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时间:2019-02-26
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1、如何杜绝除杂过程中新杂质的引入安康生活中经常会听到一些食品安全方面的新闻:如用工业用盐冒充食用盐,用工业酒精勾对白酒等。这些现象都说明了杂质的任意混入对生产生活产生了恶劣影响。前一段时间在做学生实验时,由于新购的硝酸银里面混有杂质导致银氨溶液一直配不出来。可见对于科学实验若引入杂质将会得不出正确的现象和结论。由于杂质本身具有一定的化学性质,因此无论是科学研究还是生产生活都要严格控制杂质的含量。除杂也成了一项重要的科研课题。什么是除杂?杂质可以百分子百除去吗?在对混合物进行分离提纯的过程中,我将除目
2、标产物以外的物质都视为杂质,故杂质是相对而言的。我们又常说百分之百纯净的物质几乎不存在。一般化学实验认为,若某一杂质离子的浓度小于1×10-5mol/L就视为除干净了。所以杂质不可能百分之百除去。如何在除杂过程中使杂质的含量降到我们要求范围之内,同时又不引入新的杂质是高中化学教学需要渗透的一个重要理念。以下是高中化学中常见的物理、化学除杂方法。通过对比可以给我们除杂带来一些启示。物理方法除杂:1.过滤或水洗。该法能较好的分离难溶固体或易溶液体杂质,并能很好的避免引入新的杂质。前提是固体的溶解度要小
3、。此外还可以通过选择合适的洗涤剂来减少固体的溶解。如可用非极性有机溶剂清洗有极性的盐晶体。2.蒸发、结晶及重结晶。通过加热浓缩分离溶质。如除去NaCl中混有的KNO3。3.蒸馏。利用不同液体互相溶解但熔沸点相差较大的特点,将液体分开。通过多次蒸馏可以极大提高目标产物的含量。如通过此法可以将乙醇溶液的纯度达到98%以上。4.分液和萃取。此法唯一不好的是引入新杂质有机溶剂。但只要萃取剂选取合适也可取得较好的效果。如最近医药萃取领域发展较好的超临界二氧化碳萃取技术,较好的克服了萃取剂有毒、不易分离等特点
4、。5.升华。如碘单质的分离提取。6.渗析。如利用半透膜提纯精制胶体。随着材料技术的不断更新,各种功能高分子材料(选择透过性膜)在海水净化领域发挥了重要的作用。该法不需要引入过多除杂试剂便可以除去海水中大部分杂质离子。7.盐析。例如皂化反应中分离肥皂和甘油。8.色谱法。不引入新的杂质,可以将性质相似的混合物彼此分开。9.利用磁性。该法能较好快速分离出含铁的物质。10.电泳法。如化工厂废气中颗粒物的除去。化学方法除杂:1加热分解。如食盐中混有氯化铵。如杂质的稳定性较差,则该方法能取得较好的效果。2洗气
5、。适当增大气体与洗液的接触面积可较彻底的除去气体中的气体杂质。2沉淀法。要除去杂质离子,需要加入稍过量的除杂试剂,将引入新的杂质离子。3转化法。利用一定的化学反应将杂志转化为易于除去的物质或目标产物。(1)阳离子转化为沉淀、阴离子转化为气体,即将杂质转化为易于除去的其它物质。(2)杂质转化为目标产物。如铁离子中混有亚铁离子;碳酸钠中混有碳酸钠等。4利用杂质的特征反应。利用BaSO4难溶于一般的酸,可将其它易溶于酸的沉淀除去;利用铝单质极其化合物的两性,即能溶于强碱,可以将其从其它不溶于碱的混合物中
6、分离除去;AgOH能溶于过量的氨水中等等。5利用电解法。如精炼铜。6特殊情况下,还可将杂质掩蔽。7运用绿色化学、原子经济学理念想,选择绿色的生产路线,也就是从源头上杜绝杂质。如利用乙烯水化法生产乙醇,就能较好的杜绝产物中引入杂质。回顾两类方法,不难发现对于高中阶段简单物质的分离,物理方法有明显的优势。物理方法常利用物性差异来除杂,故较少引入新杂。但其不足时有些物理除杂需要特殊仪器。化学方法要引入除杂试剂,因此除杂时要稍复杂些。但化学方法也有其有点:不需要特殊的仪器,应用范围广,除杂速度快等。上述方
7、法也渗透出除杂的一般原则:(1)不增—除去杂质时,不引入新杂志。(2)不减—尽量不减少被提纯物质。(3)简便—分离操作简便易行。(4)最好—所选用的方法,在保证除去杂质的同时,最好能增加被提纯物质的量。为了减少杂质的引入,在除杂时应优先选择不引入杂质的方法,如物理方法除杂、杂质转化法。若非要引入新杂,则后续步骤要能除去新杂。在实际生产中或科研中,除杂往往会用到多种方法,力求尽量减少杂质离子的引入。下面我们以分析化学中阳离子检验系统为例,来说明实际科研中如何减少杂质离子的引入:以24种常见阳离子:、
8、Ag+、Hg22+、Pb+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、As(Ⅲ,Ⅴ)、Sb(Ⅲ,Ⅴ)、Sn(ⅡⅣ)、Al3+、Cr3+、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+为例来说明。总体思想,不断利用化学性质的差异进行分组,最后在进行小组内鉴别。在此过程中,需不断将组外杂质离子除去。因此阳离子检测系统很好的体现了除杂的思想。氨水中和调节0.6mol/LHCl,S2-,加热,稀释一倍,S2-加热NaSNH3-NH4Cl,(NH4
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