第2講物質(zhì)的分離與提純

第2講物質(zhì)的分肉與提純復習目標核心素養(yǎng).了解過濾、蒸發(fā)、萃取、蒸儲等物質(zhì)分離、提純的常用方法，能對常見物質(zhì)進行分離與提純。.利用典型代表物的性質(zhì)和反應特點，設計常見物質(zhì)分離、提純等簡單問題的方案。在物質(zhì)分離與提純的方案設計中，能從問題和假設出發(fā)，進行科學探究；善于合作，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。要具有環(huán)境保護和合理開發(fā)、利用資源的意識?？键c一物質(zhì)分離、提純的常用物理方法.混合物分離、提純的區(qū)別(1)混合物的分離將混合物的各組分分離開來，獲得幾種純凈物的過程。(2)混合物的提純將混合物中的雜質(zhì)除去而得到純凈物的過程，又叫物質(zhì)的凈化或除雜。.依據(jù)物理性質(zhì)選擇分離、提純的方法“固+固”混合物的分離(提純)“固+液”混合物的分離(提純)“液+液”混合物的分離(提純)3.物質(zhì)分離、提純的常用方法及裝置(1)過濾(見圖I)適用于不溶性固體與液體的分離。操作注意：一貼、二低、三靠。(2)蒸發(fā)(見圖2)蒸發(fā)結(jié)晶適用于溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)：而對溶解度受溫度變化影響較大的固態(tài)溶質(zhì)，采用降溫結(jié)晶的方法。在蒸發(fā)結(jié)晶中應注意：①玻璃棒的作用：攪拌，防止液體局部過熱而飛濺;②當有大量晶體析出時，停止加熱，利用余熱蒸十而不能直接蒸干。(3)分液(見圖3)分液是分離兩種互不相溶的液體混合物的操作。(4)升華(見圖4)利用物質(zhì)升華的性質(zhì)進行分離，屬于物理變化。(5)蒸儲(見圖5)分離沸點不同的液體混合物。注意：①溫度計的水銀球放在蒸餡燒瓶的支管口處：②蒸餡燒瓶內(nèi)要加沸石：③冷凝管水流方向應為“逆流”。(6)洗氣(見圖6)⑴“焙燒”中，TiCh、SiOz幾乎不發(fā)生反應，A12O3,MgO、CaO.FezCh轉(zhuǎn)化為相應的硫酸鹽。寫出ALO3轉(zhuǎn)化為NKAKSOR的化學方程式：o“水浸”后“濾液”的pH約為2.0,在“分步沉淀”時用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6,依次析出的金屬離子是?！澳敢孩佟敝蠱g2+濃度為molfo“水浸渣”在160C“酸溶”最適合的酸是?！八崛茉钡某煞质?、“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，TO?十水解析出TiCh?xH2O沉淀，該反應的離子方程式是。⑹將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得,循環(huán)利用。解析:(1)“焙燒”中，ALC)3和(NH5S04反應生成NH4A1(SO4)2,同時放出NH3,反應高溫的化學方程式為AbO3+4(NH4)2SO4=2NH4Al(SO4)2+6NH3t+3H2Ot。(2)由題表中FP+、Al3+,Mg2+完全沉淀時的pH分別為3.2、4.7、11.1可知，用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6的過程中，依次析出的金屬離子是Fe3\AP\Mg2+0(3)依據(jù)Mg2+完全沉淀時的pH=ll.l,可知此時c(OH)=10-29mol?L_1,此時c(Mg2+)=10-5mol?L_1,則^sp[Mg(OH)2]=c(Mg2■"MOH)=1O-,08,用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6時，c(OH-)=IO-24mol?L-1,則c(Mg2+)A；p[Mg(OH)2]=(2(OH)—=I0-6mol-L-'o(4)“水浸渣”在160cC“酸溶”，為了盡可能減少酸溶液的揮發(fā)而造成不必要的損失且保證TiCh可以完全溶解，故最好選擇硫酸；SiO?