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1、新篇九年级化学混合物的分离与提纯典型例题解析混合物的分离与提纯一、物质分离与提纯的实验设计物质分离与提纯的实验设计就是制定进行分离与提纯的实验方案。包括实验所用试剂、仪器或装置、实验步骤、实验原理及实验所要达到的目的等。应遵循:步骤最简单、操作最简便、除杂最干净、保留组分的损失最少、污染最小的原则设计物质分离与提纯的实验方案。二、物质分离与提纯实验方案的评价物质分离与提纯实验方案是否合理应从以下几个方面进行综合分析与评价:1.除杂试剂一般只与杂质反应。2.不引入新杂质,最后要确保得到保留成分的纯净物。3.步骤最简单、操作最简便。4.污染最小或不污染环境。三、提纯的原则1.不增:即在除掉杂质时不
2、增加新杂质。2.不减:即被提纯的物质不能减少或改变。3.易分:即操作简便易行,杂质易分离除去。4.最佳:即最好在除去杂质的同时能增加被提纯物质的量。四、分离与提纯的区别1.分离:将原混合物中各成分一一分开,要保留其中各种物质,并要恢复到原来的状态。2.提纯:需加入试剂除去杂质,被提纯的物质必须恢复到原来的状态,且不能引入新杂质。3.区别:分离和提纯的手段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,经过化学反应使混合物中的组分转化而分离后还要复原为原来的组分物质。五、分离提纯的方法1.物理方法:(1)过滤法:适用于不溶于液体的固体与液体的分离或提纯。【典例1】下列混合物,能
3、按“溶解-过滤-蒸发”的步骤加以分离的是()A.大理石和食盐 B.蒸馏水和酒精C.葡萄糖和蔗糖 D.硝酸铵和氯化钾【解析】选A。这道题考查过滤的适用范围,能用过滤法分离的固体混合物,应该是一种溶于水,另一种不溶于水。大理石不溶于水而食盐溶于水,所以可用过滤法分离。蒸馏水和酒精是液体、葡萄糖和蔗糖都能溶于水、硝酸铵和氯化钾都能溶于水,所以都不能用过滤的方法分离。(2)结晶法:适用于可溶性固体与液体的分离和提纯。常用方法有两种:蒸发结晶法:适用于溶解度受温度变化影响不大的固体物质的分离或提纯。用加热的方法,使溶解在液体中的固体分离出来。【典例2】下列关于海水晒盐原理的分析正确的是()A.利用阳光照
4、射,使海水升温得到食盐B.利用海水降温析出食盐晶体C.利用海水在阳光下发生分解反应制得食盐D.利用阳光和风力使水分蒸发得到食盐【解析】选D。本题结合海水晒盐考查了蒸发结晶分离混合物。海水晒盐的原理就是利用阳光和风力使水分蒸发,海水逐渐成为食盐的饱和溶液,继续蒸发析出食盐晶体。降温结晶法:适用于溶解度受温度变化影响较大的固态物质的分离或提纯。【典例3】KNO3中混有少量NaCl杂质,如何除去NaCl得到纯净的KNO3?【解析】这是一道分离两种可溶性物质的题目,可以利用两种物质的溶解度受温度影响的不同来分离。除去固体KNO3中混有的NaCl杂质,先在较高温度下制成KNO3的饱和溶液,然后逐步冷却,
5、由于KNO3的溶解度随温度的降低而显著减小,温度降低,大部分KNO3晶体析出,而NaCl的溶解度随温度的降低变化缓慢,所以大部分NaCl仍留在母液中,过滤,得到KNO3晶体。若要进一步提纯KNO3,可再重复操作一次,叫重结晶或再结晶。答案:可按如下步骤:把混合物溶于水加热,制成高温下的饱和溶液。降温结晶。过滤。(3)蒸馏法:分离液体和液体混合物的方法,根据各组分的沸点不同,把沸点低的液体先分离出来。【典例4】根据分离混合物的方法,将“蒸发”和“蒸馏”填在下列横线上。要从食盐水中得到固体氯化钠,可以采用_的方法,要从海水中得到蒸馏水,可以采用_的方法。【解析】要正确理解蒸发和蒸馏的区别和适用范围
