇不可以作为萃取剂,A项错;石蕊变蓝,则肯定为碱性,B项正确。若原溶液中含有SO32 -,生成BaSO3,再加入HCl,则与溶液的NO3-结合,相当于HNO3,则可以氧化BaSO3至BaSO4,沉淀不溶解,C项错;加热时,FeCl3会水解,D项错。
答案:B
【例题3】下列除去杂质的方法正确的是
A.除去CO2中混有的CO:用澄清石灰水洗气
B.除去BaCO3固体中混有的BaSO4:加过量盐酸后,过滤、洗涤
C.除去FeCl2溶液中混有的FeCl3:加入过量铁粉,过滤
D.除去Cu粉中混有的CuO:加适量稀硝酸后,过滤、洗涤
解析:CO2可以被澄清石灰水吸收,而CO不可以,故A项错。盐酸可以将BaCO3反应除去,而不能溶解BaSO4,故B项错;C项,
2FeCl3 + Fe = 3FeCl2,过量的铁过滤,即可除去,正确;Cu和CuO均可以被HNO3溶解,故D项错。
答案:C
【例题4】下列说法正确的是
A.仅用AgNO3溶液便可鉴别亚硝酸钠和食盐
B.重结晶时,溶液冷却速度越慢得到的晶体颗粒越大
C.乙酸与乙醇的混合溶液可用分液漏斗进行分离
D.用盐酸标准溶液滴定待测的氢氧化钠溶液时,水洗后的酸式滴定管未经标准润洗,则测定结果偏低
解析:A项,还需要用稀HNO3,看沉淀是否溶解,故错;B项,冷却速度慢,则易析出晶体,越慢晶体析出越大,正确。C项,乙醇和乙酸是互溶的,不分层,所以无法用分液法分离,故错;D项,未润洗酸式滴定管,相当稀释了盐酸,所用标准HCl体积增大,则计算出的NaOH浓度偏大,故错。
答案:Bw
【例题5】下列有关试验操作的叙述正确的是
A. 实验室常用图所示的装置制取少量的乙酸乙酯
B. 用50mL酸式滴定管可准确量取25.00mLKMnO4溶液
C. 用量筒取5.00mL 1.00mol·L-1盐酸于50mL容量瓶中,加水稀释至刻度,可配制0.100 mol·L-1盐酸
D. 在苯萃取溴水中的溴,分液时有机层从分液漏斗的下端放出
解析:A项,导气管深入到饱和碳酸钠溶液中去了,这样容易产生倒吸,所以该装置不适合用于制备乙酸乙酯;B项,准确量取一定体积的溶液,用的仪器室滴定管,滴定管有两种:酸式和碱式,具体使用范围是:酸式滴定管不得用于装碱性溶液,因为玻璃的磨口部分易被碱性溶液侵蚀,使塞子无法转动。碱式滴定管不宜于装对橡皮管有侵蚀性的溶液,如碘、高锰酸钾和硝酸银等。所以量取高锰酸钾溶液用酸式滴定管。C项,有两点错误之处,第一点量筒只能精确到小数点后一位,第二点在配制一定物质的量浓度的溶液时,溶解操作应在烧杯内溶解,不允许在容量瓶内溶解。D项,苯的密度比水小,飘在水上面,故有机层应该从上口倒出。
答案:Bw
【例题6】下列化学实验事实及其解释都正确的是
A.向碘水中滴加CCl4,振荡静置后分层,CCl4层呈紫红色,说明可用CCl4从碘水中萃取碘
B.向SO2水溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明BaSO3难溶于盐酸
C.向0.1mol·L-1FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液褪色,说明Fe2+具有氧化性
D. 向2.0mL浓度均为0.1mol·L-1的KCl、KI混合溶液中滴加1~2滴0.01mol·L-1AgNO3 溶液,振荡,沉淀呈黄色,说明 AgCl的 Ksp比 AgI的 Ksp大
解析:A项,是高中化学必修1中的一个很重要的实验——萃取实验;B项的叙述是错误的,在该实验中根本得不到白色沉淀,因为亚硫酸不可能制取盐酸;C项只能说明Fe2+具有还原性,因为KMnO4具有强氧化性,常做氧化剂。D项,沉淀呈黄色,说明沉淀是AgI,也就意味着 AgCl 的 Ksp 比AgI的大。答案:A、D
【例题7】工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法正确的是
选项 | 污染物 | 处理措施 | 方法类别 |
A | 废酸 | 加生石灰中和 | 物理法 |
B | Cu2+ 等重金属离子 | 加硫酸盐沉降 | 化学法 |
C | 含苯废水 | 用活性碳吸附 | 物理法 |
D | 含纯碱的废水 | 加石灰水反应 | 化学法 |
解析:废酸与碱中和属于化学法,A项错;Cu2+不可能用SO42 -沉降,B项错;活性碳无法吸收苯,C项错;Na2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3↓+ 2NaOH,是复分解法,属于化学法,D项正确。答案:D