“物質(zhì)的分離與提純”知識梳理

陳志祥

物質(zhì)的分離是將混合物中的各物質(zhì)彼此分開，最終分別得到各純凈物的過程。物質(zhì)的提純是將混合物中的少量雜質(zhì)除去，最終得到純凈物的過程。物質(zhì)的分離與提純的目的不同，但原理相同（均是根據(jù)混合物中各物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)）；且物質(zhì)的提純過程也包含物質(zhì)的分離過程，只是物質(zhì)的提純通常將雜質(zhì)舍棄。

一、物質(zhì)的分離與提純的“四原則”和“三必須”

1.“四原則”：一是“不增”：不增加新的雜質(zhì)；二是“不減”：不使被提純的物質(zhì)減少；三是“易分”：被提純物質(zhì)與雜質(zhì)容易分離；四是“易復(fù)原”：被提純的物質(zhì)容易復(fù)原。

2.“三必須”：一是所加除雜試劑必須過量；二是過量試劑必須除盡；三是必須選擇最佳除雜方案。

二、物質(zhì)的分離與提純常用的物理方法

1.過濾：適用于不溶性固體與液體的分離，如粗鹽的提純。其所需實驗儀器和用品有：漏斗、燒杯、玻璃棒、鐵架臺（帶鐵圈）、濾紙。其實驗裝置如圖1所示。其操作注意事項為：①“一貼”：濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁。

②“二低”：濾紙邊緣低于漏斗圖1圖2口，漏斗里液面略低于濾紙邊緣。

③“三靠”

解析將含有CO2雜質(zhì)的CO氣體依次通過NaOH溶液、濃H2SO4，可分別除去CO2和水蒸氣，A項正確；NaOH溶液既能與Fe3+反應(yīng)，又能與NH

4Cl溶液反應(yīng)，且會引入新的雜質(zhì)，B項錯誤；將含有HCl雜質(zhì)的Cl2依次通過飽和食鹽水、濃H2SO4，可分別除去HCl和水蒸氣，C項正確；將含有NaHCO3雜質(zhì)的Na2CO3灼燒，NaHCO3分解生成Na2CO3，D項正確。故答案為B。

例2（2014年海南化學(xué)卷）下列除雜操作可行的是（）。

A.通過濃硫酸除去HCl中的H2O

B.通過灼熱的CuO除去H2中的CO

C.通過灼熱的鎂粉除去N2中的O2

D.通過水除去CO中的CO2

解析濃硫酸具有吸水性，且與HCl不反應(yīng)，通過濃硫酸可除去HCl中的H2O，A項正確；H2和CO都能與灼熱的CuO反應(yīng)，將其通過灼熱的CuO把H2也除掉了（而轉(zhuǎn)化為CO2和水蒸氣），B項錯誤；灼熱的鎂粉與N2和O2都能反應(yīng)，將其通過灼熱的鎂粉把N2也除掉了，C項錯誤；CO2在水中的溶解度很小，通過水不能除去CO中的CO2，D項錯誤。故答案為A。

圖8

例3 （2015年上?；瘜W(xué)卷）實驗室回收廢水中苯酚的過程如圖8所示。下列分析錯誤的是（）。

A.操作Ⅰ中苯作萃取劑

B.苯酚鈉在苯中的溶解度比在水中的大

C.通過操作Ⅱ苯可循環(huán)使用

D.三步操作均需要分液漏斗

解析苯不溶于水，且常溫時苯酚在苯中的溶解度比在水中的溶解度大，A項正確；苯酚鈉是鹽，苯酚鈉在苯中的溶解度比在水中的小，B項錯誤；NaOH溶液能夠與苯酚反應(yīng)生成苯酚鈉溶液

與苯分層，分離出苯可循環(huán)使用，C項正確；三步操作均為分液，均需要分液漏斗，D項正確。故答案為B。

例4（2016年上?；瘜W(xué)卷）下列各組混合物，使用氫氧化鈉溶液和鹽酸兩種試劑不能分離的是（）。

A.氧化鎂中混有氧化鋁

B.氯化鋁溶液中混有氯化鐵

C.氧化鐵中混有二氧化硅

D.氯化亞鐵溶液中混有氯化銅

解析對于A項，在混合物中加入過量的NaOH溶液，MgO與NaOH不反應(yīng)，Al2O3與NaOH生成NaAlO2，充分反應(yīng)后過濾、洗滌，得到MgO和NaAlO2溶液，在NaAlO2溶液中加入適量鹽酸至沉淀量最大，過濾、洗滌得到Al（OH）3沉淀，將Al（OH）3加熱分解得到Al2O3，A項能分離。對于B項，向溶液中加入過量的NaOH溶液，氯化鐵與NaOH反應(yīng)生成Fe（OH）3沉淀，氯化鋁與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，過濾、洗滌得到Fe（OH）3沉淀和NaAlO2溶液；然后向NaAlO2溶液中加入適量的鹽酸至沉淀量最大，過濾、洗滌得到Al（OH）3沉淀；再分別向兩種沉淀中加入適量的鹽酸，可分別得到氯化鋁溶液和氯化鐵溶液，B項能分離。對于C項，在混合物中加入過量的NaOH溶液，SiO2與NaOH反應(yīng)生成Na2SiO3，而氧化鐵與NaOH不反應(yīng)，過濾、洗滌得到氧化鐵和Na2SiO3溶液；再在Na2SiO3溶液中加入鹽酸生成H2SiO3沉淀，過濾、洗滌得到H2SiO3，將H2SiO3加熱分解得到SiO2，C項能分離。對于D項，在混合物中加入NaOH溶液，二者都能生成沉淀，在得到的沉淀中加入鹽酸時兩種沉淀都溶解，D項不能分離。故答案為D。

圖9例5（2016年上?；瘜W(xué)卷）實驗室提純含少量氯化鈉雜質(zhì)的硝酸鉀的過程如圖9所示。下列分析正確的是（）。

A.操作Ⅰ是過濾，將固體分離除去

B.操作Ⅱ是加熱濃縮。趁熱過濾，除去雜質(zhì)氯化鈉

C.操作Ⅲ是過濾、洗滌，將硝酸鉀晶體從溶液中分離出來

D.操作Ⅰ～Ⅲ總共需兩次過濾

解析因KNO3的溶解度隨溫度升高而增大、且隨溫度變化的幅度大，NaCl的溶解度隨溫度的升高而變化的幅度很小，則欲提純含少量氯化鈉雜質(zhì)的硝酸鉀，應(yīng)將試樣溶于熱水，再降溫結(jié)晶。從而可知，操作Ⅰ是在燒杯中加水溶解；操作Ⅱ是蒸發(fā)濃縮，得到較高溫度下的KNO3飽和溶液；操作Ⅲ是過濾、洗滌，將硝酸鉀晶體從溶液中分離出來；操作Ⅰ～Ⅲ只需一次過濾；從而可知，只有C項正確。故答案為C。

（收稿日期：2016-03-15）