2025年除雜試題答案某化學興趣小組在實驗過程中得到以下混合體系，需通過除雜操作獲得目標物質。請根據各體系特點，選擇合理試劑與方法，完成除雜過程分析。一、混合氣體除雜：CO?（含HCl、H?O）的提純混合氣體中主要成分為CO?，雜質為HCl氣體和水蒸氣。目標是得到干燥、純凈的CO?。雜質分析：HCl為酸性氣體，會干擾CO?的性質驗證；水蒸氣需徹底除去以滿足后續(xù)實驗要求。除雜試劑與方法：1.除HCl：選用飽和NaHCO?溶液。HCl與NaHCO?反應提供CO?，既除去雜質又避免CO?損失。反應方程式：NaHCO?+HCl=NaCl+CO?↑+H?O。2.干燥：選用濃硫酸（或無水CaCl?）。濃硫酸為酸性干燥劑，不與CO?反應，可吸收水蒸氣。操作步驟：將混合氣體依次通過盛有飽和NaHCO?溶液的洗氣瓶（長進短出），再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶（同樣長進短出）。注意事項：-不可用NaOH溶液除HCl，因NaOH會同時吸收CO?（2NaOH+CO?=Na?CO?+H?O）；-不可用Na?CO?溶液除HCl，因Na?CO?與CO?反應提供NaHCO?（Na?CO?+CO?+H?O=2NaHCO?），導致CO?損失；-干燥裝置需在除HCl之后，避免除HCl時帶出的水蒸氣未被除去。二、溶液除雜：FeCl?（含FeCl?、CuCl?）的提純實驗室制備的FeCl?溶液中混有少量FeCl?和CuCl?，需提純得到純凈的FeCl?溶液。雜質分析：FeCl?中的Fe3?具有氧化性，CuCl?中的Cu2?會引入重金屬離子，均需轉化為Fe2?或沉淀除去。除雜試劑與方法：加入過量鐵粉。Fe可將Fe3?還原為Fe2?，將Cu2?置換為Cu單質，反應后過濾除去過量鐵粉和提供的Cu。反應原理：-2FeCl?+Fe=3FeCl?（Fe3?被還原為Fe2?）；-CuCl?+Fe=FeCl?+Cu（Cu2?被置換為Cu單質）。操作步驟：向混合溶液中加入過量鐵粉，充分攪拌至溶液顏色由黃色（Fe3?）變?yōu)闇\綠色（Fe2?）且無新的紅色固體（Cu）提供；過濾，取濾液即為純凈的FeCl?溶液。注意事項：-鐵粉需過量，確保Fe3?和Cu2?完全反應；-不可用Zn粉代替鐵粉，因Zn會與Fe2?反應（Zn+FeCl?=ZnCl?+Fe），引入新雜質Zn2?；-不可用NaOH溶液沉淀雜質，因NaOH會同時沉淀Fe2?（FeCl?+2NaOH=Fe(OH)?↓+2NaCl），導致目標物質損失。三、固體除雜：粗鹽（含MgCl?、CaCl?、Na?SO?、泥沙）的提純粗鹽主要成分為NaCl，雜質包括MgCl?（Mg2?）、CaCl?（Ca2?）、Na?SO?（SO?2?）及不溶性泥沙，需提純得到精鹽。雜質分析：泥沙為不溶物，可通過過濾除去；Mg2?、Ca2?、SO?2?為可溶性雜質，需轉化為沉淀后過濾除去。除雜試劑與順序：1.溶解：將粗鹽溶于水，形成溶液；2.除SO?2?：加入過量BaCl?溶液（Ba2?+SO?2?=BaSO?↓）；3.除Mg2?：加入過量NaOH溶液（Mg2?+2OH?=Mg(OH)?↓）；4.除Ca2?及過量Ba2?：加入過量Na?CO?溶液（Ca2?+CO?2?=CaCO?↓；Ba2?+CO?2?=BaCO?↓）；5.過濾：除去BaSO?、Mg(OH)?、CaCO?、BaCO?沉淀及泥沙；6.調pH：向濾液中加入適量鹽酸（中和過量NaOH和Na?CO?），反應方程式：NaOH+HCl=NaCl+H?O；Na?CO?+2HCl=2NaCl+CO?↑+H?O；7.蒸發(fā)結晶：蒸發(fā)濾液，得到純凈NaCl晶體。