11初三化学培优讲义 物质的分离与提纯.docx
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11初三化学培优讲义物质的分离与提纯
初三化学培优专题提高（十一）
——物质的分离与提纯
[考点导航]
物质的分离、除杂和提纯是化学实验中的一个重要环节。
所谓分离就是用物理或化学的方法将混合物中的各组分一一分开。
分离完成后各组分要保持原有的物质组成和状态。
除杂和提纯是将混合物中的某组分用物理或化学的方法除去而得到纯物质。
现将有关要点归纳如下：
1、应注意几个“不”
不能“玉石俱焚”。
即试剂一般与杂质反应，不与要保留的物质反应。
“不增”、“不减”。
即不增加新的杂质，不减少要保留的物质。
不污染环境。
即要求所选用的除杂方法，不能产生可污染环境的物质。
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。
2、除杂方法的几个优化原则
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。
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”。
先考虑物理方法，再用化学方法。
一、气体的净化与干燥
1、气体净化的几种方法
吸收法：
用吸收剂将杂质气体吸收除去。
如，除去CO中混有的少量CO2，可先用浓NaOH溶液吸收CO2，再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。
常见气体吸收剂见下表：
吸收剂
吸收的气体杂质
吸收剂
吸收的气体杂质
水
可溶性气体：
HCl、NH3等
NaOH固体
CO2、HCl、H20
无水CuSO4
H2O
碱石灰
CO2、HCl、H20
灼热的铜网
O2
NaOH溶液
CO2、HCl
灼热的CuO
H2、CO
浓硫酸
H20
转化法：
通过化学反应，将杂质气体转化为所要得到的气体。
如，除去CO2中的少量CO，可将混合气体通过足量的灼热CuO，CO+CuOCu+CO2。
2、气体的干燥
常见的干燥剂
干燥剂
可干燥气体
不可干燥气体
干燥
装置
名称、化学式
酸碱性
状态
浓H2SO4
酸性
液态
H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO等
NH3
A
固体NaOH
生石灰
碱性
固态
H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等
CO2、SO2、HCl
B或C
无水CaCl※
中性
固态
除NH3外所有气体
NH3
B或C
常用干燥装置如下：
注意：
选择吸收装置时，要注意进、出气体导管的连接方法，若用“洗气瓶”，要注意“长进短出”，若用干燥管要注意“大进小出”。
先除去气体中含有的其他杂质，干燥除去水蒸气的操作放在最后。
二、物质的分离和提纯
方法
适用范围或原理
举例
物理方法
过滤法
固体与液体混合物的分离
可溶性固体与不溶性固体混合物的分离
粗盐的提纯
结晶法
蒸发
分离溶质与溶剂
除去易挥发的杂质
从含有HCl的NaCl溶液中分离出固体NaCl
降温
可溶性固体溶质溶解度受温度影响变化大小不同
分离NaCl与KNO3的混合物
方法
适用范围或原理
举例
化学方法
化气法
与杂质反应生成气体而除去
除Na2SO4中Na2CO3，可加适量稀H2SO4：
Na2CO3+H2SO4＝Na2SO4+CO2↑+H2O
沉淀法
将杂质转化为沉淀过滤除去
除去NaCl中的Na2SO4，可加适量的BaCl2：
Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl
置换法
将杂质通过置换反应而除去
除FeSO4中的CuSO4，可加过量的铁粉，再过滤：
CuSO4+Fe==Cu+FeSO4
溶解法
将杂质溶于某种试剂而除去
除C粉中的CuO粉，可加适量稀硫酸，再过滤：
CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
加热法
杂质受热易分解，通过加热将杂质除去
除CaO中的CaCO3可加热：
CaCO3
CaO+CO2↑
转化法
将杂质通过化学反应转化为主要成分
除CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO：
CO+CuO
Cu+CO2
当然，实际分离与提纯还会有一些其他方法，在实际解题时要因题而解，也可以综合而灵活地运用几种方法。
[典例精析]
问题1除去NaCl溶液中的杂质Ba（OH）2，若只准加入一种试剂，则这种试剂是_______。
【分析】除去杂质的方法有多种，原则是不引入新的杂质，对所提纯的物质不能改变，把杂质转化成所需要的物质，便于分离。
如将杂质被溶液吸收；将杂质转化为气体或沉淀；将不溶的杂质转为可溶物等。
根据题目要求，除去Ba（OH）2，可以加入带有SO42-的试剂，如Na2SO4、CuSO4、H2SO4等，它们都能与Ba（OH）2反应生成BaSO4沉淀。
但是，如果选用Na2SO4溶液，除了生成BaSO4，同时还有NaOH产生，NaOH是能溶于水的，无法与NaCl分开。
等于除去Ba（OH）2的同时又引进了新的杂质NaOH。
如果选用CuSO4溶液，则生成BaSO4和Cu（OH）2两种沉淀，再经过过滤，即可得到较纯的NaCl。
当然加入Fe2（SO4）3溶液也可除去杂质Ba（OH）2。
若选用H2SO4，则生成BaSO4和水，也可除去杂质Ba（OH）2。
【答案】CuSO4或Fe2（SO4）3或H2SO4
问题2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。
【答案】D
问题3分离NaCl、FeCl3和BaSO4的混合物，应选用的一组试剂是（）
A.H2O、AgNO3、HNO3B.H2O、NaOH、HNO3
C.H2O、NaOH、HClD.H2O、KOH、HNO3
【分析】此题中，因NaCl、FeCl3均溶于水，BaSO4难溶于水，所以先用水溶解，利用溶解性差异过滤分离，然后用NaOH溶液与滤液反应，NaCl未变化，FeCl3被转化为Fe（OH）3↓，通过过滤分别得到滤液和沉淀，将滤液蒸发结晶可得纯净的NaCl，将沉淀与HCl溶液反应，可使转化为Fe（OH）3的FeCl3得以复原。
在分离操作中同样要遵循不能引入新杂质的原则，所以选C。
【答案】C
问题4为了除去粗盐中的CaCl2、MgSO4及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列5项操作：
①过滤；②加过量的NaOH溶液；③加适量盐酸；④加过量Na2CO3溶液；⑤加过量的BaCl2溶液。
正确的操作顺序是（）
A.①④②⑤③B.④①②⑤③C.②⑤④①③D.⑤②④①③
【分析】除去多种杂质时，要考虑加入试剂的顺序，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，因此为了不引进新杂质，后面加入的试剂要能除去前面加入的试剂。
本题加入试剂及顺序是：
a加过量的BaCl2溶液，除去SO42－；b加过量的NaOH溶液，除去Mg2+；c加过量的Na2CO3溶液除去Ba2+、Ca2+；d过滤，除去生成的沉淀（CaCO3、BaCO3、Mg（OH）2和泥沙）；e加适量的盐酸，除去过量的CO32－和OH－，由于b和a顺序互换，不影响除杂目的，所以前两步操作顺序可颠倒。
【答案】C、D。
问题5欲用含有少量氯化钙的氯化钠固体，配制溶质的质量分数为a%的氯化钠溶液，设计了下面所示的操作方案。
根据方案中所示回答下列各问：
⑴称量粗盐样品m克，在托盘天平左盘上放右盘上放。
⑵过滤时，漏斗下端管口应，漏斗里不夜面应。
⑶蒸发操作时应将液体放在中加热，等出现时即停止加热。
⑷在样品的溶液中加入过量的Na2CO3溶液中作用是，反应的化学方程式是。
⑸在滤液中加入过量盐酸的作用是，反应的化学方程式是。
⑹配制a%的NaCl溶液时，加入水的质量是，配制时应在中进行。
问题6硝酸钠溶液中混有Mg2+、Ba2+、Ag+三种金属离子，现用NaOH、Na2SO4、NaCl三种试剂使它们成为沉淀分离出来，要求每加一种试剂，滤出一种沉淀，最后达到除去杂质的目的，则所加试剂正确的是（）
ANaCl、Na2SO4、NaOHBNa2SO4、NaOH、NaCl
CNa2SO4、NaOH、NaClDNaOH、NaCl、Na2SO4
[巩固练习]
