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高考化学物质分离提纯的12种操作方法精析
时间:2024-12-23 20:43:50
答案

过滤、蒸发结晶、冷却热饱和溶液结晶、重结晶、蒸馏、萃取分液、升华、磁性分离、渗析、盐析、洗气、液化

在各类化学实验和流程题中,过滤、蒸发结晶、冷却热饱和溶液结晶、重结晶、蒸馏、萃取分液、升华、磁性分离、渗析、盐析、洗气、液化这十二种操作方法是常考的分离提纯技术。

过滤适用于分离固液混合物,实验中必备的仪器包括铁架台(带铁圈)、玻璃棒、普通漏斗、滤纸和烧杯。操作时要注意滤纸紧贴漏斗内壁,滤纸边缘低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘,倾倒时烧杯紧靠玻璃棒,玻璃棒紧靠三层滤纸处,漏斗下端尖部紧靠烧杯内壁。抽滤是一种快速过滤方法,主要仪器有真空泵、抽滤瓶、布氏漏斗、滤纸和玻璃棒。

蒸发结晶适用于溶质溶解度随温度变化不明显或基本无变化的溶质。所需仪器包括铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿和玻璃棒。操作时要注意加热蒸发皿中所盛放的液体不应超过蒸发皿容积的2/3,用玻璃棒不断搅拌,避免液体受热不均匀导致飞溅。当蒸发皿中出现较多固体时(或液体较少时),应停止加热,利用余热将剩余的液体蒸干。

冷却热饱和溶液结晶,即蒸发浓缩、冷却结晶,适用于溶解度随温度显著升高的溶质。操作时要注意加热至高浓度(或饱和态),停止加热并降温,利用温度降低导致溶质溶解度显著下降的特性结晶析出。该方法在流程题中经常出现,因大多数溶质的溶解度随温度升高显著增加。

重结晶原理是为了得到更纯的晶体,将析出的含杂质晶体用适宜溶剂重新溶解,加热浓缩至浓溶液,趁热过滤不溶性杂质,再冷却析出结晶,过滤并干燥处理。适用于杂质在所选溶剂中溶解度很大或很小,易于除去的物质。

蒸馏适用于分离沸点相差较大的液体混合物,主要仪器包括铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管和锥形瓶。操作时注意加热烧瓶时需垫上石棉网,加入少量沸石或碎瓷片防止暴沸,烧瓶中所盛液体体积为1/3~2/3,温度计水银球位置放在蒸馏烧瓶支管口处,冷凝管的冷凝水从下口进,上口出。蒸馏与分馏主要区别在于蒸馏只进行一次气化和冷凝,分离出的物质较纯,而分馏需要多次气化和液化,分离出的物质为混合物。

萃取+分液原理是利用物质在不同溶剂中溶解度的不同,用一种溶剂(萃取剂)提取物质,然后通过分液操作将两种互不相容的液体分开。分液使用梨形分液漏斗。操作要点包括装液、振荡、静置和分液。萃取剂的选择条件包括与原溶剂互不相容、不能与原溶质或原溶剂反应,且溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。

洗气原理是用适当的溶剂来分离气体混合物,常在实验中考察。磁性分离是利用物质的磁性实现快速分离,常见磁性物质为四氧化三铁Fe3O4。升华是分离固体混合物的一种方法,适用于受热易升华和不易升华物质的分离。盐析是利用某些物质(如蛋白质和高级脂肪酸钠)遇到某些无机盐时,溶解度降低而聚沉的性质来分离物质。渗析是分离胶体、分子和离子的混合物,利用半透膜表面的孔径大小只能允许离子和小分子通过的特性。

液化是分离沸点不同的气体,如从空气中获得氮气和氧气、分离甲烷和丁烷的混合物等。工业制备氧气方法为分离液态空气法,实验室制备氧气方法则包括过氧化氢分解、高锰酸钾分解和氯酸钾分解等。

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