Tài liệu ôn tập Hóa học - Chủ đề 16: Tính chất và tinh chế

CHỦ ĐỀ 16: TÁCH CHẤT VÀ TINH CHẾ
I. LÝ THUYẾT
1. Tách bằng phương pháp vật lý 
- Phương pháp lọc: tách chất rắn không tan ra khỏi chất lỏng.
 Ví dụ: Tách cát ra khỏi nước, cho hỗn hợp cát và nước vào giấy lọc, nước chả qua và cát bị giữ lại.
- Phương pháp cô cạn: tách chất rắn tan trong chất lỏng nhưng khó bay hơi ra khỏi chất lỏng.
 Ví dụ: Tách muối ăn ra khỏi hỗn hợp nước muối, đun sôi hỗn hợp này, nước sẽ bay hơi (ở 1000C) thu được muối ăn kết tinh.
- Phương pháp chưng cất: tách các chất lỏng hoặc chất khí tan vào nhau, nhưng có nhiệt độ sôi khác nhau. 
 Ví dụ: Khi lên mem rượu, thu được hỗn hợp gồm nước, etanol (rượu etylic) và bã rượu. Etanol sôi ở 78,30C nên khi đem chưng cất (nấu rượu) đầu tiên thu được dung dịch chứa nhiều etanol hơn nước. Sau đó etanol giảm dần.
- Phương pháp chiết: tách các chất lỏng không tan vào nhau.
- Phương pháp kết tinh: tách các chất rắn trong hỗn hợp, dựa vào độ tan khác nhau và sự thay đổi độ tan theo nhiệt độ để tách biệt và tinh chế.
2. Tách bằng phương pháp hóa học 
2.1. Sơ đồ tách các chất ra khỏi hỗn hợp :
- Dùng phản ứng hóa học
- Điều kiện:
+ Chỉ tác dụng lên một chất trong hỗn hợp cần tách.
+ Sản phẩm tạo thành có thể tách dễ dàng ra khỏi hỗn hợp.
+ Sản phẩm có khả năng tái tạo chất ban đầu.
Một số lưu ý: 
Phương pháp thu
Thu khí có tính chất
Kết quả thu được khí
Úp ngược ống thu
Nhẹ hơn không khí
H2, He, NH3, CH4, N2
Ngửa ống thu
Nặng hơn không khí
O2, Cl2, HCl, SO2, H2S
Đẩy nước
Không tan, ít tan không không tác dụng với H2O
H2, O2, N2, CH4, He
- Đối với hỗn hợp rắn: X thường là dung dịch để hoà tan chất A.
- Đối với hỗn hợp lỏng (hoặc dung dịch): X thường là dung dịch để tạo kết tủa hoặc khí.
- Đối với hỗn hợp khí: X thường là chất để hấp thụ A ( giữ lại trong dung dịch).
- Ta chỉ thu được chất tinh khiết nếu chất đó không lẫn chất khác cùng trạng thái.
2.2. Làm khô khí: Dùng các chất hút ẩm để làm khô các khí có lẫn hơi nước.
- Nguyên tắc: Chất dùng làm khô có khả năng hút nước nhưng không phản ứng hoặc sinh ra chất phản ứng với chất cần làm khô, không làm thay đổi thành phần của chất cần làm khô.
Ví dụ: không dùng H2SO4 đ để làm khô khí NH3 vì NH3 bị phản ứng :
	2NH3 + H2SO4 ® (NH4)2SO4 
	 Không dùng CaO để làm khô khí CO2 vì CO2 bị CaO hấp thụ :
	CO2 + CaO ® CaO
- Chất hút ẩm thường dùng: Axit đặc (như H2SO4 đặc); P2O5 (rắn ); CaO(r); kiềm khan, muối khan (như NaOH, KOH, Na2SO4, CuSO4, CaSO4,  ) 
II. BÀI TẬP
1. Bài tập mẫu
Câu 1: Tách muối ăn ra khỏi hỗn hợp nước muối.
Hướng dẫn giải
 Đun sôi hỗn hợp, khi nhiệt độ hỗn hợp đạt 1000C thì nước bốc hơi, thu được muối ăn.
Câu 2: Một hỗn hợp gồm dầu hỏa có lẫn nước làm thế nào để tách nước ra khỏi dầu hỏa?
 Hướng dẫn giải
	Cho hỗn hợp vào phễu chiết, dầu nổi lên ở trên và nước ở dưới, mở khóa tháo nước ra ngoài, khi đến vạch dầu hỏa thì đóng khóa phễu chiết, ta được nước và dầu hỏa riêng biệt.
Câu 3: Tách riêng dung dịch từng chất sau ra khỏi hỗn hợp dung dịch AlCl3, FeCl3, BaCl2.
