常用除雜質的物理方法

物質的除雜又叫物質的提純，是把混合物中少量的雜質除去，得到純淨的物質。

將混合物中的幾種物質分開而分別得到較純淨的物質，這種方法叫做混合物的分離。將物質中混有的雜質除去而獲得純淨物質，叫提純或除雜。除雜題是中學化學的常見題，它靈活多變，可以綜合考察學生的解題能力。現列舉幾種物理除雜方法：

一、除雜必須遵守的原則

1。 不增：不能增加新的雜質。

2。 不減：被提純的物質不能減少。

3。 易分：操作簡便，易於分離。

二、常用物理方法

根據被提純物質與雜質的物理性質的聯絡和差異，其除雜的方法主要有：

1．過濾

⑴ 原理:

根據固體的溶解度不同，把不溶於液體的固體與液體透過過濾而分開的方法稱為過濾法。過濾是除去溶液裡混有不溶於溶劑的雜質的方法。

⑵ 適用範圍：

不溶固體和液體間的分離。如用過濾法除去粗食鹽中少量的泥沙。

⑶ 儀器：

漏斗、鐵架臺、燒杯、玻璃棒、濾紙

⑷ 操作要領：

要做到一貼、二低、三靠、四洗。

① 一貼：將濾紙摺疊好放入漏斗，加少量蒸餾水潤溼，使濾紙緊貼漏斗內壁，紙和壁間無氣泡。

② 二低：濾紙邊緣略低於漏斗口，漏斗中液體的液麵應略低於濾紙的邊緣。

③ 三靠：傾倒過濾液的燒杯口緊靠玻璃棒；玻璃棒的末端輕輕靠在三層濾紙一邊；漏斗頸的末端管口應與接受器的內壁緊靠。

④ 四洗：如果過濾的目的是為了得到沉澱，要用蒸餾水洗滌沉澱物，透過過濾器洗滌沉澱的方法：向過濾器中加蒸餾水，使水面沒過沉澱物，待溶液全部濾出後，重複操作2～3次。

⑸ 注意：

對於有些溶液，溫度下降，會有晶體析出，應該趁熱過濾。

⑹ 例舉：

除去食鹽中的泥沙。將含有泥沙的食鹽溶於水，利用食鹽溶於水而泥沙不溶，透過過濾把泥沙從食鹽中除去，再把濾液蒸乾即得純淨的食鹽。

如氯化鈣中含有少量碳酸鈣雜質，先將混合物加水溶解，由於氯化鈣溶於水，而碳酸鈣難溶於水，過濾除去雜質碳酸鈣，然後蒸發濾液，得到固體氯化鈣。如果要獲得雜質碳酸鈣，可洗滌烘乾。

思考：

如何判斷沉澱是否洗淨？

提示：取洗滌液，檢測其中不含沉澱表面的可溶物質的離子。

2．蒸發

⑴ 原理：

蒸發是將溶液濃縮、溶劑氣化或溶質以晶體析出的方法。

⑵ 範圍：

適合於把可溶性固體從溶劑中分離出來。

⑶ 儀器：

鐵架臺（帶鐵圈）、蒸發皿、酒精燈、玻璃棒。

⑷ 注意：

a 用玻璃棒攪拌直至少量溶劑；

b 溶劑易揮發或易燃燒，採用水浴加熱。

⑸ 例舉：

從氯化鈉溶液中提取氯化鈉，蒸發溶液，使氯化鈉析出。

3. 結晶

⑴ 原理：

結晶是溶質從溶液中析出晶體的過程，適用於分離可溶性混合物或除去可溶性雜質。幾種可溶性固態物質的混合物，根據它們在同一溶劑中的溶解度和溶解度隨溫度的變化趨勢不同，可用結晶的方法分離。

