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物质提纯是中学化学实验中经常遇到的问题,由于既考查了学生对物质性质的了解,又考查了学生分析处理问题以及设计实验的综合能力,使得这类问题在高考化学试题中高频出现。本文对常见物质提纯的原理、方法、试剂的选择等几方面加以总结,形成规律,有助于学生更好掌握。
1. 物质提纯的原则 (1)不增:即不引入新的杂质。(2)不减:不减少被提纯的物质。(3)易分:注意物质存在的状态。把握好这三条基本原则后,再结合实际选择操作简单、方案最佳和相应试剂进行提纯。
2. 物质提纯的方法
2.1 利用物理性质的差异。(1)溶解性:提纯物质与杂质在溶解性上有明显差异时选用。例如:除去CO中少量的氨气。可选择用水或酸来洗气。(2)结晶法:混合物中各组分在同一溶剂中溶解度随温度变化差异大时选用。例如:除去固体KNO3中混有少量的NaC。可在较高温度下,用蒸馏水制成KNO3的饱和溶液,逐渐冷却KNO3结晶析出,从而制得较纯的KNO3。(3)蒸馏法:沸点不同(相差大于30℃)时选用。(一般用于有机物的提纯)例如:工业酒精提取纯酒精。
2.2 利用化学性质的差异。用化学方法提纯的关键是正确选择化学试剂。选择的试剂一般只能与杂质反应,且杂质与反应的生成物要跟被提纯的物质易分离,而最佳试剂是将杂质转化为被提纯的物质。(1)热分解法:固态被提纯物与杂质的热稳定性差异较大时选用。例如:除去纯碱(Na2CO3)固体中的少量小苏打(NaHCO3),可直接加热将NaHCO3受热分解且生成Na2CO3。(2)洗气法:气态被提纯物与适当试剂不反应,而杂质能被吸收时选用。例如:实验室制CO2时往往混有挥发出的少量HCl气体。提纯时可将气体通入饱和的NaHCO3溶液。 NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O 不仅能有效地吸收氯化氢气体,而且将转化生成更多的CO2。(3)沉淀法:存在适当试剂能将杂质离子转化为沉淀(或气体挥发出去亦可),而又不会影响被提纯物质时选用。例如:除去食盐水中含的少量Na2SO4。加入适量BaCl2沉淀SO42-。但是,除非确定或已知其中Na2SO4的含量,否则加入的BaCl2难以适量。会导致:BaCl2不足,除不尽SO42-;BaCl2过多,Ba2+成为新杂质。
这就要求我们在提纯时还要考虑三必须:(1)所加除杂试剂必须“过量”,以保证除尽欲除杂质。(2)由过量引入的新杂质必须除。(3)选择最佳方案和对应的试剂。
所以,正确的方法是:
(1)加入过量的BaCl2溶液,过滤。(除尽SO42-)。(2)向滤液中加入过量的Na2CO3溶液,过滤。(用CO32-除Ba2+)(3)向滤液中加入盐酸,调至pH=7(除去过量的CO32-)。(4)蒸干。
物质提纯是对学生综合运用所学知识处理实际问题的一种综合考查,若想能够快速而准确地提出提纯方案,这就需要平时的学习和实验过程中认真学习、勤于思考、善于动手才能综合提高。
1. 物质提纯的原则 (1)不增:即不引入新的杂质。(2)不减:不减少被提纯的物质。(3)易分:注意物质存在的状态。把握好这三条基本原则后,再结合实际选择操作简单、方案最佳和相应试剂进行提纯。
2. 物质提纯的方法
2.1 利用物理性质的差异。(1)溶解性:提纯物质与杂质在溶解性上有明显差异时选用。例如:除去CO中少量的氨气。可选择用水或酸来洗气。(2)结晶法:混合物中各组分在同一溶剂中溶解度随温度变化差异大时选用。例如:除去固体KNO3中混有少量的NaC。可在较高温度下,用蒸馏水制成KNO3的饱和溶液,逐渐冷却KNO3结晶析出,从而制得较纯的KNO3。(3)蒸馏法:沸点不同(相差大于30℃)时选用。(一般用于有机物的提纯)例如:工业酒精提取纯酒精。
2.2 利用化学性质的差异。用化学方法提纯的关键是正确选择化学试剂。选择的试剂一般只能与杂质反应,且杂质与反应的生成物要跟被提纯的物质易分离,而最佳试剂是将杂质转化为被提纯的物质。(1)热分解法:固态被提纯物与杂质的热稳定性差异较大时选用。例如:除去纯碱(Na2CO3)固体中的少量小苏打(NaHCO3),可直接加热将NaHCO3受热分解且生成Na2CO3。(2)洗气法:气态被提纯物与适当试剂不反应,而杂质能被吸收时选用。例如:实验室制CO2时往往混有挥发出的少量HCl气体。提纯时可将气体通入饱和的NaHCO3溶液。 NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O 不仅能有效地吸收氯化氢气体,而且将转化生成更多的CO2。(3)沉淀法:存在适当试剂能将杂质离子转化为沉淀(或气体挥发出去亦可),而又不会影响被提纯物质时选用。例如:除去食盐水中含的少量Na2SO4。加入适量BaCl2沉淀SO42-。但是,除非确定或已知其中Na2SO4的含量,否则加入的BaCl2难以适量。会导致:BaCl2不足,除不尽SO42-;BaCl2过多,Ba2+成为新杂质。
这就要求我们在提纯时还要考虑三必须:(1)所加除杂试剂必须“过量”,以保证除尽欲除杂质。(2)由过量引入的新杂质必须除。(3)选择最佳方案和对应的试剂。
所以,正确的方法是:
(1)加入过量的BaCl2溶液,过滤。(除尽SO42-)。(2)向滤液中加入过量的Na2CO3溶液,过滤。(用CO32-除Ba2+)(3)向滤液中加入盐酸,调至pH=7(除去过量的CO32-)。(4)蒸干。
物质提纯是对学生综合运用所学知识处理实际问题的一种综合考查,若想能够快速而准确地提出提纯方案,这就需要平时的学习和实验过程中认真学习、勤于思考、善于动手才能综合提高。