Hướng dẫn giải
 Sơ đồ tách AlCl3, FeCl3, BaCl2
 + NaOH dư
 Dung dịch: NaAlO2, NaCl, NaOH, BaCl2 Fe(OH)3 FeCl3
 + CO2 dư
 Dung dịch: NaCl, NaHCO3, BaCl2 Al(OH)3 AlCl3
 + Na2CO3 dư
 Dung dịch: NaCl, NaHCO3, Na2CO3 BaCO3 BaCl2
 - Cho hỗn hợp dung dịch AlCl3, FeCl3, BaCl2 tác dụng với dung dịch NaOH dư ta được kết tủa Fe(OH)3. Lọc kết tủa và cho tác dụng với dung dịch HCl đủ ta được FeCl3.
 FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl
 AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl
 Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
 Fe(OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O
- Lấy phần nước lọc gồm NaAlO2, BaCl2, NaCl, NaOH dư và thổi vào đó CO2 dư được kết tủa Al(OH)3. Lọc kết tủa và cho tác dụng với dung dịch HCl đủ ta được AlCl3.
 NaAlO2 + CO2 + 2H2O NaHCO3 + Al(OH)3 
 NaOH + CO2 NaHCO3
 Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O
- Phần nước lọc còn lại NaCl, NaHCO3, BaCl2 cho phản ứng với dung dịch Na2CO3 dư thu được kết tủa BaCO3. Lọc kết tủa cho tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ được dung dịch BaCl2.
 BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2NaCl
 BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2 + H2O
Câu 4: Trình bày phương pháp tách riêng mỗi chất khỏi hỗn hợp: BaCl2, MgCl2, NH4Cl.
Hướng dẫn giải
- Đun nóng hỗn hợp rồi làm lạnh hơi bay ra thu được NH4Cl
- Hỗn hợp rắn còn lại có chứa BaCl2, MgCl2 cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 (dư)
- Lọc lấy Mg(OH)2 cho tác dụng với dung dịch HCl (dư), rồi cô cạn thu được MgCl2. 
- Cho phần du g dịch có chứa BaCl2 và Ba(OH)2 dư tác dụng dung dịch HCl. Rồi cô cạn thu được BaCl2.
Câu 5: Một loại muối ăn có lẫn các tạp chất CaCl2, MgCl2, Na2SO4, MgSO4, CaSO4. Hãy trình bày cách loại bỏ các tạp chất để thu được muối ăn tinh khiết.
Hướng dẫn giải
- Chúng ta phải loại bỏ Ca, SO4, Mg ra khỏi muối ăn.
- Cho BaCl2 dư để kết tủa hoàn toàn gốc SO4 :
	Na2SO4 + BaCl2 ® BaSO4 ¯ + 2NaCl
	CaSO4 + BaCl2 ® BaSO4 ¯ + CaCl2
	MgSO4 + BaCl2 ® BaSO4 ¯ + MgCl2
- Bỏ kết tủa và cho Na2CO3 vào dung dịch để loại MgCl2, CaCl2, BaCl2 dư.
	Na2CO3 + MgCl2 ® MgCO3 ¯ + 2NaCl
	Na2CO3 + CaCl2 ® CaCO3 ¯ + 2NaCl
	Na2CO3 + BaCl2 ® BaCO3 ¯ + 2NaCl
- Thêm HCl để loại bỏ Na2CO3 dư, cô cạn dung dịch thì được NaCl tinh khiết.
	Na2CO3 + 2HCl ® 2NaCl + H2O + CO2 ­ 
Câu 6: Tinh chế :
a) SiO2 có lẫn FeO.
b) Ag có lẫn Fe, Zn, Al.
c) CO2 có lẫn N2, H2.
Gợi ý giải
a) Hòa tan trong dung dịch HCl dư thì FeO tan hết, SiO2 không tan Þ thu được SiO2
b) Hòa tan vào dung dịch HCl dư hoặc AgNO3 dư thì Fe, Zn, Al tan hết, Ag không tan Þ thu Ag.
c) Dẫn hỗn hợp khí vào dd Ca(OH)2 , lọc kết tủa nung ở nhiệt độ cao thu được CO2.
Câu 7: Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm Cu, Al, Fe (bằng phương pháp hóa học)
Gợi ý giải
	Hòa tan hỗn hợp vào dung dịch NaOH đặc dư, thì Al tan còn Fe, Cu không tan.
	Từ NaAlO2 tái tạo Al theo sơ đồ: 	NaAlO2 ® Al(OH)3 ® Al2O3 Al.
	Hòa tan Fe,Cu vào dung dịch HCl dư, thu được Cu vì không tan.
