物質(zhì)的分離與提純的原則和方法

宋學(xué)松

摘要：物質(zhì)的分離和提純是化學(xué)知識(shí)在一個(gè)較高層次的鞏固和應(yīng)用，是培養(yǎng)學(xué)科能力的一個(gè)重要平臺(tái)，是化學(xué)學(xué)科重要且獨(dú)有的考試形式，對(duì)“物質(zhì)的分離和提純”的考查主要是以除雜質(zhì)題型為主，命題內(nèi)容向密切聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際、注重考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力方面發(fā)展，重在考查混合物的分離方法及學(xué)生的發(fā)散思維與應(yīng)變能力。

關(guān)鍵詞：分離；提純；過(guò)濾

中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2020）05-0154

所謂物質(zhì)的分離，是指通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒?，把混合物中的各種物質(zhì)彼此分開，得到各種不同的物質(zhì)，并恢復(fù)到各種物質(zhì)原來(lái)的存在狀態(tài)，原混合物中各成分都必須保留。所謂物質(zhì)的提純，是指采用合適的分離方法除去被提純物中的少量雜質(zhì)，得到某一種相對(duì)純凈的物質(zhì)。

將分離和提純物質(zhì)的方法分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。

一、分離和提純物質(zhì)的原則

1.物理方法優(yōu)先的原則。這是因?yàn)槭褂梦锢矸椒?，一般都是操作?jiǎn)便、不需要引入新的物質(zhì)參加反應(yīng)。因此，只要能用物理方法，就不要使用化學(xué)方法。

2.正確選擇時(shí)間的原則。用化學(xué)方法分離和提純物質(zhì)，需要加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，以分離混合物或者把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為可以除去的物質(zhì)。正確選擇試劑是運(yùn)用化學(xué)方法除雜質(zhì)的關(guān)鍵，其要求是：（1）所選擇的除雜試劑一般只能與雜質(zhì)反應(yīng)，而不與被提純的物質(zhì)反應(yīng)，即不減少被提純物質(zhì)的質(zhì)量；（2）除去雜質(zhì)的過(guò)程中不能引入新的雜質(zhì)；（3）雜質(zhì)與除雜試劑反應(yīng)所生成的產(chǎn)物，要易與被提純物分離，即實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便易行；（4）若操作過(guò)程中，除雜試劑已與被提純物質(zhì)的主物質(zhì)反應(yīng)，則應(yīng)把生成的這種物質(zhì)“復(fù)原”為被提純物質(zhì)的主物質(zhì)。

3.物質(zhì)提純的原則簡(jiǎn)記為：不增（雜）、不減（主）、易分離、易復(fù)原。

二、物理方法

1.過(guò)濾法。過(guò)濾是把不溶于液體的固體物質(zhì)與液體分離的一種常見方法。它適用于：（1）固體和液體混合物的分離，例如：把AgCl沉淀從溶液中分離出來(lái)；（2）可溶性固體與難溶性固體混合物的分離，例如：將混有少量的CaCO3中的NaCl提純；如果是固體混合物的提純，一般需要經(jīng)過(guò)溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)、干燥等實(shí)驗(yàn)步驟。

2.結(jié)晶法。結(jié)晶法是利用混合物中各物質(zhì)在一種溶劑中的溶解度不同而把它們分離的方法。常用的結(jié)晶方法有：（1）冷卻熱飽和溶液（簡(jiǎn)稱降溫結(jié)晶），適用于溶解度受溫度變化影響較大的固態(tài)物質(zhì)的提純，例：對(duì)混有少量NaCl的KNO3的提純；（2）蒸發(fā)結(jié)晶，適用于溶解度受溫度變化影響不大的固態(tài)物質(zhì)的提純，例：海水曬鹽、對(duì)混有少量KNO3的NaCl的提純；（3）適用于溶劑和溶質(zhì)的分離，例：把溶質(zhì)ZnSO4從ZnSO4溶液中分離出來(lái)，其操作步驟一般是：①溶解；②加熱濃縮使溶液變成飽和溶液；③冷卻結(jié)晶；④過(guò)濾。

