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专题2 物质的除杂与分离
考点一、物质的分离和除杂
除杂和提纯是将混合物中的某组分用物理或化学的方法除去而得到纯物质。
（一）物理方法
方法 适用范围或原理 举例
过滤法 ①固体与液体混合物的分离②可溶性固体与不溶性固体混合物的分离 粗盐的提纯
结晶法 蒸发 ①分离溶质与溶剂②除去易挥发的杂质 从含有HC1的NaCl溶液中分离出固体NaCl
降低温度 可溶性固体溶质溶解度受温度影响变化大小不同 分离NaCl与KNO3的混合物
蒸馏法 分离沸点不同的液态混合物 制取蒸馏水
（二）化学方法
方法 适用范围或原理 举例
化气法 与杂质反应生成气体而除去 除去Na2SO4中的Na2CO3,可加适量稀H2SO4：方程式：Na2CO3+H2SO4 = Na2SO4+ CO2↑+H2O
沉淀法 将杂质转化为沉淀过滤除去 除去NaCl中的Na2SO4，可加适量的BaCl2 ：方程式：Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl
置换法 将杂质通过置换反应而除去 除去FeSO4中的CuSO4，可加过量的铁粉，再过滤：方程式：CuSO4+Fe = Cu+FeSO4
溶解法 将杂质溶于某种试剂而除去 除去C粉中的CuO粉末，可加适量稀硫酸，再过滤：方程式：CuO+H2SO4= CuSO4+H2O
加热法 杂质受热分解，通过加热将杂质除去 除去CaO中的CaCO3,可加热：方程式：CaCO3高温CaO+CO2↑
转化法 将杂质通过化学反应转化为主要成分 除去CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO或氧化铁：方程式：CO+CuO △Cu+CO2
典例1：（2024九下·温州模拟）某盐湖的水中含有和少是。兴趣小组为了获取其中的和，进行下列实验，请回答相关问题。
【实验一】利用酸、碱、盐的化学性质除去和
（1）步骤Ⅰ中加入过景氢氧化钠溶液的目的是 。
（2）操作Ⅰ的名称为 。
（3）【实验二】分离溶液A中的NaCI和 Na2SO4.
检验晶体成分
操作步骤和实验现象 实验结论
晶体为Na2SO4
（4）完成后续操作：先将滤液b降温至0℃。过滤得到较多较纯的硫酸钠晶体，再将所得滤液热发结晶，趁热过滤得到较多较纯的氯化钠晶体。由此推测这一过程NaCI和Ha2SO4两种物质的溶解度随温度的变化规律是 。
【答案】（1）过滤 （2）除去MgCl2
（3）取少量晶体，加水溶解。往溶液中加入硝酸钡溶液，产生白色沉淀，取上层清液加入硝酸银溶液，不产生白色沉淀
（4）随着温度的升高或降低，Na2SO4的溶解度明显升高或降低；NaCl的溶解度变化不大。
【解析】（1）氢氧化钠和氯化镁反应，生成氢氧化镁沉淀和氯化钠；
（2）过滤操作用于分离液体和不溶于液体的固态物质；
（3）硫酸钠和硝酸钡反应生成硫酸钡白色沉淀；氯离子和阴离子生成白色沉淀氯化银。
（4）根据描述的现象分析溶解度随温度的变化规律。
【解答】（1） 步骤Ⅰ中加入过景氢氧化钠溶液的目的是除去MgCl2；
（2）根据图片可知，操作I用于分离沉淀和滤液，因此为过滤；
（3）如果实验结论为： 晶体为Na2SO4 ，那么操作步骤和现象为： 取少量晶体，加水溶解。往溶液中加入硝酸钡溶液，产生白色沉淀，取上层清液加入硝酸银溶液，不产生白色沉淀 。
（4）将滤液b降温至0℃。过滤得到较多较纯的硫酸钠晶体， 而没有得到氯化钠的晶体，那么得到： Na2SO4的溶解度明显升高或降低；NaCl的溶解度变化不大。
变式1：（2024·浙江模拟）某粗盐固体样品中含有少量CaCl2、MgCl2、Na2SO4、MgSO4和泥沙，进行以下操作可得到纯净的NaCl晶体：①加过量的NaOH溶液；②加H2O；③加过量的BaCl2溶液；④过滤；⑤蒸发；⑥加过量的Na2CO3溶液；⑦加适量的稀盐酸，则正确的操作顺序是（ ）
A．②①③⑥④⑦⑤ B．②①⑥③④⑦⑤
C．①⑥⑦②③④⑤ D．⑥②①③④⑤⑦
【答案】A
【解析】（1）根据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；
（2）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；
（3）用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子。
【解答】（1）首先要把粗盐溶于水形成溶液，然后镁离子用氢氧根离子沉淀，即加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀；
（2）接下来硫酸根离子用钡离子沉淀，即加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，至于先除镁离子，还是先除硫酸根离子都行；
（3）钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡；
