例談物質(zhì)的提純和鑒別

徐會洋+馬逸群

一、物質(zhì)的提純

采用適當(dāng)?shù)牟僮鞣椒ǎ鸦旌衔镏械碾s質(zhì)分離出去，從而保留一種有效成分，這一過程叫做物質(zhì)的提純，又叫除雜。

1.物質(zhì)提純的基本原則

（1）不增：除雜過程中不能增加新的雜質(zhì)。

（2）不減：有效成分不能減少，即除雜試劑與有效成分不反應(yīng)，操作過程中有效成分不能流失等。

（3）易分：有效成分與雜質(zhì)容易分離，多將雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋?、水、氣體等。

2.物質(zhì)提純的常用方法

（1）過濾法：將不溶于液體的固體與液體分離的一種方法。如凈化渾濁的井水時，通過過濾即可除去泥沙等不溶物，得到澄清透明的水。

（2）結(jié)晶法：混合物中兩種固體的溶解度存在明顯的差異，就可以采用降溫結(jié)晶的方法將它們分離。如除去KNO3中混有的少量NaCl，可以先將混合物溶于水，制成較高溫度下的KNO3飽和溶液，降溫后大部分KNO3結(jié)晶析出，NaCl仍留在溶液中，再過濾即得純凈的KNO3。

（3）蒸發(fā)法：根據(jù)雜質(zhì)與有效成分的揮發(fā)性不同，可以通過蒸發(fā)的方法使它們分離。如氯化鈉溶液中含有雜質(zhì)鹽酸，可以通過蒸發(fā)使HCl揮發(fā)，從而留下純凈的氯化鈉溶液；從蔗糖溶液里提取蔗糖，也是通過蒸發(fā)達(dá)到目的的。

（4）蒸餾法：根據(jù)混合液體（或液—固體系）中各組分的沸點(diǎn)不同，使低沸點(diǎn)的組分蒸發(fā)、冷凝，從而實現(xiàn)所含組分的分離。如實驗室利用硬水制取蒸餾水，通過加熱到100℃使水蒸發(fā)進(jìn)入冷凝裝置，鈣、鎂化合物等雜質(zhì)則留在了蒸餾器中。

（5）酸溶法：將雜質(zhì)溶解到酸溶液中的一種提純方法。如除去Cu粉中的少量CuO，可以向混合物中加入稀鹽酸或稀硫酸，使CuO全部溶解，再過濾即得純凈的銅。

（6）沉淀法：將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀的一種方法，因為沉淀易于清除。如果雜質(zhì)中含有OH-，可以加入含有Cu2+或Fe3+的鹽溶液，使雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镃u（OH）2或Fe（OH）3沉淀而濾出；如果雜質(zhì)中含有CO2-3，可以加入含有Ca2+或Ba2+的鹽溶液，使雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镃aCO3或BaCO3沉淀而濾出；如果雜質(zhì)中含有SO2-4，可以加入含有Ba2+的鹽溶液，使雜質(zhì)形成BaSO4沉淀而濾出；如果雜質(zhì)中含有Cl-，可以加入含有Ag+的鹽溶液，使雜質(zhì)形成AgCl沉淀而濾出。

（7）氣化法：將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于逸出反應(yīng)體系的氣體的一種方法。如除去NaCl溶液中混有的Na2CO3，可以向混合溶液中逐滴加入稀鹽酸，直至無氣泡放出，即得純凈的NaCl溶液。

（8）互變法：通過化學(xué)反應(yīng)，將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為有效成分。如清除CO2中混有的少量CO，可以將混合氣體通過灼熱的CuO，CO即被氧化成CO2，如此既除去了雜質(zhì)氣體CO，又增加了有效成分CO2的量。

（9）置換法：通過置換反應(yīng)，將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易分離的物質(zhì)。如除去FeSO4溶液中混有的少量CuSO4，可以利用Fe粉置換出Cu，再濾去Cu和過量的Fe，即得較為純凈的FeSO4溶液。

