分离、提纯与色谱法
化学· 12.3, 12.4 (2026-2028 Syllabus)· 20 分钟阅读
1. 混合物的核心分离技术★★☆☆☆⏱ 6 min
我们利用物理方法分离混合物，这类方法利用组分之间的性质差异，例如溶解度、沸点和颗粒大小。考试中你需要针对给定的混合物选择并描述正确的分离方法。
分离技术
一种用于分离混合物中各独立组分、且不改变其化学性质的物理过程
过滤：将不溶性固体与液体分离（例如从水中分离沙子）
蒸发：将可溶性固体与溶剂分离（例如从盐水中分离食盐）
简单蒸馏：将溶剂从溶液中分离出来（例如从盐水中获得纯水）
分馏：分离沸点不同的互溶液体（例如乙醇和水）
结晶：将可溶性固体从溶剂中分离，形成大的纯净晶体（例如从溶液中获得硫酸铜晶体）
某学生拥有一份由不溶性碳酸钙和可溶性氯化钠组成的混合物。简述分离并获得两种物质的纯净干燥样品的步骤。
- 1
向混合物中加入去离子水并搅拌，直至所有氯化钠完全溶解。
- 2
过滤混合物：滤渣为碳酸钙，滤液为氯化钠溶液。
- 3
用冷的去离子水洗涤碳酸钙滤渣，随后置于温烘箱中干燥。
- 4
将氯化钠溶液置于蒸发皿中温和加热，直至液体边缘出现晶体。
- 5
将溶液静置缓慢冷却，形成大的纯净氯化钠晶体，随后过滤并干燥晶体。
Exam tip:
描述分离步骤时，务必指明混合物的具体组分，不要使用“固体”“液体”这类泛称，才能拿到全部分数。
2. 纯度检测方法★★☆☆☆⏱ 4 min
纯净物仅包含一种元素或化合物，不含其他杂质。不纯物质的物理性质会发生改变，我们可以利用这一特性检测纯度。
纯净物
单一元素或化合物，在固定的特征温度下熔化和沸腾
熔点测试：纯净固体在单一精确温度下熔化。不纯固体在一个温度区间内熔化，且熔点低于纯净物。
沸点测试：纯净液体在单一精确温度下沸腾。不纯液体在一个温度区间内沸腾，且沸点高于纯净物。
纯净对乙酰氨基酚的熔点为169°C。某学校实验室的对乙酰氨基酚样品在162°C至167°C之间熔化。判断该样品是否纯净并解释你的答案。
- 1
结论：该样品不纯。
- 2
依据：纯净对乙酰氨基酚在169°C这一单一固定温度下熔化。
- 3
该样品在较宽的温度区间内熔化，且熔点低于纯净物的数值，证明其含有杂质。
Exam tip:
描述纯度测试时，务必提及将你测得的熔点/沸点与数据手册中纯净物的已知参考值进行对比。
3. 核心纸色谱法★★★☆☆⏱ 5 min
色谱法利用不同组分与固定相（色谱纸）的吸附强度、以及在流动相（溶剂）中的溶解度差异，分离溶解态物质的混合物（例如食用色素、墨水颜料）。
色谱图
色谱实验的可见输出结果，在固定相纸面上以斑点形式展示已分离的混合物组分
在距离色谱纸底部约1cm处用铅笔画一条基线（铅笔中的石墨不溶于溶剂，因此不会随溶剂移动）。
在基线上点上少量待测混合物和已知参比物质的斑点。
将色谱纸放入盛有溶剂的烧杯中，确保溶剂液面低于基线，避免斑点直接溶解。
给烧杯盖上盖子，让容器内空气被溶剂蒸气饱和，防止溶剂快速蒸发。
当溶剂上升至接近色谱纸顶部时取出纸张，画一条线标记溶剂前沿。
某学生使用色谱法检测3种食用色素中是否含有违禁红色色素。参比违禁色素在色谱纸上的斑点位置为4cm处。色素A的斑点位于4cm处，色素B在4cm处没有斑点，色素C在4cm和2cm处都有斑点。指出哪些色素含有该违禁色素。
- 1
将每种色素的斑点位置与参比违禁色素的斑点位置进行对比。
- 2
色素A有一个斑点与参比位置相同，因此它含有该违禁色素。
- 3
色素C也有一个斑点与参比位置匹配，因此它也含有该违禁色素。
- 4
色素B没有匹配的斑点，因此它不含该违禁色素。
