摘要:本文針對化學實驗中常用的除雜方法,除雜原則以及選用的試劑加以整理,歸納.
關鍵詞:化學實驗;除雜方法;原則;試劑
無機物除雜一般應遵循的三原則是:(1) 不增加新的雜質, (2)不減少被提純的物質, (3)被提純物質與雜質易分離。同時還要注意三必須: (1)所加除雜試劑必須過量,才能徹底除盡欲除雜質, (2)由過量試劑帶入的新雜質必須除去, (3) 除雜的試劑必須選擇最佳方案。
除去溶液中雜質的最好方法是,加入某種試劑,使雜質直接轉化為所需要的物質。如不能直接轉化,就需要加入某種試劑,它應既不引入新的雜質,又能把溶液中的雜質轉化為氣體或沉淀等易分離的物質。
一、生成氣體法
通過加熱或加入某種試劑,將雜質變為氣體逸出。例如:NaCl溶液中混有少量Na2CO3,可加入足量鹽酸(HCl),將雜質變為CO2氣體除去 (鹽酸的過量部分可加熱除去)
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
加熱除去過量的鹽酸,就得到NaCl溶液。
二、生成沉淀法
在溶液中加入一種試劑,既不引入新的雜質,又能把溶液中的雜質轉化為沉淀除去。例 設計一個從食鹽(NaCl)溶液中除去Na2SO4的實驗。
[解析] 因為都是鈉鹽,欲除去SO42-,當然加入“適量”的BaCl2溶液為好。但操作要控制“適量”,幾乎是做不到的,因此BaCl2的用量必須過量,這樣,雖可除盡SO42-,卻帶來了新的雜質Ba2+。其正確的實驗過程應該是:
三、氧化—還原法
將溶液中的雜質通過加入氧化劑或還原劑發生氧化—還原反應而除去或轉化為所需要的物質。
例如:FeCl3溶液中混有少量FeCl2,可直接通入Cl2。
2FeCl2+Cl2=2FeCl3
反之,FeCl2溶液中混有少量FeCl3,可加鐵屑(Fe)除去。
2FeCl3+Fe=2FeCl2
四、轉化法
將物質中的雜質通過加熱或加入試劑直接把雜質轉化為所需要的物質。
例如:NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3,可通入CO2,使之轉化。
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
反之,Na2CO3溶液中混有少量NaHCO3,可加入適量NaOH溶液或加熱煮沸而除去。NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
2NaHCO3△ Na2CO3+H2O+CO2 ↑
有機物除雜,往往把有機物轉化為鈉鹽以提高其沸點或增大溶解度而分離。
例 ﹙1﹚如何除去苯中的苯酚? ﹙2﹚如何除去乙醇中的乙酸? ﹙3﹚如何除去苯中的甲苯?
[解析] ﹙1﹚因苯酚具有弱酸性,可與NaOH溶液反應,形成苯酚鈉進入水層,然后用分液漏斗分離。(此題不能用溴水除雜,因三溴苯酚溶于苯。)
﹙2﹚乙酸與乙醇的沸點雖相差較大,但都有揮發性,故不能直接蒸餾。可加入NaOH使乙酸轉變成鹽,再進行蒸餾,乙醇逸出,乙酸鹽留在蒸餾燒瓶中。
﹙3﹚加酸性KMnO4溶液,將甲苯氧化成苯甲酸后,加NaOH溶液,使苯甲酸轉化為苯甲酸鈉進入水層,分液。
(此題不能在氧化成苯甲酸后,用水萃取來分離,因苯甲酸在苯中的溶解度遠大于在水中的溶解度。)
五、水解法
當溶液中的雜質存在水解平衡,可加入試劑破壞水解平衡,使生成沉淀而除去。
例:為了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加熱攪拌的條件下加入一種試劑,過濾后再加入適量鹽酸,這種試劑是
﹙A﹚ NH3·H2O ﹙B﹚ Ba(OH)2
﹙C﹚ Na2CO3 ﹙D﹚ MgO
[解析] 因溶液中存在下列水解平衡:Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+, 故加入MgO發生如下反應: MgO+2H+=Mg 2++H2O, 破壞了上述水解平衡,使Fe3+的水解平衡不斷向右移動,最終生成Fe(OH)3沉淀而除去。 答案為﹙D﹚
六、萃取分液法
適用于互不混溶且密度不同的液體的分離。
例如:碘水中提取碘,可用汽油萃取碘,然后分液。除去乙酸乙酯中的乙酸﹙CH3COOCH2CH3中混有CH3COOH﹚,可加Na2CO3飽和溶液,待分層后分液分離。
再如:如何除去溴乙烷中的少量乙醇?應利用溴乙烷和乙醇在水中的溶解度相差很大的
特點,用水萃取,然后用分液漏斗分離。
(不能用加氫溴酸使乙醇轉化為溴乙烷的方法,因有機反應的條件難以控制,反而增加了除去雜質的難度。)
總之,掌握了這些方法,我們要拓展思路,靈活運用,最大限度地提高學習效率。