物质分离提纯.docx

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物质分离提纯

物质的分离和提纯与鉴别方法归纳

河北省宣化县第一中学栾春武

一、物质的分离和提纯

1.物理方法

（1）过滤：

它是利用混合物各组分在同一溶剂中溶解度的差异，使不溶固体与溶液分离开来的一种方法。

如粗盐的提纯。

（2）蒸发浓缩：

它是用于分离溶于溶剂中的溶质的一种方法。

如分离食盐溶液中的NaCl。

（3）结晶、重结晶：

它是利用混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化不同的性质来分离提纯物质的一种方法。

如NaCl和KNO3混合物的分离。

重结晶实际上是反复进行溶解、结晶的操作。

（4）蒸馏与分馏：

它是利用几种互溶的液体各自沸点差别较大的性质来分离物质的一种方法。

如从石油中分离各种馏分，再如C2H5OH和H2O混合物的分离。

（5）分液：

它是利用两种互不相溶的液体，且密度不同的性质来分离物质的一种方法。

如分离C6H6和H2O混合物的分离。

（6）浮选法：

它是利用物质密度的不同来分离均不溶于水溶剂的固体混合物。

如用水在沙里淘金。

（7）萃取：

它是利用某种物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同来分离物质的一种方法。

如用CCl4萃取碘水中的I2。

（8）升华：

它是利用混合物中某些成分在一定温度下可直接转化为气体，冷却又直接转化为固体将混合物分开的一种方法，其实就是利用升华的性质来分离混合物的。

如从NaCl和I2的混合物中分离提纯I2。

（9）液化：

它是利用各种气体的沸点不同，先使其液化，然后再气化，从而将混合物分离开的一种方法。

如从空气中分离N2和O2。

（10）水洗：

它是利用各组分气体在水中溶解度的不同来分离提纯物质的一种方法。

如从H2和HCl气体的混合物中除去HCl气体。

（11）渗析法：

此法是利用半透膜，使离子或小分子从胶体溶液里分离出来的一种方法。

如把KI从淀粉中分离出来。

（12）盐析：

它是利用某些物质在加入某些无机盐时，其溶解度降低而形成沉淀的性质将其分开的一种方法。

如从皂化液中分离肥皂、甘油，再如蛋白质的盐析。

（13）纸上层析：

它是利用滤纸或其它具有毛细作用的物质，在展开剂的作用下，将含有微量物质的混合物进行分离和鉴别的方法。

如分离含有少量Fe3+和Cu2+的混合物：

混合物（Fe3+和Cu2+）外圈（黄色环Fe3+）、内圈（蓝色环Cu2+）。

2.化学方法

（1）热分解法：

它是利用混合物中各组分稳定性的不同，将其进行加热或灼热处理，从而分离物质。

如除去Na2CO3中混有的NaHCO3。

（2）酸、碱处理法：

它是是利用混合物中各组分酸碱性质的不同，用碱或酸处理，从而将物质分离开的一种方法。

如分离Al2O3和Fe2O3的混合物。

（3）沉淀法：

它是利用混合物中某成分与溶液反应生成沉淀来进行分离或提纯物质的一种方法。

如加入适量AgNO3溶液的方法除去KNO3中少量的KCl。

（4）氧化还原法：

它是利用混合物中某组分能被氧化（或被还原）的性质来分离或提纯物质的一种方法。

如除去苯中混有的甲苯。

（5）络合法：

它是利用组分中某一成分可以形成络合物的性质来分离提纯物质的一种方法。

例如分离Al2O3和ZnO的混合物。

（6）电解法：

它是利用电解的原理来分离提纯物质的一种方法，如电解冶炼铝。

（7）离子交换法：

是用离子交换剂来分离提纯物质的一种方法。

如硬水的软化。

二、物质的分离提纯

1.物理方法

（1）观察法：

主要是通过观察被鉴别物质的状态、颜色等进行的一种方法。

如相同浓度的氯化铁溶液和氯化亚铁溶液的鉴别。

（2）嗅味法：

主要是通过判断有挥发性气体物质的不同气味来进行鉴别的一种方法。

如氨气和氢气的鉴别。

（3）水溶法：

主要是通过观察鉴别物质在水中的溶解情况来鉴别物质的一种方法，如碳酸钠与碳酸钙粉末的鉴别。

（4）加热法：

主要是适用于易升华的物质的鉴别。

如单质碘、萘的鉴别。

（5）焰色反应法：

常用于某些金属或金属离子的鉴别。

