有关物质的除杂试题例析

刘宁

物质的除杂就是去除物质中的杂质，即将混合物中的某组分用物理或化学的方法除去，从而得到纯净的某物质。纵观近年来全国各地中考化学试题可以看出，有关物质的除杂试题是各地中考命题的重点题型，以选择或填空的形式考查的较多，也有以简答或实验的形式来考查的。因此，对有关物质的除杂这一知识点的正确理解和灵活运用显得至关重要。

一、除杂原则

1.主不减：被提纯的物质不能和加入的试剂反应。如除去CO2中的水蒸气，不能用固体NaOH，原因是NaOH会和CO2反应，减少了被提纯物质的质量。

2.杂不增：不能引入新的杂质。如除去Na2SO4溶液中少量的Na2CO3，不能选用盐酸，原因是除杂过程中会生成NaCl，引入了新的杂质。

3.易分离：操作简单，易于分离。如除去铜粉中少量的铁粉，常用稀盐酸或稀硫酸，而不用硫酸铜溶液，因为铁和硫酸铜溶液反应生成的铜会覆盖在铁的表面，不太容易分离。

二、常见除杂方法

1.物理方法。

（1）过滤：分离液体与不溶于液体的固体的一种操作。过滤法适用的范围：①液体和固体，且液体不溶于固体；②两种固体，一种溶于水，一种不溶于水。

（2）结晶：几种可溶性固态物质的混合物，根据它们在同一溶剂中的溶解度或溶解度随温度的变化趋势不同，可用结晶的方法进行分离。①降温结晶，适用于溶解度随温度变化比较大的物质的提纯；②蒸发溶剂结晶，适用于溶解度随温度变化不大的物质的提纯。

（3）蒸馏：利用混合物中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝，以从混合物中分离出来的一种分离方法。

【例1】（2016·山西）根据不同物质的性质，提纯物质的方法可以有多种。下面呈现的是化学课堂上“物质提纯”的小组竞赛场景。某化学小组抽到的题目是“从30 g NaCl和2 g KNO3的混合物中提纯NaCl”。同学们经研究认为，依据两物质的溶解度曲线，可采用如下物理方法来提纯：

上述两固体 （填“能”或“不能”）全部溶解，操作m的名称是 ，蒸发结晶后得到NaCl的质量 （填“大于”“小于”或“等于”）30 g。该组一位同学问道：“能否用降温结晶的方法从上述溶液a中析出KNO3，从而达到分离的目的？”请你判断此方法是否可行，并说出理由： 。

【解析】20 ℃时，氯化钠的溶解度为36 g，硝酸钾的溶解度略小于36 g，则20 ℃时，向 30 g氯化钠和2 g硝酸钾的混合物中加入100 g水，两固体能全部溶解。操作m能将氯化钠与溶液分离，则此操作为过滤。由于蒸发结晶后，得到的溶液中还溶有一定量的氯化钠，故得到氯化钠的质量小于30 g。溶液a中只含有2 g硝酸钾，而0 ℃时，硝酸钾的溶解度为13.3 g，根据溶解度曲线判断，降温过程中无法得到硝酸钾的饱和溶液，因此不能用降温结晶的方法分离两物质。

【答案】能 过滤 小于 不可行；溶液a中只含有2 g硝酸钾，而0 ℃时，硝酸钾的溶解度为13.3 g，根据溶解度曲线判断，降温过程中无法得到硝酸钾的饱和溶液

2.化学方法。

（1）沉淀法：将杂质离子转化成沉淀，通过过滤而除去。常见离子的沉淀方法：

（2）转化为气体或水法：将杂质离子转化为气体或水除去。如除去Na2SO4溶液中的Na2CO3，可加入稀H2SO4，将杂质离子[CO2-3]转化为H2O和CO2而除去。

（3）金属置换法：用活泼金属将不活泼金属从其盐溶液中置换出来。如除去FeSO4溶液中的少量CuSO4，可加入Fe粉，将Cu从 CuSO4溶液中置换出来，再过滤即可除去。

（4）转化法：将杂质通过化学反应转化为被提纯物质。如除去Fe中的少量Fe2O3，可用还原剂CO在高温下与Fe2O3反应，将Fe2O3转化为Fe。

（5）溶解法：将杂质溶于某种试剂而除去。如除去C粉中的CuO粉末，可加入稀盐酸或稀硫酸，C粉不溶于酸且不与酸反应，CuO粉末能与酸反应生成可溶性的铜盐，再过滤即可除去。

（6）加热法：将杂质通过高温或加热而除去。如除去CaO粉末中的CaCO3，可采用高温煅烧的方法，CaCO3高温分解生成CaO和CO2，从而除去CaCO3；再如，除去Na2CO3粉末中的NaHCO3，可采用加热的方法，NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2，从而除去NaHCO3。

【例2】（2016·河南）除去NaCl溶液中 CaCl2、MgCl2、Na2SO4杂质的操作有：①加入过量的NaOH溶液；②加入过量的BaCl2溶液； ③过滤；④加适量的盐酸；⑤加过量的Na2CO3溶液。

（1）以上操作合理的先后顺序为

（数字序号不能重复使用）。

（2）请写出BaCl2溶液与Na2SO4溶液反应的化学方程式： 。

（3）上述试剂中的Na2CO3不能用K2CO3代替，请说明原因： 。

【解析】（1）镁离子用氢氧根离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，过滤要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以将过量的钡离子沉淀，最后再用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子。所以，合理的先后操作顺序为①②⑤③④或②⑤①③④。（2）氯化钡和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，化学方程式为BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl。 （3）K2CO3和CaCl2反应生成CaCO3沉淀和KCl，引入了新的杂质KCl，所以Na2CO3不能用K2CO3代替。

【答案】（1）①②⑤③④（或②⑤①③④）

（2）BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl （3）若用K2CO3代替Na2CO3，则会生成新的杂质KCl

3.常见气体的除杂方法。

（1）除N2中的O2——Cu。

（2）除O2中的水蒸氣——浓硫酸或NaOH固体或CaO。

（3）除CO2中的水蒸气——浓硫酸。

（4）除CO2中的CO——CuO。

（5）除CO中的CO2——NaOH溶液。

（6）除CO2中的HCl——饱和NaHCO3溶液。

【例3】（2014·河南）某化学小组选用图3中装置和药品进行探究实验。

若要制取一瓶较为纯净、干燥的CO2，所选用装置的导管接口从左到右的正确连接顺序为：a接 ， 接 ， 接 。

【解析】浓盐酸具有挥发性，使制取的二氧化碳中混有氯化氢气体，先用碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，再用浓硫酸除去二氧化碳中的水蒸气，最后用向上排空气法来收集。

【答案】g f e d h

三、除杂时应注意的问题

1.需净化的气体中含有多种杂质时，一般先除去酸性气体。

2.选用方法时要保证杂质完全除掉。

物质的除杂是中考的重点，也是难点，解决除杂问题时，抓住除杂的必需条件——加入的试剂只与杂质反应，反应后不能引入新的杂质，是正确解题的关键。总之，在平时的学习中，我们应注意对除杂方法的总结和掌握，遇到此类问题时才会迎刃而解。