第2章 物质转化与材料利用(物质的除杂(或提纯)方法)

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第2章 物质转化与材料利用(物质的除杂(或提纯)方法)

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物质的除杂(或提纯)方法
根据物质和杂质的化学性质,采用物理的或化学的方法把混合物中杂质分离除去,从而保留一种较为纯净的成分,这一过程叫做物质的提纯,又叫除杂。
一、提纯的基本原则是:“不增、不变、易分”
“不增”:在提纯过程中不增加新物质(杂质),即使非带进新的杂质,新杂质也应采取适当的方法除去。
“不变”:被提纯物质的性质不能改变,即选择试剂一般只能与杂质反应,而不能与所要提纯的物质发反应。
“易分”:使杂质与被提纯物容易分离,即杂质与试剂反抗应所生成的产物要和已知物容易分离。
二、物质提纯的基本方法:
思路:(1)若已知物质的阳离子跟响应含有杂质的阳离子相同,不同的是阴离子,可根据含杂质阴离子的性质,巧选一种试剂,使之生成水、沉淀或气体以便除去杂质。并且所加试剂要适量,否则所加试剂也会变为新杂质。
(2)若已知物质的阴离子跟所含杂质的阴离子相同,不同的是阳离子。可根据阳离子的性质,巧加一种适量的试剂,使之生成沉淀或析出金属,以便除去杂质。
(1) 对可溶性的固体物质,通常加水变成溶液,再加一种试剂使杂质生成沉淀或气体而被分离。若物质是不溶于水的固体,通常采取加酸或加碱的方法,使杂质溶解过滤而被分离。
例1、 除去括号中的杂质:
NaCl(NaOH) NaOH(Na2SO4)
Cu(NO3)2(CuCl2) K2SO4(K2CO3
例2、
NaCl(FeCl3) KNO3(Cu(NO3)2)
Na2SO4(MgSO4) FeSO4(CuSO4)
例2、 除去下列各物质中的杂质,将所加试剂及操作方法写在括号里。
(1) NaOH中混有Na2CO3
(2) 炭粉中混有CuO
(3) CaCO3中混有Na2CO3
(4) 稀盐酸中混有少量硫酸
(5) Cu中混有少量铁
答:(1)加水成溶液,向溶液中加适量的石灰水,待沉淀碳酸钙完全析出,再进行过滤而除去,滤液加热蒸发得纯氢氧化钠。
(2)向混合物中加入适量的盐酸或硫酸溶液,使氧化铜变成可溶性的铜盐,过滤,则在滤纸上得到纯净的炭粉。
(2) 向混合物中加水,碳酸钠溶于水,过滤,洗涤,在滤纸上得到纯净的碳酸钙。
(3) 向混合液中加入适量的氯化钡溶液,过滤出硫酸钡沉淀,得到纯净的稀盐酸。
(4) 向混合物中加入适量的硫酸铜溶液,过滤洗涤,在滤纸上得到纯净的铜。
常用方法:
一、 吸收法:
若气态混合物中的杂质气体能够被某种试剂吸收,则可采用吸收法除杂,让气体混合物通过盛有某种试剂的洗气瓶后即可得到纯净物。
例1、若CO中混有少量CO2,欲除去CO2,将混合气体通过 溶液。
分析:CO2是酸性氧化物,酸性氧化物能跟碱反应生成盐和水,而CO不能溶于水也不跟碱反应。所以可让混合气体通过石灰水或氢氧化钠溶液。
二、沉淀法:
往混合溶液(若混合物为固态,则应先制成溶液)中加入某种试剂,使其中杂质通过反应以沉淀析出,然后经过滤除去沉淀,得到纯净的溶液。
例2、要除去氯化钠中含有少量硫酸铁杂质,应选用的一种试剂是( )
A.氯化钠溶液 B.氢氧化钡溶液 C.碳酸钠溶液 D.氢氧化钾溶液
分析:本题只能选加氢氧化钡溶液,跟硫酸铜发生复分解反应,生成硫酸被和氢氧化铁沉淀。但若选其余物质,均易在除杂过程中引入新的杂质。
三、气化法:
通过把混合物加热或加入试剂,使其中杂质发生化学反应,变成气体而逸出。
例3、除掉氯化钠溶液中混有的少量碳酸钠,应选用适量的试剂是( )
A.稀硫酸 B.硝酸银 C.澄清石灰水 D.稀盐酸
分析:本题除去杂质碳酸钠,可考虑加入酸溶液与碳酸钠发生复分解反应,把杂质变成CO2气体逸出。但要注意加入的酸只能是盐酸,否则又会产生新的钠盐杂质。
四、转换法:
通过适当的方法,把欲除去的杂质转变为纯净物,这样不仅除了杂质,且增加了纯净物的量,可谓一举两得,因此是诸多方法中的最佳方法。
例4、欲除去KNO3溶液里的KOH杂质,可加入适量的 溶液,有关方程式为 。
分析:除去KNO3中混有的KOH杂质,实质上是除去OH-,所以可选加酸溶液,与之发生中和反应,即可把杂质变为KNO3,但只能选用HNO3,而不能用其它酸,否则,除去了OH-,却引进了新的杂质。
五、置换法:
利用金属跟酸或盐溶液发生置换反应的规律,使所加试剂跟杂质发生置换反应,从而将杂质除去或穿变为纯净物。
例5、要除去后边括号中的杂质,填写选用试剂的化学式:Cu(Zn)
分析:可根据铜和锌金属活动性的不同,铜不跟酸溶液反应,而锌能溶于酸,故可加入盐酸与稀硫酸。又因为锌比铜活泼,故也 可加入铜盐溶液,也可使锌置换出铜而溶解。
练习题:
1、MgCl2(MgSO4) 2、NaOH(Na2SO4)
3、NaCl(Na2CO3) 4、HCl(H2SO4)
5、CaO(CaCO3) 6、Na2CO3(NaOH)
7、NaCl(NaHCO3) 8、NH4Cl[(NH4)2SO4]
9、KCl(K2CO3) 10、FeSO4(CuSO4)
11、KNO3(K2CO3) 12、Cu(Fe)
13、FeCl2(CuCl2) 14、CaCl2(CaCO3)
15、HNO3(H2SO4) 16、Cu(CuO)
17、CaCO3(Na2CO3) 18、CO2(HCl)
19、CuO(C) 20、CaCl2(CaO)
21、KCl(CuSO4)


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