（4）离子都沉淀了，再进行过滤，再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子
（5）最后经蒸发操作得到较纯净的氯化钠，
所以正确的顺序为②①③⑥④⑦⑤。
变式2：（2023九上·萧山期中）下列选用除杂试剂和操作方法都正确的是（括号内为杂质）（ ）
选项 物质 除杂试剂（足量） 操作方法
A CO2（HCl） NaOH溶液 气体通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶
B NaCl（Na2CO3） 硫酸 加入足量硫酸、蒸发、结晶
C MnO2（NaCl） 水 加入足量水溶解、过滤、洗涤、干燥
D Cu（CuO） 氧气 通入足量的氧气并加热
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】根据原物质和杂质的性质选择适当的除杂剂和分离方法，所谓除杂（提纯），是指除去杂质，同时被提纯物质不得改变。除杂质题至少要满足两个条件：①加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；②反应后不能引入新的杂质。
【解答】 A、CO2和HCl气体均能与NaOH溶液反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项所采取的方法错误。
B、Na2CO3能与稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，能除去杂质但引入了新的杂质硫酸钠，不符合除杂原则，故选项所采取的方法错误。
C、氯化钠易溶于水，二氧化锰难溶于水，可采取加水溶解、过滤、洗涤、干燥的方法进行分离除杂，故选项所采取的方法正确。
D、Cu能与氧气反应生成氧化铜，反而会把原物质除去，不符合除杂原则，故选项所采取的方法错误。
故选：C。
变式3：（2024九下·浙江期中） 现有一定质量含有少量氯化钙、氯化镁等可溶性杂质的粗盐样品， 实验室提纯流程如图。请分析各步骤的信息作答：
（1）过滤得到的固体有
（2）加入过量 溶液的目的是什么？
【答案】（1）氢氧化镁、碳酸钙（2）除去过量的氢氧化钠和碳酸钠
【解析】（1）加入过量氢氧化钠溶液，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀，再加入过量碳酸钠溶液，氯化钙与碳酸钠反应产生碳酸钙沉淀，过滤，所得固体为氢氧化镁和碳酸钙。
（2）滤液中还含有氢氧化钠和碳酸钠，加入过量X，是为了 除去过量的氢氧化钠和碳酸钠 。
故答案为：（1）氢氧化镁、碳酸钙；（2） 除去过量的氢氧化钠和碳酸钠 。
1.（2022九上·镇海期中）为提纯下列物质，所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是（ ）
序号 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法
A 氯化钠固体(碳酸钠) 稀盐酸 蒸发结晶
B 氯化铜溶液(氯化锌) 金属铜 过滤
C 氢氧化钠溶液(碳酸钠) 氢氧化铜 蒸发结晶
D 二氧化锰粉末(碳粉) 水 过滤
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】A、根据碳酸钠与盐酸能发生反应及除杂原则分析；
B.根据铜活动性小于锌分析；
C.根据碱与盐反应需可溶分析；
D.根据二氧化锰和碳粉都难溶于水分析。
【解答】A、加入稀盐酸，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，再蒸发结晶，得到纯净氯化钠固体，符合题意；
B.铜不能与杂质氯化锌反应，不符合题意；
C.氢氧化铜为难溶物，不与杂质碳酸钠反应，不符合题意；
D.二氧化锰和碳粉都难溶于水，不能用过滤除杂，不符合题意；
2．（2024·宁波模拟）下列实验方案能达到相应实验目的是
选项 实验目的 实验方案
A 除去NaOH溶液中少量的Na2CO3 加入适量的CaCl2溶液
B 测定空气中O2的体积分数 用铁丝代替红磷做实验
C 检验溶液中是否含有SO42- 加入BaCl2和过量HNO3
D 鉴别羊毛和棉花 点燃后闻气味
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】 A.除杂至少要满足“不增不减”的原则，“不增”是指不增加新杂质，“不减”是指不减少目标物质的质量。
B.用燃烧法测定空气中氧气含量，所选除氧剂要具备以下特征：本身能够在空气中燃烧（只能与空气中的氧气反应）；本身的状态为非气体；生成物为非气态。
C.根据硫酸根离子的检验方法，进行分析判断。
D.鉴别物质时，首先对需要鉴别的物质的性质进行对比分析找出特性，再根据性质的不同，选择适当的试剂，出现不同的现象的才能鉴别。
【解答】 A.Na2CO3能与适量的CaCl2溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，能除去杂质但引入了新的杂质氯化钠，不符合除杂原则，故A错误；
B.铁丝在空气中不能燃烧，不能用来测定空气中氧气含量，故B错误；