3.蒸餾法。蒸餾法是分離和提純液態(tài)混合物的常用方法，運(yùn)用這一方法：（1）可把沸點(diǎn)不同的物質(zhì)從混合物中分離出來(lái)，例：酒精的沸點(diǎn)是78°C，水的沸點(diǎn)的100°C，將50%的酒精溶液進(jìn)行蒸餾、液化，可以得到95%的酒精；（2）也可以將混在液體中的可溶性雜質(zhì)除掉，例：將自來(lái)水進(jìn)行蒸餾、液化，可以得到純凈的蒸餾水。

4.吸附法。吸附法就是利用吸附劑的吸附性除雜質(zhì)，例：使用活性炭可吸附有味氣體和有顏色的物質(zhì)，以達(dá)到提純物質(zhì)的目的。

三、化學(xué)方法

1.轉(zhuǎn)化法。此法是向混合物中加入適宜的試劑，讓它與雜質(zhì)的一部分結(jié)合或是讓它與雜質(zhì)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生成被提純物。例：Na2SO4溶液中混有少量NaOH雜質(zhì)，可以向混合溶液中滴加適量的H2SO4溶液，發(fā)生中和反應(yīng)，并生成Na2SO4；KCl溶液中混有少量HCl雜質(zhì)，可加入適量的KOH溶液，發(fā)生中和反應(yīng)生成KCl。又如：除去FeCl2溶液中混有的少量CuCl2雜質(zhì)，可向混合溶液中加入稍微過(guò)量的鐵粉，充分?jǐn)嚢?，使Fe和CuCl2反應(yīng)，生成FeCl2和Cu，然后過(guò)濾，所得溶液即為純凈的FeCl2溶液。

2.沉淀法。此法是將混合物中的雜質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，再用過(guò)濾法除去沉淀，在這一操作過(guò)程中應(yīng)該注意：所加試劑在雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀的同時(shí)，生成的另一種物質(zhì)應(yīng)是被提純物，否則，就會(huì)出現(xiàn)新的雜質(zhì)。例：稀硝酸中混有鹽酸，所含雜質(zhì)為Cl-，可以滴加適量的AgNO3溶液，使Cl-與AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀，生成的另一種物質(zhì)為HNO3；即達(dá)到了提純的目的。

3.氣化法。此法是給混合物加熱或向混合物中加入某種氣化劑（氣化劑通常為稀鹽酸或稀硫酸），使其所含雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體而被除去，另一種產(chǎn)物為被提純物。如混合物所含雜質(zhì)是受熱容易分解物質(zhì)，且分解產(chǎn)物之一是被提純物，另一產(chǎn)物是氣體或者水；或者分解產(chǎn)物都為氣體和水，那么，就采用加熱氣化法將混合物分離或者提純。例：NaNO3晶體中含有少量的Na2CO3，可先將混合物配成溶液，再加入適量的HNO3溶液，HNO3和Na2CO3反應(yīng)，生成NaNO3、H2O和CO2氣體，然后經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶，可得到純凈的NaNO3。

4.溶解法。此法是選用一種適宜的試劑，使混合物中的雜質(zhì)溶解在試劑中，而被提純物質(zhì)卻不溶解，從而達(dá)到提純的目的。

5.置換法。使用活潑的金屬置換鹽中的不活潑金屬，從而達(dá)到出雜的目的。例：除去Cu粉中含有的少量Fe粉，可以加入稍微過(guò)量的CuCl2溶液，不斷攪拌，使Fe與CuCl2完全反應(yīng)，生成Cu和FeCl2后過(guò)濾，濾紙上的物質(zhì)即為純凈的Cu粉。

6.綜合法。有些混合物含有多種成分的雜質(zhì)，在將其分離或提純時(shí)，僅用一種方法是不夠的，需要幾種方法交替使用，才能達(dá)到目的。

（作者單位：安徽省郎溪縣郎溪實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)242000）