	Phần nước lọc tái tạo lấy Fe: 	FeCl2 ® Fe(OH)2 ® FeO ® Fe.
(Nếu đề không yêu cầu giữ nguyên lượng ban đầu thì có thể dùng Al đẩy Fe khỏi FeCl2 )
Câu 8: Bằng phương pháp hóa học, hãy tách riêng từng chất khỏi hỗn hợp gồm CuO, Al2O3, SiO2.
Gợi ý giải
- Dễ thấy hỗn hợp gồm: 1 oxit bazơ, một oxit lưỡng tính, một oxit axit. Vì vậy nên dùng dung dịch HCl để hòa tan, thu được SiO2.
- Tách Al2O3 và CuO theo sơ đồ sau:
Câu 9: Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp gồm CO2, SO2, N2 (biết H2SO3 mạnh hơn H2CO3).
Gợi ý giải
- Dẫn hỗn hợp khí vào dung dịch NaOH dư thì N2 bay ra Þ thu được N2.
- Tách SO2 và CO2 theo sơ đồ sau : 	
Câu 10: Một hỗn hợp gồm các chất: CaCO3, NaCl, Na2CO3. Hãy nêu phương pháp tách riêng mỗi chất.
Gợi ý giải
Dùng nước tách được CaCO3
	Tách NaCl và Na2CO3 theo sơ đồ sau: 
Câu 11: Tách riêng mỗi chất ra khỏi hỗn hợp sau:
a) Bột Cu và bột Ag.	 e) Hỗn hợp rắn: AlCl3, FeCl3, BaCl2 .
b) Khí H2, Cl2, CO2.	 g) Cu, Ag, S, Fe.
c) H2S, CO2, hơi H2O và N2.	 h) Na2CO3 và CaSO3 (rắn).
d) Al2O3, CuO, FeS, K2SO4.	 i) Cu(NO3)2, AgNO3 (rắn).
Gợi ý giải
a) 	 
b) 	
c) 
d) 
e) Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch NH3 dư ® dung dịch và 2 kết tủa. Từ dung dịch (BaCl2 và NH4Cl) điều chế được BaCl2 bằng cách cô cạn và đun nóng (NH4Cl thăng hoa). Hoặc dùng Na2CO3 và HCl để thu được BaCl2.
	Hòa tan 2 kết tủa vào NaOH dư ® 1 dung dịch và 1 kết tủa.
	Từ dung dịch: tái tạo AlCl3 
	Từ kết tủa: tái tạo FeCl3
g) Sơ đồ tách: 
h) Cho hỗn hợp rắn Na2CO3 và CaSO3 vào nước thì CaSO3 không tan. Cô cạn dung dịch Na2CO3 thu đươc Na2CO3 rắn.
i) Nung nóng hỗn hợp được CuO và Ag. Hòa tan rắn vào dung dịch HCl dư ® CuCl2 + Ag. Từ CuCl2 tái tạo Cu(NO3)2 và từ Ag điều chế AgNO3.
Câu 12:
a) Trong công nghiệp, khí NH3 mới điều chế bị lẫn hơi nước. Để làm khô khí NH3 người ta có thể dùng chất nào trong số các chất sau đây: H2SO4 đặc, P2O5, Na, CaO, KOH rắn? Giải thích?
Gợi ý giải
Chỉ có thể dùng CaO hoặc KOH rắn (Na tác dụng với H2O sinh khí H2 làm thay đổi thành phần chả khí ® không chọn Na)
b) Khí hiđroclorua HCl bị lẫn hơi nước, chọn chất nào để loại nước ra khỏi hiđroclorua: NaOH rắn, P2O5, CaCl2 khan , H2SO4 đặc.
c) Các khí CO, CO2, HCl đều lẫn nước. Hãy chọn chất để làm khô mỗi khí trên: CaO, H2SO4 đặc, KOH rắn, P2O5. Giải thích sự lựa chọn.
d) Trong phòng thí nghiệm điều chế Cl2 từ MnO2 và HCl đặc, nên khí Cl2 thường lẫn khí HCl và hơi nước. Để thu được Cl2 tinh khiết người ta dẫn hỗn hợp đi qua 2 bình mắc nối tiếp nhau, mỗi bình đựng một chất lỏng. Hãy xác định chất đựng trong mỗi bình. Giải thích bằng phương trình hóa học.
2. Bài tập tự luyện
Câu 1: Một hỗn hợp gồm nước và đầu ăn. Làm thế nào để tách thành từng chất riêng biệt.
Câu 2: Muối ăn có lẫn bột lưu huỳnh. Làm thế nào để thu được muối ăn sạch.
Câu 3: Dựa vào tính chất khác nhau của nước và rượu, làm thế nào tách hỗn hợp gồm nước và rượu etylic.