C.加入BaCl2和过量HNO3，产生白色沉淀，不能检验溶液中是否含有，也可能是硝酸银溶液，故C错误；
D.点燃后闻气味，产生烧焦羽毛气味的是羊毛，产生烧纸气味的是棉花，可以鉴别，故D正确。
3．下列实验中，实验原理和主要操作方法都符合实验目的的是（ ）
选项 实验目的 实验原理 主要操作方法
A 除去粗盐中的泥沙 各成分的溶解性差异 蒸发
B 分离水与酒精的混合物 各成分的密度差异 蒸馏
C 鉴别稀盐酸和稀硫酸 酸根离子化学性质差异 加碳酸钠溶液，观察产生气泡快慢
D 除去 FeSO4、CuSO4混合溶液中的CuSO4 金属活动性差异 加过量铁粉，充分反应后过滤
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A、根据 除去粗盐中的泥沙采用过滤分析；
B、根据蒸馏是根据各成分的沸点不同分析；
C、根据碳酸钠不能鉴别盐酸和硫酸分析；
D、根据铁的活动性大于铜，能与硫酸铜反应分析。
【解答】A、除去粗盐中的泥沙需根据各成分的溶解性差异，采用过滤的方法，不符合题意；
B、分离水与酒精的混合物，根据各成分的沸点不同，采用蒸馏方法，不符合题意；
C、鉴别稀盐酸和稀硫酸 ，根据 酸根离子的化学性质差异 ，加入钡离子的溶液鉴别，用碳酸钠不能鉴别，不符合题意；
D、除去 FeSO4、CuSO4混合溶液中的CuSO4 ，根据 金属活动性差异 ，加过量铁粉再过滤，符合题意；
故选D。
4．（2023九上·绍兴月考）粗盐中常含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4及泥沙等杂质，常用下面的流程进行提纯。下列说法正确的是（ ）
A．加入试剂a的顺序可以是过量的NaOH溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液
B．加入试剂a后，将混合物过滤，得到的沉淀中除泥沙外还含有4种不溶物
C．向溶液Ⅰ中加入盐酸目的是除去过量氢氧化钠和碳酸钠，但不应过量，否则会影响精盐的纯度
D．溶解过程需要进行搅拌，目的是提高氯化钠的溶解度
【答案】B
【解析】根据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分析。
【解答】A. 镁离子用氢氧根离子沉淀，加入过量的氢氧化钠溶液可以将镁离子沉淀；硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡溶液可以将硫酸根离子沉淀；至于先除镁离子，还是先除硫酸根离子都可以；钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入过量的碳酸钠溶液转化为沉淀，但是加入碳酸钠溶液要放在加入的氯化钡溶液之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡；加入试剂a的顺序不能是NaOH溶液、Na2CO3溶液，BaCl2溶液，这是因为氯化钡溶液在碳酸钠溶液后面时，过量的氯化钡不能除去，故错误。
B. 加入试剂a后，将混合物过滤，得到的沉淀中除泥沙外还含有4种不溶物，即氢氧化镁、硫酸钡、碳酸钙、碳酸钡，故正确。
C. 向溶液Ⅰ中加入盐酸的目的是除去过量的氢氧化钠和碳酸钠，加入的盐酸也可以是过量的，这是因为盐酸易挥发，随着蒸发氯化氢会挥发掉，故错误。
D. 溶解过程需要进行搅拌，搅拌只能加快溶解的速度，不会改变物质的溶解度，故错误。
故答案为：B。
5.（2023·义乌模拟）下列两种方案体现了物质除杂不同思路：思路一：将杂质直接转化为所需物质；
思路二：将所需物质转化为中间物质，再将中间物质转化为所需物质。
（1）运用思路一：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡，先加足量的水溶解，再向溶液中加入适量的 溶液，过滤、蒸发，即得氯化镁固体。
（2）运用思路二：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡、氯化钠和硫酸钾。根据流程回答以下问题。步骤②中加入的甲溶液是 （填化学式）溶液。
【答案】（1）硫酸镁
（2）NaOH
【解析】除杂的原则是加入的试剂能将杂质转化成沉淀、气体、或水，同时不能引入新的杂质。
【解答】（1）思路一是直接将杂质转化成所需物质，所以加入溶液要能与氯化钡反应生成沉淀和氯化镁。所以加硫酸镁，硫酸镁与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化镁。所以填硫酸镁
（2） 思路二：将所需物质转化为中间物质，再将中间物质转化为所需物质。 结合流程图可知，先将氯化镁转化成滤渣D，再将D与盐酸反应生成氯化镁。所以加入的甲溶液只能与氯化镁反应，与氯化钠、氯化钾等其他物质不反应。所以选择氢氧化钠溶液，氢氧化钠会与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀，氢氧化镁沉淀又可以和盐酸反应转化成氯化镁。题中要求填化学式，所以写 NaOH.
