化合物可以用化學方法分離成單質嗎?


修改日誌

2020.2.25 添加了目錄,修正了部分錯誤,添加了部分名詞解釋


雖說題主的年齡可能很小(我猜想可能應該是初中生)但這種探究知識的態度還是值得肯定的

由化合物提煉單質的例子太多太多了,不過如果是初一初二自學化學的話,問出這樣的問題還情有可原,但如果是初三即將迎接中考的話,這樣的化學功底想要直面中考化學可能還是欠缺了一點

溫馨提示:這篇文章適合所有熱愛化學的同學觀看、學習。但有的部分知識屬於高中甚至課外的內容(這一部分內容我都畫了下劃線,明天起床再補叭),由於時間與篇幅限制我不能把所有名詞、原理一一解釋清楚。如果有大家無法理解的部分,可以在百度上搜索或者在評論區留言,我看到了都會回復的(但是時間就不一定了

目錄

  1. 物質分類方法
  2. 化學變化與物理變化
  3. 分離與分解
  4. 利用化學方法提煉單質
    1. 金屬單質冶煉
    2. 非金屬單質製備
  5. 利用物理方法分離單質
    1. 金屬單質的分離
    2. 非金屬單質的分離
  6. 附錄

下面進入正題(假)

考慮到題主的知識儲備,我先講一點基礎知識

一、物質分類方法

物質的分類方法有很多,如果是根據是否由單一分子/元素組成可以分為純凈物與混合物,其中純凈物又根據組成元素分為單質與化合物

物質分類

以下是這幾個名詞的概念,後面會用到

純凈物:是指由一種單質一種化合物組成的物質,組成固定,有固定的物理性質和化學性質的物質,有專門的化學符號,能用一個化學式表示,如水(默認水內無雜質)

混合物:由兩種多種物質混合而成的物質,如海水

單質:由同種元素組成的純凈物,如鐵

化合物:由兩種兩種以上不同元素組成的純凈物,如氧化鐵

二、化學變化與物理變化

化學變化:指相互接觸的分子間發生原子或電子的轉換或轉移,生成新的分子並伴有能量的變化的過程,其實質是舊鍵的斷裂和新鍵的生成。如木炭燃燒生成二氧化碳

物理變化:指物質的狀態雖然發生了變化,但一般說來物質本身的組成成分卻沒有改變。如將木炭砸碎

初、高中常見的物質提純/提煉方法也可分為物理與化學兩類

物理法:溶解(水、有機溶劑等)、過濾、結晶、蒸餾、升華、萃取、滲析、鹽析等

化學法:洗氣、加熱、沉澱、溶解(酸、鹼反應)、氧化還原、電解、離子交換等

三、分離與分解

分離:指通過物理方法將混合物中的某種純凈物分出

分解:指通過化學方法將純凈物中的某種物質(可以是單質可以是化合物)分出

所以題主所說的利用化學方法分離單質其實是一種不太準確的描述,應該說將某種單質提煉或分解出來(當然好像從語文的角度來看,分離也沒什麼毛病,但就感覺讀起來好奇怪)。而這個過程就稱之為「分解反應」或者「置換反應」

分解反應:指由一種物質反應生成兩種或兩種以上新物質的反應,可以簡單理解為「一變多」

置換反應:單質與化合物反應生成另外的單質和化合物的化學反應

下來終於進入正題(真)

四、利用化學方法提煉單質

單質提煉這應該是現代工業中運用最為廣泛、最為成熟的技術了吧,從古代青銅器時代起,古人們就知道「曾青得鐵則化為銅」(硫酸銅與鐵反應生成銅)的道理

(一)金屬單質冶煉

根據金屬單質的活動性不同,可將金屬的冶煉方法分為不同的大類

金屬活動性順序表與其性質變化規律

  1. 熱分解法:僅通過加熱的方法即可獲得單質的

適用範圍:僅用於Ag、Hg等少數不活潑金屬的製備

如: [公式] (條件為加熱)

2. 熱還原法:利用還原劑將化合物中的物質還原為單質

適用範圍:用於Zn~Cu的製備

(1) 碳熱還原法:還原劑為木炭或一氧化碳

如火法煉銅(對應下面還有個濕法煉銅):[公式] (條件為高溫)

(2) 氫熱還原法: 還原劑為氫氣

如:[公式] (條件為高溫)

(3) 金屬熱還原法:還原劑為活潑金屬,如鋁等

如鋁熱反應: [公式] (條件為高溫)

3. 電解法:由於這類金屬活動性還原性過強,無法通過還原劑直接還原,只能通過通電電解的方法得到

適用範圍:用於K、Ca、Na、Mg、Al等活潑金屬的製備

如製備鋁單質: [公式] 【條件為高溫、電解、冰晶石(即六氟合鋁酸鈉,為助熔劑)】

或製備鈉單質: [公式] (條件為高溫、電解)

4. 鹽溶液法:利用金屬單質與金屬鹽溶液之間的置換反應製備金屬單質

適用範圍:常用於銅

濕法煉銅(即前文所述的「曾青得鐵則化為銅」): [公式]