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1．氮气混有少量氢气、二氧化碳和水蒸气，欲获得干燥纯净的氮气，可采取下列操作：
通过浓硫酸，
通过填充氧化铜的加热管，
通过氢氧化钠浓溶液，
通过浓盐酸。
最好的组合顺序是 （ ）
A、
→
→
B、
→
→
C、
→
→
D、
→
→
2．下列各组物质中的杂质（括号内为杂质），只需加入适量稀硫酸就能除去的是（）
A.NaCl（Na2CO3）B.Fe（Cu）C.Na2CO3（CaCO3）D.HCl（BaCl2）
3．下列各组物质的溶液，不另加试剂无法一一鉴别的是（）
A.NaOHHClCuSO4MgSO4 B.Na2CO3K2SO4BaCl2HCl
C.KNO3HClCaCl2NaOH D.NH4NO3H2SO4NaOHMgCl2
4．分离下列各组物质的方法不正确的是（）
A.用过滤法分离氧化铜和硫酸铜的混合物
B.用结晶法分离氯化钠和硝酸钾的混合物
C.用蒸馏法（依据物质沸点的不同）分离煤油和水的混合物
D.通过灼热的氧化铜除去CO中的CO2，得纯净的CO
5．下表是各物质所含的少量杂质以及除去这些杂质所选用的试剂或操作方法，其中正确的是（）
选项
物质
杂质
除杂试剂或操作方法
A
氯化钠溶液
氯化镁
加入适量烧碱溶液，再过滤
B
硝酸钠溶液
硫酸钠
加入适量氯化钡溶液，再过滤
C
熟石灰
石灰石
高温煅烧
D
二氧化碳
一氧化碳
通过澄清石灰水
6．按照加水溶解、过滤、蒸发的顺序进行操作，可以分离的一组混合物是（）
A.木炭粉和二氧化锰B.铁粉和硫酸铜晶体
C.氯化钡和硫酸钾D.二氧化锰和氯化钠
7．下列实验方案中，能达到预期目的的是（）
A.用NaOH溶液除去CO2中混有的HCl气体
B.用点燃的方法除去CO中混有的少量CO2
C.用稀盐酸除去热水瓶胆壁上的水垢［主要成分CaCO3和Mg（OH）2］
D.用BaCl2溶液除去KNO3溶液中混有的少量K2SO4，得到纯净的KNO3溶液
8．实验操作方法：
①称量，②过滤，③蒸发，④结晶；其中可用于混合物分离的是（）
A.①②B.③④C.①②③D.②③④
二、填空题
9．右图所示的装置有多种用途。
根据实验需要，气体既可从a导入也可以从b口导入。
瓶中既可加入其他物质，也可以加入不同的液体或固体颗粒等。
请根据要求将相关内容填入下表，然后结合物理知识回答问题：
用途
气体入口（a或b）
瓶中物质
收集H2
排气法收集CO2
空气
排水法收集O2
水
除去H2中的杂质HCl气体
干燥CO2气体
验证CO气体中含有CO2杂质并除去
结合物理知识，简述在表内第
项中，排水法收集O2操作成功的原理 。
10．为除去Na2SO4溶液中含有的杂质Na2CO3，甲、乙、丙三位同学分别选用一种试剂（适量）进行实验。
请你对他们所选用的试剂进行评价：
学生
选用试剂
评价（是否可行，并简述理由）
甲
乙
H2SO4
丙
Ba（OH）2
11．某课外活动小组通过Internet网上资料得知：
废弃的定影液中含有一定量的AgNO3。
他们从摄影店收集到一些废弃的定影液，准备将其中的银以单质的形式回收。
于是。
他们进行了以下实验活动：
（1）[设计方案]①加入比银活泼的金属单质②除去金属混合物中的杂质
（2）[小组讨论]
①选择加入的金属
甲同学认为：
向定影液中加入过量的铜粉，则得到的金属混合物含有银和铜；
乙同学认为：
向定影液中加入过量的铁粉，则得到的金属混合物含有银和铁。
你认为
同学的方案更合理，其原因是。
该方案的化学方程式为。
②除去银粉中混有的金属
向金属混合物中加入的试剂是，化学方程式为。
（3）[进行实验]过程如下：
请回答：
操作a是，需要用到的玻璃仪器有：
烧杯、玻璃棒和；溶液B中溶质的化学式为。
（4）[产品验证]请你设计一个简单方法验证得到的银中是否含有铁粉，方法是
。
12．海水经过晒盐后得到粗盐和苦卤，重结晶后的食盐中还含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等可溶性杂质，他们在溶液中主要以SO42－、Ca2+、Mg2+的形式存在，为将这些杂质离子除净，应加入过量的氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠等物质将其转化为沉淀，过滤除去；再加入适量的盐酸，得到精盐水，最后经蒸发即得精盐。