⑵ 條件：

固體的溶解度小或者固體的溶解度隨溫度升高變化較大。

⑶ 範圍：

固體的溶解度小一般用蒸發結晶法；固體的溶解度隨溫度升高變化較大，一般用冷卻結晶法或者重結晶法。

⑷ 儀器：

過濾儀器、蒸發儀器。

⑸ 操作步驟：

把混合物製成高溫下的飽和溶液，降溫結晶。

基本環節：溶解—蒸發濃縮—趁熱過濾—冷卻結晶—洗滌乾燥

注意點：加熱蒸發皿使溶液蒸發時、要用玻璃棒不斷攪動溶液，防止由於區域性溫度過高，造成液滴飛濺。當蒸發皿中出現較多的固體時，即停止加熱。

⑹ 型別：

有蒸發溶劑結晶（蒸發結晶）和冷卻熱飽和溶液結晶（冷卻或降溫結晶）。適用於溶解度隨溫度變化不大的溶質。

⑺ 例舉：

從食鹽水中提取氯化鈉晶體，蒸發濃縮，冷卻結晶，就可以得到氯化鈉。

4. 重結晶

⑴ 原理

：當溶液蒸發濃縮到一定濃度後，冷卻就會有溶質的晶體析出，如果結晶所得的物質純度不符合要求，需要重新加入一定溶劑進行溶解、蒸發和再次結晶，這個過程稱為重結晶。

⑵ 適用條件

① 雜質在所選溶劑中溶解度很大或很小，易於除去。

② 被提純的物質在所選溶劑中的溶解度受溫度的影響較大；該物質在熱溶液中的溶解度較大，冷溶液中的溶解度較小，冷卻後易於結晶析出。

⑶ 實驗裝置與操作步驟

加熱溶解―→趁熱過濾―→冷卻結晶

如：將KNO3和NaCl分離，硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高增大，而氯化鈉幾乎不變，利用這個性質可以將二者分離，具體操作如下：

利用二者的溶解度不同，將混合物配成溶液，加熱至沸騰，濃縮至一定程度時，氯化鈉先達到飽和析出，此溫度下硝酸鉀的溶解度極大，仍然留在母液中。待到大量氯化鈉析出後，停止加熱，趁熱過濾（防止溫度下降硝酸鉀析出）。氯化鈉以晶體形式存在，而硝酸鉀仍以溶液態留在母液中，再對濾液進行冷卻結晶得到硝酸鉀晶體以此達到分離的目的。為進一步提純硝酸鉀，可再重複操作一次，叫重結晶或再結晶。

