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2014-2015学年高中化学 化学实验基本方法 第2课时混合物的分离和提纯 过滤和蒸发备课资料 新人教版必修1


第一节

化学实验基本方法 第 2 课时

[课时教案]备选例题 例 1 已知硝酸银和氯化钾反应生成硝酸钾和不溶于 水的氯化 银,化 学方程式为 +KCl﹦AgCl↓

。将含有少量氯化钾的硝酸钾固体提纯,某学生进行如图 1-1-4 所示实验操作。回答下列问题:

图 1-1-4 (1)将样品置于烧杯中,加入适量的水溶解,同时用玻璃棒搅拌,搅拌的作用是___________________。 (2)向溶液中加入适量的___________________溶液,使氯化钾转化为沉淀。 (3)将混合液进行过滤,过滤装置和操作如图 1-1-4,指出图中的两处错误:①____________________; ②___________________。 (4)为了从滤液中得到硝酸钾晶体,可选用的两种结晶方法是:①___________________; ②___________________。 解析:结晶有两种方法: (1)蒸发溶剂法,适用于溶解度受温度变化影响不大的固态溶质从溶液中结晶 析出; (2)冷却热饱和溶液法,适用于溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质从溶液中结晶析出。由 于硝酸钾的溶解度受温度的变化影响较大,所以上述两种方法对于硝酸钾晶体从溶液中析出都适用。 答案: (1)加速固体溶解 (2)硝酸银 (3)①液体没有用玻璃棒引流 ②漏斗下端管口没有紧靠烧 杯内壁 (4)①冷却热饱和溶液 ②蒸发溶剂 例2 已知化合物 A 和 B 都不溶于水,A 可溶于质量分数大于或等于 98%的浓硫酸,而 B 不溶。现有一份

A 和 B 的混合物样品,通过实验进行分离,可得到固体 A(实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的 耐酸过滤器) 。 请填写下表中空格,完成由上述混合物得到固体 A 的实验设计。 序号 ① 实验步骤 溶解 简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置) 将混合物放入烧杯中,加入 98%的浓 ,充分搅拌
1

直到固体不再溶解 ② ③ ④ ⑤ ⑥ 洗涤沉淀 检验沉淀是否纯净

解析:本题考查物质分离的基本操作——过滤,但题目设置了一个较陌生的情景——固体 B 难溶于浓硫 酸。分析题给条件可知操作①后,A 溶解在浓硫酸中,可首先将 B 和 A 的浓硫酸溶液分离。又由题给条 件可知 A 不溶于水或稀硫酸,所以应向浓硫酸中加水稀释,使 A 析出并加以分离。 答案: 序号 ① ② ③ 过滤 安装好过滤装置,将①的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤 实 验步骤 简述实验操作(不必叙述如何组装实验装置)

沉淀(或稀释) 在另一烧杯中, 放入适量蒸馏水, 将②的滤液沿玻璃棒慢慢加入 该烧杯中,并不断搅拌

④ ⑤

过滤

重新安装过滤装置,将③的悬浊液沿玻璃棒加入过滤器中过滤 向④的过滤器中注入少量蒸馏水, 使水面浸过沉淀物, 等水滤出 后,再次加水洗涤,连续几次



用小试管从步骤⑤的最后一次洗涤液中取少量洗涤液,滴入 溶液,没有白色沉淀,说明沉淀已洗净

例 3

某研究性学习小组在整理实验室的化学试剂时,发现一盛有无色溶液的试剂瓶,标签破损 (如图

1-1-5),请你根据已掌握的知识,对该试剂可能是什么物质的溶液作出两种猜想,并设计实验验证,写 出任一种的实验 操作、现象和结论。

图 1-1-5

猜想的化学物质

检验需要的试剂

操作、现象和结论

2

1 2 解析:观察不完全的标签内容,结合已学过的碳酸钠和硫酸钠的知识,本题转化为设计检验 的实验方案。 答案: 猜想的化 学物质 1 稀盐酸和 溶液 取少量该溶液于试管中,滴 入稀盐酸,若无明显 现象,再滴入 原溶液是 2 稀盐酸和澄清石灰水 溶液,如果生成白色沉淀,则 溶液 检验需要的试 剂 操作、现象和结论 和

取少量该溶液于试管中,滴入稀盐酸,若产生的 无色气体能使澄清石灰水变浑浊,原溶液是 溶液

[课时练案]备选习题 1.化学是一门以实验为基础的科学,研究化学离不开化学实验,在实验室中蒸发操作必须用到蒸发皿, 下面关于蒸发皿的操作中正确的是( )

