专题3 常见物质的分离、除杂、提纯
一、知识梳理：
物质的分离、除杂和提纯是化学实验中的一个重要环节。所谓分离就是用物理或化学的方法将混合物中的各组分一一分开。分离完成后各组分要保持（经过化学反应使混合物的组分经过转化而分离还要恢复为）原有的物质组成和状态。除杂和提纯是将混合物中的某组分用物理或化学的方法除去而得到纯物质。在提纯物质的过程中除了选择合适的试剂外，还应选择适宜的杂质（或产物），以便于同被提纯物进行分离。
现将有关要点归纳如下：
1、应注意几个“不”
⑴不能“玉石俱焚”。即试剂一般与杂质反应，不与要保留的物质反应。但特殊情况下，所加试剂需要和保留物质反应，但最终要转化成需要保留的物质。如除去FeCl3溶液中的NaCl，可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。
⑵“不增”、“不减”。即不增加新的杂质，不减少要保留的物质。
⑶不污染环境。即要求所选用的除杂方法，不能产生可污染环境的物质。
⑷不能“旧貌变新颜”。即除杂结束前，要恢复保留物质的原有状态。
2、除杂方法的几个优化原则
⑴若同时有多种方法能除去杂质，要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。
⑵应尽量选择既可除去杂质，又可增加保留物质的方法，即“一举两得”。
⑶先考虑物理方法，再用化学方法。
拓展延伸
一、气体的净化与干燥
1、气体净化的几种方法
⑴吸收法：用吸收剂将杂质气体吸收除去。如，除去CO中混有的少量CO2，可先用浓NaOH溶液吸收CO2，再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。
常见气体吸收剂见下表：
吸收剂
吸收的气体杂质
吸收剂
吸收的气体杂质
水
可溶性气体：HCl、NH3等
NaOH固体
CO2、HCl、H20
无水CuSO4
H2O
碱石灰
CO2、HCl、H20
灼热的铜网
O2
NaOH溶液
CO2、HCl
灼热的CuO
H2、CO
浓硫酸
H20
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⑵转化法：通过化学反应，将杂质气体转化为所要得到的气体。如，除去CO2中的少量CO，可将混合气体通过足量的灼热CuO，CO + CuO Cu + CO2。
2、气体的干燥
气体的干燥是通过干燥剂来实现的，选择干燥要根据气体的性质，一般原则是：酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体，碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体，干燥装置由干燥剂状态决定。
⑴常见的干燥剂
干燥剂
可干燥气体
不可干燥气体
干燥
装置
名称或化学式
酸碱性
状态
浓H2SO4
酸性
液态
H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO等
NH3
A
固体NaOH生石灰
碱性
固态
H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等
CO2、SO2、HCl
B或C
无水CaCl
中性
固态
除NH3外所有气体
NH3
B或C
⑵常用干燥装置如下：
注意：选择吸收装置时，要注意进、出气体导管的连接方法，若用“洗气瓶”，要注意“长进短出”，若用干燥管要注意“大进小出”。先除去气体中含有的其他杂质，干燥除去水蒸气的操作放在最后。
二、物质的分离和提纯
分离和提纯的主要方法
方法
适用范围或原理
举例
物理方法
过滤法
①固体与液体混合物的分离
②可溶性固体与不溶性固体混合物的分离
粗盐的提纯
结
晶
蒸发
①分离溶质与溶剂
②除去易挥发的杂质
从含有HCl的NaCl溶液中分离出固体NaCl
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法
降低温度
可溶性固体溶质溶解度受温度影响变化大小不同
分离NaCl与KNO3的混合物
续表
方法
适用范围或原理
举例
化
学
方
法
气化法
与杂质反应生成气体而除去
除Na2SO4中Na2CO3，可加适量稀H2SO4：Na2CO3+ H2SO4＝Na2SO4+ CO2↑+ H2O
沉淀法
将杂质转化为沉淀过滤除去
除去NaCl中的Na2SO4，可加适量的BaCl2：Na2SO4+ BaCl2==BaSO4↓+2NaCl
置换法
将杂质通过置换反应而除去
除Fe SO4中的Cu SO4，可加过量的铁粉，再过滤：CuSO4+Fe==Cu+Fe SO4
溶解法
将杂质溶于某种试剂而除去
除C粉中的CuO粉，可加适量稀硫酸，再过滤：CuO+ H2SO4==CuSO4+ H2O
加热法
杂质受热易分解，通过加热将杂质除去
除CaO中的CaCO3可加热：CaCO3CaO+ CO2↑
转化法
将杂质通过化学反应转化为主要成分
除CO2中的CO，可将气体通过灼热
CuO：CO+CuOCu+CO2
当然，实际分离与提纯还会有一些其他方法，在实际解题时要因题而解，也可以综合而灵活地运用几种方法。
二、题型、方法归纳：
本单元复习物质的分离、除杂和提纯是化学实验中的一个重要环节。所谓分离就是用物理或化学的方法将混合物中的各组分一一分开。分离完成后各组分要保持（经过化学反应使混合物的组分经过转化而分离还要恢复为）原有的物质组成和状态。除杂和提纯是将混合物中的某组分用物理或化学的方法除去而得到纯物质。在提纯物质的过程中除了选择合适的试剂外，还应选择适宜的杂质（或产物），以便于同被提纯物进行分离。主要题型有选择题、实验探究题较多。