（10）吸收法：一般是除去氣體中雜質(zhì)的提純方法。如除去H2中混有的水蒸氣、CO2等雜質(zhì)，可以將混合氣體依次通過盛有NaOH溶液、濃H2SO4的洗氣瓶，從而得到純凈、干燥的H2。

（11）加熱法：通過加熱（或高溫煅燒），使雜質(zhì)變?yōu)闅怏w逸出。如除去生石灰中混有的少量石灰石，可以將混合物煅燒至恒重，即得較為純凈的生石灰。

需要說明的是，生產(chǎn)、生活中提純物質(zhì)時，常將幾種提純方法聯(lián)合起來使用。如粗鹽的提純，先通過溶解將粗鹽中的有效成分（氯化鈉）變成液體，再通過過濾將液體（鹽水）與不溶性雜質(zhì)（泥沙）分離，接下來，蒸發(fā)鹽水即得精鹽。

3.走進(jìn)中考

例1（廣東）下列除去雜質(zhì)（括號內(nèi)）的方法正確的是（）

A.CO（CO2）：通過灼熱的氧化銅

B.NaOH溶液（Na2CO3）：加適量稀鹽酸

C.NaCl溶液（鹽酸）：加熱蒸發(fā)

D.鐵粉（氧化銅粉末）：加入足量稀硫酸

解析：本題主要涉及蒸發(fā)法、氣化法、酸溶法等提純方法。將A項中混合氣體通過灼熱的氧化銅時，有效成分CO被反應(yīng)，而雜質(zhì)CO2仍然存在（合理的除雜試劑是NaOH溶液）。向B項中混合溶液里加入稀鹽酸時，不僅除去了雜質(zhì)Na2CO3，同時也破壞了有效成分NaOH（合理的除雜試劑是石灰水）。加熱C項中混合溶液時，HCl很快揮發(fā)，正好留下有效成分NaCl的溶液。向D項中固體混合物加入稀硫酸時，不僅除去了雜質(zhì)氧化銅，同時清除了有效成分鐵粉（正確的除雜方法是用磁鐵吸引）。

答案：C

例2（上海）除去溶液中的少量雜質(zhì)，試劑選擇正確的是（）

選項溶液雜質(zhì)試劑ANaNO3Na2CO3適量BaCl2溶液BCaCl2稀鹽酸足量CaCO3固體CZnSO4CuSO4足量銅粉DFe2（SO4）3Na2SO4足量NaOH溶液解析：本題主要涉及沉淀法、氣化法、互變法、置換法等提純方法。A項中除雜試劑BaCl2溶液雖然能清除雜質(zhì)Na2CO3，但反應(yīng)又引入了新雜質(zhì)NaCl＼[合理的除雜試劑是Ba（NO3）2溶液＼]。B項中除雜試劑CaCO3與雜質(zhì)稀鹽酸反應(yīng)，能生成有效成分CaCl2和極易逸出的CO2氣體，且過量的CaCO3過濾即可除去。C項中的除雜試劑銅粉與雜質(zhì)CuSO4不反應(yīng)（合理的除雜試劑是鋅粉）。D項中的除雜試劑NaOH溶液與雜質(zhì)Na2SO4不反應(yīng)，反而與有效成分Fe2（SO4）3反應(yīng)。

