中考化學(xué)物質(zhì)的分離與提純解題策略

張立鋒+?オ?

物質(zhì)的分離是指將混合物中的各物質(zhì)通過(guò)某種方式分離后各自得到純凈物的過(guò)程；而物質(zhì)的提純是通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ò鸦烊肽澄镔|(zhì)里的少量雜質(zhì)除去，以便獲得相對(duì)純凈的物質(zhì)，又稱(chēng)除雜。

一、物質(zhì)除雜的原則

1.注意事項(xiàng)幾個(gè)“不”

（1）不能“玉石俱焚”。即所選試劑只與雜質(zhì)反應(yīng)，一般不與被提純的物質(zhì)反應(yīng)。但在特殊情況下所選試劑需要和被提純的物質(zhì)反應(yīng)，但最終要轉(zhuǎn)化成被提純的物質(zhì)。如除去FeCl3溶液中的NaCl，可加過(guò)量的NaOH溶液→過(guò)濾→洗滌→加適量稀鹽酸。

（2）“不增”“不減”。即不增加新的雜質(zhì)，不減少被提純的物質(zhì)。

（3）不污染環(huán)境。即要求所選用的除雜方法，不能產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)。

（4）不能“舊貌換新顏”。即除雜結(jié)束前，要恢復(fù)被提純物質(zhì)的原有狀態(tài)。

2.除雜方法的幾個(gè)優(yōu)化原則

（1）若同時(shí)有多種方法能除去雜質(zhì)，要選擇那些簡(jiǎn)便易行、除雜徹底的方法。

（2）應(yīng)盡量選擇既可除去雜質(zhì)，又可增加被提純物質(zhì)的方法，即“一舉兩得”。

（3）先考慮物理方法，再考慮化學(xué)方法。

二、物質(zhì)除雜的主要方法

1.物理方法：常見(jiàn)的有溶解法、過(guò)濾法、蒸發(fā)溶劑法、冷卻熱飽和溶液法等。

2.化學(xué)方法：常見(jiàn)的有沉淀法、氣化法、置換法、加熱法、轉(zhuǎn)化法等。

三、酸、堿、鹽溶液的除雜技巧

1.被提純物質(zhì)與雜質(zhì)所含陽(yáng)離子相同時(shí)，選取與雜質(zhì)中陰離子不共存的陽(yáng)離子，再與被提純物中的陰離子組合出除雜試劑。如Na2SO4（NaOH）：可選用稀H2SO4為除雜試劑（生成物為

Na2SO4和H2O，達(dá)到除雜目的）；KCl（K2SO4）：可選用BaCl2溶液為除雜試劑（生成物為BaSO4沉淀和KCl，達(dá)到除雜目的）。

2.被提純物質(zhì)與雜質(zhì)所含陰離子相同時(shí)，選取與雜質(zhì)中陽(yáng)離子不共存的陰離子，再與被提純物中的陽(yáng)離子組合出除雜試劑。如NaCl（BaCl2）：可選用Na2SO4溶液為除雜試劑（生成物為BaSO4沉淀和NaCl，達(dá)到除雜目的）；KNO3

（AgNO3）：可選用KCl溶液為除雜試劑（生成物為AgCl沉淀和KNO3，達(dá)到除雜目的）。

3.被提純物質(zhì)與雜質(zhì)所含陰、陽(yáng)離子都不相同時(shí)，選取與雜質(zhì)中陰、陽(yáng)離子都不共存的陽(yáng)、陰離子組合出除雜試劑。如NaNO3（CuSO4）：可選用Ba（OH）2溶液為除雜試劑＼[生成物為Cu（OH）2沉淀和BaSO4沉淀，達(dá)到除雜目的）。

