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微整合2 物质的分离与除杂
1.物质的分离与除杂应遵循的原则
(1)主不减→不能减少被提纯的物质,加入的试剂只与杂质反应。
(2)杂不增→除去杂质过程中,不能引入新杂质。
(3)易分离→分离简便易行,杂质应转化为气体、沉淀或水等,即将杂质转化为与被提纯物质状态不同的物质,便于分离除去。
(4)易复原→被提纯的物质容易恢复原状。
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2.解题技巧
(1)除杂时常利用被提纯物质和杂质性质上的差异。
(2)气体除杂时,应最后除去水蒸气,若检验则先检验水蒸气。
(3)液体除杂时,若所加试剂难溶于水,则可加足量,如氯化钙溶液中混有盐酸,可加足量碳酸钙粉末。否则只能加适量,避免引入新的杂质,如氯化钠溶液中混有碳酸钠,可加适量稀盐酸。
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3.物质的分离与除杂的物理方法
方法 适用范围或原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
过滤 分离难溶性固体和液体的混合物 KCl溶液(MnO2):过滤
物理
溶解 分离难溶性固体和可溶性固体的混合物 MnO2(KCl固体):溶解,过滤,洗涤,干燥
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方法 适用范围或原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
结
晶 蒸
发 ①将溶解度受温度变化影响较小的可溶性物质从混合液体中分离出来。
②分离可溶性固体和易挥发物质的混合溶液 ①NaCl溶液(KNO3):__________,过滤,洗涤,______。
②NaCl溶液(HCl):蒸发结晶,溶解
降
温 将溶解度受温度变化影响较大的可溶性物质从混合液体中分离出来 KNO3溶液(NaCl):__________,过滤,洗涤,______
蒸发结晶
溶解
冷却结晶
溶解
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方法 适用范围或原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
蒸馏 分离沸点差别较大的液体混合物 石油的分馏
磁铁
吸引 分离具有铁磁性和无铁磁性的物质 Cu粉(Fe粉):用磁铁吸引
物理
吸收 ①利用物质的吸附性除去杂质。
②利用物理方式干燥气体 ①水(色素):加入________,过滤。
②O2、H2、N2、CO或CO2(H2O):通过____________
活性炭
足量浓硫酸
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4.物质的分离与除杂的化学方法
原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
向固体混合物中加入试剂,使杂质溶解 ①Cu(Fe):加入足量__________________,过滤,洗涤,干燥。
②Cu(CuO):加入足量稀盐酸,过滤,洗涤,干燥。
③CaCO3(CaO):加入足量____,过滤,洗涤,干燥
稀盐酸(或稀硫酸)
水
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原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
将气体混合物通入试剂,使杂质被吸收 ①O2 、N2、CO或H2(CO2或HCl):依次通过足量氢氧化钠溶液、浓硫酸(或通过装有足量碱石灰的干燥管)。
②N2或CO2(O2):通过足量灼热的铜网
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原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
将杂质通过某一反应转变成被提纯物质和沉淀 ①NaOH溶液[Ca(OH)2] :加入适量_______________,过滤。
②NaOH溶液(Na2CO3):加入适量Ca(OH)2或Ba(OH)2溶液,过滤。
③NaNO3溶液(NaCl):加入适量______________,过滤。
④稀盐酸(H2SO4):加入适量_____________,过滤。
⑤FeSO4溶液(CuSO4):加入足量______,过滤
Na2CO3溶液
AgNO3溶液
BaCl2溶液
铁粉
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原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