答案：B

例3（泰州）下列除去雜質(zhì)（少量）的方法中，正確的是（）

選項物質(zhì)雜質(zhì)除雜方法AH2HCl通過飽和的Na2CO3溶液BKNO3晶體NaCl高溫下制成飽和溶液，降溫結(jié)晶，過濾，洗滌烘干CNaCl晶體Na2CO3加稍過量稀鹽酸，蒸發(fā)結(jié)晶DKCl溶液K2SO4加稍過量Ba（NO3）2溶液，過濾解析：本題主要涉及沉淀法、氣化法、結(jié)晶法、互變法和吸收法等提純方法。A項中除雜試劑Na2CO3溶液雖然能清除雜質(zhì)HCl氣體，但反應(yīng)又產(chǎn)生CO2氣體，混入H2之中成為新的雜質(zhì)（合理的除雜試劑是NaOH溶液）。B項中有效成分KNO3的溶解度受溫度變化的影響很大，雜質(zhì)NaCl的溶解度受溫度變化的影響很?。ㄇ襈aCl含量少），所以KNO3中混入少量NaCl時，可以使用冷卻熱飽和溶液（降溫結(jié)晶法）的方法提純。C項中除雜試劑稀鹽酸既能將雜質(zhì)Na2CO3清除掉，又同時產(chǎn)生有效成分NaCl，且過量的鹽酸通過加熱蒸發(fā)即可除去，可得到純凈的NaCl晶體。D項中的除雜試劑Ba（NO3）2溶液雖能除去雜質(zhì)K2SO4，但反應(yīng)同時產(chǎn)生了新的雜質(zhì)KNO3，而且過量的Ba（NO3）2也混入了KCl溶液中不易除去（合理的除雜試劑是BaCl2溶液）。

答案：BC

例4（十堰）為除去粗鹽中的泥沙、CaCl2、MgCl2、Na2SO4得到NaCl，可將粗鹽溶解于水，然后進(jìn)行下列六項操作：①過濾、②加適量鹽酸、③加過量Na2CO3溶液、④加過量NaOH溶液、⑤加過量BaCl2溶液、⑥蒸發(fā)，正確的操作順序是（）

A.①④⑤③②⑥B.④①③⑤②⑥

C.⑤④③②①⑥D(zhuǎn).⑤④③①②⑥

解析：本題主要涉及沉淀法、結(jié)晶法和過濾法等提純方法。粗鹽中不僅含有不溶性泥沙，還含有三種可溶性雜質(zhì)（所含雜質(zhì)離子分別是SO2-4、Mg2+、Ca2+），可以將這些雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀除去。因為每一步的除雜試劑都過量，所以后加入的除雜試劑，不僅要除去對應(yīng)的雜質(zhì)，還要把先加入的除雜試劑的過量部分除去，如Na2CO3就必須在BaCl2的后面加入，這樣Na2CO3既能清除雜質(zhì)CaCl2，又能清除過量的BaCl2；NaOH、NaCO3這兩種除雜試劑的過量部分，最后用鹽酸除去；既然鹽酸是最后加入的除雜試劑，那么Na2CO3、NaOH、BaCl2這三種除雜試劑中最后加入的那種除雜試劑一定要能與鹽酸反應(yīng)，所以與鹽酸不反應(yīng)的BaCl2溶液不能在加入鹽酸的前一步加入。綜上，除雜試劑的加入順序是：NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；或BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→鹽酸；或BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→鹽酸。

答案：D

二、物質(zhì)的鑒別

物質(zhì)的鑒別，是指采用適當(dāng)?shù)臋z驗方法，對可能存在的物質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)，也叫物質(zhì)的區(qū)別、區(qū)分。

1.物質(zhì)鑒別的原則

（1）避同求異：所用方法能使有關(guān)成分呈現(xiàn)不同的實驗現(xiàn)象，從而由實驗現(xiàn)象準(zhǔn)確推出存在的物質(zhì)。

（2）先后有序：先取樣（因為是破壞性實驗），再鑒別；先觀察物理特征（有無明顯的顏色、氣味等特征），再使用特征反應(yīng)（有無沉淀、氣體、變色等現(xiàn)象出現(xiàn)）。

2.物質(zhì)鑒別的常用方法

①不限定試劑：方法開放，有多種試劑可以選擇使用，如酸或堿的鑒別。

②限定一種試劑：只允許使用一種鑒別試劑，當(dāng)把這種試劑分別加入n種待鑒物質(zhì)中時，能出現(xiàn)n種不同的實驗現(xiàn)象。如鑒別石灰水、稀鹽酸、氯化鈉三種無色溶液，只用石蕊溶液這一種試劑即可完成鑒別任務(wù)。