以下是某化工厂对海水进行综合利用的示意图：
（1）在苦卤制镁的过程中加入了石灰乳（主要成分是氢氧化钙），石灰乳是用生石灰制得的，请写出制取石灰乳的化学方程式_________________________________________。
（2）在制备精盐的过程中，氯化钡和碳酸钠溶液的添加顺序是否可以颠倒________，理由是_____________________________________________________________________；
（3）在利用粗盐制备精盐过程的第⑥步操作中，加入适量盐酸的目的是__________
____________________________________________________________________。
下表列出了除去物质中所含少量杂质的方法，其中不正确的是
选项
物质
所含杂质
除去杂质的方法
A
N2
O2
将气体缓缓通过足量的灼热铜网
B
CaO
CaCO3
加水溶解、过滤
C
Cu
Zn
加入过量的稀盐酸，过滤，洗涤，干燥
D
FeCl2
CuCl2
加入过量的铁粉
1、粗盐中混有Mg2+、Cu2+、SO42—和泥沙，为了除去杂质在实验室中可将粗盐溶于水然后进行下列操作：
⑴过滤；⑵加入过量的氢氧化钠溶液；⑶加入适量的盐酸；⑷加过量Na2CO3溶液；⑸加过量的BaCl2溶液；正确的操作顺序是（）
A⑸⑷⑵⑴⑶B⑴⑵⑶⑷⑸C⑸⑷⑶⑵⑴D⑴⑸⑷⑵⑶
2、用Na2CO3、BaCl2（Ba2+有毒）、盐酸三种药品除去食盐中含有的Na2CO3、Na2SO4，得到纯净的NaCl溶液，则加入药品的合理顺序是。
3、现有一包NaCl固体其中混有少量硫酸钠和氯化镁，可通过以下实验除去杂质得到纯净的NaCl请将正确合理的操作顺序填入括号中，并简要回答⑴～⑶题
（）在溶液里加入稍过量的Na2CO3溶液，然后过滤
（）加入稍过量的BaCl2溶液，然后过滤。
（）将混有杂质的NaCl完全溶解于水。
（）在滤溶液中加入稀盐酸至溶液的PH值等于7
（）蒸发结晶
（）在滤液中加入稍过量的NaOH溶液，然后过滤
⑴为什么要加入稍过量的Na2CO3
⑵为什么要加入稀盐酸至溶液的PH值等于7。
⑶写出上述两步骤的有关的化学方程式。
4、某粗盐溶液中含有少量的CaCl2、MgCl2、Na2SO4和泥沙，进行以下操作可将杂质除去，⑴过滤；⑵加适量盐酸；⑶加过量的氢氧化钠溶液；⑷加过量碳酸钠溶液；⑸加适量氯化钡溶液；正确操作顺序是（）
A⑸⑷⑶⑴⑵B⑴⑵⑶⑷⑸C⑴⑸⑷⑵⑵D⑸⑷⑶⑵⑴
5、要除掉粗盐中含有的氯化镁、硫酸镁等杂质。
现设计一个除杂质的方案：
把盐溶液
溶于水，过滤成澄清溶液，再进行下列各步骤的处理：
①加入氯化钡溶液至沉淀完全；②用盐酸调节PH值至溶液呈微酸性；③加入NaOH溶液至沉淀完全；④过滤废弃滤出的沉淀；⑤加入碳酸钠溶液至沉淀完全；最后蒸发浓缩使NaOH晶体析出，对上述各处理步骤的顺序安排合理的是（）
A①②③④⑤B③①⑤④②C②①③④⑤D②③⑤④①
6、为了除粗盐中的氯化钙、硫酸镁及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列四项操作（同时过滤操作）
⑴加过量的BaCl2溶液⑵加加适量的盐酸⑶加过量Na2CO3
⑷加过量NaOH溶液下列操作的顺序属于正确的是（）
⑵为什么要加入稀盐酸至溶液的PH值等于7。
⑶写出上述两步骤的有关的化学方程式。
7、某粗盐溶液中含有少量的CaCl2、MgCl2、Na2SO4和泥沙，进行以下操作可将杂质除去，⑴过滤；⑵加适量盐酸；⑶加过量的氢氧化钠溶液；⑷加过量碳酸钠溶液；⑸加适量氯化钡溶液；正确操作顺序是（）
A⑸⑷⑶⑴⑵B⑴⑵⑶⑷⑸C⑴⑸⑷⑵⑵D⑸⑷⑶⑵⑴
8、要除掉粗盐中含有的氯化镁、硫酸镁等杂质。
现设计一个除杂质的方案：
把盐溶液
溶于水，过滤成澄清溶液，再进行下列各步骤的处理：
①加入氯化钡溶液至沉淀完全；②用盐酸调节PH值至溶液呈微酸性；③加入NaOH溶液至沉淀完全；④过滤废弃滤出的沉淀；⑤加入碳酸钠溶液至沉淀完全；最后蒸发浓缩使NaOH晶体析出，对上述各处理步骤的顺序安排合理的是（）
A①②③④⑤B③①⑤④②C②①③④⑤D②③⑤④①
9、为了除粗盐中的氯化钙、硫酸镁及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列四项操作（同时过滤操作）