6．（2023九上·萧山月考）古代人从矿盐（含少量CaCl2和沙石等杂质）中提纯精盐的流程如下，据此回答下列问题：
（1）加碳酸钠溶液的作用是 。
（2）若不考虑提纯过程中的损耗，则精盐中得到的氯化钠 （填“多于”“少于”或“等于”）粗盐中氯化钠。
【答案】（1）除去粗盐中的CaCl2
（2）多于
【解析】（1）碳酸钠和氯化钙反应，生成碳酸钙沉淀和氯化钠，据此分析解答；
（2）根据加入的碳酸钠反应后会生成新的氯化钠分析解答。
【解答】（1）加碳酸钠溶液的作用是：除去粗盐中的CaCl2；
（2）由于碳酸钠和氯化钙反应生成氯化钠可知，若不考虑提纯过程中的损耗，则精盐中得到的氯化钠多于粗盐中氯化钠。
7．（2023九上·温岭期中）除去粗盐中难溶性杂质后，得到的固体中除了NaCl还含有少量的可溶性杂质MgCl2、CaCl2，某同学为除去可溶性杂质，将该固体加水溶解形成溶液A，并设计如下方案：
（1）操作①、操作②指的是 。
（2）滤液B中的溶质是 。
（3）操作③中加过量的稀盐酸是为了除去溶液中的____（填字母）。
A．NaOH B．Na2CO3 C．MgCl2 D．CaCl2
【答案】（1）过滤
（2）NaOH、CaCl2、NaCl
（3）A；B
【解析】（1）根据过滤原理分析；
（2）根据加入氢氧化钠除去镁离子及氢氧化钠的过量分析；
（3）根据滤液C中溶质成分确定加入盐酸的目的分析。
【解答】（1） 操作①、操作②都是固体和液体的分离操作，指的是过滤。
（2） 滤液B是溶液A中加入过量氢氧化钠形成，氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，则滤液B中的溶质是 NaOH、CaCl2、NaCl 。
（3） 滤液C中含有氢氧化钠、碳酸钠和氯化钠，操作③中加过量的稀盐酸是为了除去溶液中的氢氧化钠和碳酸钠，以得到纯净的氯化钠， 故选AB。
故答案为：（1）过滤；（2） NaOH、CaCl2、NaCl ；（3）AB。
8.（2022九上·杭州开学考）为了除去NaCl溶液中含有少量的MgCl2、CaCl2和Na2SO4等杂质，某小组同学选用Na2CO3溶液、稀盐酸、Ba(OH)2溶液三种试剂，按一定的顺序进行如图所示的实验。
回答下列问题：
（1）实验Ⅰ中加入试剂A除去的杂质是________ ；
（2）滤液②中除Na+和Cl﹣外，还含有的离子是________（填离子符号）；
（3）实验Ⅲ中发生的中和反应的化学方程式是________。
【答案】（1）MgCl2和Na2SO4 （或者填Mg2+、SO42-）
（2）OH﹣、CO32﹣
（3）NaOH+HCl=NaCl+H2O
【解析】（1）实验Ⅰ中加入试剂A为过量的碳酸钠和氢氧化钡溶液，为了除去氯化镁和硫酸钠；
（2）滤液②中除Na+和Cl﹣外 还有氢氧化钠和碳酸钠，还含有 OH﹣、CO32﹣ ；
（3）实验Ⅲ中加入盐酸氢氧化钠与盐酸反应为中和反应，方程式为 NaOH+HCl=NaCl+H2O ；
9．（2024·东阳模拟） 现有一定质量的粗盐样品(含有少量泥沙等不溶性杂质和少量 Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性杂质)。 某实验小组利用实验室常用仪器对粗盐样品进行提纯，提纯步骤如下：
请根据提纯步骤回答下列问题：
（1）步骤⑥中加入过量盐酸的目的是 。
（2）步骤②和步骤④不可以颠倒，理由是 。
（3）同学提出精盐中的 NaCl 比原来粗盐中的多，简要说明 。
【答案】（1）除去过量的氢氧化钠、碳酸钠
（2）如果颠倒，无法除去过量的氯化钡
（3）除杂过程中，碳酸钠、氢氧化钠均转化为氯化钠，使氯化钠的质量增加
【解析】可以 从加入的物质中的离子角度分析．可以从复分解反应得原理以及加入的物质引入的离子角度分析．
【解答】（1）滤液含有过量的氢氧化钠和碳酸钠，步骤⑥中加入过量盐酸的目的是除去滤液中过量的氢氧化钠和碳酸钠；
（2）加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以将过量的钡离子沉淀，如果颠倒，无法除去过量的氯化钡。
（3） 除杂过程中，碳酸钠、氢氧化钠和盐酸反应均转化为氯化钠，使氯化钠的质量增加，所以 精盐中的 NaCl 比原来粗盐中的多 。
10．（2024·瑞安模拟）海水晒盐在我国具有悠久的历史。海水晒盐得到的粗盐经过滤除去不溶性的固体杂质后，可能还含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等杂质。为验证食盐中杂质的成分，某学习小组的同学设计了以下实验：
(注：实验过程中微溶算是可溶)
（1） 步骤①中加入 NaOH溶液的目的是 ；
（2）根据步骤②的现象说明杂质中不含 ；
（3）有小组成员提出该设计存在问题，不能得到准确结论。如果要得出准确结论，那么需要补充的操作是 ，再根据观察到的现象进行判断。
【答案】（1）检验食盐含有氯化镁并将氯化镁除去
（2）氯化钙
（3）向白色沉淀中加入足量的稀盐酸
【解析】 （1）根据镁离子用氢氧根离子沉淀和检验，硫酸根离子用钡离子沉淀和检验；
（2）钙离子用碳酸根离子沉淀和检验；