如钾盐和钠盐的鉴别。

（6）热效应法：

常用于某些物质溶于水后溶液温度发生变化的物质的鉴别。

如铵盐、浓硫酸的鉴别。

2.化学方法

（1）加热法：

例如HCO3－、NO3－、NH4+等盐类及难溶性碱等受热易分解、结晶水合物受热失水等物质的鉴别的一种方法。

（2）水溶性（或加水）法：

如无水硫酸铜遇水呈蓝色，或其水溶液呈蓝色；电石遇水产生气体等等。

（3）指示剂测试法：

用指示剂如石蕊、酚酞及pH试纸等来检验待测溶液或液体的酸碱性。

如等物质的量浓度的CH3COONH4、AlCl3、NaHCO3、Na2CO3（常用pH试纸）。

（4）点燃法：

主要用于待检验物质的可燃性或助燃性的有无，以及可燃物的燃烧现象、燃烧产物的特点等等。

如C2H2燃烧产生大量的黑烟，H2在Cl2中燃烧火焰呈苍白色等。

（5）指定试剂法：

主要是利用待鉴别物质性质的差异，选择合适的试剂进行鉴别。

如鉴别（NH4）2SO4、Na2SO4、NH4Cl、NaCl这四种溶液可选择Ba（OH）2。

鉴别甲酸、甲醛、葡萄糖、甘油这四种溶液，可选择新制的氢氧化铜悬浊液，然后与其共热。

（6）分组法：

当被鉴别的物质较多时，可先选择适当的试剂先进行分组，然后再对歌小组进行鉴别。

如鉴别Na2CO3、NaOH、H2O、BaCl2、H2SO4、HCl这六种无色溶液时，可先选择石蕊试液将其分成三个组（酸性组、碱性组、中性组），然后再对各组进行鉴别。

阿伏伽德罗常数与高考

河北省宣化县第一中学栾春武

一、有关阿伏伽德罗常数的考查

单位物质的量的物质含有的粒子数叫阿伏伽德罗常数，符号是NA，单位mol－1，它与0.012kg12C所含碳原子数相等，大约为6.02×1023。

阿伏伽德罗常数（NA）是历年高考的热点，经久不衰，常常在考题中有意设置一些极易疏忽的干扰因素。

在分析解答这类问题时，要特别注意以下几点：

①状态问题：

如水在标况下是为液体或固体；SO3在标况下是固体，通常状况下是液体；而CHCl3、戊烷及碳原子数大于五的低碳烃，在标况下为液态或固态。

②特殊物质分子中的原子个数，如稀有气体均为单原子分子，O3、P4、S8为多原子分子等。

③特殊物质的摩尔质量，如D2O、T2O、O2、H37Cl等。

④特殊物质中的化学键的数目如Si、SiO2、P4、P2O5等

⑤某些离子如Fe3+、Al3+，还有某些原子团如NH4+、HCO3－在水溶液中发生水解，使其数目减少。

⑥特殊的氧化还原反应中，转移电子数目的计算，如Na2O2+H2O、H2S+SO2等。

⑦凡是用到22.4L·mol－1时，要注意是否处于标况下。

⑧常见的可逆反应如2NO2

N2O4，弱电解质的电离平衡等。

⑨一定条件下混合气体的质量或所含原子的个数，如标准状况下22.4LCO和C2H4混合气体的总质量为28g

⑩物质的量与各量之间的关系：

阿伏伽德罗常的研究对象是微观粒子：

分子、原子、离子、质子、中子、电子、共用电子对（共价键）等。

它们都要通过物质的量n联系起来，正确理解概念，准确掌握它们之间的计算关系，是解决这类问题的基础。

二、阿伏伽德罗常数的应用

【例题】下列说法正确的是（NA表示阿伏加德罗常数）____________（选填数字序号）。

①常温常压下，1mol氮气含有NA个氮分子

②标准状况下，以任意比例混合的甲烷和丙烷混合气体22.4L，所含的气体分子数约为NA个

③标准状况下，22.4LNO和11.2LO2混合，气体的分子总数约为1.5NA

④将NO2和N2O4分子共NA个降温至标准状况下，其体积约为22.4L

⑤常温下，18g重水所含的中子数为10NA个

⑥常温常压下，1mol氦气含有的核外电子总数为2NA个

⑦常温常压下，任何金属和酸反应，若生成2g氢气，则有2NA电子发生转移

⑧标准状况下，1L辛烷完全燃烧后，所生成气态产物的分子数为NA

⑨31g白磷分子中，含有的共价单键数目是NA个

⑩1L1mol·L－1的FeCl3溶液中铁离子数目为NA个

解析：

①正确，1mol氮气的分子数与是否标准状况无关；②正确，任意比例混合的甲烷和丙烷混合气体22.4L，气体的总物质的量为1mol，因此含有NA个分子；③不正确，因为NO和O2一混合就会立即反应生成NO2；④不正确，因为存在以下平衡：