不溶于硫酸，“焙燒”生成CaSCh固體，故“酸溶”后所得“酸溶渣”的成分為SiCh、CaSO4o(5)由題意知，TQ2+水解生成TiO2-xH2O沉淀，該反應的離子方程式為TiO2++(x+i)H2C)Y=TiO2?xHqi+2H\(6)母液①的主要成分為硫酸鉉和氨水，母液②的主要成分為硫酸，混合后吸收尾氣N%,經(jīng)處理可得到(NH4)2SO4,循環(huán)利用。答案：⑴A12O3+4(NH4)2SO4)=2NH4Al(SOQ2+6NH3t+3FhOt(2)Fe3+.A13+、Mg2+3)1.0X10-6(4)硫酸SiO2CaSO4(5)TiO2++(x+1)H2O^=TiO2-aH2OI+2H+(6)(NH4)2SO4除去氣體中的雜質(zhì)氣體。注意：長管進氣短管出氣。.分離、提純的創(chuàng)新裝置(1)過濾裝置的創(chuàng)新——抽濾由于水流的作用，使圖1裝置a、b中氣體的壓強減小，故使過濾速率加快。(2)蒸②裝置的創(chuàng)新圖2由于冷凝管豎立，使液體混合物能冷凝回流，若以此容器作反應容器，可使反應物能循環(huán)利用，提高了反應物的轉(zhuǎn)化率。(3)冷凝裝置的創(chuàng)新:圖示裝置由于冷凝管豎立，使液體混合物能冷凝回流，若以此容器作反應容器，可減少反應物的損失，提高反應物的轉(zhuǎn)化率。(4)洗氣裝置的創(chuàng)新——雙耳球吸收法由「雙耳球上端球形容器的容積較大，能有效地防止倒吸，故該裝置既能除去氣體中的氣態(tài)雜質(zhì)，乂能防止倒吸。(I)過漉時，為加快過濾速度，應用玻璃棒不斷攪拌漏斗中液體。(X)(2)從溶液中獲取NaQ晶體，用蒸發(fā)結(jié)晶的方法，其操作應使混合物中的水分完全蒸干后，再停止加熱。(X)(3)根據(jù)食用油和汽油的密度不同，可選用分液的方法分離。(X)(4)用乙醇萃取出澳水中的澳，再用蒸儲的方法分離澳與乙醇。(X)(5)利用加熱的方法分離NH4cl和b的固體混合物。(X)題點一物質(zhì)分離、提純裝置的選擇例下列實驗中，所選裝置不合理的是()A.分離Na2cCh溶液和CH3coOC2H5,選④B.用CCL提取碘水中的碘，選③C.用FeCb溶液吸收CL,選⑤D.粗鹽提純，選①和②【解析】CH3coOCH2cH3難溶于Na2c03溶液，二者會分層，可以用分液法分離，選擇③，A錯誤；用CCL萃取碘水中的碘，選擇③，B正確；⑤可以用作洗氣瓶，也可用作FeCb溶液吸收Cb的裝置，C正確；粗鹽提純需要過濾、蒸發(fā)結(jié)晶，選擇①和②，D正確?！敬鸢浮緼［母題延伸］回答下列問題(1)利用裝置①，怎樣洗滌沉淀？提示：沿玻璃棒將蒸餡水注入過濾器至浸沒沉淀，待水自然流下，重復2?3次。(2)分液裝置③，怎樣使下層液體順利流下？提示：旋轉(zhuǎn)玻璃塞，使玻璃塞上的凹槽與漏斗頸上的小孔對齊，或打開玻璃塞。［對點訓練I］從海帶中提取碘的實驗過程涉及下列操作，其中正確的是()解析：D灼燒海帶應選用培埸，選項A錯誤；過濾時應用玻璃棒引流，選項B錯誤;苯的密度比水的小，萃取了單質(zhì)碘的苯在上層，應從分液漏斗的上口倒出，選項C錯誤;碘溶于苯，利用它們的沸點不同用蒸館的方法將其分離所用裝置合理，選項D正確。題點二物質(zhì)分離、提純方法的選擇例請選用適當?shù)姆蛛x方法，按要求分離下列混合物。①②③④⑤⑦⑧從海水中獲得粗食鹽從口水中提取澳除去氯化鈉溶液中的泥沙分離固體氯化鈉和單質(zhì)碘用自來水制取蒸鐳水油脂發(fā)生皂化反應后產(chǎn)物的分離四氯化碳和水的分離除去硝酸鉀中混有的氯化鈉A.過濾B.蒸發(fā)C.萃取D.蒸儲E.升華F.分液G.重結(jié)晶H.鹽析【答案】①B②C③A④E⑤D⑥H⑦F⑧G［對點訓練21(1)從含有少量KN03雜質(zhì)的氯化鈉溶液中分離出氯化鈉固體的操作：、洗滌、干燥。⑵從MgSCh溶液中得到MgSCU固體的實驗操作包括、冷卻結(jié)晶、、洗滌、干燥等一系列操作，在此過程中玻璃棒的作用是(填序號)。①引流②攪拌加速溶解③攪拌使溶液受熱均勻，防止暴沸(3)若濾液渾濁，需o渾濁的原因可能是o(4)硫酸鋁和硫酸鏤的混合液經(jīng)蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現(xiàn)薄層晶體時即停止加熱，然后冷卻結(jié)晶，得到鏤明磯晶體［NH4A1(SO4)2-12比0］。溶液不能蒸干的原因是。(5)分液時，分液漏斗中的液體很難滴下，可能的原因是答案：(1)加熱溶液至有大量晶體析出時，趁熱過濾(2)蒸發(fā)濃縮過濾①@(3)更換濾紙，重新過漉濾紙破損、濾液超過濾紙邊緣(4)防止晶體失去結(jié)晶水，也防止可溶物雜質(zhì)析出(5)沒有打開分液漏斗頸上的玻璃塞(或玻璃塞上的凹槽沒有與漏斗上的小孔對齊)考點二物質(zhì)分離、提純的常用化學方法.分離、提純物質(zhì)遵循的“四原則”“三必須”.物質(zhì)分離、提純常用的化學方法