（3）再加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，由于碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡变色沉淀和氯化钠，不能检验粗盐中是否含有硫酸钠，不能得到准确结论；向白色沉淀中加入足量的稀盐酸，白色沉淀部分溶解，说明生成了硫酸钡沉淀，说明粗盐中含有硫酸钠。
【解答】 （1）加入氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，说明食盐溶液中含有氯化镁，则步骤①中加入NaOH溶液的目的是检验食盐含有氯化镁并将氯化镁除去。
（2）加入足量的碳酸钠溶液，碳酸钠能与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，无明显现象，说明杂质中不含氯化钙。
（3）有小组成员提出该设计存在问题，不能得到准确结论。如果要得出准确结论，那么需要补充的操作是：向白色沉淀中加入足量的稀盐酸，再根据观察到的现象进行判断。
11．（2023·宁波模拟）工业生产中，含锰渣(主要成分为MnO2)、含锌渣(主要成分为Fe、FeO、Fe3O4和ZnO)的处理方式主要是送水泥建材厂制砖或就地掩埋，这造成了资源的严重浪费。若进行回收处理则可制成锌、铁微量元素肥，主要成分分别是ZnSO4、Fe2(SO4)3，该流程如图甲所示。
已知在催化剂的作用下：
Fe3O4+H2SO4→FeSO4+Fe2(SO4)3+H2O
H2SO4+ FeSO4+MnO2→Fe2(SO4)3+MnSO4+H2O
（1）操作IV的名称为 。
（2）溶液A中一定含有的溶质是 。
（3）如图乙所示，pH值会影响锰盐、锌盐的转化率。为了达到高转化率，又能节约操作I中的降酸成本，操作I中的适宜pH值为 左右。
【答案】（1）蒸发
（2）Fe2(SO4 )3、MnSO、ZnSO4、HSO
（3）0.6
【解析】（1）根据蒸发原理分析；
（2）根据反应的生成物和反应物确定反应后的溶液成分分析；
（3）根据图像中锌盐和锰盐的转化率分析。
【解答】（1） 操作IV为溶液B变成浓缩液，则为蒸发。
（2）浆液中加入过量硫酸和催化剂，由所给提示及酸的化学性质可知，铁、四氧化三铁、二氧化锰、氧化锌都会发生反应，生成硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸锰、硫酸锌，因硫酸亚铁也做反应物，所以溶液A中一定含有的溶质是Fe2(SO4 )3、MnSO、ZnSO4、H2SO4；
（3）由图示可知，当pH为0.6左右时，锌、锰盐转化率最高，所以操作 I中的适宜pH值为 0.6左右。故答案为：（1）蒸发；（2）Fe2(SO4 )3、MnSO、ZnSO4、H2SO4； （3）0.6.
12．（2023九上·洞头期中） 青海的茶卡盐湖含有大量天然食盐和纯碱，居民常利用夏天蒸发结晶的方式获取食盐，但因含有碳酸钠无法直接使用，小明设计了除去碳酸钠的流程图来提纯食盐。评价量表如下：
提纯食盐的评价量表(部分）
评价指标 优秀 合格 待改进
试剂的种类 能与碳酸钠反应，并生成氯化钠 能与碳酸钠反应，但不能生成氯化钠 不能与碳酸钠反应
试剂的用量 过量试剂，也不会引入新杂质 适量的试剂才不会引入新杂质 \
某同学利用提供的试剂制作以下的流程图：
（1） 根据评价量表，从“试剂的种类”角度评价所选择的试剂氯化钙属于是 。（填“优秀”、“合格”、或“待改进”）
（2） 已知氯化钠固体中混有10.6克碳酸钠，为了防止氯化钙溶液加入过多，通过计算可知碳酸钠完全反应时需要氯化钙为 克
（3） 根据评价量表，为了使其都能达到优秀的指标。针对该方案，请你提出合理的改进意见 。
【答案】（1）优秀
（2）11.1
（3）过量的盐酸
【解析】碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，盐酸易挥发。
先设未知数，正确写出碳酸钠与氯化钙反应的化学方程式；再找准有关物质，已知量是碳酸钠的质量，未知量是氯化钙的质量；列比例式计算。
【解答】（1）根据评价量表，从“试剂的种类”角度评价所选择的试剂氯化钙过量时会引入新杂质，即引入杂质氯化钙，属于是合格。
（2）设恰好完全反应时小于氯化钙质量是x，
Na2CO3+ CaCl2 ═CaCO3↓+2NaCl
106 111
10.6g x
x=11.1g
（3）合理的改进意见：把过量的氯化钙溶液改为过量的稀盐酸，是因为稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，蒸发结晶时过量的盐酸中的氯化氢挥发出去，能够得到纯净的氯化钠。
13.（2023·丽水）思维模型是依据事物发展内在规律建立的解决问题的基本框架，能引导有序思维、增进深度理解，促进问题解决。小科建构了“物质除杂”的思维模型(如图)。
（1）铜粉中混有少量的铁粉，用磁铁吸引除去。该方法属于上述模型中的 (填“分离转移”或“反应转化”）；
（2）根据“性质差异”，铜粉中混有少量的氧化铜可用足量稀盐酸除去，原因是 能与稀盐酸反应；
