有關(guān)物質(zhì)的除雜試題例析

劉寧

物質(zhì)的除雜就是去除物質(zhì)中的雜質(zhì)，即將混合物中的某組分用物理或化學(xué)的方法除去，從而得到純凈的某物質(zhì)。縱觀近年來(lái)全國(guó)各地中考化學(xué)試題可以看出，有關(guān)物質(zhì)的除雜試題是各地中考命題的重點(diǎn)題型，以選擇或填空的形式考查的較多，也有以簡(jiǎn)答或?qū)嶒?yàn)的形式來(lái)考查的。因此，對(duì)有關(guān)物質(zhì)的除雜這一知識(shí)點(diǎn)的正確理解和靈活運(yùn)用顯得至關(guān)重要。

一、除雜原則

1.主不減：被提純的物質(zhì)不能和加入的試劑反應(yīng)。如除去CO2中的水蒸氣，不能用固體NaOH，原因是NaOH會(huì)和CO2反應(yīng)，減少了被提純物質(zhì)的質(zhì)量。

2.雜不增：不能引入新的雜質(zhì)。如除去Na2SO4溶液中少量的Na2CO3，不能選用鹽酸，原因是除雜過(guò)程中會(huì)生成NaCl，引入了新的雜質(zhì)。

3.易分離：操作簡(jiǎn)單，易于分離。如除去銅粉中少量的鐵粉，常用稀鹽酸或稀硫酸，而不用硫酸銅溶液，因?yàn)殍F和硫酸銅溶液反應(yīng)生成的銅會(huì)覆蓋在鐵的表面，不太容易分離。

二、常見(jiàn)除雜方法

1.物理方法。

（1）過(guò)濾：分離液體與不溶于液體的固體的一種操作。過(guò)濾法適用的范圍：①液體和固體，且液體不溶于固體；②兩種固體，一種溶于水，一種不溶于水。

（2）結(jié)晶：幾種可溶性固態(tài)物質(zhì)的混合物，根據(jù)它們?cè)谕蝗軇┲械娜芙舛然蛉芙舛入S溫度的變化趨勢(shì)不同，可用結(jié)晶的方法進(jìn)行分離。①降溫結(jié)晶，適用于溶解度隨溫度變化比較大的物質(zhì)的提純；②蒸發(fā)溶劑結(jié)晶，適用于溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)的提純。

（3）蒸餾：利用混合物中各組分沸點(diǎn)不同，使低沸點(diǎn)組分蒸發(fā)，再冷凝，以從混合物中分離出來(lái)的一種分離方法。

【例1】（2016·山西）根據(jù)不同物質(zhì)的性質(zhì)，提純物質(zhì)的方法可以有多種。下面呈現(xiàn)的是化學(xué)課堂上“物質(zhì)提純”的小組競(jìng)賽場(chǎng)景。某化學(xué)小組抽到的題目是“從30 g NaCl和2 g KNO3的混合物中提純NaCl”。同學(xué)們經(jīng)研究認(rèn)為，依據(jù)兩物質(zhì)的溶解度曲線(xiàn)，可采用如下物理方法來(lái)提純：

上述兩固體 （填“能”或“不能”）全部溶解，操作m的名稱(chēng)是 ，蒸發(fā)結(jié)晶后得到NaCl的質(zhì)量 （填“大于”“小于”或“等于”）30 g。該組一位同學(xué)問(wèn)道：“能否用降溫結(jié)晶的方法從上述溶液a中析出KNO3，從而達(dá)到分離的目的？”請(qǐng)你判斷此方法是否可行，并說(shuō)出理由： 。

【解析】20 ℃時(shí)，氯化鈉的溶解度為36 g，硝酸鉀的溶解度略小于36 g，則20 ℃時(shí)，向 30 g氯化鈉和2 g硝酸鉀的混合物中加入100 g水，兩固體能全部溶解。操作m能將氯化鈉與溶液分離，則此操作為過(guò)濾。由于蒸發(fā)結(jié)晶后，得到的溶液中還溶有一定量的氯化鈉，故得到氯化鈉的質(zhì)量小于30 g。溶液a中只含有2 g硝酸鉀，而0 ℃時(shí)，硝酸鉀的溶解度為13.3 g，根據(jù)溶解度曲線(xiàn)判斷，降溫過(guò)程中無(wú)法得到硝酸鉀的飽和溶液，因此不能用降溫結(jié)晶的方法分離兩物質(zhì)。

【答案】能 過(guò)濾 小于 不可行；溶液a中只含有2 g硝酸鉀，而0 ℃時(shí)，硝酸鉀的溶解度為13.3 g，根據(jù)溶解度曲線(xiàn)判斷，降溫過(guò)程中無(wú)法得到硝酸鉀的飽和溶液