方法原理舉例沉淀法將雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀如C「、SO/、CO7及能形成弱堿的陽離子，如Mg2+、C'+等氣化法將雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為氣體如CO歹、HCOi\SOf>HSO3、NH：等雜轉(zhuǎn)純法將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為需要提純的物質(zhì)雜質(zhì)中含不同價態(tài)的相同元素(用氧化劑或還原劑)，如FeCL和FeCh、同一種酸的正鹽與酸式鹽(用酸、酸性氧化物或堿)，如Na2c。3和NaHCCh氧化還原法用氧化劑(還原劑)除去具有還原性(氧化性)的雜質(zhì)如用酸性KMnO4除去CO2中的S02,用熱的銅粉除去N1中的。2熱分解法用加熱法除去固體混合物中易分解的物質(zhì)如除去NaCI中的NH4C1等酸堿溶解法利用物質(zhì)與酸或堿溶液混合后的差異進行分離如用過量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的A12O3電解法利用電解原理除去雜質(zhì)含雜質(zhì)的金屬作陽極、純金屬(M)作陰極，含M的鹽溶液作電解質(zhì)溶液。如精煉銅等洗氣法將氣體混合物通過洗氣裝置而除去雜質(zhì)氣體如將混合氣體通過盛飽和食鹽水的洗氣瓶除去Cl2中的少量HC1水解法利用水解反應原理除去雜質(zhì)如可用CuO、Cu(OH)2等除去CuCL溶液中的FeCb⑴用①中FeCL溶液吸收C12()(2)用②分離NaCI和NH4CI()⑶用③除去雜質(zhì)氣體CO2()(4)用④干燥、收集氨氣，并吸收多余的氨氣()⑸用⑤除去S02中的少量HCK)答案：(1)7(2)7(3)X(4)V⑸J題點一物質(zhì)分離、提純所用試劑及操作方法的選擇例為提純下列物質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))，選用的試劑或分離方法錯誤的是()

選項物質(zhì)試劑分離方法A硝酸鉀（氯化鈉）蒸館水降溫結(jié)晶B二氧化碳（氯化氫）飽和NaHCCh溶液洗氣C甲烷（乙烯）酸性高鎰酸鉀溶液洗氣D乙靜（水）生石灰蒸儲【解析】KNCh的溶解度受溫度影響較大，而NaQ的溶解度受溫度影響較八，可加蒸僭水溶解固體，再通過蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶的方法，獲得純凈的KNCh固體，A項正確；HC1與飽和NaHCCh溶液反應生成二氧化碳，B項正確；乙烯被酸性KMnCU氧化生成CCh,使甲烷中混入CO2氣體，C項錯誤；加入的生石灰能與水反應生成Ca（OH”，消耗掉部分水,再通過蒸僧獲得乙醇，D項正確?！敬鸢浮緾［對點訓練1］除去下列常見物質(zhì)中的雜質(zhì)，完成表格:序號原物質(zhì)所含雜質(zhì)除雜質(zhì)試劑主要操作方法①n202—固體吸收氣體②COCO2?或固體吸收氣體③co2co—用固體轉(zhuǎn)化氣體④CO2HC1——⑤C12HC1——⑥碳粉CuO——⑦FezChAI2O3——⑧NaHCCh溶液Na2co3—加酸轉(zhuǎn)化⑨FeCb溶液FeCh—加氧化劑轉(zhuǎn)化⑩FeCb溶液FeCh—加還原劑轉(zhuǎn)化?MgCL溶液FeCl3——?NaCl晶體NH4CI—?乙酸乙酯乙酸——答案:①灼熱的銅網(wǎng)②NaOH溶液堿石灰洗氣③灼熱的CuO?飽和NaHCCh溶液洗氣⑤飽和食鹽水洗氣⑥稀酸（如稀鹽酸）過濾⑦過量NaOH溶液過濾⑧82⑨Ch⑩Fe?MgO過濾?