例谈物质的提纯和鉴别

徐会洋+马逸群

一、物质的提纯

采用适当的操作方法，把混合物中的杂质分离出去，从而保留一种有效成分，这一过程叫做物质的提纯，又叫除杂。

1.物质提纯的基本原则

（1）不增：除杂过程中不能增加新的杂质。

（2）不减：有效成分不能减少，即除杂试剂与有效成分不反应，操作过程中有效成分不能流失等。

（3）易分：有效成分与杂质容易分离，多将杂质转变为沉淀、水、气体等。

2.物质提纯的常用方法

（1）过滤法：将不溶于液体的固体与液体分离的一种方法。如净化浑浊的井水时，通过过滤即可除去泥沙等不溶物，得到澄清透明的水。

（2）结晶法：混合物中两种固体的溶解度存在明显的差异，就可以采用降温结晶的方法将它们分离。如除去KNO3中混有的少量NaCl，可以先将混合物溶于水，制成较高温度下的KNO3饱和溶液，降温后大部分KNO3结晶析出，NaCl仍留在溶液中，再过滤即得纯净的KNO3。

（3）蒸发法：根据杂质与有效成分的挥发性不同，可以通过蒸发的方法使它们分离。如氯化钠溶液中含有杂质盐酸，可以通过蒸发使HCl挥发，从而留下纯净的氯化钠溶液；从蔗糖溶液里提取蔗糖，也是通过蒸发达到目的的。

（4）蒸馏法：根据混合液体（或液—固体系）中各组分的沸点不同，使低沸点的组分蒸发、冷凝，从而实现所含组分的分离。如实验室利用硬水制取蒸馏水，通过加热到100℃使水蒸发进入冷凝装置，钙、镁化合物等杂质则留在了蒸馏器中。

（5）酸溶法：将杂质溶解到酸溶液中的一种提纯方法。如除去Cu粉中的少量CuO，可以向混合物中加入稀盐酸或稀硫酸，使CuO全部溶解，再过滤即得纯净的铜。

（6）沉淀法：将杂质转化为沉淀的一种方法，因为沉淀易于清除。如果杂质中含有OH-，可以加入含有Cu2+或Fe3+的盐溶液，使杂质转变为Cu（OH）2或Fe（OH）3沉淀而滤出；如果杂质中含有CO2-3，可以加入含有Ca2+或Ba2+的盐溶液，使杂质转变为CaCO3或BaCO3沉淀而滤出；如果杂质中含有SO2-4，可以加入含有Ba2+的盐溶液，使杂质形成BaSO4沉淀而滤出；如果杂质中含有Cl-，可以加入含有Ag+的盐溶液，使杂质形成AgCl沉淀而滤出。

（7）气化法：将杂质转化为易于逸出反应体系的气体的一种方法。如除去NaCl溶液中混有的Na2CO3，可以向混合溶液中逐滴加入稀盐酸，直至无气泡放出，即得纯净的NaCl溶液。

（8）互变法：通过化学反应，将杂质转化为有效成分。如清除CO2中混有的少量CO，可以将混合气体通过灼热的CuO，CO即被氧化成CO2，如此既除去了杂质气体CO，又增加了有效成分CO2的量。

（9）置换法：通过置换反应，将杂质转化为容易分离的物质。如除去FeSO4溶液中混有的少量CuSO4，可以利用Fe粉置换出Cu，再滤去Cu和过量的Fe，即得较为纯净的FeSO4溶液。

（10）吸收法：一般是除去气体中杂质的提纯方法。如除去H2中混有的水蒸气、CO2等杂质，可以将混合气体依次通过盛有NaOH溶液、浓H2SO4的洗气瓶，从而得到纯净、干燥的H2。

（11）加热法：通过加热（或高温煅烧），使杂质变为气体逸出。如除去生石灰中混有的少量石灰石，可以将混合物煅烧至恒重，即得较为纯净的生石灰。

需要说明的是，生产、生活中提纯物质时，常将几种提纯方法联合起来使用。如粗盐的提纯，先通过溶解将粗盐中的有效成分（氯化钠）变成液体，再通过过滤将液体（盐水）与不溶性杂质（泥沙）分离，接下来，蒸发盐水即得精盐。