③不另選試劑：先找出有物理特征的物質(zhì)（通過看顏色、聞氣味），再用它作下一步的鑒別試劑（無試劑鑒別就此轉(zhuǎn)化為有試劑鑒別），如鑒別FeCl3、HCl、NaCl、Ca（OH）2四種溶液，不用其他試劑就可以完成。如果幾種待鑒溶液都是無色的，則采用兩兩混合法（若n種溶液呈現(xiàn)n種不同現(xiàn)象，就能完成鑒別），如鑒別Na2CO3、HCl、BaCl2、AgNO3四種溶液，即可采用這種方法（出現(xiàn)2次沉淀、1次氣體的是Na2CO3溶液，出現(xiàn)1次沉淀、1次氣體、1次無明顯現(xiàn)象的是鹽酸，出現(xiàn)2次沉淀、1次無明顯現(xiàn)象的是BaCl2溶液，出現(xiàn)3次沉淀的是AgNO3溶液）。

3.常見物質(zhì)的鑒別方法

（1）酸：用紫色石蕊溶液（變紅色）、pH試紙（pH<7）、活潑金屬（產(chǎn)生可燃性氣體）或碳酸鹽（冒氣泡）等。

（2）堿：用無色酚酞溶液（變紅色）、pH試紙（pH>7）或硫酸銅溶液（產(chǎn)生藍(lán)色沉淀）等。

（3）碳酸鹽：加入稀鹽酸或稀硫酸，產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。

（4）可溶性硫酸鹽：加入Ba（NO3）2溶液，能形成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

（5）鹽酸鹽（氯化物）：加入AgNO3溶液，能形成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

（6）銨鹽：與堿混合研磨，能產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體。

（7）氫氣：點(diǎn)燃，能產(chǎn)生爆鳴聲。

（8）氧氣：將帶火星的木條伸入其中，能復(fù)燃。

（9）二氧化碳：通入澄清的石灰水中，能使石灰水變渾濁。

（10）蛋白質(zhì)：點(diǎn)燃，能產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味。

（11）淀粉：滴加碘水，淀粉能變成藍(lán)色。

4.走進(jìn)中考

例5（天津）下列區(qū)分物質(zhì)的方法不正確的是（）

A.用水區(qū)分碳酸鈣粉末和碳酸鈉粉末

B.用水區(qū)分硝酸銨固體和氫氧化鈉固體

C.用硝酸鋇溶液區(qū)分稀鹽酸和稀硫酸

D.用酚酞溶液區(qū)分稀鹽酸和食鹽水

解析：本題涉及對酸、堿、碳酸鹽、銨鹽、鹽酸鹽的鑒別。A項，碳酸鈣不溶于水，碳酸鈉溶于水，因此能用水區(qū)分它們。B項，硝酸銨溶于水使溶液溫度降低，氫氧化鈉溶于水使溶液溫度升高，因此也能用水區(qū)分它們。C項，硝酸鋇溶液能與稀硫酸反應(yīng)（產(chǎn)生白色沉淀），不與稀鹽酸反應(yīng)，因此能用硝酸鋇溶液區(qū)分它們。D項，稀鹽酸顯酸性、食鹽水顯中性，它們都不能使酚酞溶液變色，因此用酚酞溶液不能區(qū)分它們（正確的區(qū)分試劑是紫色石蕊溶液）。

答案：D

例6（達(dá)州）下列有關(guān)物質(zhì)的鑒別方法不正確的是（）

A.用燃燒的方法鑒別羊毛和塑料

B.用碘液鑒別淀粉和白糖

C.用肥皂水鑒別硬水和軟水

D.用觀察顏色的方法鑒別一氧化碳和二氧化碳

解析：本題涉及不同類有機(jī)物、硬水和軟水、碳的兩種氧化物的鑒別。用燃燒的方法可以鑒別羊毛和塑料（有燒焦羽毛氣味的是羊毛），用碘液可以鑒別淀粉和白糖（變藍(lán)色的是淀粉），用肥皂水可以鑒別硬水和軟水（產(chǎn)生較多白色垢狀物的是硬水）。由于一氧化碳和二氧化碳都是無色氣體，因此無法通過觀察法鑒別它們（合理的鑒別試劑是石灰水或點(diǎn)燃看可燃性）。