2.化學(xué)方法。

（1）沉淀法：將雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化成沉淀，通過(guò)過(guò)濾而除去。常見(jiàn)離子的沉淀方法：

（2）轉(zhuǎn)化為氣體或水法：將雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為氣體或水除去。如除去Na2SO4溶液中的Na2CO3，可加入稀H2SO4，將雜質(zhì)離子[CO2-3]轉(zhuǎn)化為H2O和CO2而除去。

（3）金屬置換法：用活潑金屬將不活潑金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)。如除去FeSO4溶液中的少量CuSO4，可加入Fe粉，將Cu從 CuSO4溶液中置換出來(lái)，再過(guò)濾即可除去。

（4）轉(zhuǎn)化法：將雜質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為被提純物質(zhì)。如除去Fe中的少量Fe2O3，可用還原劑CO在高溫下與Fe2O3反應(yīng)，將Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe。

（5）溶解法：將雜質(zhì)溶于某種試劑而除去。如除去C粉中的CuO粉末，可加入稀鹽酸或稀硫酸，C粉不溶于酸且不與酸反應(yīng)，CuO粉末能與酸反應(yīng)生成可溶性的銅鹽，再過(guò)濾即可除去。

（6）加熱法：將雜質(zhì)通過(guò)高溫或加熱而除去。如除去CaO粉末中的CaCO3，可采用高溫煅燒的方法，CaCO3高溫分解生成CaO和CO2，從而除去CaCO3；再如，除去Na2CO3粉末中的NaHCO3，可采用加熱的方法，NaHCO3受熱分解生成Na2CO3、H2O和CO2，從而除去NaHCO3。

【例2】（2016·河南）除去NaCl溶液中 CaCl2、MgCl2、Na2SO4雜質(zhì)的操作有：①加入過(guò)量的NaOH溶液；②加入過(guò)量的BaCl2溶液； ③過(guò)濾；④加適量的鹽酸；⑤加過(guò)量的Na2CO3溶液。

（1）以上操作合理的先后順序?yàn)?/p>

（數(shù)字序號(hào)不能重復(fù)使用）。

（2）請(qǐng)寫(xiě)出BaCl2溶液與Na2SO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。

（3）上述試劑中的Na2CO3不能用K2CO3代替，請(qǐng)說(shuō)明原因： 。

【解析】（1）鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過(guò)濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過(guò)量的鋇離子沉淀，最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子。所以，合理的先后操作順序?yàn)棰佗冖茛邰芑颌冖茛佗邰?。?）氯化鋇和硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，化學(xué)方程式為BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl。 （3）K2CO3和CaCl2反應(yīng)生成CaCO3沉淀和KCl，引入了新的雜質(zhì)KCl，所以Na2CO3不能用K2CO3代替。

【答案】（1）①②⑤③④（或②⑤①③④）

（2）BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl （3）若用K2CO3代替Na2CO3，則會(huì)生成新的雜質(zhì)KCl

3.常見(jiàn)氣體的除雜方法。

（1）除N2中的O2——Cu。

（2）除O2中的水蒸氣——濃硫酸或NaOH固體或CaO。

（3）除CO2中的水蒸氣——濃硫酸。

（4）除CO2中的CO——CuO。

（5）除CO中的CO2——NaOH溶液。

（6）除CO2中的HCl——飽和NaHCO3溶液。

【例3】（2014·河南）某化學(xué)小組選用圖3中裝置和藥品進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。

若要制取一瓶較為純凈、干燥的CO2，所選用裝置的導(dǎo)管接口從左到右的正確連接順序?yàn)椋篴接 ， 接 ， 接 。

【解析】濃鹽酸具有揮發(fā)性，使制取的二氧化碳中混有氯化氫氣體，先用碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中混有的氯化氫氣體，再用濃硫酸除去二氧化碳中的水蒸氣，最后用向上排空氣法來(lái)收集。

【答案】g f e d h

三、除雜時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1.需凈化的氣體中含有多種雜質(zhì)時(shí)，一般先除去酸性氣體。

2.選用方法時(shí)要保證雜質(zhì)完全除掉。

物質(zhì)的除雜是中考的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，解決除雜問(wèn)題時(shí)，抓住除雜的必需條件——加入的試劑只與雜質(zhì)反應(yīng)，反應(yīng)后不能引入新的雜質(zhì)，是正確解題的關(guān)鍵。總之，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)注意對(duì)除雜方法的總結(jié)和掌握，遇到此類(lèi)問(wèn)題時(shí)才會(huì)迎刃而解。