注意事項：-BaCl?需在Na?CO?之前加入，確保過量的Ba2?被Na?CO?沉淀除去；-鹽酸需在過濾之后加入，避免溶解已提供的沉淀；-蒸發(fā)時需用玻璃棒不斷攪拌，防止局部過熱導致液滴飛濺，待有大量晶體析出時停止加熱，利用余熱蒸干。四、有機液體除雜：乙酸乙酯（含乙酸、乙醇、水）的提純工業(yè)制備的乙酸乙酯中混有少量乙酸、乙醇和水，需提純得到高純度乙酸乙酯。雜質分析：乙酸（酸性）、乙醇（與乙酸乙酯互溶）、水（極性分子）均需與乙酸乙酯分離。除雜試劑與方法：1.洗滌除雜：用飽和Na?CO?溶液洗滌混合液。飽和Na?CO?可中和乙酸（2CH?COOH+Na?CO?=2CH?COONa+CO?↑+H?O），溶解乙醇（乙醇與水互溶），同時降低乙酸乙酯在水中的溶解度（乙酸乙酯為非極性分子，難溶于極性的飽和Na?CO?溶液）。2.分液：將洗滌后的混合液轉移至分液漏斗中，靜置分層后，下層（水層，含CH?COONa、乙醇、過量Na?CO?）從下口放出，上層（乙酸乙酯）從上口倒出。3.干燥：向上層液體中加入無水Na?SO?（或無水MgSO?），吸收殘留的水分，靜置至液體澄清。4.蒸餾：過濾除去干燥劑后，對乙酸乙酯進行蒸餾（沸點77℃），收集76-78℃的餾分，得到純凈乙酸乙酯。注意事項：-不可用NaOH溶液代替Na?CO?，因NaOH堿性過強會導致乙酸乙酯水解（CH?COOCH?CH?+NaOH→CH?COONa+CH?CH?OH）；-分液時需確保漏斗內外氣壓平衡（打開上口玻璃塞或使塞上凹槽對準漏斗上小孔），避免液體無法順利流下；-干燥時間需足夠（約15-20分鐘），確保水分完全吸收；蒸餾時需控制溫度，避免乙醇（沸點78.5℃）未完全分離。五、礦石除雜：ZnS（含PbS、FeS）的提純某硫化物礦石主要成分為ZnS（硫化鋅），含少量PbS（硫化鉛）和FeS（硫化亞鐵），需提純得到高純度ZnS。雜質分析：PbS、FeS與ZnS均為金屬硫化物，但溶度積（Ksp）差異顯著（已知：Ksp(FeS)=6.3×10?1?，Ksp(ZnS)=2.9×10?2?，Ksp(PbS)=9.04×10?2?）。FeS的Ksp最大，可溶于稀酸；ZnS的Ksp較小，需濃酸或加熱溶解；PbS的Ksp最小，難溶于酸。除雜試劑與方法：1.除FeS：向礦石粉末中加入過量稀鹽酸（6mol/L），充分攪拌。FeS與鹽酸反應提供可溶的FeCl?和H?S氣體（FeS+2HCl=FeCl?+H?S↑），而ZnS、PbS因Ksp較小不反應（ZnS與稀鹽酸反應的平衡常數K=Ksp(ZnS)/Ka?(H?S)≈2.9×10?2?/(1.3×10??)≈2.2×10?1?，反應難以進行）。過濾，除去濾液（含FeCl?），得到ZnS、PbS的混合固體。2.除PbS：向濾渣中加入濃鹽酸并加熱（12mol/L，80℃）。ZnS與濃鹽酸反應提供可溶的ZnCl?和H?S（ZnS+2HCl(濃)=ZnCl?+H?S↑），而PbS因Ksp極小（K=Ksp(PbS)/Ka?(H?S)≈9.04×10?2?/(1.3×10??)≈6.95×10?22），仍不溶解。過濾，除去濾渣（PbS），得到含ZnCl?的濾液。3.沉淀ZnS：向濾液中加入過量Na?S溶液（S2?+Zn2?=ZnS↓），確保Zn2?完全沉淀。過濾，洗滌沉淀（用去離子水多次洗滌，除去Cl?、Na?等雜質），干燥后得到高純度ZnS。注意事項：-稀鹽酸除FeS時需過量，確保FeS完全溶解；-濃鹽酸溶解ZnS時需加熱，促進反應進行（溫度升高可增大反應速率）；-Na?S需過量，避免Zn2?殘留（可通過檢測濾液中是否含Zn2?驗證，如加入少量Na?S無沉淀提供則達標）；-洗滌沉淀時需用玻璃