将杂质通过某一反应转变成被提纯物质和气体 ①NaCl溶液(Na2CO3或NaHCO3):加入适量________。
②CaCl2溶液(HCl):加入足量____________,过滤。
③CaO(CaCO3):__________
稀盐酸
碳酸钙固体
高温煅烧
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原理 分离或除杂方法示例(括号内为杂质)
将杂质通过某一反应转变成被提纯物质 ①NaCl溶液(NaOH):加入适量________。
②CuSO4溶液(H2SO4):加入足量_______或氢氧化铜粉末,过滤。
③CO2(CO):通过足量灼热的氧化铜。
④CO2(HCl):依次通过足量饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸。
⑤CuO(Cu): 在氧气(或空气)流中加热
稀盐酸
氧化铜
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5.常见液体的分离与除杂的一般思路
一般思路 含有一种杂质离子(如除去NaCl溶液中的Na2CO3杂质) 含有两种杂质离子(如除去NaCl溶液中的CuSO4杂质)
第一步:对比,找出杂质离子和非杂质离子
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一般思路 含有一种杂质离子(如除去NaCl溶液中的Na2CO3杂质) 含有两种杂质离子(如除去NaCl溶液中的CuSO4杂质)
第二步:找出与杂质离子不共存且不引入新杂质的离子 作出
判断 作出
判断
①与CO 不能共存的离子:H+、_______、Ba2+。
②不能引入其他离子,则另一种离子为Cl-
①与Cu2+不能共存的离子:________。
②与SO 不能共存的离子:________
Ca2+
OH-
Ba2+
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一般思路 含有一种杂质离子(如除去NaCl溶液中的Na2CO3杂质) 含有两种杂质离子(如除去NaCl溶液中的CuSO4杂质)
第三步:确定除杂试剂,并考虑所选用除杂试剂的用量 将确定的阴阳离子结合,即适量的稀盐酸、__________
或BaCl2溶液 将确定的阴阳离子结合,即适量的________________
CaCl2溶液
Ba(OH)2溶液
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【拓展】中考中涉及的不共存离子对
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阳离子 阴离子 生成物及状态
Ag+ - Cl- AgCl 沉淀
Cu2+ - OH- Cu(OH)2 沉淀
Fe3+ - OH- Fe(OH)3 沉淀
Mg2+ - OH- Mg(OH)2 沉淀
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1.(2024·乐山改编)除去下列物质中含有的少量杂质,所用方法正确的是
( )
A.除去O2中的N2──通过灼热的铜网
B.除去CO2中的CO──通过足量的氧化铜并加热
C.除去KCl中的MnO2──加水溶解、过滤、洗涤、干燥
D.除去稀盐酸中的硫酸──加入适量的Ba(NO3)2溶液后过滤
B
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2.(2024·广西改编)下列有关物质的分离与除杂的操作正确的是( )
A.除去CO2中的水蒸气,将气体通过足量的NaOH固体
B.分离CaCO3和CaO,加入足量的水溶解,过滤、洗涤、干燥
C.除去NaCl溶液中的Na2CO3,加入适量的CaCl2溶液,过滤
D.分离氧化铜和铁粉,加入足量水,溶解,过滤
C
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提能力
3.(2024·重庆B卷改编)下列除杂(括号中的物质为杂质)所用试剂及方法正确的是( )
A.Fe2O3粉末(铁粉)──在氧气中点燃
B.O2(CO2)──将气体通过足量的水
C.NaOH溶液(Na2CO3)──加入适量Ca(OH)2溶液,过滤
D.NaCl溶液(CuSO4)──加入适量NaOH溶液,过滤
C
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提能力
4.(2024·重庆A卷改编)下列有关物质的分离与除杂的操作正确的是( )
A.除去Cu(NO3)2溶液中的AgNO3,加入足量的铝粉,过滤
B.分离NaCl和BaSO4,加水溶解,过滤、蒸发,清洗滤渣并晾干
C.除去铁钉表面的铁锈,将其长时间浸泡在过量稀盐酸中
D.点燃,除去N2中的CO