2NO2

N2O4（放热），降温，平衡正向移动，分子数小于NA，标准状况下，其体积小于22.4L；⑤不正确，重水分子（D2O）中含有10个中子，相对分子质量为20。

因此18g重水所含中子数为

⑥正确，1个氦原子核外有2个电子，氦气是单原子分子，所以1mol氦气含有2mol电子，它与外界温度和压强无关；⑦正确，不论在任何条件下，2g氢气都是1mol，无论什么金属生成氢气的反应均可表示为：

2H++2e－===H2↑，因此生成2g氢气，则有2mol电子发生转移；⑧不正确，标准状况下，辛

烷是液体，不能使用标准状况下的气体摩尔体积22.4L·mol－1这一物理量；⑨不正确，白磷分子的分子式为P4，其摩尔质量为124g·mol－1，31g白磷

相当于0.25mol，白磷分子的结构为正四面体，一个白磷分子中含有6个P－P共价键，所以0.25mol白磷中含有1.5NA个P－P共价键；⑩不正确，在水溶液中水解，造成Fe3＋铁离子的数目小于NA。

点拨：

有关阿伏伽德罗常数的考查，在试题中往往出现多种限制条件或迷惑性条件，做题时要大胆心细，求解策略是认真读题，检查题给条件是否齐全，把迷惑性条件一一标出，仔细分析后再做出正确判断。

三、链接高考

【例题1】（2011广东高考9）设NA为阿伏伽德罗常数的数值，下列说法正确的是

A.常温下，23gNO2含有NA个氧原子

B.1L0.1mol·L-1的氨水含有0.1NA个OH－

C.常温常压下，22.4LCCl4含有个NA个CCl4分子

D.1molFe2+与足量的H2O2溶液反应，转移2NA个电子

解析：

本题考察以物质的量为核心的有关计算和判断。

NO2的摩尔质量是46g/mol，所以23gNO2的物质的量是0.5mol，含有氧原子的物质的量是0.5mol×2＝1mol，即含有NA个氧原子，A正确；NH3·H2O属于弱电解质，在溶液中部分电离，因此1L0.1mol·L－1的氨水不可能电离出0.1molOH－，B不正确；常温常压下，CCl4是液体，因此不适用于气体的摩尔体积，即22.4LCCl4不是1mol，C不正确；Fe2+被氧化，产物是Fe3+，因此1molFe2+与足量的H2O2溶液反应，转移NA个电子，D也不正确。

答案：

A

【例题2】（2011新课标全国）下列叙述正确的是

A.1.00molNaCl中含有6.02×1023个NaCl分子

B.1.00molNaCl中,所有Na+的最外层电子总数为8×6.02×1023

C.欲配置1.00L，1.00mol.L-1的NaCl溶液，可将58.5gNaCl溶于1.00L水中

D.电解58.5g熔融的NaCl，能产生22.4L氯气（标准状况）、23.0g金属钠

解析：

NaCl属于离子化合物，不存在NaCl分子，A不正确；Na+的最外层已经达到8电子稳定结构，所以B正确；1.00L,1.00mol·L-1的NaCl溶液是指1.00molNaCl即58.5gNaCl溶于水配成1L溶液，而不是指溶剂为1L，C不正确；有原子守恒可知58.5gNaCl只能生成0.5mol氯气，在标准状况下是11.2L，D不正确。

