物质分离与除杂的概念

物质的分离：是指将混合物中的各物质通过物理或化学方法一一分开，获得纯净物的过程。例如，将沙子和氯化钠的混合物分离，可通过溶解、过滤、蒸发等操作，分别得到氯化钠和沙子。

物质的除杂：是指除去混合物中的杂质，得到较纯净的物质的过程。杂质是指在混合物中不需要的、影响主要物质性质或使用的物质。例如，除去氯化钠溶液中的少量氯化镁杂质，可通过加入适量的氢氧化钠溶液，使氯化镁转化为氢氧化镁沉淀，然后过滤除去沉淀，得到较纯净的氯化钠溶液。

物质分离与除杂的原则

不增：在除杂过程中，不能引入新的杂质。例如，除去二氧化碳中的少量氯化氢气体，不能用氢氧化钠溶液，因为氢氧化钠溶液不仅会吸收氯化氢气体，还会吸收二氧化碳气体，同时引入了新的杂质氯化钠和水。

不减：被提纯的物质不能减少。例如，除去氯化钠溶液中的碳酸钠，不能用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钠反应会生成硫酸钠，虽然除去了碳酸钠，但引入了新的杂质硫酸钠，同时也减少了氯化钠的质量。

易分：杂质与被提纯物质容易分离。一般杂质转化为沉淀、气体或水等易分离的物质，然后通过过滤、蒸发、蒸馏等方法将杂质除去。例如，除去氯化钙溶液中的少量盐酸，可加入过量的碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳气体逸出，过量的碳酸钙通过过滤除去，从而得到较纯净的氯化钙溶液。

气体除杂

除去\(CO_{2}\)中的\(HCl\)气体：将混合气体通过饱和碳酸氢钠溶液，氯化氢气体与碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，而二氧化碳不与饱和碳酸氢钠溶液反应，从而达到除杂目的。

除去\(CO\)中的\(CO_{2}\)：可将混合气体通过氢氧化钠溶液，二氧化碳与氢氧化钠反应而被吸收，一氧化碳不与氢氧化钠反应，从而得到纯净的一氧化碳。

除去\(H_{2}\)中的\(HCl\)气体：将混合气体通过氢氧化钠溶液或水，氯化氢气体易溶于水且能与氢氧化钠反应，而氢气难溶于水且不与氢氧化钠反应，可除去氯化氢气体。

固体除杂

除去\(Cu\)中的\(Fe\)：可加入过量的稀盐酸或稀硫酸，铁与稀盐酸或稀硫酸反应生成可溶性的亚铁盐和氢气，而铜不与稀盐酸或稀硫酸反应，然后过滤、洗涤、干燥，得到纯净的铜。

除去\(CaCO_{3}\)中的\(CaCl_{2}\)：可加入足量的水溶解，碳酸钙不溶于水，氯化钙溶于水，然后过滤、洗涤、干燥，得到纯净的碳酸钙。

除去\(KCl\)中的\(MnO_{2}\)：由于二氧化锰不溶于水，氯化钾溶于水，可加水溶解、过滤，将滤液蒸发结晶，得到纯净的氯化钾。

液体除杂

除去\(NaCl\)溶液中的\(Na_{2}CO_{3}\)：可加入适量的稀盐酸，碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，然后蒸发结晶，得到纯净的氯化钠固体。

除去\(FeSO_{4}\)溶液中的\(CuSO_{4}\)：可加入过量的铁粉，铁粉与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，然后过滤，得到纯净的硫酸亚铁溶液。

除去\(NaOH\)溶液中的\(Ca(OH)_{2}\)：可加入适量的碳酸钠溶液，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，然后过滤，得到纯净的氢氧化钠溶液。

物质分离的方法

过滤：适用于分离不溶性固体与液体的混合物。例如，分离泥沙和水的混合物，将混合物倒入过滤器中，液体通过滤纸流入烧杯中，固体泥沙留在滤纸上，从而实现分离。

蒸发：适用于从溶液中分离出可溶性固体溶质。例如，从氯化钠溶液中得到氯化钠固体，将溶液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，使溶液中的水分蒸发，当出现较多固体时，停止加热，利用余热将剩余水分蒸干，得到氯化钠固体。

蒸馏：适用于分离沸点不同的液体混合物。例如，分离酒精和水的混合物，通过蒸馏，可将沸点较低的酒精先蒸馏出来，从而实现二者的分离。

结晶：分为蒸发结晶和降温结晶。蒸发结晶适用于溶解度受温度影响较小的物质，如氯化钠；降温结晶适用于溶解度随温度升高而增大且受温度影响较大的物质，如硝酸钾。通过结晶的方法可将溶质从溶液中分离出来。

化学基础