（3）上述模型中“不增不减”是除杂原则，“不增”是指不增加新杂质，“不感”是指不减少目标物质质量。除去氯化钠中的杂质氨化钡．小科采用反应转化的方法，原理是BaCl2+K2SO4=BaSO4↓+2KCl，从反应的生成物有KCl可知，这种方法是不正确的，原因是不符合除杂中的 原则(填“不增 ”或“不减")，
（4）将氧化钠中的杂质BaCl2 除去，实质上是除去钡离子。2.08克BaCl2中钡元素的质量为 克。
【答案】（1）分离转移 （2）氧化铜(CuO) （3）不增 （4）1.37
【解析】本题考查的物质除杂的知识，根据物质所具有的特性，一般可分为物理除杂和化学除杂；常见的物理除杂有过滤，蒸发等方法，化学除杂一般引入新的物质进行反应。
【解答】（1） 铜粉中混有少量的铁粉，用磁铁吸引除去 ，属于物理除杂，即分离转移；
（2） 铜粉中混有少量氧化铜可用足量稀盐酸除去 ，原因是铜不与稀酸反应，而氧化铜与稀酸反应；
（3）反应中有新物质氯化钾生成，故不符合不增原则；
（4）；
14．物质除杂是科学实验中经常遇到的问题。
【方法思考】思路一：将杂质直接转化为所需物质。
思路二：将所需物质转化为中间物质，再将中间物质转化为所需物质。
【方法运用】运用思路一：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡，先加足量的水溶解，再向溶液中加入适量的硫酸镁溶液，过滤、蒸发，即得氯化镁固体。
运用思路二：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡、氯化钠和硫酸钾。
（1）滤液B中一定含有的溶质是 。
（2）步骤③中反应的化学方程式 。
（3）假设上述反应均充分进行，滤液C中溶质成分最多可能有 种。
（4）上述除杂思路中最终得到氯化镁的质量 (选填“>”“＜”或“=”)原样品中氯化镁的质量。
【答案】（1）氯化钠、氯化镁﹑氯化钾
（2）
（3）4
（4）=
【解析】（1）根据所给物质中氯化钡和硫酸钾反应分析；
（2）根据所给反应原理及氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水分析；
（3）根据反应后溶质除生成物外，还有不反应的和反应剩余的物质分析；
（4）根据化学反应前后元素质量不变分析。
【解答】（1） 加足量的水溶解，氯化钡和硫酸钾会发生反应，生成氯化钾和硫酸钡沉淀，氯化钠和氯化镁不反应，由此可知滤液B中一定含有氯化钠、氯化镁、氯化钾。
（2） 该实验是将镁离子沉淀，然后再转化为氯化镁，则滤渣D为氢氧化镁，步骤③加入试剂是盐酸，发生反应的化学方程式 为 。
（3）操作中甲溶液为可溶性碱，则滤液C中溶质最多可能有氯化钡或硫酸钾中的一种、氯化钠、氯化钾和剩余的甲四种物质。
（4）根据镁元素质量守恒可知，上述除杂思路中最终得到的氯化镁质量＝原样品中氯化镁的质量。
故答案为：（2） ；（3）4；（4）＝。
典例分析
举一反三
课后巩固
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专题2 物质的除杂与分离
考点一、物质的分离和除杂
除杂和提纯是将混合物中的某组分用物理或化学的方法除去而得到纯物质。
（一）物理方法
方法 适用范围或原理 举例
过滤法 ①固体与液体混合物的分离②可溶性固体与不溶性固体混合物的分离 粗盐的提纯
结晶法 蒸发 ①分离溶质与溶剂②除去易挥发的杂质 从含有HC1的NaCl溶液中分离出固体NaCl
降低温度 可溶性固体溶质溶解度受温度影响变化大小不同 分离NaCl与KNO3的混合物
蒸馏法 分离沸点不同的液态混合物 制取蒸馏水
（二）化学方法
方法 适用范围或原理 举例
化气法 与杂质反应生成气体而除去 除去Na2SO4中的Na2CO3,可加适量稀H2SO4：方程式：Na2CO3+H2SO4 = Na2SO4+ CO2↑+H2O
沉淀法 将杂质转化为沉淀过滤除去 除去NaCl中的Na2SO4，可加适量的BaCl2 ：方程式：Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl
置换法 将杂质通过置换反应而除去 除去FeSO4中的CuSO4，可加过量的铁粉，再过滤：方程式：CuSO4+Fe = Cu+FeSO4
溶解法 将杂质溶于某种试剂而除去 除去C粉中的CuO粉末，可加适量稀硫酸，再过滤：方程式：CuO+H2SO4= CuSO4+H2O
加热法 杂质受热分解，通过加热将杂质除去 除去CaO中的CaCO3,可加热：方程式：CaCO3高温CaO+CO2↑
转化法 将杂质通过化学反应转化为主要成分 除去CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO或氧化铁：方程式：CO+CuO △Cu+CO2
典例1：（2024九下·温州模拟）某盐湖的水中含有和少是。兴趣小组为了获取其中的和，进行下列实验，请回答相关问题。
【实验一】利用酸、碱、盐的化学性质除去和
（1）步骤Ⅰ中加入过景氢氧化钠溶液的目的是 。
（2）操作Ⅰ的名称为 。
（3）【实验二】分离溶液A中的NaCI和 Na2SO4.
