李先军
“分离”与“提纯”是有区别的,有的同学不清楚两者的差别,有的同学没有注意审题,这都将导致不必要的失分。做有机物的分离与提纯试题的关键有两个:一是选择合适的方法,包括准确地选择试剂;二是将自己的实验操作过程准确地表达出来。
1. 物质的分离
“分离”是要将几种物质分开,比如分离A和B的混合物,最终要分别得到A和B。
例1分离苯与水。
错误方法利用苯和水的沸点不同,用蒸馏的方法分离。
解析苯与水的沸点是有差距,蒸馏可以将两者分离,但是,这不是最好的方法。因为蒸馏操作比较麻烦,需要用到蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶等,还需要加热,且需要不停地通冷水。
正确的方法:直接用分液漏斗分液,操作简便。
例2分离苯和苯甲酸。
错误思路
[混合物][分液][氢氧化钠溶液][盐酸][蒸馏][下层:苯甲酸钠水溶液][上层:苯][苯甲酸]
解析这个思路的前半部分很好,但是,在苯甲酸钠溶液中加入盐酸后再蒸馏时,盐酸因为有挥发性会跟苯甲酸一起被蒸发出来,得不到纯净的苯甲酸。
正确的方法:将上图中的盐酸改为浓硫酸,再蒸馏得到苯甲酸。
2. 有机物的提纯
“提纯”只需要想办法将杂质除去,当然不能减少要得到的物质,比如除去A中的B,最后只要求得到A即可。相比而言,“提纯”要比“分离”简单一些。
例3除去乙烷中的乙烯或乙炔。
思路1通氢气。
思路2向混合气体中加入溴水。
解析思路1:本方法是错误的,不可取。一方面,氢气的量无法控制,如果通入的氢气少了,杂质没有除干净,如果通入的氢气多了,多余的氢气变成了新杂质;另一方面,乙烯、乙炔与氢气反应的条件苛刻,需要在催化剂和较高的温度、压强下才能进行,操作起来很不方便。
思路2:选择溴水是合适的,但是表述不准确。向混合气体中加溴水时气体不就跑了?
正确的表述:将混合气体通过盛有足量溴水的洗气瓶。
【拓展】类似的试题有:除去甲烷中的甲醛,“氧化法”——通氧气将甲醛氧化成甲酸,甲酸通常状况下呈液态,从而达到除去甲醛的目的。但这种方法是不可取的,原因在于:如果用氧气氧化,甲烷也可能被氧化。如果用银氨溶液或新制氢氧化铜氧化,操作太麻烦。“降温法”(利用甲醛的沸点比甲烷高的性质)没有“水洗法”简便、经济。正确的方法:将混合气体通过盛有足量蒸馏水的洗气瓶。
例4除去溴苯中的溴。
思路1通入乙烯或乙炔,因为乙烯、乙炔都可以与溴发生加成反应。
思路2加入苯和铁粉,因为苯和溴在铁粉作催化剂的条件下可以发生反应,生成溴苯。
解析思路1:此思路是错误的,乙烯、乙炔与溴发生加成反应后的生成物都是卤代烃,卤代烃与溴苯互溶,无法再进行分离,仍然是混合物。
思路2:此思路是错误的,如果加入的苯少了,不能把溴除干净;如果加入的苯多了,又成了新的杂质。
正确的试剂:氢氧化钠溶液。
正确的表述:先向混合液中加入足量氢氧化钠溶液,振荡,充分反应后静置,分液,下层液体即为溴苯。
【拓展】类似的试题有:除去苯中的苯酚。常见的错误思路:向混合物中加入溴水,因为溴水与苯酚反应生成三溴苯酚的白色沉淀,过滤即可除去。此思路的错误之处在于:水作溶剂时,三溴苯酚是白色沉淀,但现在的溶剂不是水,而是苯,三溴苯酚将溶解在苯里,过滤是不可能被除去的。正确的方法:向混合液中加入足量的氢氧化钠溶液,振荡,充分反应后静置,然后分液,取上层液体,即得苯。
例5要除去乙醇中的水,下列哪种方法最好?为什么?
(1)蒸馏,因为乙醇的沸点是78℃,水的沸点是100℃
(2)加无水硫酸铜,因为硫酸铜可以吸水
(3)加氧化钙,然后蒸馏
解析方法(1)不可行,尽管乙醇与水的沸点不同,但是两者容易形成共沸物,那时,乙醇与水总是按照一定比例同时出来,无法彻底分离。方法(2)不好,硫酸铜是可以吸水,但吸水量不大,所以一般只用硫酸铜来检验乙醇中是不是含水。方法(3)是最好的,氧化钙吸水性强,用氧化钙吸水后再蒸馏可得到99.5%的乙醇。
练习
1. 怎样除去淀粉中的氯化钠?
2. 如何分离苯、苯酚、苯甲酸?
3. 要想除去乙酸乙酯中的乙酸,加入乙醇和浓硫酸,加热、振荡、分液,这种方法是否可行?为什么?
4. 用加水、分液的方法能否将溴乙烷中的乙醇除去?
5. 要除去混在福尔马林中的甲酸,先加纯碱溶液,然后用分液法还是蒸馏法?
6. 如何从肥皂液和甘油的混合物中得到肥皂?
7. 除去乙炔中的硫化氢。
答案
1. 加水,渗析
2. 参照例2和下图
[混合物][分液][NaOH溶液][通CO2][蒸馏][苯酚钠溶液
苯甲酸钠溶液][苯][苯甲酸][苯酚][苯甲酸钠溶液][浓硫酸][蒸餾]
3. 不可行。不仅麻烦,还增加了杂质,还不能除尽乙酸(因为是可逆反应)。应该用饱和碳酸钠溶液,振荡,分液
4. 可以
5. 蒸馏法,因为甲酸钠、甲醛、水三者互溶,加纯碱后根本不能分层
6. 加食盐,过滤(盐析)
7. 将混合气体通过盛有足量氢氧化钠溶液或硫酸铜溶液的洗气瓶