2020届一轮复习人教版物质的分离和提纯学案

2020届一轮复习人教版物质的分离和提纯学案

物质的分离和提纯 ‎【考纲要求】‎ ‎1、掌握常见的分离和提纯的物理操作方法；‎ ‎2、掌握常见物质的化学除杂方法；‎ ‎3、综合运用各类物质的性质，对常见的物质进行分离和提纯。‎ ‎【考点梳理】‎ 考点一、分离和提纯的操作方法 方法 适用范围 主要仪器 注意点 实例 固+液 蒸发 易溶固体与液体分开 酒精灯、蒸发皿、玻璃棒 ‎①不断搅拌；②最后用余热加热；③液体不超过容积2/3‎ NaCl（H2O）‎ 固+固 结晶 溶解度差别大的溶质分开 NaCl（NaNO3）‎ 升华 能升华固体与不升华固体分开 酒精灯 I2（NaCl）‎ 固+液 过滤 易溶物与难溶物分开 漏斗、烧杯 ‎①一贴、二低、三靠；②沉淀要洗涤；③定量实验要“无损”‎ NaCl（CaCO3）‎ 液+液 萃取 溶质在互不相溶的溶剂里，溶解度的不同，把溶质分离出来 分液漏斗 ‎①先查漏；②对萃取剂的要求；③使漏斗内外大气相通;④上层液体从上口倒出 从溴水中提取Br2‎ 分液 分离互不相溶液体 分液漏斗 乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液 蒸馏 分离沸点不同混合溶液 蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、牛角管 ‎①温度计水银球位于支管处；②冷凝水从下口通入；③加碎瓷片 乙醇和水、I2和CCl4‎ 渗析 分离胶体与混在其中的分子、离子 半透膜 更换蒸馏水 淀粉与NaCl 盐析 加入某些盐，使溶质的溶解度降低而析出 烧杯 用固体盐或浓溶液 蛋白质溶液、硬脂酸钠和甘油 气+气 洗气 易溶气与难溶气分开 洗气瓶 长进短出 CO2（HCl）‎ 液化 沸点不同气分开 U形管 常用冰水 NO2（N2O4）‎ 要点诠释：‎ 物质分离的一般思路：‎ ‎（1）固体与固体混合物：若杂质易分解、升华时，可用加热法；若一种易溶，另一种难溶，可用溶解过滤法；若两者均易溶，但其溶解度受温度影响不同，用重结晶法。‎ ‎（2）液体一液体混合物：若互溶且沸点相差较大时，用分馏法；若互不相溶时，用分液法；若在溶剂中的溶解度不同时，用萃取法。‎ ‎（3）气体与气体混合物：一般可用洗气法，也可用固体来吸收。‎ ‎（4）固体一液体混合物：视不同情况分别用过滤或盐析或蒸发的方法。‎ 当不具备上述条件时一般可先用适当的化学方法处理，然后再根据混合物的特点用恰当的分离方法进行分离。‎ 考点二、化学方法提纯和分离物质的原则 ‎1.一般要遵循提纯过程中不引入新的杂质；‎ ‎2.不减少欲被提纯的物质；‎ ‎3.被提纯物质与杂质容易分离；‎ ‎4.被提纯物质要复原；‎ ‎5.除杂试剂应过量且过量试剂必须除尽；‎ ‎6.分离与提纯方法简便易行；‎ ‎7.含多种杂质的分离与提纯，必须注意所加入试剂的顺序与用量，后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去；‎ ‎8.加入试剂后生成的沉淀不要一一过滤，在互不影响的情况下最好一起过滤除去；‎ ‎9.气体除杂时，如遇到极易溶于水的气体时，要防止倒吸现象发生。‎ 考点三、常见物质的化学除杂方法 ‎1.生成沉淀法，如：MgCl2（FeCl3）； NaCl(Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-)‎ ‎2.生成气体法，如：NaCl中（Na2CO3）‎ ‎3.氧化还原法，如：FeCl3（FeCl2）‎ ‎4.正盐与酸式盐相互转化法，如：NaHCO3( Na2CO3)‎ ‎5.利用物质的两性除去杂质，如：MgCl2（AlCl3）‎ ‎6.