物质的分离与提纯的原则和方法

宋学松

摘要：物质的分离和提纯是化学知识在一个较高层次的巩固和应用，是培养学科能力的一个重要平台，是化学学科重要且独有的考试形式，对“物质的分离和提纯”的考查主要是以除杂质题型为主，命题内容向密切联系生产和生活实际、注重考查学生运用化学知识、科学方法来分析问题、解决问题的能力方面发展，重在考查混合物的分离方法及学生的发散思维与应变能力。

关键词：分离；提纯；过滤

中图分类号：G633.8文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）05-0154

所谓物质的分离，是指通过适当的方法，把混合物中的各种物质彼此分开，得到各种不同的物质，并恢复到各种物质原来的存在状态，原混合物中各成分都必须保留。所谓物质的提纯，是指采用合适的分离方法除去被提纯物中的少量杂质，得到某一种相对纯净的物质。

将分离和提纯物质的方法分为物理方法和化学方法两大类。

一、分离和提纯物质的原则

1.物理方法优先的原则。这是因为使用物理方法，一般都是操作简便、不需要引入新的物质参加反应。因此，只要能用物理方法，就不要使用化学方法。

2.正确选择时间的原则。用化学方法分离和提纯物质，需要加入适当的化学试剂，以分离混合物或者把杂质转化为可以除去的物质。正确选择试剂是运用化学方法除杂质的关键，其要求是：（1）所选择的除杂试剂一般只能与杂质反应，而不与被提纯的物质反应，即不减少被提纯物质的质量；（2）除去杂质的过程中不能引入新的杂质；（3）杂质与除杂试剂反应所生成的产物，要易与被提纯物分离，即实验操作简便易行；（4）若操作过程中，除杂试剂已与被提纯物质的主物质反应，则应把生成的这种物质“复原”为被提纯物质的主物质。

3.物质提纯的原则简记为：不增（杂）、不减（主）、易分离、易复原。

二、物理方法

1.过滤法。过滤是把不溶于液体的固体物质与液体分离的一种常见方法。它适用于：（1）固体和液体混合物的分离，例如：把AgCl沉淀从溶液中分离出来；（2）可溶性固体与难溶性固体混合物的分离，例如：将混有少量的CaCO3中的NaCl提纯；如果是固体混合物的提纯，一般需要经过溶解、过滤、蒸发、干燥等实验步骤。

2.结晶法。结晶法是利用混合物中各物质在一种溶剂中的溶解度不同而把它们分离的方法。常用的结晶方法有：（1）冷却热饱和溶液（简称降温结晶），适用于溶解度受温度变化影响较大的固态物质的提纯，例：对混有少量NaCl的KNO3的提纯；（2）蒸发结晶，适用于溶解度受温度变化影响不大的固态物质的提纯，例：海水晒盐、对混有少量KNO3的NaCl的提纯；（3）适用于溶剂和溶质的分离，例：把溶质ZnSO4从ZnSO4溶液中分离出来，其操作步骤一般是：①溶解；②加热浓缩使溶液变成饱和溶液；③冷却结晶；④过滤。

3.蒸馏法。蒸馏法是分离和提纯液态混合物的常用方法，运用这一方法：（1）可把沸点不同的物质从混合物中分离出来，例：酒精的沸点是78°C，水的沸点的100°C，将50%的酒精溶液进行蒸馏、液化，可以得到95%的酒精；（2）也可以将混在液体中的可溶性杂质除掉，例：将自来水进行蒸馏、液化，可以得到纯净的蒸馏水。

4.吸附法。吸附法就是利用吸附剂的吸附性除杂质，例：使用活性炭可吸附有味气体和有颜色的物质，以达到提纯物质的目的。

三、化学方法

1.转化法。此法是向混合物中加入适宜的试剂，让它与杂质的一部分结合或是让它与杂质反应，转化生成被提纯物。例：Na2SO4溶液中混有少量NaOH杂质，可以向混合溶液中滴加适量的H2SO4溶液，发生中和反应，并生成Na2SO4；KCl溶液中混有少量HCl杂质，可加入适量的KOH溶液，发生中和反应生成KCl。又如：除去FeCl2溶液中混有的少量CuCl2杂质，可向混合溶液中加入稍微过量的铁粉，充分搅拌，使Fe和CuCl2反应，生成FeCl2和Cu，然后过滤，所得溶液即为纯净的FeCl2溶液。

2.沉淀法。此法是将混合物中的杂质反应转化为沉淀，再用过滤法除去沉淀，在这一操作过程中应该注意：所加试剂在杂质反应生成沉淀的同时，生成的另一种物质应是被提纯物，否则，就会出现新的杂质。例：稀硝酸中混有盐酸，所含杂质为Cl-，可以滴加适量的AgNO3溶液，使Cl-与AgNO3反应生成AgCl沉淀，生成的另一种物质为HNO3；即达到了提纯的目的。

3.气化法。此法是给混合物加热或向混合物中加入某种气化剂（气化剂通常为稀盐酸或稀硫酸），使其所含杂质转化为气体而被除去，另一种产物为被提纯物。如混合物所含杂质是受热容易分解物质，且分解产物之一是被提纯物，另一产物是气体或者水；或者分解产物都为气体和水，那么，就采用加热气化法将混合物分离或者提纯。例：NaNO3晶体中含有少量的Na2CO3，可先将混合物配成溶液，再加入适量的HNO3溶液，HNO3和Na2CO3反应，生成NaNO3、H2O和CO2气体，然后经过蒸发、冷却结晶，可得到纯净的NaNO3。

4.溶解法。此法是选用一种适宜的试剂，使混合物中的杂质溶解在试剂中，而被提纯物质却不溶解，从而达到提纯的目的。

5.置换法。使用活泼的金属置换盐中的不活泼金属，从而达到出杂的目的。例：除去Cu粉中含有的少量Fe粉，可以加入稍微过量的CuCl2溶液，不断搅拌，使Fe与CuCl2完全反应，生成Cu和FeCl2后過滤，滤纸上的物质即为纯净的Cu粉。

6.综合法。有些混合物含有多种成分的杂质，在将其分离或提纯时，仅用一种方法是不够的，需要几种方法交替使用，才能达到目的。

（作者单位：安徽省郎溪县郎溪实验初级中学242000）