6、。将可溶性的固体从液体中分离出来采用蒸发的方法,将液体从液体中分离出来采用蒸馏的方法。蒸馏可以从海水中得到蒸馏水。答案:蒸发蒸馏(4)特殊性质法:利用混合物中某些物质的特性进行物质分离。【典例5】如何利用物理方法除去铜粉中混有的铁粉?【解析】分析铜和铁两种物质的特殊性质,铁能被磁铁吸引,所以可以用磁铁将铁粉吸引出来。答案:可用磁铁吸出铁粉。2.化学方法:(1)原理:把混合物中的杂质用化学方法转化成气体、沉淀、水而除去或转化成所需要的提纯物。(2)分类。气化法:杂质中含有能生成气体的离子或原子团(如C 或N ),加入一种试剂和杂质反应,使其生成气体而除去。【典例6】如何除去NaCl溶液中的Na2
7、CO3?【解析】这是一道除去溶液中杂质的题目,解题的关键是分析出杂质离子,Na2CO3和NaCl比较,C 是杂质离子,可以加入含H+的物质将其转化成二氧化碳气体和水。例如可以加适量盐酸,即Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2,杂质中一部分转化成CO2气体除去,另一部分转化成所需要的NaCl。答案:向溶液中加入适量的稀盐酸到不再产生气体,便可以将Na2CO3除去。沉淀法:杂质中含有能生成沉淀的离子(如Cl-、S 、C ),加入某种试剂后可将杂质结合成沉淀而除去。【典例7】用括号中的试剂除去下列物质中的杂质,所用药品错误的是()A.NaOH溶液中混有Na2CO3Ca(OH)2溶液B.
8、NaCl溶液中混有Na2SO4(BaCl2溶液)C.KNO3溶液中混有KOH(CuCl2溶液)D.NaNO3溶液中混有NaCl(AgNO3溶液)【解析】选C。这是一道除去溶液中杂质的题目,解题的关键是分析出杂质离子,然后加入一种试剂,把杂质离子转化成沉淀而除去。A选项中Na2CO3和Ca(OH)2反应生成NaOH和CaCO3沉淀而将C 除去;B选项中BaCl2和Na2SO4反应生成NaCl和BaSO4沉淀而将S 除去;C选项中KOH和CuCl2反应生成KCl和Cu(OH)2沉淀,虽然除去了OH-,但是又引入了KCl新杂质;D选项中NaCl和AgNO3反应生成NaNO3和AgCl沉淀而将Cl-除
9、去。置换法:在某盐溶液中加入某金属,把盐溶液中的金属置换出来,从而把杂质除去。【典例8】实验室要除去细碎铜屑中少量的细碎铁屑。某同学设计了两个方案。Cu(Fe)加入稀盐酸后搅拌过滤洗涤Cu(Fe)加入适量硫酸铜溶液后搅拌过滤洗涤(1)两个方案中得到铜较多的是_(填序号),写出反应的化学方程式: _,理由是 _。(2)两个方案中在短时间得到铜较纯净的是_(填序号),写出反应的化学方程式:_,理由是_。(3)你是否有更简便的方法,若有,请写出方法_。【解析】这是一道利用金属的化学性质除去金属杂质的题目。解题的关键是选择合适的物质和杂质金属反应而将其除去。方案加入盐酸,盐酸和铁反应生成氯化亚铁,所以
10、铁会溶解到盐酸中,而铜不和盐酸反应,这种方法可以得到比较纯净的铜;方案加入硫酸铜溶液,硫酸铜会和铁反应生成铜和硫酸亚铁,这种方法可以制得较多的铜,但是因为生成的铜覆盖在铁的表面,不能将铁完全除去。答案:(1)Fe+CuSO4 Cu+FeSO4反应又生成了铜(2)Fe+2HCl FeCl2+H2盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气,所以铁会溶解到盐酸中,过滤可得到纯净的铜(3)用磁铁将铁从铜屑中吸出来加热法:杂质若在加热时可以分解,可以通过加热使杂质分解将其除去,同时又不生成新的杂质。【典例9】如何除去CaO中混有的CaCO3?【解析】这是一道除去固体杂质的题目,分析固体杂质的性质,CaCO3在高温的