加热分解法,如：NaCl（NH4Cl）；Na2CO3（NaHCO3)‎ ‎7.酸碱法，如：SiO2(CaCO3)； Fe(Al)‎ 此外，以下列举更多除杂实例，仅供参考（注：涉及H2S的除杂很多地区不作要求）：‎ 序号 原物 所含杂质 除杂质试剂 主要操作方法 ‎1‎ N2‎ O2‎ 灼热的铜丝网 用固体转化气体 ‎2‎ CO2‎ H2S CuSO4溶液 洗气法 ‎3‎ CO CO2‎ NaOH溶液 洗气法 ‎4‎ CO2‎ CO 灼热CuO 用固体转化气体 ‎5‎ CO2‎ HCl 饱和的NaHCO3‎ 洗气法 ‎6‎ H2S HCl 饱和的NaHS 洗气法 ‎7‎ SO2‎ HCl 饱和的NaHSO3‎ 洗气法 ‎8‎ Cl2‎ HCl 饱和的食盐水 洗气法 ‎9‎ CO2‎ SO2‎ 饱和的NaHCO3‎ 洗气法 ‎10‎ 炭粉 MnO2‎ 浓盐酸（需加热）‎ 过滤 ‎11‎ MnO2‎ C ‎--------‎ 加热灼烧 ‎12‎ 炭粉 CuO 稀酸（如稀盐酸）‎ 过滤 ‎13‎ Al2O3‎ Fe2O3‎ NaOH(过量)，CO2‎ 过滤 ‎14‎ Fe2O3‎ Al2O3‎ NaOH溶液 过滤 ‎15‎ Al2O3‎ SiO2‎ 盐酸`、氨水 过滤 ‎16‎ SiO2‎ ZnO HCI溶液 过滤 ‎17‎ BaSO4‎ BaCO3‎ HCI或稀H2SO4‎ 过滤 ‎18‎ NaHCO3溶液 Na2CO3‎ CO2‎ 加酸转化法 ‎19‎ NaCl溶液 NaHCO3‎ HCI 加酸转化法 ‎20‎ FeCl3溶液 FeCl2‎ CI2‎ 加氧化剂转化法 ‎21‎ FeCl3溶液 CuCl2‎ Fe 、CI2‎ 过滤 ‎22‎ FeCl2溶液 FeCl3‎ Fe 加还原剂转化法 ‎23‎ CuO Fe ‎(磁铁)‎ 吸附 ‎24‎ Fe(OH)3胶体 FeCl3‎ 蒸馏水 渗析 ‎25‎ CuS FeS 稀盐酸 过滤 ‎26‎ I2晶体 NaCl ‎--------‎ 加热升华 ‎27‎ NaCl晶体 NH4Cl ‎--------‎ 加热分解 ‎28‎ KNO3晶体 NaCl 蒸馏水 重结晶 ‎29‎ 乙烯 SO2、H2O 碱石灰 加固体转化法 ‎30‎ 乙烷 C2H4‎ 溴的四氯化碳溶液 洗气法 ‎31‎ 溴苯 Br2‎ NaOH稀溶液 分液 ‎32‎ 苯 苯酚 NaOH溶液 分液 ‎33‎ 苯酚 苯 NaOH溶液、CO2‎ 分液 ‎34‎ 己醛 乙酸 饱和Na2CO3‎ 蒸馏 ‎35‎ 乙醇 水（少量）‎ 新制CaO 蒸馏 ‎【典型例题】‎ 类型一：物质的除杂 例1．为除去括号内的杂质,下列各选项中所选用的试剂或方法不正确的是(　　)‎ A．Na2CO3溶液(NaHCO3):加入适量的NaOH溶液 B．NaHCO3溶液(Na2CO3):通入过量的CO2气体 C．Na2O2粉末(Na2O):将混合物在O2中加热 D．除去CO2中少量的SO2：气体通过盛饱和碳酸钠溶液的洗气瓶；‎ ‎【思路点拨】除杂不能引入新的杂质；所加除杂试剂一般不能与被提纯物质反应。‎ ‎【答案】D　‎ ‎【解析】NaHCO3与NaOH反应生成碳酸钠,反应后不生成新杂质,故A正确；Na2CO3与CO2气体反应生成碳酸氢钠,反应后不生成新杂质,故B正确；Na2O与氧气反应生成过氧化钠,不会引入新杂质,故C正确；因为CO2会与碳酸钠溶液反应CO2＋H2O＋Na2CO3=2NaHCO3‎ ‎，从而使主要物质CO2消耗，应用饱和碳酸氢钠溶液除去，故D错误。‎ ‎【总结升华】选取适当的试剂及其分离方法，除去被提纯物质中的指定的杂质是化学实验中物质的分离与提纯中常见的题型之一，也是高考命题的热点之一。在备考复习时应引起足够的重视。