Câu 4: Trình bày cách tinh chế: Cl2 có lẫn CO2 và SO2.
Câu 5: Tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp rắn gồm: Al2O3; CuO; Fe2O3.
Câu 6: Tách các kim loại sau đây ra khỏi hỗn hợp bột gồm: Cu, Fe, Al, Ag.
Câu 7: Bằng phương pháp hoá học hãy tách 3 muối KCl, AlCl3 và FeCl3 ra khỏi nhau trong một dung dịch.
Câu 8: Tách riêng từng chất nguyên chất từ hỗn hợp các oxit gồm: MgO, CuO, BaO.
Câu 9: Tách riêng N2, CO2 ở dạng tinh khiết ra khỏi hỗn hợp: N2, CO, CO2, O2 và hơi H2O.
Câu 10: Hãy thực hiện phương pháp hóa học để :
a) Tinh chế muối ăn có lẫn: Na2SO4, NaBr, MgCl2, CaCl2, CaSO4 
b) Tinh chế NaOH có lẫn NaCl (Biết SNaCl < SNaOH ). (làm lạnh hoặc đun bay hơi bớt nước)
c) Tinh chế muối ăn có lẫn: CaCl2, MgCl2,CaSO4, MgSO4, Na2SO4, Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2.
d) Chuyển hóa hỗn hợp CO và CO2 thành CO2 (và ngược lại ).
GỢI Ý GIẢI
Câu 3: Rượu sôi ở 78,30C.
Câu 9: Cho PbCl2 vào hỗn hợp khí, hấp thụ được khí CO ra khỏi hỗn hộp
Cho dung dịch Ba(OH)2 lội qua, hấp thu được khí CO2 tạo kết tủa trắng, nung kết tủa được CO2.
Cho CaO lội qua hút hết hơi nước, hấp thu được nước ra khỏi hỗn hỗn.
Nung hỗn hợp khí với O2, hập thụ CO.
2C + O2 2CO2 
Còn lại là N2 tinh khiết. 
(Hỗn hợp còn O2 và N2. Hóa lỏng hỗn hợp khí, hạ nhiệt độ xuống -2000C, sau đó nâng nhiệt độ lên từ từ: 
- Đến -1960C, N2 hóa lỏng, thu lấy rồi cho hóa hơi, thu được N2 ban đầu. 
- Đến -1830C , O2 hóa lỏng, thu lấy rồi hóa hơi, thu được O2 tinh khiết.)
Câu 10: a) Dẫn khí Cl2 có lẫn nước qua hỗn hợp muối
2NaBr + Cl2 2NaCl + Br2
Dung dịch còn lại Na2SO4, NaCl, MgCl2, CaCl2, CaSO4 cho dụng dung dịch BaCl2 vừa dư. 
Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl
CaSO4 +BaCl2 BaSO4 + CaCl2 
- Lọc bỏ kết tủa, dung dịch nước lọc gồm: NaCl, MgCl2, CaCl2, BaCl2 cho tác dụng với dung dịch Na2CO3 dư.
MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaCl
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl.
BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2NaCl
- Lọc kết tủa, thu dung dịch còn lại gồm NaCl, Na2CO3 tác dụng dung dịch HCl dư
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2 
- Dung dịch còn lại gồm NaCl, HCl, cô cạn dung dịch thu được NaCl khan.
b) Điện phân dung dịch NaCl
c) Hoà muối vào nước, lọc sẽ loại bỏ được CaSO4 không tan (trong nước vẫn còn một lượng nhỏ CaSO4 do CaSO4 ít tan).
Thêm vào ung dịch vừa hoà một lượng vừa đủ dung dịch BaCl2.
 BaCl2 + CaSO4BaSO4 + CaCl2
BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaCl
Lọc bỏ BaSO4 được nước còn lại chứa CaCl2, MgCl2, NaCl, Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2. Thêm một lượng Na2CO3 vừa đủ vào nước muối. Sau đó lọc kết tủa. Còn lại nước muối cho thêm một lượng dung dịch HCl vừa đủ, sau một thời gian thu được muối NaCl tinh khiết.
 CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl
MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaCl
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaHCO3
Mg(HCO3)2 + Na2CO3 MgCO3 + 2NaHCO3
NaHCO3 + HCl H2O + CO2 + NaCl.
d) Cho hỗn hợp gồm CO và CO2 tác dụng với O2 dư, đun nóng.
=> Hỗn hợp chuyển hoá thành CO2
2CO + O2 2CO2
* Cho hỗn hợp gồm CO + CO2 tác dụng với C dư đun nóng (không có oxi).
=> Hỗn hợp chuyển hoá thành CO
C + CO2 2CO