3.走进中考

例1（广东）下列除去杂质（括号内）的方法正确的是（）

A.CO（CO2）：通过灼热的氧化铜

B.NaOH溶液（Na2CO3）：加适量稀盐酸

C.NaCl溶液（盐酸）：加热蒸发

D.铁粉（氧化铜粉末）：加入足量稀硫酸

解析：本题主要涉及蒸发法、气化法、酸溶法等提纯方法。将A项中混合气体通过灼热的氧化铜时，有效成分CO被反应，而杂质CO2仍然存在（合理的除杂试剂是NaOH溶液）。向B项中混合溶液里加入稀盐酸时，不仅除去了杂质Na2CO3，同时也破坏了有效成分NaOH（合理的除杂试剂是石灰水）。加热C项中混合溶液时，HCl很快挥发，正好留下有效成分NaCl的溶液。向D项中固体混合物加入稀硫酸时，不仅除去了杂质氧化铜，同时清除了有效成分铁粉（正确的除杂方法是用磁铁吸引）。

答案：C

例2（上海）除去溶液中的少量杂质，试剂选择正确的是（）

选项溶液杂质试剂ANaNO3Na2CO3适量BaCl2溶液BCaCl2稀盐酸足量CaCO3固体CZnSO4CuSO4足量铜粉DFe2（SO4）3Na2SO4足量NaOH溶液解析：本题主要涉及沉淀法、气化法、互变法、置换法等提纯方法。A项中除杂试剂BaCl2溶液虽然能清除杂质Na2CO3，但反应又引入了新杂质NaCl＼[合理的除杂试剂是Ba（NO3）2溶液＼]。B项中除杂试剂CaCO3与杂质稀盐酸反应，能生成有效成分CaCl2和极易逸出的CO2气体，且过量的CaCO3过滤即可除去。C项中的除杂试剂铜粉与杂质CuSO4不反应（合理的除杂试剂是锌粉）。D项中的除杂试剂NaOH溶液与杂质Na2SO4不反应，反而与有效成分Fe2（SO4）3反应。

答案：B

例3（泰州）下列除去杂质（少量）的方法中，正确的是（）

选项物质杂质除杂方法AH2HCl通过饱和的Na2CO3溶液BKNO3晶体NaCl高温下制成饱和溶液，降温结晶，过滤，洗涤烘干CNaCl晶体Na2CO3加稍过量稀盐酸，蒸发结晶DKCl溶液K2SO4加稍过量Ba（NO3）2溶液，过滤解析：本题主要涉及沉淀法、气化法、结晶法、互变法和吸收法等提纯方法。A项中除杂试剂Na2CO3溶液虽然能清除杂质HCl气体，但反应又产生CO2气体，混入H2之中成为新的杂质（合理的除杂试剂是NaOH溶液）。B项中有效成分KNO3的溶解度受温度变化的影响很大，杂质NaCl的溶解度受温度变化的影响很小（且NaCl含量少），所以KNO3中混入少量NaCl时，可以使用冷却热饱和溶液（降温结晶法）的方法提纯。C项中除杂试剂稀盐酸既能将杂质Na2CO3清除掉，又同时产生有效成分NaCl，且过量的盐酸通过加热蒸发即可除去，可得到纯净的NaCl晶体。D项中的除杂试剂Ba（NO3）2溶液虽能除去杂质K2SO4，但反应同时产生了新的杂质KNO3，而且过量的Ba（NO3）2也混入了KCl溶液中不易除去（合理的除杂试剂是BaCl2溶液）。

答案：BC

例4（十堰）为除去粗盐中的泥沙、CaCl2、MgCl2、Na2SO4得到NaCl，可将粗盐溶解于水，然后进行下列六项操作：①过滤、②加适量盐酸、③加过量Na2CO3溶液、④加过量NaOH溶液、⑤加过量BaCl2溶液、⑥蒸发，正确的操作顺序是（）

