【错点剖析】:
混合物的分离提纯方法包括化学方法和物理方法,其中化学方法就是指加入某某试剂反应,物理方法包括洗气、过滤、蒸发、萃取、蒸馏、分液、结晶、升华等。考生在答题时一定要把化学方法和物理方法都回答出来,不能遗漏,即答题形式为:“加XX试剂后分液”等。
有机物的分离提纯方法,最常用的物理方法有三种:洗气、分液(可先加入某种试剂后再分液)、蒸馏(可先加入某种试剂后再蒸馏)。而选择化学方法时所加入的试剂也多为溴水、酸溶液、碱溶液等。
1.气体混合物除杂。一定用洗气 的方法,在选择的除杂试剂时需要注意,绝对不能使用气体试剂,因为所用的气体试剂本身就是新的杂质,所选用的试剂必须是液体或固体,而且反应后的产物不能出现新的杂质气体。有机物气体多为低级烷烃、烯烃、炔烃,有时考虑混入无机气体H2S、SO2、CO2等。如:
【例1】完成下列各组气体混合物的除杂任务
(1)烷烃气体中含有烯烃、炔烃。
除杂方法:用溴水洗气 即可除去乙烯。
解析:烷烃不能与溴水反应,烯炔烃能与溴水发生加成反应生成液体产物。特别注意的是不能使用高锰酸钾溶液除杂,乙烯、乙炔等与高锰酸钾溶液反应时会产生CO2等新的气体杂质。故高锰酸钾溶液只能用来鉴别烷烃和烯炔烃,不能用来除去烷烃气体中含有烯烃、炔烃等杂质。
(2)烷烃气体中混有H2S、SO2。
除杂方法:用强碱或高锰酸钾溶液或溴水洗气。
解析:烷烃化学性质较稳定,不与上述物质反应,但H2S、SO2与碱、氧化剂反应均无新杂质产生。
(3)烷烃气体中混有CO2。
除杂方法:用强碱溶液洗气。
解析:烷烃和CO2都没有还原性,但是CO2是酸性气体,所以只能用碱溶液洗气除杂。
(4)烯烃、炔烃气体中含有H2S、SO2、CO2。
除杂方法:用强碱溶液洗气。
解析:烯烃、炔烃有还原性,能与高锰酸钾、溴水反应,但不与碱反应,故用碱液洗气。
2.液体除杂。液体除杂时一般采用分液、蒸馏两种方法,但是由于分液方法操作简单,故原则上是能够分液的混合物直接分液,不能分液的混合物,通过加入某种试剂后再进行分液,实在找不到分液的办法,再采用蒸馏方法。
【例2】完成下列各组液体混合物的除杂任务
(1)苯(或各种液态烃、硝基化合物、卤代烃、酯等)中含有水。
除杂方法:分液。解析:题中这些有机物均与水难溶,它们与水混合时,可以直接进行分液。
(2)苯(或各种液态烃、硝基化合物、卤代烃、酯等)中含有乙醇。
除杂方法:加水后分液。
解析:苯和乙醇是互溶的,无法直接分液,但乙醇能与水分子间形成氢键更易溶于水,所以用水萃取后再进行分液。
(3)苯(或各种液态烃、硝基化合物等)中含有苯酚(或羧酸、溴单质、硫酸、硝酸等)杂质。
除杂方法:加NaOH溶液后分液。
解析:苯和苯酚是互溶的,无法直接分液,但题中的这些杂质均能与碱反应生成易溶于水的产物,而被提纯对象不与碱反应也不溶于水。
(4)乙酸乙酯中含有乙酸。
除杂方法:加饱和Na2CO3溶液后分液。
解析:乙酸乙酯和乙酸是互溶的,无法直接分液,但是乙酸能与Na2CO3溶液反应生成钠盐却更易溶于水而难溶于酯,所以加Na2CO3溶液后分液。特别注意不能加NaOH溶液,因为酯与NaOH溶液发生水解反应。
(5)苯(或各种液态烃、硝基化合物等)中含有甲苯等。
除杂方法:先加酸性KMnO4溶液、再加NaOH溶液后分液。
解析:先加酸性KMnO4溶液把甲苯氧化成苯甲酸,而苯甲酸依然易溶于苯,所以再加NaOH溶液与苯甲酸中和生成易溶于水的钠盐,然后再用分液方法分离。
(6)苯酚中含有苯甲酸。
除杂方法:加NaHCO3溶液,分液。
解析:利用酸性强弱不同,选择NaHCO3溶液只与苯甲酸反应生成可溶于水的盐,而苯酚与NaHCO3溶液不反应,在水中溶解性较小,然后分液。特别注意不能加NaOH溶液,因为两种物质均与NaOH溶液发生反应。
(7)乙醇(或乙醛)中混有水(或乙酸)。
除杂方法:加CaO,蒸馏 。
解析:乙酸和乙醇、乙醛都能和水任意比互溶,也无法通过加入某种试剂使其中一种物质生成成难溶于水的物质,所以只能采用蒸馏方法。但由于它们都有挥发性,直接蒸馏无法完全除杂,故加入CaO后蒸馏。
(8)乙酸中混有水。
除杂方法:加浓硫酸后蒸馏。
解析:利用硫酸难挥发性和吸水性,蒸馏得到乙酸。
(9)苯(或各种液态烃)、硝基化合物、溴苯相互混合。
除杂方法:蒸馏 。
解析:这些物质均难溶于水,它们之间是互溶的,也无法通过加入某种试剂使其中一种物质发生反应转变成可溶于水的产物,只能采用蒸馏方法。值得注意的是,有些人设想,利用这些物质的密度比水轻重不同,希望加水后,有的物质在水下,有的在水上,进行分液。但事实上经过振荡后它们会互溶在一起,无法分离。
【例3】分离下列各组混合物
(1)乙酸乙酯和乙酸、乙醇。
答案与解析:首先向混合物中加足量饱和碳酸钠,充分震荡,静置分液,得到上层液体乙酸乙酯;然后对下层液体加入CaO后进行蒸馏,收集到乙醇;最后向残液中加足量浓硫酸,蒸馏得到乙酸。
(2)苯和苯酚。
答案与解析:首先向混合物中加足量氢氧化钠溶液,充分震荡,静置分液,得到上层液体苯;然后对下层液体通入足量CO2后再分液,得到下层液体苯酚。