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】下列说法正确的是(　　)‎ A．将铁粉加入FeCl3、CuCl2混合溶液中，充分反应后剩余的固体中必有铁 B．将CO2和SO2混合气体分别通入BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液中，最终都有沉淀生成 C．检验某酸性溶液中Cl-和SO42-，选用试剂及顺序是过量Ba(NO3)2溶液、AgNO3溶液 D．用加热分解的方法可将NH4Cl固体和Ca(OH)2固体的混合物分离 ‎【答案】C ‎【解析】将铁粉加入FeCl3、CuCl2混合溶液中，Fe先与Fe3+反应，再与Cu反应，如果反应后有剩余固体，必定含有Cu；将CO2和SO2混合气体通入BaCl2溶液中，由于无法由弱酸制强酸，因此反应不进行，通入Ba(NO3)2溶液中，由于HNO3可以把H2SO3氧化为H2SO4，因此有BaSO4沉淀生成。NH4Cl固体和Ca(OH)2固体的混合物加热，两者反应生成NH3，而不是分离。‎ ‎【变式2】为除去酸性AlCl3溶液中的Cu2+，下列实验步骤顺序和试剂都正确的是(　　)‎ ‎①通CO2②加盐酸③加过量NaOH溶液④加AlCl3溶液⑤过滤 ‎ A．③⑤①⑤② B．③⑤② C．③⑤①② D．③⑤④⑤② ‎ ‎【答案】AD ‎【变式3】下列做法正确的是(　　)‎ A．用分液漏斗分离乙醇和苯酚的混合物 ‎ B．实验室用石灰石和硝酸铵固体混合加热制取氨气 ‎ C．中和滴定时滴定管用所盛溶液润洗，锥形瓶不用所盛溶液润洗 ‎ D．用37％(：1.19 g·)的浓盐酸配制100 mL 1 mol·L—1的盐酸溶液，用到的量器为100 mL的量筒和100 mL的容量瓶 ‎【答案】C ‎【解析】A选项乙醇和苯酚互溶，不能用分液漏斗来分离。B选项实验室制取氨气，用碱和铵盐混合加热；石灰石和硝酸铵不反应，发生的是硝酸铵的分解反应。得不到氨气，硝酸铵分解产物是氮、二氧化氮和氧气等。C选项正确。D选项需用的浓盐酸体积为，，如果用100 mL的量筒来取，误差太大。不正确。‎ 例2．氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。为了提纯氯化钾，先将样品溶于适量水中，充分搅拌后过滤，在将滤液按下图所示步骤进行操作。‎ 回答下列问题：‎ （1） 起始滤液的pH_____________7（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是___________‎ ‎_________________________________________________。‎ （2） 试剂Ⅰ的化学式为______________________，①中发生反应的离子方程式为_______________________________________________________。‎ （3） 试剂Ⅱ的化学式为______________________，②中加入试剂Ⅱ的目的是 ‎__________________________________________________________________。‎ （4） 试剂Ⅲ的名称是______________________，③中发生反应的离子方程式为 ‎_________________________________________________________________。‎ （5） 某同学称取提纯的产品0.7759g，溶解后定定容在100mL容量瓶中，每次取25.00mL溶液，用0.1000mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62mL，该产品的纯度为____________________________________________。