A.①④⑤③②⑥B.④①③⑤②⑥

C.⑤④③②①⑥D.⑤④③①②⑥

解析：本题主要涉及沉淀法、结晶法和过滤法等提纯方法。粗盐中不仅含有不溶性泥沙，还含有三种可溶性杂质（所含杂质离子分别是SO2-4、Mg2+、Ca2+），可以将这些杂质转化为沉淀除去。因为每一步的除杂试剂都过量，所以后加入的除杂试剂，不仅要除去对应的杂质，还要把先加入的除杂试剂的过量部分除去，如Na2CO3就必须在BaCl2的后面加入，这样Na2CO3既能清除杂质CaCl2，又能清除过量的BaCl2；NaOH、NaCO3这两种除杂试剂的过量部分，最后用盐酸除去；既然盐酸是最后加入的除杂试剂，那么Na2CO3、NaOH、BaCl2这三种除杂试剂中最后加入的那种除杂试剂一定要能与盐酸反应，所以与盐酸不反应的BaCl2溶液不能在加入盐酸的前一步加入。综上，除杂试剂的加入顺序是：NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；或BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸；或BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。

答案：D

二、物质的鉴别

物质的鉴别，是指采用适当的检验方法，对可能存在的物质进行确认，也叫物质的区别、区分。

1.物质鉴别的原则

（1）避同求异：所用方法能使有关成分呈现不同的实验现象，从而由实验现象准确推出存在的物质。

（2）先后有序：先取样（因为是破坏性实验），再鉴别；先观察物理特征（有无明显的颜色、气味等特征），再使用特征反应（有无沉淀、气体、变色等现象出现）。

2.物质鉴别的常用方法

①不限定试剂：方法开放，有多种试剂可以选择使用，如酸或碱的鉴别。

②限定一种试剂：只允许使用一种鉴别试剂，当把这种试剂分别加入n种待鉴物质中时，能出现n种不同的实验现象。如鉴别石灰水、稀盐酸、氯化钠三种无色溶液，只用石蕊溶液这一种试剂即可完成鉴别任务。

③不另选试剂：先找出有物理特征的物质（通过看颜色、闻气味），再用它作下一步的鉴别试剂（无试剂鉴别就此转化为有试剂鉴别），如鉴别FeCl3、HCl、NaCl、Ca（OH）2四种溶液，不用其他试剂就可以完成。如果几种待鉴溶液都是无色的，则采用两两混合法（若n种溶液呈现n种不同现象，就能完成鉴别），如鉴别Na2CO3、HCl、BaCl2、AgNO3四种溶液，即可采用这种方法（出现2次沉淀、1次气体的是Na2CO3溶液，出现1次沉淀、1次气体、1次无明显现象的是盐酸，出现2次沉淀、1次无明显现象的是BaCl2溶液，出现3次沉淀的是AgNO3溶液）。

3.常见物质的鉴别方法

（1）酸：用紫色石蕊溶液（变红色）、pH试纸（pH<7）、活泼金属（产生可燃性气体）或碳酸盐（冒气泡）等。

（2）碱：用无色酚酞溶液（变红色）、pH试纸（pH>7）或硫酸铜溶液（产生蓝色沉淀）等。

（3）碳酸盐：加入稀盐酸或稀硫酸，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。

（4）可溶性硫酸盐：加入Ba（NO3）2溶液，能形成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

（5）盐酸盐（氯化物）：加入AgNO3溶液，能形成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

（6）铵盐：与碱混合研磨，能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。

（7）氢气：点燃，能产生爆鸣声。

（8）氧气：将带火星的木条伸入其中，能复燃。

（9）二氧化碳：通入澄清的石灰水中，能使石灰水变浑浊。

（10）蛋白质：点燃，能产生烧焦羽毛的气味。

（11）淀粉：滴加碘水，淀粉能变成蓝色。

4.走进中考

例5（天津）下列区分物质的方法不正确的是（）

A.用水区分碳酸钙粉末和碳酸钠粉末

B.用水区分硝酸铵固体和氢氧化钠固体

C.用硝酸钡溶液区分稀盐酸和稀硫酸

D.用酚酞溶液区分稀盐酸和食盐水

解析：本题涉及对酸、碱、碳酸盐、铵盐、盐酸盐的鉴别。A项，碳酸钙不溶于水，碳酸钠溶于水，因此能用水区分它们。B项，硝酸铵溶于水使溶液温度降低，氢氧化钠溶于水使溶液温度升高，因此也能用水区分它们。C项，硝酸钡溶液能与稀硫酸反应（产生白色沉淀），不与稀盐酸反应，因此能用硝酸钡溶液区分它们。D项，稀盐酸显酸性、食盐水显中性，它们都不能使酚酞溶液变色，因此用酚酞溶液不能区分它们（正确的区分试剂是紫色石蕊溶液）。