B
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提能力
5.(2024·烟台改编)物质的除杂是化学研究的重要方法。下列有关物质的除杂正确的是( )
A.高温煅烧,除去CaCO3中的CaO
B.除去CO2中少量的HCl,将混合气体通过足量的氢氧化钠溶液
C.除去CuCl2溶液中的HCl,加入过量的铁粉,过滤
D.除去稀盐酸中混有的H2SO4,加入适量BaCl2溶液,过滤
D
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提能力
6. 下列有关物质的分离与除杂的方法正确的是( )
A.除去氧气中的一氧化碳──将混合气体通过足量的灼热氧化铜
B.除去铜粉中的铁粉──加入足量稀盐酸,过滤,洗涤,干燥
C.分离氯化钙和氧化钙固体──加入适量水,过滤、蒸发结晶
D.除去CuCl2溶液中的CuSO4──加入过量的BaCl2溶液,过滤
B
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7.我国青海盐湖地区有“夏天晒盐,冬季捞碱”的说法,这里的“盐”是指NaCl,“碱”是指Na2CO3。请根据NaCl、Na2CO3在不同温度时的溶解度回答下列问题。
温度/℃ 0 20 30 40 60 80
溶解度/g NaCl 35.7 36.0 36.3 36.6 37.3 38.4
Na2CO3 7.0 21.8 39.7 48.8 46.4 45.8
(1)“夏天晒盐”是利用了氯化钠的溶解度___________________的特点。
受温度变化影响较小
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(2)“冬天捞碱”获得的粗碱中除了含有碳酸钠外,还含有氯化钠和泥沙等杂质。粗碱初步提纯流程如下:
①流程中操作A的目的是______________________,操作B的名称是______。
②经过初步提纯获得的碳酸钠固体样品中还混有氯化钠,根据两种物质的溶解度分析,进一步提纯碳酸钠的方法是溶解后__________。
除去泥沙等难溶性杂质
蒸发
降温结晶
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提能力
8.(2024·烟台改编)某化学兴趣小组在一次参观活动中看到很多精美的金属蚀刻画。同学们对此产生了浓厚的兴趣,并进行了一系列项目式问题探究。
任务一:筛选金属底板
兴趣小组的同学们一起到垃圾处理站中筛选金属底板,在筛选时,区分铝片和铁片采用的物理方法是____________。
用磁铁吸引
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任务二:制作金属蚀刻画
【预处理】小华同学用砂纸打磨掉铝片表面的氧化膜。小晋同学用化学方法除去铁片表面的铁锈,采用的试剂可以是__________________(写一种)。除铁锈时,发生反应的化学方程式是___________________________
_______________________________。
稀盐酸(合理即可)
Fe2O3+6HCl=== 2FeCl3+
3H2O(与上一空对应,合理即可)
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提能力
【蚀刻处理】首先将有镂空图案的不干胶保护膜(能隔绝蚀刻液与部分金属底板)分别贴到处理好的铝片和铁片上,然后将铝片浸入足量的蚀刻液稀盐酸中,将铁片浸入足量的蚀刻液硫酸铜溶液中,一段时间后取出。小组同学看到铝片上有凹陷图案,没有附着物;铁片上出现____色附着物图案。将蚀刻好的金属片上的废液清洗干净后,去掉不干胶保护膜,然后进行装饰。
【交流讨论】为防止铁片蚀刻画生锈,可采取的措施是_______________
_________________________(写一种)。
红
保持铁片蚀刻画
表面清洁、干燥(合理即可)
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任务三:废液回收处理
(1)处理铝片蚀刻废液时,可加入足量铝片,过滤,得到________溶液,回收留用。
(2)处理铁片蚀刻废液的过程如图所示,过程①加入的物质X是______。过程②加入稀硫酸后发生反应的化学方程式是________________________。
氯化铝
铁粉
Fe+H2SO4=== FeSO4+H2↑
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阳离子
阴离子
生成物及状态
H+
-
OH-
H2O
液体
H+
-
CO(或HCO)
CO2和H2O
气体和液体
Ca2+
-
CO
CaCO3
沉淀
Ba2+
-
CO(或SO)
BaCO3(或BaSO4)
沉淀
$$