5．蒸餾、分餾

蒸餾是提純或分離沸點不同的液體混合物的方法。

用蒸餾原理進行多次多種混合液體的分離，叫分餾。

混合液中各成分經加熱，將沸點低的物質先分離出來。

⑴ 原理：

利用液體的沸點不同，經過加熱冷凝使液體分離的操作。

⑵ 條件：

液體的沸點相差比較大。

⑶ 範圍：

適用於沸點不同且互溶的液體混合物的分離。

⑷ 儀器：

酒精燈、鐵架臺（帶鐵圈、鐵夾）、石棉網、蒸餾燒瓶、冷凝管、接應管、錐形瓶、溫度計。

⑸ 操作要領：

① 在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片，防止液體暴沸。

② 溫度計水銀球的上緣應與蒸餾燒瓶支管口下緣位於同一水平線上，以測定蒸氣的溫度。

③ 蒸餾燒瓶中所盛放液體不能超過其容積的2/3，也不能少於 l/3。

④ 冷凝管中冷卻水流向，逆流冷凝。從下口進，上口出，以達到較好的冷凝效果。

⑤ 加熱溫度不能超過混合物中沸點最高物質的沸點。

⑹ 例舉：

酒精中混有水，加氧化鈣，蒸餾可除去水；除去乙醚中少量的酒精。

用分餾的方法進行石油的分餾。

6. 萃取

⑴ 原理：

利用溶質在互不相溶的溶劑中溶解度的不同，選擇萃取劑將溶質從一種溶劑中轉移到另一種溶劑中的方法。

⑵

選用萃取劑的原則：

① 萃取劑與原溶劑互不相溶；如萃取溴水中的溴或碘水中的碘就不能用酒精。

② 溶質在萃取劑中溶解度要大於原溶劑中的溶解度。

③ 萃取劑與原溶劑和被提取物不反應。

④ 萃取劑與被萃取的物質要易於分離。

⑶ 範圍：

適合於溶質在互不相溶的液體中的分離。

⑷ 儀器

：分液漏斗、鐵架臺（帶鐵圈）、燒杯

⑸ 注意：

① 事先檢查分液漏斗是否漏液；

② 分別從分液漏斗上、下口分離兩層液體。加萃取劑後充分振盪，靜置分層後，開啟分液漏斗活塞，從下口將下層液體放出，並及時關閉活塞，上層液體從上口倒出。

⑹ 例舉：

從碘水中提取碘，加四氯化碳，振盪後用分液漏斗分離。

7. 分液

⑴ 原理：

用分液漏斗將兩種密度不同且又互不相溶的液體混合物分離的方法。

⑵ 條件：

液體互不相溶

⑶ 範圍：

適合於把兩種互不相溶、密度也不相同的液體分離。

⑷ 儀器：

分液漏斗、鐵架臺（帶鐵圈）、燒杯

⑸ 操作要領：

裝液→混合振盪→靜置分層→分液，待液體分層後，將分液漏斗上部的玻璃塞開啟，或使玻璃塞上的凹槽對準瓶頸部的小孔（使漏斗內外空氣相通，便於放出下層液體），再將分液漏斗下面的活塞擰開，下層液體從分液漏斗下端慢慢流出，當下層液體剛好流完便立即關閉活塞，不要讓上層液體流出。上層液體要從分液漏斗上口倒出。

⑹ 注意：①

分液操作時注意“先下後上、下流上倒”的順序。下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。

② 為確保液體順利流出，一定要開啟分液漏斗上部的玻璃塞或使瓶塞的凹槽與瓶頸處的小孔對齊，與大氣相通。

⑺ 例舉：

乙酸乙酯與飽和Na2CO3溶液，苯和水分離。

8．滲析

⑴ 原理：

利用半透膜（如膀胱膜、羊皮紙、玻璃紙等），使膠體跟混在其中的分子、離子分離的方法。常用滲析的方法來提純、精製膠體溶液。

⑵ 條件：

一種是膠體，一種是溶液

⑶ 範圍：

滲析適用於膠體與溶液的分離。

⑷ 儀器：

燒杯、半透膜袋

⑸ 方法

：將混有離子或小分子雜質的膠體裝入半透膜的袋裡，再把半透膜袋浸泡在水裡，若使滲析效率提高，可多次換水或將袋放在水流中，從而使離子和分子從膠體溶液裡分離出來。

⑹ 注意：

最好在流動的水中進行

⑺ 例舉：

雞蛋白中混有少量氯化鈉，把混合溶液裝在半透膜袋中，置於流動的水中。

9. 洗氣

⑴ 原理：

利用氣體的溶解性或化學性質不同，將混合氣體分離開來的方法。

⑵ 條件：

一種氣體不溶或不反應，一種氣體可溶或可反應。

⑶ 範圍：

適合於混合氣體的分離。

⑷ 儀器：

洗氣瓶、導管

⑸ 注意：

不要引進新的氣體雜質，最後能夠產生被提純的氣體。

⑹ 例舉：

CO2氣體中在混有HCl氣體，將混合氣體透過水洗去HCl。

10. 鹽析

⑴ 原理：

利用輕金屬鹽能夠降低膠體溶解度的性質，分離提純膠體的方法

⑵ 條件：

一種是膠體，一種是溶劑

⑶ 範圍：

適合膠體和溶劑的分離

⑷ 儀器：

燒杯、過濾裝置

⑸ 注意：

方法是鹽析，操作是過濾

⑹ 例舉：

硬脂酸鈉中混有甘油，加少量食鹽，使硬脂酸鈉析出，然後過濾分離。

11. 色譜

⑴ 原理：

利用吸附劑對不同有機物的吸附作用不同分離提純有機物的操作。

⑵ 條件：

同一吸附劑吸附有機物能力不同。

⑶ 範圍：

適合分離吸附能力不同的有機物。

⑷ 儀器：

吸附柱

⑸ 注意：

選擇碳酸鈣、矽膠、氧化鋁、活性炭等吸附劑

⑹ 例舉：

葉綠素和葉黃素的分離，以碳酸鈣粉末為吸附劑，裝入吸附柱中，加入混合物分離。

12. 昇華

⑴ 原理：

固態物質加熱時不經過液態而直接變為氣態，蒸氣受到冷卻後又直接冷凝為固體，這個過程叫做昇華。

⑵ 條件：

利用某些物質具有昇華的特性，將這種物質和其它受熱不升華的物質分離開來。

⑶ 範圍：

昇華法只能用於在不太高的溫度下有足夠大的蒸氣壓的固態物質的分離與提純。

⑷ 儀器：

酒精燈、鐵架臺（帶鐵圈）、燒杯、燒瓶

⑸ 注意：

① 要注意溫度的控制得當，最好用水浴加熱進行實驗。

② 用加冷水的圓底燒瓶底部收集，要注意昇華的燒杯口要適中。

⑹ 例舉：

加熱使碘昇華，來分離I2和SiO2的混合物。樟腦或萘與氯化鈉的混合物。

但NH4Cl固體中的I2不能用昇華的方法分離。