检验晶体成分
操作步骤和实验现象 实验结论
晶体为Na2SO4
（4）完成后续操作：先将滤液b降温至0℃。过滤得到较多较纯的硫酸钠晶体，再将所得滤液热发结晶，趁热过滤得到较多较纯的氯化钠晶体。由此推测这一过程NaCI和Ha2SO4两种物质的溶解度随温度的变化规律是 。
变式1：（2024·浙江模拟）某粗盐固体样品中含有少量CaCl2、MgCl2、Na2SO4、MgSO4和泥沙，进行以下操作可得到纯净的NaCl晶体：①加过量的NaOH溶液；②加H2O；③加过量的BaCl2溶液；④过滤；⑤蒸发；⑥加过量的Na2CO3溶液；⑦加适量的稀盐酸，则正确的操作顺序是（ ）
A．②①③⑥④⑦⑤ B．②①⑥③④⑦⑤ C．①⑥⑦②③④⑤ D．⑥②①③④⑤⑦
变式2：（2023九上·萧山期中）下列选用除杂试剂和操作方法都正确的是（括号内为杂质）（ ）
选项 物质 除杂试剂（足量） 操作方法
A CO2（HCl） NaOH溶液 气体通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶
B NaCl（Na2CO3） 硫酸 加入足量硫酸、蒸发、结晶
C MnO2（NaCl） 水 加入足量水溶解、过滤、洗涤、干燥
D Cu（CuO） 氧气 通入足量的氧气并加热
A．A B．B C．C D．D
变式3：（2024九下·浙江期中） 现有一定质量含有少量氯化钙、氯化镁等可溶性杂质的粗盐样品， 实验室提纯流程如图。请分析各步骤的信息作答：
（1）过滤得到的固体有
（2）加入过量 X 溶液的目的是什么？
1.（2022九上·镇海期中）为提纯下列物质，所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是（ ）
序号 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法
A 氯化钠固体(碳酸钠) 稀盐酸 蒸发结晶
B 氯化铜溶液(氯化锌) 金属铜 过滤
C 氢氧化钠溶液(碳酸钠) 氢氧化铜 蒸发结晶
D 二氧化锰粉末(碳粉) 水 过滤
A．A B．B C．C D．D
2．（2024·宁波模拟）下列实验方案能达到相应实验目的是
选项 实验目的 实验方案
A 除去NaOH溶液中少量的Na2CO3 加入适量的CaCl2溶液
B 测定空气中O2的体积分数 用铁丝代替红磷做实验
C 检验溶液中是否含有SO42- 加入BaCl2和过量HNO3
D 鉴别羊毛和棉花 点燃后闻气味
A．A B．B C．C D．D
3．下列实验中，实验原理和主要操作方法都符合实验目的的是（ ）
选项 实验目的 实验原理 主要操作方法
A 除去粗盐中的泥沙 各成分的溶解性差异 蒸发
B 分离水与酒精的混合物 各成分的密度差异 蒸馏
C 鉴别稀盐酸和稀硫酸 酸根离子化学性质差异 加碳酸钠溶液，观察产生气泡快慢
D 除去 FeSO4、CuSO4混合溶液中的CuSO4 金属活动性差异 加过量铁粉，充分反应后过滤
A．A B．B C．C D．D
4．（2023九上·绍兴月考）粗盐中常含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4及泥沙等杂质，常用下面的流程进行提纯。下列说法正确的是（ ）
A．加入试剂a的顺序可以是过量的NaOH溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液
B．加入试剂a后，将混合物过滤，得到的沉淀中除泥沙外还含有4种不溶物
C．向溶液Ⅰ中加入盐酸目的是除去过量氢氧化钠和碳酸钠，但不应过量，否则会影响精盐的纯度
D．溶解过程需要进行搅拌，目的是提高氯化钠的溶解度
5.（2023·义乌模拟）下列两种方案体现了物质除杂不同思路：思路一：将杂质直接转化为所需物质；
思路二：将所需物质转化为中间物质，再将中间物质转化为所需物质。
（1）运用思路一：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡，先加足量的水溶解，再向溶液中加入适量的 溶液，过滤、蒸发，即得氯化镁固体。
（2）运用思路二：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡、氯化钠和硫酸钾。根据流程回答以下问题。步骤②中加入的甲溶液是 （填化学式）溶液。
6．（2023九上·萧山月考）古代人从矿盐（含少量CaCl2和沙石等杂质）中提纯精盐的流程如下，据此回答下列问题：
（1）加碳酸钠溶液的作用是 。
（2）若不考虑提纯过程中的损耗，则精盐中得到的氯化钠 （填“多于”“少于”或“等于”）粗盐中氯化钠。
7．（2023九上·温岭期中）除去粗盐中难溶性杂质后，得到的固体中除了NaCl还含有少量的可溶性杂质MgCl2、CaCl2，某同学为除去可溶性杂质，将该固体加水溶解形成溶液A，并设计如下方案：
（1）操作①、操作②指的是 。
（2）滤液B中的溶质是 。
（3）操作③中加过量的稀盐酸是为了除去溶液中的____（填字母）。
A．NaOH B．Na2CO3 C．MgCl2 D．CaCl2