由這幾種金屬的冶煉難度也可以看出一個歷史發展的規律,即:人類由青銅器時代進入鐵器時代,最後才開始使用鋁。原因就在於銅、鐵、鋁這三種金屬的活動性是依次增強的,相應的,把它們從化合物中提煉出來的難度就越來越大,隨著科技的不斷發展,才能擁有更先進的技術提煉還原性更強的金屬

(二)非金屬單質製備

  1. 分解法:利用一些熱不穩定的物質分解製備非金屬單質

高錳酸鉀熱分解制氧法: [公式] (條件為加熱)

過氧化氫催化分解制氧法: [公式] 【條件為催化劑(二氧化錳)】

2. 電解法:對於某些穩定的化合物,可通過外加電流的方式強行將化合物中的非金屬元素氧化為單質

電解水制氧氣[公式] (條件為通電)

氯鹼工業[公式] (條件為通電)

電解飽和食鹽水製備氯氣、氫氣流程、裝置示意圖

以上提煉方法對應的初中四大反應

五、利用物理方法分離單質

(一)金屬單質的分離

自然界中以遊離態存在的金屬極少,只有金、鉑等可用此法分離。當年美國西部興起的淘金熱,人們就是在河流中拿著篩網從沙子中淘取金粒。同樣,從金礦中提煉金單質的方法也是將金礦石粉碎後,利用一些方法(利用汞,後面可以詳細介紹)使得金與其他物質分離的

(二)非金屬單質的分離

利用氧氣、氮氣的沸點不同,可利用液態空氣分餾法從空氣中直接提取氧氣。像本次新型冠狀病毒引發的肺炎中,大量的中、重症患者需要進行吸氧,醫院中氧氣瓶中的氧氣就是通過這種方法製備的(只不過在分餾後還需要進行進一步的提純操作),相比於前文所述的電解水或者高錳酸鉀熱分解制氧,價格十分低廉

六、附錄

  1. 還原:指無機物分子中的原子、離子得電子,化合價降低的過程
  2. 還原性:指在化學反應中原子、分子或離子失去電子的能力。物質含有的粒子失電子能力越強,物質本身的還原性就越強;反之越弱,而其還原性就越弱
  3. 還原劑:在氧化還原反應里,失去電子或有電子偏離的物質,具有還原性
  4. 氧化:指物質失電子,化合價升高的過程
  5. 氯鹼工業:工業上用電解飽和氯化鈉溶液的方法來製取氫氧化鈉、氯氣和氫氣,並以它們為原料生產一系列化工產品
  6. 金屬活動性:指金屬單質在水溶液中失去電子生成金屬陽離子的傾向
  7. 遊離態:元素以單質形態存在的形式

方程式等號上不能寫文字好像,所以我就把條件都寫在方程式的後面了,大家湊合著看叭

大半夜隨便根據以前講課的記憶寫的,如果有什麼不正確不完善的地方(尤其方程式)可在評論區指出,在確認後我會修改噠~

怎麼判斷化學式含有離子鍵還是共價鍵??

www.zhihu.com圖標


題主莫非是天才兒童?還沒有上初三就開始自學哥哥姐姐的教材了?

愛好學習是好事,但是不要太超前學習,有的東西沒有聽過講解,通過看書自學很容易出現理解偏差。

初三化學裡面有詳細講解,首先,物質的分類裡面混合物、純凈物、化合物、單質都有其各自的意義 ,如果不明白可以找個初中化學老師問一下。

其次,化學上的分離,比如過濾、蒸餾、分餾、萃取操作的作用是提純,是從混合物中分離出純凈物的操作(而現實中分離產物往往並不是純凈物,而是雜質含量更少的混合物),得到的純凈物可能是化合物,也可能是單質。

而化合物和單質是兩類物質,從化合物到單質不是經過分離的過程而是發生了化學反應,應該叫製備或製取而不能叫分離。比如像電解水製取氫氣和氧氣,電解飽和食鹽水製取氯氣,灼燒硫化汞製取硫磺和汞等等。


化合物,單質都是純凈物。題主目前還沒上初三是吧。

把化合物變成單質,可以。初三就有水電解成氫氣和氧氣。


部分可以。而且這個不叫分離叫分解。部分不那麼穩定的化合物可以自己分解。其餘的化合物要分解一般都需要加熱條件或通電條件。但絕對不是什麼東西用火烤一下就分解了。


你以為題主在第一層?

其實題主在第五層!

各位想想標準生成吉布斯自由能和標準生成焓是怎麼規定的,是不是規定單質標準生成吉布斯自由能和標準生成焓為0?

若能找到將化合物直接分解為單質的方法,整個物化界都要反了天了!

你們啊都太天真了,還是要跟題主學習一個。你們以為題主剛學到初中課本,還勸人家好好學習,too young, too naive! 其實題主已經在第五層啦!


樓上可聽說過一種化學反應叫氧化還原,同時還有一門科目叫做電化學,然後再去看看鋰電池的充電。over


推薦閱讀:

快速發酵桶材質哪個好?
含鈦爐料護爐技術簡介五
番茄灰霉病防治方法
水溶鹽電解液確保高電壓不可燃高安全性高能量密度電池體系
細膩TPV與PP共擠植絨密封條原料

TAG:化學 | 有機化學 | 大學化學 | 化學教育 |