4. 拓展内容：Rf值计算★★★★☆Extended 专属⏱ 5 min
选考拓展内容的考生必须能够从色谱图中计算比移值（Rf），并使用这些数值识别未知物质。当使用相同的溶剂和固定相时，每种物质的Rf值是唯一的，因此可以将其与参考数据对比以识别组分。
比移值（Rf）
物质在色谱纸上移动的距离与溶剂前沿从基线移动的距离的比值
在一次色谱实验中，溶剂从基线向上移动了8.0cm。蓝色墨水的斑点从基线向上移动了5.2cm。计算蓝色墨水的Rf值，答案保留2位有效数字。
- 1
确定数值：物质移动距离=5.2cm，溶剂移动距离=8.0cm
- 2
- 3
计算：5.2 ÷ 8.0 = 0.65
- 4
最终答案：Rf = 0.65（无需标注单位）
Exam tip:
Rf值始终小于1。如果你的计算结果大于1，说明你把分子和分母颠倒了。Rf是比值，因此不需要标注单位。
5. 常见陷阱
错误做法:
将色谱溶剂的液面置于样品斑点基线之上
原因:
斑点会直接溶解在大量溶剂中，而不会沿着色谱纸向上移动，无法得到可用的色谱图
正确做法:
搭建实验时请确保溶剂液面低于铅笔绘制的基线
错误做法:
认为不纯物质的熔点比纯净物质更高
原因:
杂质会降低物质的熔点，且使物质在一个温度区间内熔化
正确做法:
请记住：不纯物 = 更低的熔点区间，更高的沸点区间
错误做法:
使用钢笔绘制色谱法的基线
原因:
钢笔墨水可溶于大多数溶剂，会沿着色谱纸向上移动，干扰样品斑点
正确做法:
始终使用铅笔绘制基线，因为石墨不溶于常见溶剂
错误做法:
在Rf数值后附带单位
原因:
Rf是两个距离的比值，单位会完全抵消
正确做法:
将Rf值写为小于1的小数，无需附带单位
错误做法:
使用完全蒸发法从溶液中分离硫酸铜晶体
原因:
直接快速加热会生成细小的不纯晶体，还可能导致热敏性固体分解
正确做法:
使用结晶法：温和加热直到晶体在容器边缘开始析出，随后缓慢冷却以得到大的纯净晶体
6. 速查表
技术名称 | 适用场景 | 核心原理 |
|---|---|---|
过滤 | 不溶性固体 + 液体 | 颗粒大小差异 |
蒸发 | 从溶液中得到可溶性固体 | 溶剂挥发，留下固体残渣 |
简单蒸馏 | 从溶液中得到溶剂 | 溶剂和溶质的沸点存在差异 |
分馏 | 互溶液体混合物 | 通过分馏柱分离沸点不同的组分 |
结晶 | 从溶液中得到纯净的可溶性固体 | 缓慢冷却形成大的纯净晶体 |
纸色谱法 | 已溶解的混合物（墨水/色素） | 各组分在固定相中移动的速率不同 |
熔点测试 | 检测固体纯度 | 纯净固体在固定温度下熔化；不纯固体在更低的温度区间内熔化 |
沸点测试 | 检测液体纯度 | 纯净液体在固定温度下沸腾；不纯液体在更高的温度区间内沸腾 |
Rf计算（拓展） | 识别色谱图中的组分 |
7. 常见问题
我该如何为混合物选择正确的分离方法？
选择依据是各组分之间的物理性质差异：不溶性固体使用过滤法，沸点差异大的组分使用蒸馏法，已溶解的可溶性混合物使用色谱法。
考试中我需要背诵Rf的数值吗？
不需要，拓展阶段考生会得到测量数据来计算Rf值，核心阶段考生完全不需要使用或计算Rf值。
深入阅读
下一步
在掌握CIE IGCSE化学0620的分离、提纯和色谱法内容后，你可以进入下一个核心实验技术主题：定性分析。该部分将基于你已掌握的实验技能，使用标准化学测试识别未知离子和气体。你还应当将这些分离方法应用于历年真题的实验类题目中练习，重点关注你所参加的考试层级（核心卷3或拓展卷4）。请定期复习纯度测试规则和色谱法操作步骤，这些是所有试卷中常见的2-3分考点。