答案：

B

【例题3】（2011海南）设NA是阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是

A.1molAl3+离子含有的核外电子数为3NA

B.1molCl2与足量的铁反应，转移的电子数为3NA

C.10LpH＝1的硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA

D.10LpH＝13的NaOH溶液中含有的OH－离子数为NA

解析：

A选项中Al3+是10电子粒子；B选项中计算要以Cl2为计算依据；C选项中硫酸已经完全电离，不要重复计算；D选项由pH=13计算OH－浓度为0.1mol/L。

答案：

D

【例题4】（2011全国II卷12）NA为阿伏伽德罗常数，下列叙述错误的是

A．18gH2O中含的质子数为10NA

B．12g金刚石含有的共价键数为4NA

C．46gNO2和N2O4混合气体中含有原子总数为3NA

D．1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，钠失去NA个电子

解析：

金刚石中平均每一个碳原子形成2个共价键，因此12g金刚石含有的共价键数为2NA

答案：

B

【例题5】（2011江苏高考8）设NA为阿伏伽德罗常数的值。

下列叙述正确的是

A.1mol甲醇中含有C－H键的数目为4NA

B.25℃，pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0.1NA

C.标准状况下，2.24L已烷含有分子的数目为0.1NA

D.常温常压下，Na2O2与足量H2O反应,共生成0.2molO2,转移电子的数目为0.4NA

解析：

A选项甲醇的结构简式是CH3OH,故1mol甲醇中含有C－H键的数目为3NA。

B选项溶液体积未知，无法计算OH－的数目。

C选项标准状况下已烷为液态，不适用于气体摩尔体积，无法计算。

D选项Na2O2与足量H2O反应,共生成0.2molO2，O的化合价－1价转变为0价，转移电子1mol，0.2×2＝0.4NA。

答案：

D

点拨：

结合阿伏伽德罗常数为NA，判断一定量的物质所含有的某种粒子数目的多少，是高考命题的热点之一，在近几年的各种高考试题中保持了相当强的连续性。

这种题型所涉及的指示非常丰富，在备考复习时应多加注意，强化训练，并在平时的复习中注意知识的积累和总结。

【例题6】（2010上海高考）NA表示阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是

A．等物质的量的N2和CO所含分子数均为NA

B．1.7gH2O2中含有的电子数为0.9NA

C．1molNa2O2固体中含离子总数为4NA

D．标准状况下，2.24L戊烷所含分子数为0.1NA

解析：

阿伏伽德罗常数是指1mol任何微粒中含有的微粒数，A选项中的等物质的量不一定是1mol，故错；H2O2的相对分子质量为34，故其1.7g的物质的量为0.05mol，其每个分子中含有的电子为18个，则其1.7g中含有的电子的物质的量为0.9mol，数目为0.9NA，因此B对；Na2O2固体中，含有的是Na+和O22－两种离子，1mol固体中含有3mol离子，故其中的离子总数为3NA，因此C错；戊烷在标准状况下为液态，故其2.24L不是0.1mol，因此D错。

答案：

B

【例题7】（2010广东高考）设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是

A.16gCH4中含有4NA个C－H键

B.1mol/LNaCl溶液含有NA个Na+

C.1molCu和足量稀硝酸反应产生NA个NO分子

D.常温常压下，22.4LCO2中含有NA个CO2分子

解析：

每个CH4中含有4个C－H键，故16gCH4（1mol）中含有4NA个C－H键，A正确；没有告诉溶液的体积，无法知道NaCl的物质的量，故B错；根据化学方程式知1molCu～2molNO，故C错；常温常压下，22.4LCO2不是1mol。

答案：

A

【例题8】（2010山东高考）16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏伽德罗常数，下列说法正确的是

A.16O2与18O2互为同分异构体

B.16O与18O核外电子排布方式不同

C.通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化

D.标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2均含有0.1NA个氧原子

解析：

A中的物质是同一种物质，都是氧气，故A错；B中的两种氧原子的电子数相等，核外电子排布方式也相同，故B错；16O与18O之间的转化，属于原子核的变化，不是化学变化，故C错；1.12L标准状况下O2的物质的量为0.05mol，含有氧原子数为0.1NA，故D正确。

答案：

D

【例题9】（2010福建高考）NA表示阿伏伽德罗常数，下列判断正确的是

A．在18g18O2中含有NA个氧原子

B．标准状况下，22.4L空气含有NA个单质分子

C．1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA

D．含NA个Na+的Na2O溶解于1L水中，Na+的物质的量浓度为1mol/L

解析：

A选项，18g18O2正好是0.5mol，一个氧分子正好含有两个氧原子，所以氧原子的物质的量为1mol，即为1NA；B选项，空气是混合物，因此错误；C选项，在氯气与水的反应中，1molCl2就只转移1NA的电子；D所得溶液中含NA个Na+，可得氢氧化钠的物质的量为1mol，但这时候溶液不是1L，所以物质的量浓度不是1mol/L。

答案：

A

【例题10】（2010四川高考）NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A.标准状况下，22.4L二氯甲烷的分子数约为NA个

B.盛有SO2的密闭容器中含有NA个氧原子，则SO2的物质的量为0.5mol

C.17.6g丙烷中所含的极性共价键为4NA个

D.电解精炼铜时，若阴极得到电子数为2NA个，则阳极质量减少64g

解析：

二氯甲烷在标况下为液态，22.4L不一定为1mol，A项错误；1molSO2中含有氧原子2mol，故含有NA个氧原子的SO2的物质的量为0.5mol，B项正确；17.6g丙烷的物质的量为0.4mol，1mol丙烷中含有极性键8mol，故0.4mol中含有极性键3.2mol，为3.2NA个，C项错误；精炼铜时，阳极为粗铜，当转移2mol电子时，阳极消耗的质量不一定为64g，所含杂质也要失去电子，故D项错误。