四、中考真題解讀

例1除去表1所列各物質(zhì)中混有的少量雜質(zhì)，所用試劑或方法正確的是（）。

適量的氫氧化鈉溶液

解析二氧化碳中混有少量的一氧化碳，雖然一氧化碳能夠燃燒，但二氧化碳不支持燃燒，在二氧化碳大量存在的條件下，利用點(diǎn)燃的方法不能使一氧化碳燃燒而被除去，A錯(cuò)誤；氧氣不與生石灰反應(yīng)，生石灰能夠吸收水蒸氣而將混在氧氣中的水蒸氣除去，B正確；鋁粉能與稀硫酸反應(yīng)，銅不與稀硫酸反應(yīng)，加入適量的稀硫酸并過(guò)濾，除去了主要物質(zhì)，不能除去雜質(zhì)，C錯(cuò)誤；氯化鈣不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鹽酸能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和水，用適量的氫氧化鈉溶液能夠除去氯化鈣中混有的少量鹽酸，但又引入了氯化鈉這種新雜質(zhì)，D錯(cuò)誤。

答案：B。

例2將KCl、MgCl2和BaSO4的固體混合物逐一分離開(kāi)來(lái)，加入的試劑及順序正確的是

（）。

A.水、AgNO3溶液、稀硝酸

B.水、NaOH溶液、稀鹽酸

C.水、KOH溶液、稀鹽酸

D.水、KOH溶液、稀硫酸

解析BaSO4難溶于水，KCl、MgCl2易溶于水，可加水溶解，再進(jìn)行過(guò)濾，分離出BaSO4；然后滴加適量的KOH溶液，MgCl2能與KOH溶液反應(yīng)生成Mg（OH）2白色沉淀和KCl，再進(jìn)行過(guò)濾，分離出KCl溶液和Ba（OH）2沉淀；最后向Mg（OH）2沉淀中滴加稀鹽酸，Mg（OH）2能與稀鹽酸反應(yīng)生成MgCl2和水，故選C。

答案：C。

例3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)椋〝?shù)字序號(hào)不能重復(fù)使用）。

（2）請(qǐng)寫(xiě)出BaCl2溶液與Na2CO3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）加入過(guò)量的NaOH溶液可以除去MgCl2；加入過(guò)量的BaCl2溶液可以除去Na2SO4；除去MgCl2和Na2SO4不分先后順序，加入Na2CO3溶液可把CaCl2和過(guò)量的BaCl2轉(zhuǎn)化為沉淀，因此Na2CO3溶液要放在BaCl2溶液之后加入；離子沉淀后，再進(jìn)行過(guò)濾；最后再加入鹽酸除去反應(yīng)剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，所以正確的順序?yàn)棰佗冖茛邰芑颌冖佗茛邰芑颌冖茛佗邰堋＃?）氯化鋇和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉。（3）如果將碳酸鈉改為碳酸鉀，碳酸鉀能和氯化鈣、氯化鋇反應(yīng)生成新的雜質(zhì)氯化鉀，違反了除雜原則。

答案（1）①②⑤③④（或②①⑤③④或②⑤①③④）（2）BaCl2+Na2CO3BaCO3↓+2NaCl（3）K2CO3與其他物質(zhì)反應(yīng)生成KCl，會(huì)引入新的雜質(zhì)

例4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。

（1）甲組抽到的題目是“從30 g NaCl和2 g KNO3的混合物中提純NaCl”（如圖1所示）。同學(xué)們經(jīng)研究認(rèn)為依據(jù)兩物質(zhì)的溶解度曲線（圖2），可采用如圖1物理方法來(lái)提純。

圖1圖2

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30 g（填“大于”、“小于”或“等于”）。

甲組一位同學(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。

（2）乙組抽到的題目是“從NaCl和Na2CO3的混合物中提純NaCl”。同學(xué)們經(jīng)過(guò)討論認(rèn)為利用兩物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的差異，可采用如圖3化學(xué)方法來(lái)提純。