答案：D

例6（达州）下列有关物质的鉴别方法不正确的是（）

A.用燃烧的方法鉴别羊毛和塑料

B.用碘液鉴别淀粉和白糖

C.用肥皂水鉴别硬水和软水

D.用观察颜色的方法鉴别一氧化碳和二氧化碳

解析：本题涉及不同类有机物、硬水和软水、碳的两种氧化物的鉴别。用燃烧的方法可以鉴别羊毛和塑料（有烧焦羽毛气味的是羊毛），用碘液可以鉴别淀粉和白糖（变蓝色的是淀粉），用肥皂水可以鉴别硬水和软水（产生较多白色垢状物的是硬水）。由于一氧化碳和二氧化碳都是无色气体，因此无法通过观察法鉴别它们（合理的鉴别试剂是石灰水或点燃看可燃性）。

答案：D

例7（衡阳）能将氢氧化钠、氯化钠和盐酸三种溶液一次性鉴别出来的是（）

A.石蕊溶液B.碳酸钠溶液

C.硫酸铜溶液D.酚酞溶液

解析：本题涉及限定一种试剂去鉴别酸、碱、盐三类（种）物质，只有出现三种不同的实验现象才能顺利鉴别。氢氧化钠、氯化钠和盐酸分别呈碱性、中性和酸性，分别滴加石蕊溶液于三种待鉴溶液中，变红色的是盐酸，变蓝色的是氢氧化钠，不变色的是氯化钠。而用B、C、D项中鉴别试剂分别滴入三种待鉴溶液中，都不能出现三种不同的实验现象，所以无法鉴别。

答案：A

例8（镇江）下列各组溶液，不用其他试剂就能鉴别出来的是（）

A.CuSO4、NaOH、KNO3、NaCl

B.K2CO3、NaOH、稀HCl、BaCl2

C.FeCl3、KOH、稀HCl、NaCl

D.稀HCl、Na2CO3、稀H2SO4、Na2SO4

解析：本题涉及不另选试剂鉴别几种常见的酸、碱、盐溶液。

A组，只有CuSO4溶液显蓝色，它首先被鉴别出来；再用CuSO4溶液可以鉴别出NaOH溶液（产生蓝色沉淀）；用已鉴别出来的CuSO4溶液或NaOH溶液，无法鉴别剩下的KNO3溶液和NaCl溶液。

B组，四种待鉴溶液均是无色，可以采用两两混合法，有关的实验现象见下表。从表中可以看出，出现1次沉淀、1次气体、1次无明显现象的是K2CO3溶液，出现3次无明显现象的是NaOH溶液，出现1次气体、2次无明显现象的是稀盐酸，出现1次沉淀、2次无明显现象的是BaCl2溶液。

B组中的溶液两两混合呈现的现象

K2CO3NaOH稀盐酸BaCl2K2CO3无现象↑↓NaOH无现象无现象无现象稀盐酸↑无现象无现象BaCl2↓无现象无现象C组，只有FeCl3溶液呈黄色，它首先被鉴别出来；再用FeCl3溶液可以鉴别出KOH溶液（产生红褐色沉淀）；将剩下的两种待鉴溶液分别滴入红褐色沉淀中，能使沉淀溶解的是稀盐酸，不能使沉淀溶解的是NaCl溶液。

D组，四种待鉴溶液均是无色，可以采用取样两两混合法，有关的实验现象见下表。从表中可以看出，出现2次气体、1次无明显现象的是Na2CO3溶液，出现3次无明显现象的是Na2SO4溶液，出现1次气体、2次无明显现象的是稀盐酸和稀硫酸，显然两种酸无法鉴别出来。

D组中的溶液两两混合呈现的现象

稀盐酸Na2CO3稀硫酸Na2SO4稀盐酸↑无现象无现象Na2CO3↑↑无现象稀硫酸无现象↑无现象Na2SO4无现象无现象无现象答案：BC热点聚焦热点聚焦