答案：D

例7（衡陽）能將氫氧化鈉、氯化鈉和鹽酸三種溶液一次性鑒別出來的是（）

A.石蕊溶液B.碳酸鈉溶液

C.硫酸銅溶液D.酚酞溶液

解析：本題涉及限定一種試劑去鑒別酸、堿、鹽三類（種）物質(zhì)，只有出現(xiàn)三種不同的實驗現(xiàn)象才能順利鑒別。氫氧化鈉、氯化鈉和鹽酸分別呈堿性、中性和酸性，分別滴加石蕊溶液于三種待鑒溶液中，變紅色的是鹽酸，變藍(lán)色的是氫氧化鈉，不變色的是氯化鈉。而用B、C、D項中鑒別試劑分別滴入三種待鑒溶液中，都不能出現(xiàn)三種不同的實驗現(xiàn)象，所以無法鑒別。

答案：A

例8（鎮(zhèn)江）下列各組溶液，不用其他試劑就能鑒別出來的是（）

A.CuSO4、NaOH、KNO3、NaCl

B.K2CO3、NaOH、稀HCl、BaCl2

C.FeCl3、KOH、稀HCl、NaCl

D.稀HCl、Na2CO3、稀H2SO4、Na2SO4

解析：本題涉及不另選試劑鑒別幾種常見的酸、堿、鹽溶液。

A組，只有CuSO4溶液顯藍(lán)色，它首先被鑒別出來；再用CuSO4溶液可以鑒別出NaOH溶液（產(chǎn)生藍(lán)色沉淀）；用已鑒別出來的CuSO4溶液或NaOH溶液，無法鑒別剩下的KNO3溶液和NaCl溶液。

B組，四種待鑒溶液均是無色，可以采用兩兩混合法，有關(guān)的實驗現(xiàn)象見下表。從表中可以看出，出現(xiàn)1次沉淀、1次氣體、1次無明顯現(xiàn)象的是K2CO3溶液，出現(xiàn)3次無明顯現(xiàn)象的是NaOH溶液，出現(xiàn)1次氣體、2次無明顯現(xiàn)象的是稀鹽酸，出現(xiàn)1次沉淀、2次無明顯現(xiàn)象的是BaCl2溶液。

B組中的溶液兩兩混合呈現(xiàn)的現(xiàn)象

K2CO3NaOH稀鹽酸BaCl2K2CO3無現(xiàn)象↑↓NaOH無現(xiàn)象無現(xiàn)象無現(xiàn)象稀鹽酸↑無現(xiàn)象無現(xiàn)象BaCl2↓無現(xiàn)象無現(xiàn)象C組，只有FeCl3溶液呈黃色，它首先被鑒別出來；再用FeCl3溶液可以鑒別出KOH溶液（產(chǎn)生紅褐色沉淀）；將剩下的兩種待鑒溶液分別滴入紅褐色沉淀中，能使沉淀溶解的是稀鹽酸，不能使沉淀溶解的是NaCl溶液。

D組，四種待鑒溶液均是無色，可以采用取樣兩兩混合法，有關(guān)的實驗現(xiàn)象見下表。從表中可以看出，出現(xiàn)2次氣體、1次無明顯現(xiàn)象的是Na2CO3溶液，出現(xiàn)3次無明顯現(xiàn)象的是Na2SO4溶液，出現(xiàn)1次氣體、2次無明顯現(xiàn)象的是稀鹽酸和稀硫酸，顯然兩種酸無法鑒別出來。

D組中的溶液兩兩混合呈現(xiàn)的現(xiàn)象

稀鹽酸Na2CO3稀硫酸Na2SO4稀鹽酸↑無現(xiàn)象無現(xiàn)象Na2CO3↑↑無現(xiàn)象稀硫酸無現(xiàn)象↑無現(xiàn)象Na2SO4無現(xiàn)象無現(xiàn)象無現(xiàn)象答案：BC熱點(diǎn)聚焦熱點(diǎn)聚焦