8.（2022九上·杭州开学考）为了除去NaCl溶液中含有少量的MgCl2、CaCl2和Na2SO4等杂质，某小组同学选用Na2CO3溶液、稀盐酸、Ba(OH)2溶液三种试剂，按一定的顺序进行如图所示的实验。
回答下列问题：
（1）实验Ⅰ中加入试剂A除去的杂质是________ ；
（2）滤液②中除Na+和Cl﹣外，还含有的离子是________（填离子符号）；
（3）实验Ⅲ中发生的中和反应的化学方程式是________。
9．（2024·东阳模拟） 现有一定质量的粗盐样品(含有少量泥沙等不溶性杂质和少量 Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性杂质)。 某实验小组利用实验室常用仪器对粗盐样品进行提纯，提纯步骤如下：
请根据提纯步骤回答下列问题：
（1）步骤⑥中加入过量盐酸的目的是 。
（2）步骤②和步骤④不可以颠倒，理由是 。
（3）同学提出精盐中的 NaCl 比原来粗盐中的多，简要说明 。
10．（2024·瑞安模拟）海水晒盐在我国具有悠久的历史。海水晒盐得到的粗盐经过滤除去不溶性的固体杂质后，可能还含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等杂质。为验证食盐中杂质的成分，某学习小组的同学设计了以下实验：
(注：实验过程中微溶算是可溶)
（1） 步骤①中加入 NaOH溶液的目的是 ；
（2）根据步骤②的现象说明杂质中不含 ；
（3）有小组成员提出该设计存在问题，不能得到准确结论。如果要得出准确结论，那么需要补充的操作是 ，再根据观察到的现象进行判断。
11．（2023·宁波模拟）工业生产中，含锰渣(主要成分为MnO2)、含锌渣(主要成分为Fe、FeO、Fe3O4和ZnO)的处理方式主要是送水泥建材厂制砖或就地掩埋，这造成了资源的严重浪费。若进行回收处理则可制成锌、铁微量元素肥，主要成分分别是ZnSO4、Fe2(SO4)3，该流程如图甲所示。
已知在催化剂的作用下：
Fe3O4+H2SO4→FeSO4+Fe2(SO4)3+H2O
H2SO4+ FeSO4+MnO2→Fe2(SO4)3+MnSO4+H2O
（1）操作IV的名称为 。
（2）溶液A中一定含有的溶质是 。
（3）如图乙所示，pH值会影响锰盐、锌盐的转化率。为了达到高转化率，又能节约操作I中的降酸成本，操作I中的适宜pH值为 左右。
12．（2023九上·洞头期中） 青海的茶卡盐湖含有大量天然食盐和纯碱，居民常利用夏天蒸发结晶的方式获取食盐，但因含有碳酸钠无法直接使用，小明设计了除去碳酸钠的流程图来提纯食盐。评价量表如下：
提纯食盐的评价量表(部分）
评价指标 优秀 合格 待改进
试剂的种类 能与碳酸钠反应，并生成氯化钠 能与碳酸钠反应，但不能生成氯化钠 不能与碳酸钠反应
试剂的用量 过量试剂，也不会引入新杂质 适量的试剂才不会引入新杂质 \
某同学利用提供的试剂制作以下的流程图：
（1） 根据评价量表，从“试剂的种类”角度评价所选择的试剂氯化钙属于是 。（填“优秀”、“合格”、或“待改进”）
（2） 已知氯化钠固体中混有10.6克碳酸钠，为了防止氯化钙溶液加入过多，通过计算可知碳酸钠完全反应时需要氯化钙为 克
（3） 根据评价量表，为了使其都能达到优秀的指标。针对该方案，请你提出合理的改进意见 。
13.（2023·丽水）思维模型是依据事物发展内在规律建立的解决问题的基本框架，能引导有序思维、增进深度理解，促进问题解决。小科建构了“物质除杂”的思维模型(如图)。
（1）铜粉中混有少量的铁粉，用磁铁吸引除去。该方法属于上述模型中的 (填“分离转移”或“反应转化”）；
（2）根据“性质差异”，铜粉中混有少量的氧化铜可用足量稀盐酸除去，原因是 能与稀盐酸反应；
（3）上述模型中“不增不减”是除杂原则，“不增”是指不增加新杂质，“不感”是指不减少目标物质质量。除去氯化钠中的杂质氨化钡．小科采用反应转化的方法，原理是BaCl2+K2SO4=BaSO4↓+2KCl，从反应的生成物有KCl可知，这种方法是不正确的，原因是不符合除杂中的 原则(填“不增 ”或“不减")，
（4）将氧化钠中的杂质BaCl2 除去，实质上是除去钡离子。2.08克BaCl2中钡元素的质量为 克。
14．物质除杂是科学实验中经常遇到的问题。
【方法思考】思路一：将杂质直接转化为所需物质。
思路二：将所需物质转化为中间物质，再将中间物质转化为所需物质。
【方法运用】运用思路一：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡，先加足量的水溶解，再向溶液中加入适量的硫酸镁溶液，过滤、蒸发，即得氯化镁固体。
运用思路二：除去氯化镁粉末中混有的少量氯化钡、氯化钠和硫酸钾。
（1）滤液B中一定含有的溶质是 。
（2）步骤③中反应的化学方程式 。
（3）假设上述反应均充分进行，滤液C中溶质成分最多可能有 种。
（4）上述除杂思路中最终得到氯化镁的质量 (选填“>”“＜”或“=”)原样品中氯化镁的质量。
典例分析
举一反三
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