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（十）（十）分离提纯原理在物质制备中的应用分离提纯原理在物质制备中的应用 命题研究近几年高考，出现了不少以化工生产流程为载体的命题研究近几年高考，出现了不少以化工生产流程为载体的题型。这类题型往往结合物质的推断和化学实验的内容，其题型。这类题型往往结合物质的推断和化学实验的内容，其中应用比较多的是制备过程中物质的分离和提纯。分离和提中应用比较多的是制备过程中物质的分离和提纯。分离和提纯是将不纯物质中的杂质分离出去提高产品纯度的方法。分纯是将不纯物质中的杂质分离出去提高产品纯度的方法。分离提纯作为一种化学实验操作，不仅在化学研究中应用广泛，离提纯作为一种化学实验操作，不仅在化学研究中应用广泛，在化工生产中也有十分重要的作用。在化工生产中也有十分重要的作用。 1.1.物质制备中分离提纯的目的在物质制备过程中，有时要进物质制备中分离提纯的目的在物质制备过程中，有时要进行多次分离提纯，目的是：行多次分离提纯，目的是：(1)(1)防止杂质参加反应而使原料浪费。防止杂质参加反应而使原料浪费。(2)(2)防止杂质的存在影响反应的顺利进行。防止杂质的存在影响反应的顺利进行。(3)(3)防止杂质存在导致产品不纯。防止杂质存在导致产品不纯。 2.2.物质制备中常用的分离提纯方法物质制备中常用的分离提纯方法(1)(1)物理方法。物理方法。过滤过滤用于分离提纯不溶于液体的固液混合物。如：用于分离提纯不溶于液体的固液混合物。如：NaClNaCl溶液中的溶液中的泥沙、泥沙、KClKCl中混有中混有MnOMnO2 2等，都可以通过过滤把它们加以分离提等，都可以通过过滤把它们加以分离提纯。纯。结晶结晶用于将溶液里的溶质与溶剂分离开来，有蒸发溶剂法用于将溶液里的溶质与溶剂分离开来，有蒸发溶剂法( (一般适一般适用于一些温度对溶解度影响不大的物质，如用于一些温度对溶解度影响不大的物质，如NaCl)NaCl)，冷却热饱，冷却热饱和溶液法和溶液法( (一般适用于一些温度对溶解度影响较大的物质，如一般适用于一些温度对溶解度影响较大的物质，如KNOKNO3 3) )。如：盐场蒸发海水可以得到粗盐；冷却溶有。如：盐场蒸发海水可以得到粗盐；冷却溶有KNOKNO3 3和和NaClNaCl的热饱和溶液主要析出的热饱和溶液主要析出KNOKNO3 3晶体。晶体。 蒸馏蒸馏( (分馏分馏) )适合分离沸点差别较大的液态混合物。适合分离沸点差别较大的液态混合物。(2011(2011山东高考山东高考30)30)中从下层溶液中从下层溶液V V中将中将BrBr2 2提取出来就是采用蒸馏的方法。提取出来就是采用蒸馏的方法。萃取分液萃取分液利用溶质在不同溶剂中溶解度的差异，用一种溶剂将溶质从利用溶质在不同溶剂中溶解度的差异，用一种溶剂将溶质从其与另一种溶剂形成的溶液中提取出来，再进行分液。其与另一种溶剂形成的溶液中提取出来，再进行分液。(2011(2011山东高考山东高考30)30)中操作中操作即是利用该方法。即是利用该方法。(2)(2)化学化学- -物理方法。物理方法。根据混合物里的各种物质根据混合物里的各种物质( (或离子或离子) )化学性质的不同而采用的化学性质的不同而采用的方法。对于只用物理方法难以分离提纯的混合物方法。对于只用物理方法难以分离提纯的混合物( (设由设由A A和和B B混混合而成合而成) )，可先把其中的某种物质，可先把其中的某种物质B B变成容易与变成容易与A A分离的物质分离的物质C,C,再把再把C C分离出来分离出来( (如有必要再变回为如有必要再变回为B)B)。如。如FeFe2 2O O3 3中含有少量中含有少量AlAl2 2O O3 3，可加入过量，可加入过量NaOHNaOH溶液，充分反应后过滤，滤渣即为溶液，充分反应后过滤，滤渣即为FeFe2 2O O3 3。在滤液中通入过量。在滤液中通入过量COCO2 2，过滤得沉淀，过滤得沉淀Al(OH)Al(OH)3 3，加热灼，加热灼烧即可得烧即可得AlAl2 2O O3 3。 3.3.制备物质时对物质分离提纯的注意事项制备物质时对物质分离提纯的注意事项(1)(1)对物质分离提纯时，为避免引入新的杂质，可选用与被提对物质分离提纯时，为避免引入新的杂质，可选用与被提纯物质纯物质“沾亲带故沾亲带故”( (含有一种相同的离子含有一种相同的离子) )的除杂试剂，并的除杂试剂，并能将杂质转化为另一种状态能将杂质转化为另一种状态( (如气体、沉淀、水如气体、沉淀、水) )的物质。例的物质。例如氯化钡溶液中混有氯化铜时，选用氢氧化钡而不选用氢氧如氯化钡溶液中混有氯化铜时，选用氢氧化钡而不选用氢氧化钠等可溶性的碱溶液。化钠等可溶性的碱溶液。(2)(2)当含有几种杂质时。为保证除杂彻底，要考虑除杂的先后当含有几种杂质时。