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物质的除杂

  混合物的分离和提纯(除杂)

  1. 分离与提纯的基本原理

  (1)分离:就是用物理或化学的方法将混合物巾的各组分分开,并将物质恢复到原状态。

  (2)提纯和除杂:用物理或化学的方法把混合物中的杂质除去而得到纯物质。在提纯过程中,如果杂质发生了化学变化,不必恢复成原物质。二者的方法在很多情况下是相似的,但分离比提纯的步骤要多,因为各组分均要保留,绎过化学反应使混合物中各组分经转化而分离后还要复原为原来的组分物质提纯和除杂过程中经常用到分离操作,二者有时又密不可分。

  2.分离和提纯应遵循的原则

  (1)不能“玉石俱焚”:即试剂一般要求与杂质反应,不与要保留的物质反应。但在特殊情况下,所加试剂可和保留物质应应,但最终要转化成需要保留的物质如除去FeCl3,溶液中的NaCl,可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。

  (2)“不增““不减”:即不增加新的杂质,不减少要保留的物质如除去FeCl3中的少量Fe2(SO4)3应选用BaCl2而不应选用Ba(NO3)2,否则发生反应3Ba(NO3)2+Fe2(SO4)3==3BaSO4↓+2Fe(NO3)3溶液中又增加了Fe(NO3)3.

  (3)易分离:反应后,物质的状态不同,便于分离。

  (4)不污染环境:即耍求所选用的除杂方法不能产生可污染环境的物质。

  (5)不能“旧貌变新颜”:即除杂结束前,要恢复保留物质的原有状态。

  常见除杂的方法:

  CO2(O2):将气体通过灼热的铜网

  CO2(H2或CO):将气体通过灼热的氧化铜

  O2或CO2或H2(含H2O):将气体通过浓硫酸或氧化钙或氯化钙等干燥剂

  O2或H2或CO(含CO2或SO2):将气体通入氢氧化钠溶液中

  Cu(含Fe或Mg或Zn):加入足量的稀盐酸或稀硫酸,过滤

  Fe(含Cu):用磁铁将铁粉吸引出来

  Cu(含CuO),Fe(含Fe2O3):高温下与H2或CO反应

  CuO(含Cu或C):在空气中灼烧

  CaO(含CaCO3):高温煅烧(CaCO3分解成CaO和CO2)

  CaCO3(含CaO):加足量水溶解,过滤,取滤渣

  Ca(OH)2(含CaO)加足量水

  FeSO4溶液(含H2SO4或CuSO4),FeCl2溶液(含盐酸或CuCl2):加过量铁粉,过滤,取滤液

  NaCl溶液(含Na2CO3):加适量稀盐酸

  Na2SO4溶液(含CuSO4):加适量 NaOH 溶液

  酸、碱、盐溶液的除杂技巧:

  1.被提纯物与杂质所含阳离子相同时,选取与杂质中的阴离子不共存的阳离子,再与被提纯物中的阴离子组合出除杂试剂。如除去Na2SO4溶液中的NaOH:可选用稀H2SO4溶液为除杂试剂(2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O)、除去KCl溶液中的 K2SO4:可选用BaCl2溶液为除杂试制(K2SO4+BaCl2 ==2KCl+BaSO4↓,过滤除去)

  2.被提纯物与杂质所含阴离子相同时,选取与杂质中阳离子不共存的阴离子,再与被提纯物中的阳离子组合出除杂试剂,如除去NaCl溶液中的BaCl2:可选用 Na2SO4溶液为除杂试剂(BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓ +2NaCl,过滤除去).再如除去KNO3溶液中的AgNO3:可选用KCl溶液为除杂试剂(AgNO3+KCl=AgCl↓ +KNO3,过滤除去)。

  3.被提纯物质与杂质所含阴离子、阳离子都不相同时,应选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合出除杂试剂。如:除去NaCl溶液中的CuSO4:可选用Ba(OH)2溶液为除杂试剂[CuSO4+Ba(OH)2= BaSO4↓+Cu(OH)2↓,过滤除去]。

  分离和提纯的方法:

  物质的分离和提纯有两种主要的方法,即物理方法和化学方法。实际上在实验过程中往往需通过综合法来进行。

  (1)物理方法主要包括过滤,蒸馏,结晶

  (2)化学方法

  (3)综合法

  在进行混合物的分离或提纯时,采用一种方法往往不能达到目的,而要采用几种方法才能完成,这就是综合法。综合法主要有三种:

  ①物理方法的综合:主要是溶解、过滤、蒸发、结晶等方法的结合:

  ②化学方法的综合:当某物质所含杂质不止一种时,通常需加入多种试剂除去(或分离)不同的物质。

  ③物理与化学方法的综合:当某物质所含杂质不止一种,且有能用物理方法除去(或分离)的杂质时,首先应考虑用物理方法除去一种或几种杂质,然后再用化学方法除去其余杂质。

  (4)除杂方法的几个优化原则

  ①若同时有多种方法能除去杂质,要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。

  ②应尽量选择既可除去杂质,又可增加保留物质的方法,即“一举两得”。

  ③先考虑物理方法,再用化学方法。

  常见的混合物类型及分类与提纯的方法见下表:

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