A.将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上,直接用酒精灯火焰加热 B.将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上,并加垫石棉网加热 C.将蒸发皿放置在三脚架上,直接用酒精灯火焰加热 D.在三脚架上放置泥三角,将蒸发皿放置在泥三角上加热 答案:AC 解析:蒸发皿主要用来浓缩溶液和蒸发液体。蒸发皿可以直接加热,不需要垫石棉网,一般需要放在铁 架台的铁圈上或三脚架上。 而坩埚才需要放在三脚架的泥三角上 (注: 坩埚的主要用途是用来灼烧固体) 。 2.用结晶方法分离混合物的依据是:混合物中几种可溶性固体物质( A. 熔点不同 B.在同一种溶剂里的溶解度不同 C.沸点不同 D.在不同溶剂里的溶解度不同 答案:B
3



解析:结晶是使固体物质从溶液中以晶体状态析出的过程,是提纯和分离固体物质的重要方法之一。结 晶的措施一般有两种:对溶解度受温度变化影响不大的固体物质,一般就用蒸发溶剂的方法得到晶体; 而对溶解度受温度变化影响相当大的固体物质,一般可以用冷却热饱和溶液的方法,使溶质结晶析出。 3.化学课外活动小组在实验室中进行提纯实验,下列括号中的物质是拟定除去杂质所用的药品,其中错 误的是( )

A.氧化钙中的杂质碳酸 钙(盐酸) B.二氧化碳中的少量一氧化碳(氧气) C.氢气中的氯化氢(氢氧化钠溶 液) D.硫酸亚铁溶液中的硫酸铜(铁粉) 答案:AB 解析:A 项,HCl 与两者均反应,不能除去。一般用加热分解法除去碳酸钙。B 项,在 反应难且 氛围中,CO 与

的量无法控制。一般是将气体通过灼热的氧化铜来除去 CO。C 项,氯化氢与氢氧化钠反应

而氢气与氢氧化钠不反应,故可以除去。D 项,硫酸铜与铁粉反应生成硫酸亚铁和铜,过滤即可除去。 4.下列实验操作中:①过滤;②蒸发;③ 溶解;④取液体试剂;⑤取固体试剂。一定要用到玻璃棒的是 ( ) B.④⑤ D.①③⑤

A.①②③ C.①④ 答案:A

解析:过滤时用玻璃棒引流,防止溶液溅出及冲破滤纸;溶解时用玻璃棒搅拌,可加速溶解;蒸发时用 玻璃棒搅拌滤液,以防止滤液局部温度过高而发生液滴飞溅;取液体试剂时可用胶头滴管;取固体试剂 时用药匙或纸槽。 5.从 和 NaCl 的混合物中提纯 的主要操作步骤是( )

A.溶解、蒸发 C.溶解、过滤 答案:D 解析:根据物质性质上的差异进行分离。

B.溶解、蒸发、结晶 D.溶解、结晶、过滤

和 NaCl 都是可溶性物质,直接溶解然后过滤(或蒸发) 的

是错误的。考虑到二者的溶解度受温度变化的影响程度不一样,可以采用结晶的方法进行分离。 溶解度受温度变化的影响较大(在 80 ℃时,

的溶解度是 169 g,在 20 ℃时为 31.6 g) ,因此较高

4

温度下的

饱和溶液降温时,部分

从溶液里结晶析出。而 NaCl 的溶解度受温度变化的影响较小

(在 80 ℃时,NaCl 的溶解度是 38.4 g,在 20 ℃时为 36 g) ,降温时大部分 NaCl 仍溶解在溶液中。过 滤时 晶体留在滤纸上, 大部分 NaCl 仍留在滤液里 (这种滤液叫做母液) , 这样即可达到分离的目的。

6.在横线上填写分离各混合物所用的主要操作方法。 (1)除去自来水中的泥沙:________________________。 (2)从硫酸钾溶液中得固体硫酸钾:_________ ___________。 (3)硝酸钾中混有少量的氯化钠:________________________。 答案: (1)过滤 (2)蒸发溶剂 (3)溶解、冷却结晶、过滤 解析: (1)泥沙不溶于水,所以用过滤的方法分离。 (2)从硫酸钾溶液中得固体硫酸钾就是将溶质和溶 剂分离开,且硫酸钾受热不易分解,所以可采用蒸发溶剂的方法加以分离。 (3)由于硝酸钾和氯化钠的 溶解度受温度的影响相差较大(硝酸钾的溶解度受温度的影响变化较大,而氯化钠的溶解度受温度的影 响变化不大) ,可采用冷却热饱和溶液的方法加以分离。 7.实验室里需要纯净的氯化钠溶液,但手边只有混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠。某学生设计了如下方 案:

如果此方案正确,那么: (1)操作①可选择___________________仪器。 (2)操作②是否可改为加硝酸钡溶液?为什么? __________________________________________________________。 (3)进行操作②后,如何判断 是否已除尽,方法是___________________________。

