除杂专题

除杂原则：不减不增易分离

1. 不减：所选试剂不能与原物质反应

2. 不增：在除去杂质的同时，不引入新杂质

   状态相同的才叫新杂质

3. 易分离：除杂后生成的产物的状态要与被提纯物质的状态不同，方便除去

除杂方法（括号内为杂质）

气体除杂

吸收法

将杂质气体通过物质吸收、反应除去。

1. $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{水}\mathrm{蒸}\mathrm{气})$：通过浓硫酸

   浓硫酸具有吸水性，常用来干燥气体

2. $\mathrm{CO}(\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2)$：通过浓$\mathrm{NaOH}$溶液，再通过浓硫酸

   $\mathrm{CO}$与$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$的混合气通过浓$\mathrm{NaOH}$溶液后，$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$被反应去除，出来的是未参与反应的$\mathrm{CO}$与带出的水蒸气（新杂质）

   $2\mathrm{NaOH}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\stackrel{}{=}\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

   再通过浓硫酸去除水蒸气，可得到纯净的$\mathrm{CO}$气体

3. $\mathrm{H}₂(\mathrm{HCl})$：通过浓$\mathrm{NaOH}$溶液，再通过浓硫酸

   同理

4. $\mathrm{CO}₂(\mathrm{O}{\phantom{A}}_2)$：通过灼热的铜网

   $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$与$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$的混合气通过灼热铜网后，$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$被反应去除，出来的是未参与反应的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$

   $2\mathrm{Cu}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{△}}{=}2\mathrm{CuO}$

5. $\mathrm{N}{\phantom{A}}_2(\mathrm{O}{\phantom{A}}_2)$：通过灼热的铜网

   同理

6. $\mathrm{CO}₂(\mathrm{CO})$：通过灼热的氧化铜

   常见错误操作：通入适量氧气，点燃

   错误原因：$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$的量远超$\mathrm{CO}$，在存在大量不可燃不支持燃烧的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$环境中，无法燃烧

转化法

将杂质气体转化为要保留的气体

1. $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2(\mathrm{HCl})$：通过饱和的$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3$溶液或$\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3$溶液，再通过浓硫酸

   $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$与$\mathrm{HCl}$的混合气通过浓$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3$溶液后，$\mathrm{HCl}$被反应去除，出来的是未参与反应的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$与生成的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$和水蒸气（新杂质）

   $\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{HCl}\stackrel{}{=}2\mathrm{NaCl}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$ 或 $\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{HCl}\stackrel{}{=}\mathrm{NaCl}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$

   再通过浓硫酸去除水蒸气，可得到纯净的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$气体

2. $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2(\mathrm{CO})$：通过灼热的氧化铜

   $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$与$\mathrm{CO}$的混合气通过灼热的氧化铜后，$\mathrm{CO}$被反应去除，出来的是未参与反应的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$与生成的$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$

   $\mathrm{CuO}+\mathrm{CO}\stackrel{\mathrm{△}}{=}\mathrm{Cu}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$

错误的气体除杂

被提纯物质	杂质	错误的除杂方法	原因
$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2$	$\mathrm{CO}$	通入足量的水中	$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2$与$\mathrm{CO}$都不溶于水
$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$	$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$	通过灼热的炭	$\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$是杂质，量很少，没有达到燃烧需要的量
$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$	$\mathrm{CO}$	点燃	没有氧气，无法点燃

固体除杂

①当被提纯物质与杂质中只有一种可溶于水或杂质能与水反应时，采用水溶解过滤的方法除杂。

②被提纯物质与杂质均溶于水，可加水溶解，再采用蒸发结晶或降温结晶的方法除杂。

③当两种物质都难溶于水时，可通过两者的化学性质除杂

物理方法

1. $\mathrm{NaCl}$(泥沙)：加水溶解，过滤，蒸发结晶

2. $\mathrm{KCl}(\mathrm{MnO}{\phantom{A}}_2)$：加水溶解，过滤，洗涤干燥

3. $\mathrm{KNO}{\phantom{A}}_3(\mathrm{NaCl})$：加水溶解，降温结晶

   KNO3溶解度是陡升型，NaCl溶解度受温度影响不大

化学方法

1. $\mathrm{Cu}(\mathrm{Zn})$：加足量的稀盐酸，充分反应后过滤、洗涤、干燥

   $\mathrm{Zn}$与稀盐酸反应，$2\mathrm{HCl}+\mathrm{Zn}\stackrel{}{=}\mathrm{ZnCl}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$，$\mathrm{Cu}$不反应

2. $\mathrm{Cu}(\mathrm{CuO})$：加足量的稀盐酸，充分反应后过滤、洗涤、干燥

   $\mathrm{CuO}$与稀盐酸反应，$2\mathrm{HCl}+\mathrm{CuO}\stackrel{}{=}\mathrm{CuCl}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$，$\mathrm{Cu}$不反应

3. $\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{碳}\mathrm{粉})$：在氧气流中加热

   $\mathrm{C}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{△}}{=}\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$

4. CaO(CaCO3)：高温煅烧

   $\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{高}\mathrm{温}}{=}\mathrm{CaO}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$

5. KCI(KCIO3)：加热

   $2\mathrm{KClO}{\phantom{A}}_3\underset{\mathrm{△}}{\overset{\text{MnO2}}{=}}2\mathrm{KCl}+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

6. Na2CO3(NaHCO3)：加热

   $2\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{△}}{=}\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$

错误的固体除杂

被提纯物质	杂质	错误的除杂方法	原因
$\mathrm{MnO}{\phantom{A}}_2$	$\mathrm{KCl}$	溶解、过滤、蒸发结晶	蒸发结晶改为洗涤干燥
银粉	锌粉	加入过量硫酸亚铁溶液	锌粉会置换出铁单质，引入了新的杂质
碳酸钙	氯化钠	足量的水	应加足量的水溶解，过滤，洗涤干燥

液体除杂

①对比，确定杂质离子，判断杂质离子是阳离子还是阴离子

②思考与杂质离子不共存的离子有哪些

不共存：指能生成气体、沉淀、水

③将②中与杂质离子不共存的离子，与非杂质离子结合，确定除杂试剂。

例题

除去氯化钠溶液中的碳酸钠

练习

请完成下列表格

物质(杂质)	杂质离子	除杂试剂(写化学式)
$\mathrm{NaOH}\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3)$
$\mathrm{NaCl}\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4)$
$\mathrm{NaCl}\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{NaOH})$
$\mathrm{KCI}\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{CaCl}{\phantom{A}}_2)$
$\mathrm{CaCl}{\phantom{A}}_2\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{HCl})$

加入的除杂试剂都需适量

特殊情况

1. 组合出的除杂试剂是不溶物，需要采用其他的除杂方法

   $\mathrm{FeSO}{\phantom{A}}_4\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{CuSO}{\phantom{A}}_4)$ ，按以上方法组合出的是$\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$，是一个不溶物，所以不可以采用

   正确的做法是加入足量铁粉，充分反应后过滤

2. 当被提纯物质与杂质所含阴、阳离子都不相同时，选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合成除杂试剂

   $\mathrm{NaNO}{\phantom{A}}_3\mathrm{溶}\mathrm{液}(\mathrm{CuSO}{\phantom{A}}_4)$ ，选择加入适量$\mathrm{Ba}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$溶液来除杂