（列式并计算结果）‎ ‎【思路点拨】除杂要除净，所以所加试剂要过量；除杂不能引入新杂质，故中间过量的试剂最后也要除净。‎ ‎【答案】(1)大于 碳酸根离子水解呈碱性 ‎ ‎(2)BaCl2 Ba2++SO42-=BaSO4 ↓ Ba2++CO32-=BaCO3↓‎ ‎(3)K2CO3 除去多余的钡离子 ‎ ‎(4)盐酸 2H++ CO32-=H2O+CO2↑ ‎ ‎(5)0.02562×0.1×74.5×4／0.7759=0.9840‎ ‎【解析】本题考查溶液呈酸碱性的原因，除杂的方法，步骤，酸碱中和滴定的原理及简单计算。‎ ‎（1）起始滤液中含有碳酸钾，碳酸根水解呈碱性，故溶液的pH大于7；‎ ‎（2）要除掉杂质离子硫酸根和碳酸根，应加入过量的钡离子；‎ ‎（3）要除掉多余的钡离子，要加入碳酸钾；‎ ‎（4）要除掉多余的碳酸根，要滴加适量的盐酸；‎ ‎（5）计算样品的纯度，注意0.7759g样品配成100mL溶液，每次只取25mL。‎ ‎【点评】本题以无机框图和除杂中的实验步骤为素材，考查学生对实验操作的熟悉程度和实验原理的应用能力，试图引导中学化学教学关注化学实验操作的真实性。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】完成下列实验所选择的装置或仪器(夹持装置已略去)正确的是(　　)‎ A B C D 实 验 用CCl4提取 溴水中的Br2‎ 除去乙醇中的苯酚 从KI和I2的固体 混合物中回收I2‎ 配制100 mL 0.1000‎ mol·L－1 K2Cr2O7溶液 装 置 或 仪 器 ‎【答案】A ‎【解析】该题考查实验基本操作和物质分离提纯的主要方法。A项，用CCl4提取溴水中的溴，用萃取和分液的方法，主要仪器用分液漏斗，A正确。B项，苯酚易溶与乙醇等有机溶剂，不能用过滤的方法，应用氢氧化钠溶液把苯酚成盐，再蒸馏出乙醇即可，B错误。C项，碘升华，但在蒸发皿中加热时碘挥发到空气中，达不到回收的目的，应该在烧瓶中加热即可，C错误。D项，配制一定物质的量浓度的溶液时，用到的主要仪器是容量瓶，D错误。‎ 类型二：混合物的分离 例3．分离KNO3与NaCl固体混合物的实验步骤如下：‎ ‎①将混合物用蒸馏水溶解制成饱和溶液 ‎②将滤液冷却，结晶，分离出晶体 ‎③趁热过滤，滤出析出的晶体 ‎④加热蒸发，至有较多晶体析出 完成下列问题：‎ ‎（1）正确操作步骤的顺序是（用序号填空）______________。‎ ‎（2）趁热滤出的晶体是____________；趁热过滤的理由是________________________。‎ ‎（3）滤液为何需冷却结晶：__________________________________________________。‎ ‎（4）欲得更纯的KNO3晶体，还需进行的是______________________________________。‎ ‎【思路点拨】KNO3的溶解度受温度影响加大，而NaCl溶解度受温度影响较小。‎ ‎【答案】（1）①④③②‎ ‎（2）NaCl NaCl的溶解度受温度影响小，加热蒸发溶剂时结晶析出，若不趁热过滤，则降温时，KNO3也会结晶析出 ‎（3）KNO3在温度下降时，溶解度减小，会结晶析出 ‎（4）重结晶 ‎【解析】因为KNO3的溶解度受温度影响较大，而NaCl溶解度受温度影响较小，可在常温下将它们溶解形成饱和溶液，然后加热蒸发，水量减少，氯化钠晶体析出，因温度升高，KNO3不会析出。为防止KNO3的析出，要趁热过滤，得到的滤渣为NaCl，滤液为KNO3的浓溶液。