答案：

B

【例题11】（2010江苏高考）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是

A．常温下，1L0.1mol/L的NH4NO3溶液中氮原子数为0.2NA

B．1mol羟基中电子数为10NA

C．在5I－+IO3－+6H+===3I2+3H2O反应中，每生成3molI2转移的电子数为6NA

D．常温常压下，22.4L乙烯中C－H键数为4NA

解析：

A选项，无论NH4+是否水解，根据元素守恒正确；B选项，1mol羟基中有9NA个电子因此错误；C选项，在该反应中，每生成3molI2,转移5NA个电子；D选项，常温常压下，气体摩尔体积Vm不是22.4L/mol。

综上分析得知，本题选A项。

答案：

A

点评：

在进行判断时首先要以“物质的量”为中心；以“标准状况”和“气体”这两个前提为基本条件（混合气体也适用）；明确“三个关系”：

①直接构成物质的粒子与间接构成物质的粒子（原子、电子）数目间的关系；②摩尔质量与相对分子质量的关系；③强电解质、弱电解质、非电解质与溶质粒子（分子或离子）数之间的关系。

搞清“两个无关”物质的量、质量、粒子数的多少均与温度、压强的高低无关；物质的量浓度的大小与所取该溶液的体积多少无关（但溶质粒子数的多少与溶液体积有关）。

结合阿伏伽德罗常数为NA，判断一定量的物质所含有的某种粒子数目的多少，是高考命题的热点之一，在近几年的各种高考试题中保持了相当强的连续性。

这种题型所涉及的内容非常丰富，在备考复习时应多加注意，强化训练，并在平时的复习中注意知识的积累和总结。

四、完成下列练习：

【练习1】（2009上海高考）

NA代表阿伏加德罗常数。

下列有关叙述正确的是

A．标准状况下，2.24LH2O含有的分子数等于0.1NA

B．常温下，100mL1mol/LNa2CO3溶液中阴离子总数大于0.1NA

C．分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L，质量为28g

D．3.4gNH3中含N—H键数目为0.2NA

解析：

标准状况下，水是液体，A项错。

由碳酸根离子水解的离子方程式可知，水解引起阴离子数目增多，B项正确。

C项没有指明条件，22.4L并不一定是1mol，但该混合气体的质量为28g是正确的，故C错误。

1分子NH3中含3个N—H共价键，3.4g氨气中含N—H数目为0.6NA，D项错。

答案：

B

【练习2】（2009浙江高考）

用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A．标准状况下，5.6L一氧化氮和5.6L氧气混合后的分子总数为0.5NA

B．1mol乙烷分子含有8NA个共价键

C．58.5g的氯化钠固体中含有NA个氯化钠分子

D．在1L0.1mol·L－1碳酸钠溶液中，阴离子总数大于0.1NA

解析：

NO与O2混合后会发生反应，分子数将减少，故A项错；乙烷中含有7个共价键，可以写出乙烷的结构式数，故B项错；氯化钠为离子晶体，不存在小分子，因此C项错；CO32－水解，1mol可以水解生成2molOH－，故阴离子总数变大，D正项确。

答案：

D

【练习3】（09年广东理基）设NA代表阿伏加德罗常数（NA）的数值，下列说法正确的是

A．22.4LCl2中含有NA个C12分子

B．1L0.1mol·L－1Na2SO4溶液中有0.1NA个Na+

C．1molH2与1molC12反应生成NA个HCl分子

D．1molCa变成Ca2+时失去的电子数为2NA

解析：

A选项中没有指明条件是否为标准状况，因此选项A错误；B选项中Na+

的物质的量为0.2mol，因此Na+

应为0.2NA个，故选项B错误；C选项中H2和Cl2反应的化学方程式为H2＋Cl2===2HCl，因此1molH2与1molC12反应生成2NA个HCl分子，故选项C错误；D选项中Ca失电子的反应为Ca－2e－===Ca2＋，因此1molCa失去2NA个电子变成Ca2+。

所以D选项正确。

答案：

D

【练习4】

（09年江苏化学）用NA表示阿伏加德罗常数的值。

下列叙述正确的是

A．25℃时，pH＝13的1.0LBa（OH）2溶液中含有的OH－数目为0.2NA

B．标准状况下，2.24LCl2与过量稀NaOH溶液反应，转移的电子总数为0.2NA

C．室温下，21.0g乙烯和丁烯的混合气体中含有的碳原子数目为1.5NA