加熱分解?飽和Na2cCh溶液分液題點二物質(zhì)分離、提純除雜方案的評價例2）（2021?原創(chuàng)）下列實驗中，所采取的分離方法與對應原理都正確的是（）選項目的分離方法原理A分離溶于水中的碘四氯化碳萃取四氯化碳密度比水大B除去KNO3固體中混雜的NaCl重結(jié)晶NaQ在水中的溶解度很大C除去Cb中的HC1雜質(zhì)氣體通過飽和的NaHCCh溶液洗氣HC1氣體可與NaHCCh溶液反應D分離固體碘與氯化鈉的混合物升華法氯化鈉受熱不分解，固體碘受熱易升華【解析】四氯化碳萃取碘水中的碘與四氯化碳密度比水大無關，其原理是碘在四氯化碳中溶解度較大，且四氯化碳不溶于水，A不正確；除去KNOs固體中混雜的NaCl用重結(jié)晶法是因為KNCh溶解度受溫度變化影響較大，而NaCl溶解度受溫度變化影響較小，B不正確；HC1與NaHCO3溶液反應可生成C02氣體，引入新雜質(zhì)，除去CL中的HC1雜質(zhì)氣體用飽和食鹽水，C不正確；碘受熱易升華，氯化鈉受熱不分解，D正確?！敬鸢浮緿I對點訓練2］（2021?濟南高三調(diào)研）下列實驗的試劑、裝置選用不合理的是（）選項實驗目的選用試劑選用裝置A除去CL中少量的HQ、H20試劑a為飽和氯化鈉溶液甲B除去NH?中少量的H20試劑b為無水氯化鈣乙C除去H?中少量的HC1、H20試劑b為堿石灰乙D除去N2中少量的。2足量銅網(wǎng)丙解析：BA選項合理，甲裝置中飽和氯化鈉溶液可除去HCI,濃硫酸可除去H2O;B選項不合理，干燥管中的無水氯化鈣在除去水的同時也吸收NE;C選項合理，干燥管中的堿石灰的主要成分為生石灰與氫氧化鈉，可除去HC1和H?O；D選項合理，在加熱條件下，可與丙裝置中的銅網(wǎng)反應而被除去。題點三物質(zhì)分離、提純技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用例3（2021?山東省實驗一模）實驗室從廢定影液［含Ag（S20.*和Br等］中回收Ag和Br2的主要步驟為：下列說法正確的是（）A.過濾時，為加快濾液流下，可以用玻璃棒輕輕攪拌漏斗中的液體B.分液時，先從下口放出水相再從上口倒出有機相C.可以利用蒸儲燒瓶、球形冷凝管等儀器完成有機相提取Br?的操作D.在空氣中用蒸發(fā)皿高溫灼燒Ag2s制取Ag【解析】過濾時濾液應自然流下，不能用玻璃棒攪拌，防止將濾紙攪爛，故A錯誤；分液時，先使下層液體從下口流出，再將上層液體從上口倒出，而由于用苯萃取，苯的密度小于水，故有機相在上層，水相在下層，故應先放出水相再從上口倒出有機相，故B正確;粗浪蒸用提純時應選擇直形冷凝管，因球形冷凝管有凹槽，斜放時有液體殘留在凹槽中，故C錯誤；高溫灼燒用增煙，而不用蒸發(fā)皿，故D錯誤?！敬鸢浮緽I對點訓練3](2021?臨沂一模)雙乙烷是有機合成的重要原料，實驗室中可由乙醇與氫溟酸反應制備，路線如下。下列說法錯誤的是()A.萃取振蕩時，分液漏斗下口應傾斜向上B.用5%Na2c03溶液洗滌分液時，有機相在分液漏斗的下層C.無水MgSO」的作用是除去有機相中殘存的少量水D.蒸福除去殘余反應物乙醇時，乙醇先蒸儲出體系解析：D萃取振蕩時，用左手握住分液漏斗活塞，右手壓住分液漏斗瓶塞，倒轉(zhuǎn)分液漏斗使下口傾斜向上，振蕩，并及時放氣，A正確；由于澳乙烷的密度比水大，故分液時，有機相在下層，B正確；無水MgSCh有一定的吸水能力，可以用來除去有機相中殘留的少量水，C正確；由于乙醇存在分子間氫鍵，故其沸點比謨乙烷高，所以先蒸脩出的是溟乙烷，D錯誤。.解讀溶解度曲線(1)物質(zhì)溶解度隨溫度的變化趨勢。(2)表示不同物質(zhì)在同一溫度時的溶解度存在較大差異。.溶液中溶質(zhì)的析出注意：在混合溶液中，溶解度小的物質(zhì)優(yōu)先析出。(1)提取單一物質(zhì)的方法：蒸發(fā)濃縮；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；升溫。(2)提取混合溶液中溶質(zhì)的方法應根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)的差異、溶解度差異、溶解度隨溫度變化的差異而定。.Mg(C103)2常用作催熟劑、除草劑等，下圖為制備少量Mg(ClO3)2-6H2。