将滤液冷却，析出KNO3，过滤，得到的KNO3晶体中混有少量的NaCl杂质，重复上述操作即通过重结晶的方法进一步对其提纯。‎ ‎【总结升华】将结晶得到的晶体用溶剂(蒸馏水)重新溶解，经过滤、蒸发、冷却等步骤，再次析出晶体，得到更加纯净的晶体的方法称为重结晶。选择溶剂的条件：①杂质在此溶剂中的溶解度很小或溶解度很大，易于除去；②被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度，受温度的影响较大。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】现有三组混合液：①乙酸乙酯和乙酸钠溶液；②乙醇和丁醇；③溴化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是(　　)‎ A．分液、萃取、蒸馏 B．萃取、蒸馏、分液 ‎ C．分液、蒸馏、萃取 D．蒸馏、萃取、分液 ‎ ‎【答案】C ‎【变式2】下列每组各有三对物质，它们都能用分液漏斗分离的是(　　)‎ A．乙酸乙酯和水，酒精和水，苯酚和水 ‎ B．二溴乙烷和水，溴苯和水，硝基苯和水 ‎ C．甘油和水，乙醇和水，乙酸和乙醇 ‎ D．油酸和水，甲苯和水，已烷和水 ‎【答案】BD ‎ 例4． 下列实验方法：①用渗析法分离蛋白质和葡萄糖的混合液；②用盐析法分离出皂化反应产生的高级脂肪酸钠；③用升华法分离I2和沙子的混合物；④用重结晶法分离KNO3和NaCl的混合物；⑤用分液法分离H2O和C2H5Br的混合物；⑥用蒸馏法分离C2H5OH与H2O的混合物。你认为上述方法(　　)‎ A．只有①不正确 B．②⑤⑥不正确 C．只有②③⑥正确 D．全部正确 ‎【思路点拨】高分子直径达到胶体直径范围，故高分子不能透过渗析法所用的半透膜。‎ ‎【答案】D ‎【解析】①中蛋白质溶液是一种胶体，而葡萄糖溶液不是，可用渗析法进行分离；②中向混合液中加入食盐，使高级脂肪酸钠的溶解度降低而析出来达到分离的目的；⑥中乙醇和水的沸点不同，可用蒸馏法分离；⑤中溴乙烷密度比水大，难溶于水，可用分液法进行分离。‎ ‎【总结升华】常见物质分离提纯的方法—操作方法如下：‎ ‎①固—固混合分离型：灼烧、热分解、升华、结晶(重结晶)‎ ‎②固—液混合物分离型：过滤、盐析、蒸发 ‎③液—液混合物分离型：萃取、分液、蒸馏、渗析 ‎④气—气混合分离型：洗气 举一反三：‎ ‎【变式1】下列分离或提纯物质的方法错误的是(　　)‎ A．用渗析的方法精制氢氧化铁胶体 ‎ B．用加热的方法提纯含有少量碳酸氢钠的碳酸钠 ‎ C．用溶解、过滤的方法提纯含有少量硫酸钡的碳酸钡 ‎ D．用盐析的方法分离、提纯蛋白质 ‎ ‎【答案】C ‎【变式2】下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是(　　)‎ 选项 目的 分离方法 原理 A 分离溶于水中的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度较大 B 分离乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同 C 除去KNO3固体中混杂的NaCl 重结晶 NaCl在水中的溶解度很大 D 除去丁醇中的乙醚 蒸馏 丁醇与乙醚的沸点相差较大 ‎【答案】D ‎ ‎ A项，乙醇和水混溶，不能用作萃取剂，应用四氯化碳或苯萃取：B项，乙酸乙酯和乙醇混溶，不能用分液的方法分离，应用蒸馏的方法分离；C项，用重结晶法除去KNO3固体中混杂的NaCl，是利用了NaCl随温度升高溶解度变化不大，KNO3随温度升高溶解度变化很大的原理；D项，丁醇和乙醚混溶，二者的沸点不同，且相差较大，可用蒸馏的方法分离。‎