物质的分离

  • 分离与提纯的原则和要求:

    (1)选择分离与提纯方法应遵循的原则
    ①不增:指不能引入新的杂质。
    ②不减:指应尽可能减少被分离与提纯的物质的损失。
    ③易分离:指如果使用试剂除去杂质时,要求反应后的产物跟被提纯的物质容易分离。
    ④易复原:指分离物或被提纯的物质都要容易复原。
    (2)分离与提纯操作过程应遵循“三必须”
    ①除杂质试剂必须过量;
    ②过量试剂必须除尽(因过量试剂会带人新的杂质);
    ③除杂途径必须选最佳。

  • 常见的分离与提纯的方法:

    (1)物质分离与提纯常用的物理方法

    方法 适用范围或原理 装置 举例 注意事项
    过滤 分离固体和液体混合物 粗盐提纯时把粗盐溶于水,经过滤把不溶于水的杂质除去 ①要“一贴二低三靠” 滤纸紧贴漏斗内壁;滤纸边缘低于漏斗口,漏斗里液面低于滤纸边缘;烧杯口紧靠玻璃棒,玻璃捧下端紧靠三层滤纸.漏斗下端紧靠烧杯内壁。
    ②必要时洗涤沉淀物(在过滤器中加少量水),不可搅拌
    结晶
    重结晶
    分离各组分在溶剂中的溶解度随温度变化不同的混合物 KNO3溶解度随温度变化大, NaCl溶解度随温度变化小,可用该法从二者的混合液中提纯KNO3 ①一般先配较高温度下的浓溶液,然后降温结晶
    ②结晶后过滤,分离出晶体
    蒸发 溶解度随温度变化较小的物质 从食盐水溶液中提取食盐晶体 ①溶质应不易分解、不易水解、不易被氧气氧化
    ②蒸发过程应不断搅拌
    ③近干时停止加热,余热蒸干
    蒸馏 分离沸点不同的液体混合物 制无水乙醇(加生石灰)、硝酸的浓缩[加浓硫酸或 Mg(NO3)2] ①温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处
    ②加沸石(碎瓷片)
    ③注意冷凝管水流方向应下进上出
    ④不可蒸干
    分馏 分离多种液态混合物 同蒸馏 石油分馏 同蒸馏
    萃取 分离两种互溶的液体 CCl4把溴水中的Br2萃取出来
    ①萃取后再进行分液操作
    ②对萃取剂的要求:与原溶剂互不混溶,不反应;溶质在其中的溶解度比在原溶剂中大;溶质不与萃取剂反应
    ③萃取后得到的仍是溶液,一般要通过分馏等方法进一步分离
    分液 分离两种不相混溶的液体(密度不同) 水、苯的分离 下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
    液化 利用气体混合物中某组分易液化的特点来分离 除去SO2中的SO3 可把锥形瓶换成硬质大试管
    盐析 利用某些物质在加某些无机盐时,其溶解度降低而凝聚的性质来分离物质 —— 从皂化液中分离肥皂、甘油,蛋白质的盐析 盐析是物理变化。盐析之后一般要采取过滤的操作
    洗气 杂质气体易溶于某液体 除去CO2中的HCl气体,可使混合气体通过盛有饱和NaHCO3 溶液的洗气瓶 ①从洗气瓶的长导管一端进气
    ②混合物中气体溶解度差别较大
    升华 利用某些物质有升华的特性 粗碘中碘与钾、钠、钙、镁的碘化物混合,利用碘易升华的特点将碘与杂质分开 升华物质的集取方法不作要求
    渗析 胶体提纯、精制 除去Fe(OH)3胶体中的HCl 要不断更换烧杯中的水或改用流动水,以提高渗析效果

    (2)物质分离与提纯常用的化学方法:
    ①加热法
    混合物中混有某些热稳定性差的物质时,可直接加热,使热稳定性差的物质分解而分离出来。例如:食盐中混有氯化铵、纯碱中混有小苏打等均可直接加热除去杂质。
    ②沉淀法
    在混合物中加入某试剂,使其中一种以沉淀形式分离出去的方法。使用该方法一定要注意不能引入新杂质,若使用多种试剂将溶液中不同粒子逐步沉淀时,应注意后加入试剂能将先加入的过量试剂除去,最后加入的试剂不引入新杂质。例如:加入适量BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。
    ③转化法
    利用化学反应将某种物质进行多次转化而分离。例如:分离Fe3+和Al3+时,可加入过量的NaOH溶液,生成Fe(OH)3和NaAlO2,过滤后,分别再加盐酸重新生成Fe3+和Al3+。注意转化过程中尽量减少被分离物质的损失.而且转化后的物质要易恢复为原物质。
    ④酸碱法
    被提纯物质不与酸或碱反应,而杂质可与酸或碱发生反应,可用酸或碱作除杂试剂。例如:用盐酸除去 SiO2中的石灰石,用氢氧化钠除去铁粉中的铝粉。
    ⑤氧化还原法
    a.对混合物中混有的还原性杂质,可加入适当的氧化剂将杂质氧化为被提纯物质。例如:将氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中,除去FeCl2杂质。
    b.对混合物中混有的氧化性杂质,可加入适当还原剂将杂质还原为被提纯物质。例如:将过量铁粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中,振荡过滤,除去FeCl3 杂质。
    ⑥调节pH法
    通过加入试剂来调节溶液的pH,使溶液中某组分沉淀而分离的方法。一般加入相应的难溶或微溶物来调节。例如:在CaCl2溶液中含有FeCl3杂质,由于 Fe3+水解,溶液呈酸性,可采用调节溶液pH的方法将 Fe3+沉淀除去,为此,可向溶液中加氧化钙或氢氧化钙或碳酸钙等。
    ⑦电解法
    此法利用电解原理来分离、提纯物质。例如:电解精炼铜,将粗铜作阳极,精铜作阴极,电解液为含铜离子的溶液,通直流电,在阳极铜及比铜活泼的杂质金属失电子,在阴极只有铜离子得电子析出,从而提纯了铜。