的方法：已知：①鹵塊的主要成分為MgCL-6H9,含有MgSCh、FeCb等雜質(zhì)。②幾種化合物的溶解度⑸隨溫度⑺的變化曲線如圖。(1)加入BaCL的目的是除(填離子符號)，如何判斷該離子已除盡：(2)加入NaCQ飽和溶液會發(fā)生反應：MgCI2+2NaClO3=Mg(ClO3)24-2NaCII,請利用該反應，結(jié)合溶解度圖，制取Mg(QO3)2?6七0的實驗步驟依次為：①取樣，加入NaCICh飽和溶液充分反應；②蒸發(fā)濃縮；@；④冷卻結(jié)晶;⑤過濾、洗滌，獲得Mg(CK)3)2?6比0晶體。解析：(I)加入BaCb的目的是除去S03,鋼離子與硫酸根離子結(jié)合生成硫酸鋼沉淀，過濾除去；檢驗SOL是否除盡的方法是靜置，取上層清液加入BaCL,若無白色沉淀生成，則SOM已沉淀完全。(2)Mg(C103)2的溶解度受溫度變化影響大，溫度高時溶解度較大，溫度低時溶解度較小,所以需要趁熱過濾除去氯化鈉。答案：(l)SOM靜置，取上層清液加入BaCb,若無白色沉淀，則SOT已沉淀完全(2)趁熱過濾.下圖是某化工廠從格渣中提取Na2sCh的工藝。已知：格渣中含有Na2s04及少量CnOT、Fe3+；Fe3+^C~+完全沉淀(cWl.OXlOfmol?LV時pH分別為3.6和5。根據(jù)溶解度(S)?溫度(7)曲線，操作B的最佳方法為(填字母)A.蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾B.蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾解析：A根據(jù)溶解度曲線，可以看出溫度較高時，隨著溫度的升高，Na2sCU的溶解度逐漸減少，所以采用蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾的方法，A正確。.工業(yè)上制取氯酸鉀的主要步驟為：I.將CL通入石灰漿，在75C左右充分反應，然后過濾；II.向濾液中加入稍過量的KC1固體，進行適當操作可析出KCICh固體。卜.圖是有關物質(zhì)的溶解度曲線。步驟II中，若溶液中KC103的含量為147gLr,則KCIO3的物質(zhì)的量濃度為。從該溶液中盡可能多地析出KC103固體的方法是。解析：若溶液中KCICh的含量為147g-L-!,則1L溶液中含有KCICh的物質(zhì)的量是147g-122.5g/mol=1.2mol,因此物質(zhì)的量濃度為1.2moLLr。由于氯酸鉀的溶解度隨溫度的升高而增大，所以從該溶液中盡可能多地析出KC103固體的操作應該是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。答案：l.2mol?L?蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶.例(1)KC1、KICh的溶解度曲線如圖所示。由KIO3溶液得到KIO3晶體的方法為解析：由溶解度曲線可知KICh在常溫下的溶解度較小，故由KI03溶液得到KIO?晶體的方法為蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶。答案：蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶.硫酸鐳在不同溫度下結(jié)晶可分別得到MnSO4?7比0、MnSO4-5H2O和MnSO4-H2Oo硫酸盆在不同溫度下的溶解度和該溫度范圍內(nèi)析出晶體的組成如下圖所示。從過濾所得的濾液中獲得較高純度MnSO4-H2O的操作是：控制溫度在80?90C之間蒸發(fā)結(jié)晶，，使固體MnSOj比0與溶液分離，、真空干燥.解析：據(jù)溶解度曲線圖，要從過濾所得MnSCh溶液中獲得較高純度的MnSO4-H2O晶體，應在80?90℃之間進行蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾，再用80?90℃的蒸僧水洗滌MnSO4-H2O晶體2?3次，最后真空干燥。答案：趁熱過'濾用80?90c的蒸儲水洗滌2?3次1.（經(jīng)典高考題）下列物質(zhì)分離（括