11、条件下可以发生分解反应生成CaO和CO2,所以可以通过加热使其分解的方法将其除去。答案:采用高温加热的方法,使CaCO3分解成CaO和CO2,除去杂质。吸收法:通常用于气态物质的提纯。使混合气体通入到某试剂的溶液中,将杂质吸收而得到纯净的气体。【典例10】请你从提供的试剂中选择一种试剂,除去氧气中混有的二氧化碳杂质。提供的试剂有:氢氧化钠溶液;稀盐酸;水。你选择的试剂是_(填序号),发生反应的化学方程式是_;在此过程中,氧气中又混入了其他杂质,该杂质是_。【解析】这是一道除去气体中杂质的题目,一般可以选择一种吸收剂来吸收杂质气体。所给的三种试剂中,氢氧化钠可以和二氧化碳反应,而不和氧气反应,所
12、以可以用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳;虽然二氧化碳能溶于水,但是因为溶解的较少,用水不一定能完全吸收二氧化碳;而稀盐酸不和二氧化碳反应。答案:CO2+2NaOH Na2CO3+H2O水(或H2O)溶解法:适用于分离固体混合物,加入某种试剂使杂质溶解,然后经过滤分离。【典例11】试管内壁附有下列物质,不能用稀盐酸浸泡而除去的是()A.盛石灰水后留下的白色固体B.用足量H2还原CuO后留下的红色物质C.用CO还原Fe2O3后留下的黑色固体D.FeCl3与NaOH溶液混合后留下的红褐色固体【解析】选B。这是一道可以用溶解法来除去杂质的题目。解题的关键是明确所给的试剂是否能和杂质反应。A中的白色固体是碳
13、酸钙,可以和盐酸反应生成能溶于水的氯化钙和水及二氧化碳;B中的红色固体是铜,铜不和盐酸反应;C中的黑色固体是铁,铁会和盐酸反应生成能溶于水的氯化亚铁和氢气;D中的红褐色固体是氢氧化铁,氢氧化铁会和盐酸反应生成能溶于水的氯化铁及水。干燥法:除去气体中的水蒸气,一般选择干燥剂。常见的干燥剂有下列几种:干燥剂 不能干燥的气体 能干燥的气体浓硫酸 NH3 H2、O2、CO2、HCl、SO2、SO3、CH4等氢氧化钠 CO2、HClSO2、SO3 H2、O2、NH3、CH4等生石灰(氧化钙) CO2、HClSO2、SO3 H2、O2、NH3、CH4等干燥剂 不能干燥的气体 能干燥的气体碱石灰(氢氧化钠和
14、氧化钙的混合物) CO2、HClSO2、SO3 H2、O2、NH3、CH4等【典例12】除去N2中混有的少量H2、CO2、水蒸气,采用的操作顺序是()通过浓硫酸通过灼热氧化铜粉末通过氢氧化钠溶液通过浓盐酸A. B.C. D.【解析】选B。这是气体的除杂问题。除去水蒸气实质上就是气体的干燥。能用来做干燥剂的物质有浓硫酸、氢氧化钠固体、碱石灰(氢氧化钠和氧化钙的混合物)等。酸性气体(HCl、CO2、SO2等)不能用碱性的干燥剂来干燥,碱性气体(NH3等)不能用酸性的干燥剂来干燥。在同时要求除杂和干燥的实验中,应先除杂后干燥,有毒的气体应先除去。1.下列哪种方法不可能用于分离饱和溶液中的溶质和溶剂()A.过滤 B.蒸发 C.蒸馏 D.结晶【解析】选A。过滤是除去液体中不溶性杂质的方法。在溶液中,溶质溶解在溶剂中,无法用过滤的方法除去。2.净化水的方法有:过滤;加明矾吸附沉淀;蒸馏;杀菌消毒,要将混有泥沙的天然水净化成生活用的自来水,应选用的方法顺序为()A. B.
