劉傳安
初中化學(xué)中有一類“除雜題”,是讓學(xué)生通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ò涯澄镔|(zhì)中混有的少量雜質(zhì)除去,獲得相對(duì)純凈的物質(zhì)?!俺s題”要求學(xué)生注意以下幾點(diǎn):除雜的過(guò)程不能引入新的雜質(zhì);所選擇的試劑一般只與雜質(zhì)反應(yīng),而不與被提純的物質(zhì)反應(yīng);反應(yīng)的產(chǎn)物容易分離,操作簡(jiǎn)單易行;在除雜質(zhì)過(guò)程中,被提純的物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),應(yīng)該復(fù)原為原物質(zhì),即不增(雜)不減(主)。下面,試列舉幾種除雜的方法。
基本方法:必須抓住要提純的物質(zhì)與雜質(zhì)之間的物理或化學(xué)性質(zhì)間的差異與聯(lián)系,然后確定選擇何種試劑或操作方法。
1.物理方法
(1)過(guò)濾法。適用于不溶于液體的固體與液體的分離。如粗鹽的提純;KCl中混有MnO2,可采用溶解、過(guò)濾、 蒸發(fā)和結(jié)晶;MnO2中混有KCl則采用溶解、過(guò)濾、洗滌和烘干。二者不同除雜的方法鑒于前者是除去可溶物中的不容物,后者是除去不容物中的可溶物,這一點(diǎn)在學(xué)生平時(shí)做題中容易犯錯(cuò),一定多次強(qiáng)調(diào)其中的不同點(diǎn)。如氯化鈣中含有少量碳酸鈣雜質(zhì),先將混合物加水溶解,由于氯化鈣溶于水,而碳酸鈣難溶于水,過(guò)濾除去雜質(zhì)碳酸鈣,然后蒸發(fā)濾液,得到固體氯化鈣。如果要獲得雜質(zhì)碳酸鈣,可洗滌烘干。
(2)結(jié)晶法。原理是幾種可溶性固態(tài)物質(zhì)的混合物,根據(jù)它們?cè)谕蝗軇┲械娜芙舛然蛉芙舛入S溫度的變化趨勢(shì)不同,可用結(jié)晶的方法分離,只用于分離可溶性混合物或除去可溶性雜質(zhì)。具體方法有兩種。
一是冷卻熱飽和溶液法。適用于固體溶解度隨溫度變化影響較大的。如冷卻KNO3溶液以獲得KNO3晶體,除去固體硝酸鉀中混有的氯化鈉雜質(zhì),先在較高溫度下制成硝酸鉀的飽和溶液,然后逐步冷卻,由于硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而顯著增大,溫度降低,大部分硝酸鉀成為晶體析出,而氧化鈉的溶解度隨溫度的升高而增大得不顯著,所以大部分氯化鈉仍留在母液中,通過(guò)過(guò)濾把硝酸鉀和氧化鈉溶液分開。為進(jìn)一步提純硝酸鉀,可再重復(fù)操作一次,叫重結(jié)晶或再結(jié)晶。
二是蒸發(fā)溶劑法。適用于固體溶解度隨溫度變化不大的。如海水曬鹽,除NaCl中混有的少量KNO3以提純NaCl,都可以采用此方法。
2.化學(xué)方法
化學(xué)原理:通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分離混合物或除去成分中的雜質(zhì),以達(dá)到提純的方法。操作時(shí)應(yīng)該注意:所選的試劑一般只能和雜質(zhì)反應(yīng),而不能和被分離或提純的物質(zhì)反應(yīng)。
(1)氣化法。采用加熱的方法或加入某種氣化劑,將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體(氣化劑通常為稀鹽酸或稀硫酸),如可選用稀鹽酸除去KCl溶液中混有的少量K2CO3,稀鹽酸與K2CO3反應(yīng)生成KCl和H2O和CO2,CO2是氣體揮發(fā)了,加入的稀鹽酸一定要適量,否則會(huì)引入新的雜質(zhì)。但是不能加入稀硫酸或稀硝酸,否則會(huì)生成K2SO4或KNO3。在如KCl中混有少量的KClO3,可用加熱將KClO3分解為KCl和O2,這樣就除去KCl中混有少量的KClO3。
(2)沉淀法。在混合物里加入某種試劑,使其中一種以沉淀形式分離除去的方法。用該種方法一定注意不能引入新的雜質(zhì),如KCl溶液中混有少量的K2SO4,可以用適量的BaCl2溶液除去,如果用BaNO3溶液,會(huì)生成KNO3引入新的雜質(zhì)。再如除去HNO3溶液中混有的HCL,氯離子與銀離子可形成難容性的沉淀,所以加入適量的AgNO3溶液可除去HNO3溶液中混有的HCL。
(3)溶解法。用酸或者把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體從而除去,如Ag粉中混有少量的Fe粉,可用稀硫酸除去。
(4)轉(zhuǎn)化法。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為被提純的物質(zhì),如加入適量的Ba(NO3)2可除去HNO3中混有的H2SO4,加入適量的鹽酸可以除去NaCl中混有的Na2CO3,長(zhǎng)期敞口放置的NaOH溶液會(huì)變質(zhì),選用適當(dāng)?shù)脑噭┏ルs質(zhì),長(zhǎng)期敞口放置的NaOH溶液因吸收空氣中的CO2而生成Na2CO3,故該題的要求是除去NaOH溶液中的Na2CO3也就是要把NaOH轉(zhuǎn)化為Na2CO3,NaOH與Na2CO3陽(yáng)離子同為Na+要除去CO32-,同時(shí)要提供OH-。
(5)加熱法。通過(guò)加熱或高溫可以將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為被提純的物質(zhì),如除去CaO中混有CaCO3,由于CaCO3高溫可分解為CaO和CO2,氣態(tài)的CO2會(huì)逸出,剩余物為CaO,故只要將混合物高溫煅燒即可除去雜質(zhì)。再例如CuO中混有Cu,在空氣或在氧氣加熱銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅,所以把混合物在空氣或氧氣中加熱即可。
(6)置換法。用活潑金屬置換弱金屬鹽中的不活潑金屬元素,從而達(dá)到除去雜質(zhì)的目的。如Zn(NO3)2溶液中含有少量的AgNO3,仔細(xì)觀察Zn(NO3)2和AgNO3, Zn(NO3)2中鋅元素的金屬單質(zhì)活動(dòng)性大于AgNO3中銀元素形成的金屬單質(zhì),根據(jù)金屬活動(dòng)性順序中前面金屬后面金屬?gòu)乃柠}溶液中置換出來(lái),不難看出要除掉AgNO3,最好將其轉(zhuǎn)化為Zn(NO3)2,可將混合溶液中加入適量的Zn粉然后過(guò)濾,再用過(guò)濾法把不溶物除去。
(7)吸收法。常用來(lái)除去氣體中的雜質(zhì),使用適當(dāng)?shù)脑噭┡c氣體中的雜質(zhì)反應(yīng)即可達(dá)到目的。如H2中混有CO2可通過(guò)盛有NaOH溶液的洗氣瓶,來(lái)吸收CO2,然后再通過(guò)濃硫酸干燥。
當(dāng)然,在具體做題過(guò)程中,學(xué)生要靈活運(yùn)用以上方法,牢記酸堿鹽的溶解性、金屬活動(dòng)性順序、物質(zhì)間的相互關(guān)系,才能熟練運(yùn)用恰當(dāng)方法除去雜質(zhì),在考試中取得好成績(jī)。
(責(zé)任編輯 付淑霞)