( 4 ) 操 作 ③ 的 目 的 是 ____________ , 为 什 么 不 先 过 滤 后 加 碳 酸 钠 溶 液 ? 理 由 是 ________________________。 (5)操作④的目的是_____________________________。 答案: (1)坩埚 (2)不可以,因为改用 会使溶液中引入新的杂质离子 ,以后操作中无 减

法除去 (3)取上层清液加入

溶液,若无沉淀生成,说明

已除尽 (4)除去过量的

少一次过滤操作 (5)除去溶解在溶液中的 HCl 和
5

解析:固体物质的加热分解一般用坩埚;除 所以选用 由于前面在除 溶液;判断

一般用可溶性钡盐,但用硝酸钡会引入杂质离子



是否被除尽一般采用反滴法,即再滴加 , 因此后面需要用碳酸钠溶液除去

溶液,但要注意取上层清液; ; 因为前面的沉淀 不会影 在水中有一定的溶

时引入了新杂质

响后面的反应,所以可以等后面的反应完成后一次过滤;由于盐酸是过量的,且 解度,所以需加热把它们除去。

1.从氯化钾和硝酸钾的混合物中提纯硝酸钾(苏教版教参) 观察硝酸钾和氯化钾的溶解度曲线可得出,硝酸钾在温度高时溶解度很大,在温度低时溶解度较小,氯 化钾的溶解度随温度变化的幅度不大。可以利用这个特征来提纯硝酸钾。实验方案如下: (1)取 50~55 g 水加热到 90 ℃左右,加入固体混合物,搅拌,使固体完全溶解; (2)将所得溶液静置、冷却,降低温度到 30 ℃左右,析出晶体; (3)过滤得到晶体。 2.含硫酸钠、氯化镁和泥沙的粗盐的提纯(苏教版教参) 实验步骤如下: (1)将粗盐溶解于水,过滤除去泥沙; (2)向所得滤液中加入稍过量的氯化钡溶液; (3)再加入稍过量的氢氧化钠和碳酸钠溶液; (4)过滤除去沉淀物; (5)在滤液中滴加适量稀盐酸至溶液显中性; (6)蒸发、结晶,得到精制的氯化钠晶体。 3.根据混合物的性质确定物质的分离和提纯方法(苏教版教参) 在物质的分离和提纯中,要根据被分离的混合物性质来确定应该采用的方法。根据物质的溶解度差异、 物质状态的不同,选择结晶、重结晶或过滤的方法进行分离。 若是一种难溶的固体和一种液体的混合物,可以选用过滤的方法将固体物质与液体物质分离开来。如分 离水溶液中的碳酸钙固体、水溶液中的硫酸钡固体。 若是两种溶解度有明显差异的固体物质溶于水中组成的混合溶液,可以采用降温结晶或蒸发结晶的方法 来分离,为了提高分离的效果,还可以进行重结晶。 若是一种物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同,则可以选用萃取的方法将物质从溶解度小的溶剂转 移到溶解度大的溶剂中从而进行分离。萃取之后一般要再通过分液将互不相溶的两种液体分离开。
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两种沸点有明显差别的液体的混合液可以用分馏的方法进行分离,也可以用蒸馏的方法除去液体物质中 的难挥发性杂质。例如制取蒸馏水。 根据混合物中各种物质对某种吸附剂吸附性能的差异,可通过层析的方法将溶液中的物质分离。 4.食盐制造工艺可去除放射性物质 2011 年 3 月 18 日,东方网消息:据《新闻晚报》报道,最近几天,社会传言受到日本核辐射海水将来 可能会影响到食盐的质量和安全,中国部分地区的民众开始抢购食盐。记者专门为日本的核泄漏事件是 否会危及食盐制造过程采访了复旦大学化学系岳斌教授。专家指出,在制盐过程中,需经过多次结晶, 即使海水中出现非常微量的放射性东西,也完全可以通过工艺程序,将其去除。 岳斌教授介绍,日本核电站附近海水被辐射的剂量,影响到底有多大目前尚不清楚。但可以肯定的是, 福岛核泄漏对我国海水并没有影响。而对盐的制造会起影响的放射性物质中最严重的可能是铯,但铯离 子非常重,即使到海水里,马上就会在不远的地方沉降到海底,进入海床,不可能随海水漂到两千公里 以外的地方。 在制盐过程中,需经过多次结晶,这是因为海水里不只有钠离子一种金属,还有很多其他的离子和金属。 本来大自然的海水里也有很多具有放射性的金 属离子。但我们吃的盐,只需要氯化钠,也就是说我们只 需要海水里的钠离子等,那些没用的、甚至是有害的金属离子,在制盐过程中需要去除。现代工业中, 都使用多次结晶的方法,通过控制工艺流程,把其他的金属离子排除掉,最后只留下钠离子等我们需要 的东西,结晶成为食盐。

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