三、典例精讲：
1.除去NaCl溶液中的杂质Ba(OH)2，若只准加入一种试剂，则这种试剂是_______。
【分析】除去杂质的方法有多种，原则是不引入新的杂质，对所提纯的物质不能改变，把杂质转化成所需要的物质，便于分离。如将杂质被溶液吸收；将杂质转化为气体或沉淀；将不溶的杂质转为可溶物等。根据题目要求，除去Ba(OH)2，可以加入带有SO42-的试剂，如Na2SO4、CuSO4、H2SO4等，它们都能与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀。但是，如果选用Na2SO4溶液，除了生成BaSO4
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，同时还有NaOH产生，NaOH是能溶于水的，无法与NaCl分开。等于除去Ba(OH)2的同时又引进了新的杂质NaOH。如果选用CuSO4溶液，则生成BaSO4和Cu(OH)2两种沉淀，再经过过滤，即可得到较纯的NaCl。当然加入Fe2(SO4)3溶液也可除去杂质Ba(OH)2。若选用H2SO4，则生成BaSO4和水，也可除去杂质Ba(OH)2。
【答案】 CuSO4或Fe2(SO4)3或H2SO4
2.除掉氯化钠溶液中混有的少量碳酸钠，应选用适量的试剂是（ ）
A.稀硫酸 B.硝酸银 C.澄清石灰水 D.稀盐酸
【分析】本题除去杂质碳酸钠，可考虑加入酸溶液与碳酸钠发生复分解反应，把杂质变成CO2气体逸出。但要注意加入的酸只能是盐酸，否则又会产生新的钠盐杂质。
【答案】 D
3.分离NaCl、FeCl3和BaSO4的混合物，应选用的一组试剂是（ ）
A. H2O、AgNO3、HNO3 B. H2O、NaOH、HNO3
C. H2O、NaOH、HCl D. H2O、KOH、HNO3
【分析】此题中，因NaCl 、FeCl3均溶于水，BaSO4难溶于水，所以先用水溶解，利用溶解性差异过滤分离，然后用NaOH溶液与滤液反应，NaCl未变化，FeCl3被转化为Fe(OH)3↓，通过过滤分别得到滤液和沉淀，将滤液蒸发结晶可得纯净的NaCl，将沉淀与HCl溶液反应，可使转化为Fe(OH)3的FeCl3得以复原。在分离操作中同样要遵循不能引入新杂质的原则，所以选C。
【答案】C
4.为了除去粗盐中的CaCl2、MgSO4及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列5项操作：①过滤；②加过量的NaOH溶液；③加适量盐酸；④加过量Na2CO3溶液；⑤加过量的BaCl2溶液。正确的操作顺序是（ ）
A. ①④②⑤③ B. ④①②⑤③ C. ②⑤④①③ D. ⑤②④①③
【分析】除去多种杂质时，要考虑加入试剂的顺序，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，因此为了不引进新杂质，后面加入的试剂要能除去前面加入的试剂。本题加入试剂及顺序是：a加过量的BaCl2溶液，除去SO42－；b加过量的NaOH溶液，除去Mg2+；c加过量的Na2CO3溶液除去Ba2+、Ca2+；d过滤，除去生成的沉淀（CaCO3、BaCO3、Mg(OH)2和泥沙）；e加适量的盐酸，除去过量的CO32－和OH－，由于b和a顺序互换，不影响除杂目的，所以前两步操作顺序可颠倒。
【答案】C、D。
5.某课外活动小组通过Internet网上资料得知：废弃的定影液中含有一定量的AgNO3．他们从摄影店收集到一些废弃的定影液，准备将其中的银以单质的形式全部回收．于是，他们进行了以下的实验活动：
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【设计方案】
①向定影液中加入比银活泼的金属单质
②除去金属混合物中的杂质，得到较纯的银单质
【小组讨论】
①选择加入的金属
甲同学认为：向定影液中加入过量的铜粉，则得到的金属混合物含有银和铜；
乙同学认为：向定影液中加入过量的铁粉，则得到的金属混合物含有银和铁．
你认为哪位同学的方案更合理并说明理由？答：______．同学们最终选择了合理的方案，该方案反应的化学方程式为______．
②除去银粉中混有的金属：应向金属混合物中加入的试剂是______．
【进行试验】过程如图：
请问：溶液B中溶质的化学式为______．
【产品证明】请你设计一个简单方法验证得到的银中是否含有加入的过量金属______．
【解析】小组讨论：①铜、铁皆可置换出银，但铜、银都不与酸反应，而铁可与酸反应生成盐和氢气，且铜比铁的单价要高，故乙同学方案合理． 化学方程式为：
Fe+2AgNO3=2Ag+Fe（NO3）2
②铁可与酸反应生成可溶亚铁盐和氢气，而银不与酸发生反应，因此选择稀盐酸．
进行试验：铁与硝酸银反应生成银和硝酸亚铁，得到的金属混合物为银和铁，加入过量盐酸，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，因此溶液B中含有剩余的盐酸和氯化亚铁．
产品说明：由于铁粉能被磁铁吸引，可选用磁铁进行检验；或铁能与酸反应产生氢气，向金属粉末中滴加稀盐酸，观察是否有有气泡进行检验；
【答案】：小组讨论：①乙． Fe+2AgNO3=2Ag+Fe（NO3）2．
②稀盐酸．
进行试验：HCl、FeCl2．
产品说明：用磁铁接触，观察银粉能否被吸引（或取少量银粉加入稀盐酸，看有无气泡放出）。
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