⑴加过量的BaCl2溶液⑵加加适量的盐酸⑶加过量Na2CO3
⑷加过量NaOH溶液下列操作的顺序属于正确的是（）
A⑴⑵⑶⑷B⑶⑷⑴⑵C⑴⑶⑷⑵D⑷⑴⑵⑶
例10.硝酸钠溶液中混有Mg2+、Ba2+、Ag+三种金属离子，现用NaOH、Na2SO4、NaCl三种试剂使它们成为沉淀分离出来，要求每加一种试剂，滤出一种沉淀，最后达到除去杂质的目的，则所加试剂正确的是（）
ANaCl、Na2SO4、NaOHBNa2SO4、NaOH、NaCl
CNa2SO4、NaOH、NaClDNaOH、NaCl、Na2SO4
例11欲除去NaNO3溶液中含有的少量Ag+、Ca2+应先加入适量溶液，过滤后再加入适量溶液，再过滤最终得到溶液
例12欲将含有盐酸的氯化钙溶液中至中性,得到氯化钙溶液,在没有指示剂的情况下,应加入的试剂是
A纯碱B生石灰C熟石灰D石灰石粉末
例13下列括号内的气体是需要检验的杂质,检验方法合理的是
例14欲验证某溶液中含有较大量的Cl—、CO32—、SO42—三种离子，如果只取一次该溶液，选用⑴HNO3溶液⑵AgNO3溶液⑶Ba（NO3）2溶液三种试剂分别将三种离子检验出来，（要求每加一种试剂能够检验出一种离子），那么加入试剂的先后顺序为（填序号）
答案：
1、A2、BaCl2NaCO3HCl3、321564略
4、A5、B6、C7、略
8、⑴X:
ZnY:
H2SO4⑵A：
ZnAgB：
Zn（NO3）2C：
ZnSO4⑶蒸发
9ZnH2SO4Ag蒸发
[评价测试]
31．（9分）在加热条件下，炭粉可以还原某些金属氧化物，得到金属单质。
某化学兴趣小组的同学设计了如下图所示的四个实验来研究氧化铅（PbO，黄色）和氧化铜分别跟活性炭的反应，各实验的装置和现象如下：
实验l：
黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊
实验2：
黑色粉末中出现有银白色金属光泽的物质，澄清石灰水变浑浊
实验3：
试管①中黑色粉末变红色，反应管②中黑色粉末没有明显变化，澄清石灰水变浑浊
实验4：
试管①的黑色粉末中出现有银白色金属光泽的物质，反应管②中黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊
请根据上述四个实验的现象，比较氧化铅和氧化铜分别跟活性炭反应的异同，归纳出主要的结论，填写在下表中，并写出能表示结论的化学方程式。
主要结论
表示结论的
化学方程式
[练习巩固]
9．实验室可以通过多种途径得到氮气：
方法一：
将氨气通过灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气、铜粉和水。
方法二：
将空气通过灼热的铜粉，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末。
方法三：
将亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵的混合溶液加热，逸出氮气。
（反应方程式为：
NaNO2+NH4Cl
N2↑+NaCl+2H2O；NaNO2有毒）
下列是进行实验时可选择的实验仪器：
（铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、酒精灯等未列出）
回答下列问题：
（1）方法一反应的化学方程式是：
。
（2）方法三反应选用的气体发生装置是：
。
（3）在制取氮气的三种方法中，方法一和方法二越来越受到人们的关注，经常被联合使用。
这两种方法联合使用与方法三相比，其优越性在于：
。
参考答案
31．（9分）
主要结论
①氧化铅和氧化铜分别跟活性炭反应都有CO2生成。
②氧化铅与活性炭反应还可生成CO。
表示结论的
化学方程式
7．①H2、CH4、NH3；HCl、SO2②H2、CH4、③B
9．
（1）2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O
（2）E
（3）Cu和CuO可以以循环使用，节约了原料，避免使用有毒物质而造成的污染。
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