为保证除杂彻底，要考虑除杂的先后顺序，加入的试剂要过量，但过量的试剂必须在后面的操作顺序，加入的试剂要过量，但过量的试剂必须在后面的操作中除去。中除去。(3)(3)在制备实验设计中，还要考虑在制备实验设计中，还要考虑“绿色化学绿色化学”。“绿色化学绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。【训练训练1 1】下述实验设计能够达到目的的是下述实验设计能够达到目的的是( )( )编号编号实验目的实验目的实验设计实验设计A A除去制取的除去制取的COCO2 2中少量的水中少量的水蒸气蒸气将混合气体通过盛碱石将混合气体通过盛碱石灰的干燥管灰的干燥管B B除去除去KClKCl溶液中混有的少量溶液中混有的少量MgClMgCl2 2加入适量的加入适量的NaOHNaOH溶液，溶液，过滤过滤C C除去食盐中含有少量的氯除去食盐中含有少量的氯化钙、硫酸钠化钙、硫酸钠溶于水向溶液中滴入碳溶于水向溶液中滴入碳酸钠、氯化钡，过滤即酸钠、氯化钡，过滤即可可D D除去氯气中的氯化氢和水除去氯气中的氯化氢和水蒸气蒸气先通过饱和的食盐水，先通过饱和的食盐水，再通过浓硫酸再通过浓硫酸【解析解析】选选D D。碱石灰不仅能吸收水蒸气也能吸收。碱石灰不仅能吸收水蒸气也能吸收COCO2 2，A A项错项错误；误；B B项中引入钠离子，错误；除去食盐中的钙离子和硫酸根项中引入钠离子，错误；除去食盐中的钙离子和硫酸根离子，应先加稍过量的氯化钡，再加过量的碳酸钠离子，应先加稍过量的氯化钡，再加过量的碳酸钠( (除去前面除去前面加入的稍过量的钡离子加入的稍过量的钡离子) )，过滤后滤液中加适量盐酸，过滤后滤液中加适量盐酸( (除去过除去过量的碳酸钠量的碳酸钠) )，加热蒸发可得纯净的氯化钠，加热蒸发可得纯净的氯化钠，C C项错误；项错误；D D项正项正确。确。【训练训练2 2】硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为要化学成分为SiOSiO2 2( (约约45%)45%)、FeFe2 2O O3 3( (约约40%)40%)、AlAl2 2O O3 3( (约约10%)10%)和和MgO(MgO(约约5%)5%)。某同学设计了如下方案，分离样品中各种金属元。某同学设计了如下方案，分离样品中各种金属元素。请回答下列问题。素。请回答下列问题。 (1)(1)写出溶液写出溶液B B的溶质是的溶质是_。(2)(2)参照以下框图形式进一步完成参照以下框图形式进一步完成“溶液溶液C”C”到到“AlAl2 2O O3 3”的流的流程程( (注明试剂、条件和操作注明试剂、条件和操作) )。(3)(3)为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，先将硫酸渣预处理，为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，先将硫酸渣预处理，把铁元素还原成把铁元素还原成FeFe2+2+，再用，再用KMnOKMnO4 4标准溶液在酸性条件下进行标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定。判断到达滴定终点的现象是氧化还原滴定。判断到达滴定终点的现象是_。【解析解析】(1)(1)硫酸渣中加过量盐酸，硫酸渣中加过量盐酸，FeFe2 2O O3 3、AlAl2 2O O3 3和和MgOMgO都跟盐都跟盐酸反应生成相应的盐，过滤后得溶液酸反应生成相应的盐，过滤后得溶液B B中的溶质为：中的溶质为：MgClMgCl2 2、AlClAlCl3 3、FeClFeCl3 3、HClHCl。(2)(2)溶液溶液C C的成分是的成分是AlClAlCl3 3和和MgClMgCl2 2, ,将其转化为将其转化为AlAl2 2O O3 3的系列操作的系列操作流程为：流程为：溶液溶液C C中加过量中加过量NaOHNaOH溶液后和溶液溶液后和溶液D D中通入过量中通入过量COCO2 2后都要将所后都要将所得悬浊液进行过滤。得悬浊液进行过滤。 (3)(3)本滴定过程中不用另加指示剂，当加最后一滴本滴定过程中不用另加指示剂，当加最后一滴KMnOKMnO4 4标准标准溶液时，溶液变为紫红色，且在半分钟内不褪色，即可判断溶液时，溶液变为紫红色，且在半分钟内不褪色，即可判断为终点。为终点。答案：答案：(1)MgCl(1)MgCl2 2、AlClAlCl3 3、FeClFeCl3 3、HClHCl(2)(2)(3)(3)加最后一滴加最后一滴KMnOKMnO4 4标准溶液时标准溶液时 ，溶液变为紫红色，且在半，溶液变为紫红色，且在半分钟内不褪色分钟内不褪色
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