圖3

圖3中X的化學(xué)式為。由于BaCl2溶液的用量不易控制，會(huì)使溶液b的溶質(zhì)有多種情況，導(dǎo)致蒸發(fā)后得到的固體可能不純。

（3）同學(xué)們對(duì)乙組方案中溶液b的溶質(zhì)成分進(jìn)行探究。

作出猜想猜想一：NaCl、BaCl2

猜想二：NaCl猜想三：。

設(shè)計(jì)方案經(jīng)討論，大家認(rèn)為只用一種試劑就能作出判斷。

表2

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論

取少量溶液b于試管中，向其中加入

若看到猜想一正確

若無(wú)明顯現(xiàn)象猜想二正確

若看到冒出氣泡

猜想三正確

各組依據(jù)表2設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了反應(yīng)后溶質(zhì)的確有三種情況。

（4）同學(xué)們對(duì)甲乙兩組提純方法的效果進(jìn)行了研討。

反思評(píng)價(jià)大家認(rèn)為用物理方法和化學(xué)方法都可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的提純。用化學(xué)方法提純還要考慮到反應(yīng)物用量對(duì)提純效果的影響。

拓展提升老師說(shuō)：“合理選擇試劑，用化學(xué)方法可以從NaCl和Na2CO3的混合物中提純NaCl，方法是向混合物中加入過(guò)量的，充分反應(yīng)后，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶就能得到NaCl”。

解析（1）根據(jù)兩種物質(zhì)的溶解度曲線可知，20℃時(shí)，氯化鈉的溶解度為36 g，硝酸鉀的溶解度大于13.3 g，因此30 g氯化鈉和2 g硝酸鉀在100 g水中能全部溶解；根據(jù)圖示，操作m后可以得到氯化鈉固體和溶液，因此該操作為過(guò)濾；由于剩余的溶液仍為氯化鈉的飽和溶液，溶液中仍有一部分氯化鈉，因此蒸發(fā)結(jié)晶后得到的氯化鈉晶體的質(zhì)量小于30 g；根據(jù)溶解度曲線可知，溫度降到0℃時(shí)，硝酸鉀溶液仍達(dá)不到飽和，更不能從溶液中結(jié)晶析出。（2）加入氯化鋇溶液能與碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鋇白色沉淀和氯化鈉，因此過(guò)濾后得到的固體X為碳酸鋇，其化學(xué)式為

BaCO3。（3）【作出猜想】過(guò)濾后的溶液b中一定含有反應(yīng)的生成物NaCl，還可能存在過(guò)量的反應(yīng)物。若恰好完全反應(yīng)，則溶液b的溶質(zhì)為氯化鈉；若氯化鋇過(guò)量，則溶液b的溶質(zhì)為氯化鈉和氯化鋇；若碳酸鈉過(guò)量，則溶液b的溶質(zhì)為氯化鈉和碳酸鈉；【設(shè)計(jì)方案】根據(jù)氯化鋇和碳酸鈉的性質(zhì)，試劑可以選用稀硫酸，加入稀硫酸后若有白色沉淀生成，說(shuō)明氯化鋇過(guò)量，即猜想一正確；加入稀硫酸后若有氣泡產(chǎn)生，則證明碳酸鈉過(guò)量，即猜想三正確；加入稀硫酸后若無(wú)明顯現(xiàn)象，證明恰好完全反應(yīng)，即猜想二正確。（4）根據(jù)氯化鈉和碳酸鈉的性質(zhì)，可以選擇稀鹽酸，稀鹽酸只與碳酸鈉反應(yīng)，且生成物為氯化鈉，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，同時(shí)過(guò)量的稀鹽酸在蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)，氯化氫氣體會(huì)蒸發(fā)出來(lái)，從而得到純凈的氯化鈉。

答案：（1）能過(guò)濾小于不可行，根據(jù)溶解度曲線判斷，降溫過(guò)程中無(wú)法得到硝酸鉀的飽和溶液（2）BaCO3（3）【作出猜想】NaCl、

Na2CO3【設(shè)計(jì)方案】稀硫酸白色沉淀（4）稀鹽酸

（收稿日期：2016-10-15）