物質的分離與提純的原則和方法

宋學松

摘要：物質的分離和提純是化學知識在一個較高層次的鞏固和應用，是培養學科能力的一個重要平臺，是化學學科重要且獨有的考試形式，對“物質的分離和提純”的考查主要是以除雜質題型為主，命題內容向密切聯系生產和生活實際、注重考查學生運用化學知識、科學方法來分析問題、解決問題的能力方面發展，重在考查混合物的分離方法及學生的發散思維與應變能力。

關鍵詞：分離；提純；過濾

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）05-0154

所謂物質的分離，是指通過適當的方法，把混合物中的各種物質彼此分開，得到各種不同的物質，并恢復到各種物質原來的存在狀態，原混合物中各成分都必須保留。所謂物質的提純，是指采用合適的分離方法除去被提純物中的少量雜質，得到某一種相對純凈的物質。

將分離和提純物質的方法分為物理方法和化學方法兩大類。

一、分離和提純物質的原則

1.物理方法優先的原則。這是因為使用物理方法，一般都是操作簡便、不需要引入新的物質參加反應。因此，只要能用物理方法，就不要使用化學方法。

2.正確選擇時間的原則。用化學方法分離和提純物質，需要加入適當的化學試劑，以分離混合物或者把雜質轉化為可以除去的物質。正確選擇試劑是運用化學方法除雜質的關鍵，其要求是：（1）所選擇的除雜試劑一般只能與雜質反應，而不與被提純的物質反應，即不減少被提純物質的質量；（2）除去雜質的過程中不能引入新的雜質；（3）雜質與除雜試劑反應所生成的產物，要易與被提純物分離，即實驗操作簡便易行；（4）若操作過程中，除雜試劑已與被提純物質的主物質反應，則應把生成的這種物質“復原”為被提純物質的主物質。

3.物質提純的原則簡記為：不增（雜）、不減（主）、易分離、易復原。

二、物理方法

1.過濾法。過濾是把不溶于液體的固體物質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；（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，一般需要經過溶解、過濾、蒸發、干燥等實驗步驟。

2.結晶法。結晶法是利用混合物中各物質在一種溶劑中的溶解度不同而把它們分離的方法。常用的結晶方法有：（1）冷卻熱飽和溶液（簡稱降溫結晶），適用于溶解度受溫度變化影響較大的固態物質的提純，例：對混有少量NaCl的KNO3的提純；（2）蒸發結晶，適用于溶解度受溫度變化影響不大的固態物質的提純，例：海水曬鹽、對混有少量KNO3的NaCl的提純；（3）適用于溶劑和溶質的分離，例：把溶質ZnSO4從ZnSO4溶液中分離出來，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冷卻結晶；④過濾。

3.蒸餾法。蒸餾法是分離和提純液態混合物的常用方法，運用這一方法：（1）可把沸點不同的物質從混合物中分離出來，例：酒精的沸點是78°C，水的沸點的100°C，將50%的酒精溶液進行蒸餾、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除掉，例：將自來水進行蒸餾、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，例：使用活性炭可吸附有味氣體和有顏色的物質，以達到提純物質的目的。

三、化學方法

1.轉化法。此法是向混合物中加入適宜的試劑，讓它與雜質的一部分結合或是讓它與雜質反應，轉化生成被提純物。例：Na2SO4溶液中混有少量NaOH雜質，可以向混合溶液中滴加適量的H2SO4溶液，發生中和反應，并生成Na2SO4；KCl溶液中混有少量HCl雜質，可加入適量的KOH溶液，發生中和反應生成KCl。又如：除去FeCl2溶液中混有的少量CuCl2雜質，可向混合溶液中加入稍微過量的鐵粉，充分攪拌，使Fe和CuCl2反應，生成FeCl2和Cu，然后過濾，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反應轉化為沉淀，再用過濾法除去沉淀，在這一操作過程中應該注意：所加試劑在雜質反應生成沉淀的同時，生成的另一種物質應是被提純物，否則，就會出現新的雜質。例：稀硝酸中混有鹽酸，所含雜質為Cl-，可以滴加適量的AgNO3溶液，使Cl-與AgNO3反應生成AgCl沉淀，生成的另一種物質為HNO3；即達到了提純的目的。

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），使其所含雜質轉化為氣體而被除去，另一種產物為被提純物。如混合物所含雜質是受熱容易分解物質，且分解產物之一是被提純物，另一產物是氣體或者水；或者分解產物都為氣體和水，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，生成NaNO3、H2O和CO2氣體，然后經過蒸發、冷卻結晶，可得到純凈的NaNO3。

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

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，可以加入稍微過量的CuCl2溶液，不斷攪拌，使Fe與CuCl2完全反應，生成Cu和FeCl2后過濾，濾紙上的物質即為純凈的Cu粉。

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

（作者單位：安徽省郎溪縣郎溪實驗初級中學242000）