学案3 化学实验的基本方法(三)
——混合物的分离与提纯
[考纲要求] 1.了解物质分离提纯的意义和方法;掌握过滤、分液、蒸馏等操作步骤及要求。2.绘制和识别典型的实验仪器装置图。
常用的物质分离、提纯的物理方法有哪些?试根据所学的知识填写操作方法及相关内容。
图1 图2
图3 图4 (1)如图1,方法、装置的名称:过滤。
适用范围:把不溶性固体与液体进行分离。 注意事项:①一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘;三靠:烧杯紧靠玻璃棒,玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏斗下端靠烧杯内壁。②若滤液浑浊,需更换滤纸,重新过滤。
(2)结晶是晶体从饱和溶液中析出的过程,对溶解度受温度变化影响不大的固态溶质,采用蒸发溶剂的方法,而对溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质,采用冷却饱和溶液的方法。
如图2,方法、装置的名称:蒸发结晶。 适用范围:溶解度随温度变化较小物质 注意事项:①玻璃棒的作用:搅拌,防止局部过热而飞溅;②当接近蒸干时,停止加热,利用余热蒸干而不能直接蒸干。 问题思考
1.可否利用KCl和NaNO3两种物质来制备KNO3和NaCl?若可行其简要的操作步骤是什么?
答案 可行,其简要操作步骤为:溶解—蒸发—结晶,趁热过滤,洗涤干燥可得NaCl,然后对所得滤液降温结晶、过滤、洗涤、干燥可得KNO3。 (3)如图3,方法、装置的名称:分液。
适用范围:①萃取:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来;②分液:两种液体互不相溶且易分层。 注意事项:①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大;②萃取剂与原溶剂不相溶; ③萃取剂与溶质不反应。
(4)如图4,方法、装置的名称:蒸馏。 适用范围:沸点相差较大的液体混合物
注意事项:①温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处;②蒸馏烧瓶内要加沸石;③冷
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凝管水流方向应为“逆流”。 问题思考
2.蒸馏时为什么要在蒸馏烧瓶中加几粒碎瓷片? 答案 防止暴沸。
3.冷凝水的方向为什么是下进上出? 答案 采用逆流原理,冷却效率高。
一、高考实验的热点——过滤
在过滤操作后,有时需要滤渣,舍弃滤液;有时需要滤液,舍弃滤渣。 1.需要滤液时,如何提取母液中的成分 案例1 在粗盐的提纯实验中,过滤,舍去不溶性杂质(滤渣)后,怎样从母液中获取NaCl固体?
答案 加热蒸发,当析出大量NaCl固体时,停止加热,利用余热蒸干。 案例2 若母液是CuSO4饱和溶液,怎样获得CuSO4·5H2O晶体? 答案 加热蒸发,冷却结晶,过滤。 2.需要滤渣时,如何得到纯净的滤渣
案例3 在测定Na2SO4和NaCl的混合物中Na2SO4的质量分数时,可以在混合物中加
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入过量BaCl2溶液,沉淀SO24,然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量,试问:
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(1)怎样判断SO24是否沉淀完全?
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答案 取上层清液少许于试管中,再加入BaCl2溶液,若产生白色沉淀,说明SO24未沉淀完全,反之则沉淀完全。
(2)过滤完毕后,为什么要洗涤沉淀(即洗涤沉淀的目的)?
+-
答案 洗去可溶性杂质(Na、Cl等)。 (3)沉淀的洗涤方法?
答案 沿玻璃棒向漏斗中注水至浸没沉淀,待水自然流下后,再重复2~3次。 (4)怎样判断沉淀是否洗净?
答案 取最后一次滤出液少许于试管中,滴加HNO3酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,说明沉淀未洗净,反之已洗净。 思维拓展
玻璃棒在中学化学实验中有哪些作用?试举例说明。 答案 (1)搅拌
①蒸发结晶
用玻璃棒搅拌,以免液体局部温度过高,致使液滴飞溅出来(如图1)。 ②固体溶解
进行固体溶解的实验时,用玻璃棒进行搅拌,以加快固体物质的溶解速度,如粗盐的溶解。 (2)引流
使液体沿玻璃棒注入容器中。 ①过滤(如图2)
②溶液的配制(如图3)
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(3)测定性质 ①点测pH
测定溶液的pH时,玻璃棒的作用是蘸取液体。 ②检验气体性质
检验气体性质时,先用蒸馏水将试纸湿润,粘在玻璃棒的一端,用玻璃棒把试纸放到盛有待测气体的试管口(注意不要接触),观察试纸的颜色变化。 典例导悟1 下列是制备CuO的流程图:
ⅠⅡⅢ
工业CuSO4――→ ――→CuSO4溶液――→CuSO4·5H2O―→……―→CuO ①步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质。操作是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
+
②步骤Ⅱ的目的是除铁。操作是:滴加H2O2溶液,稍加热;当Fe2转化完全后,慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末,搅拌,以控制溶液pH=3.5;加热煮沸一段时间,过滤,用稀硫酸酸化滤液至pH=1。控制溶液pH=3.5的原因是
________________________________________________________________________。 ③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体。操作是
________________________________________________________________________, 过滤,水浴加热烘干。水浴加热的特点是
________________________________________________________________________。 解析 (1)①不溶性杂质由于不溶于水,采用过滤的方法除去。②步骤Ⅱ操作:向含有CuSO4、FeSO4的溶液中滴加H2O2,发生2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,此时溶液的pH<3.5,而pH=3.5时,Fe(OH)3沉淀易形成,故此时要加入Cu2(OH)2CO3粉末,以中和H+,控制pH=3.5,同时加热煮沸,使Fe3+水解趋于完全,生成Fe(OH)3沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀,同时抑制Cu2+的水解,再加稀硫酸酸化得到CuSO4溶液。 ③通过蒸发溶剂、冷却结晶的方法析出硫酸铜晶体,加热烘干时温度不能超过100℃,且需温度恒定,以防温度过高使硫酸铜分解,因此采用水浴加热。 答案 (1)①溶解,过滤
++
②使Fe3可全部转化为Fe(OH)3沉淀,而Cu2不会转化为Cu(OH)2沉淀
③将CuSO4溶液加热蒸发至有大量晶体出现时,停止加热 受热均匀,温度易于控制在100℃以下
二、物质的分离、提纯常用的化学方法
1.如何分离NaCl和I2的混合物或NaCl与NH4Cl的混合物? 答案 加热法。
2.如何分离CH3COOH和CH3CH2OH发生酯化反应后生成的产物? 答案 加入饱和Na2CO3溶液,静置分液。
3.如何除去Cl2中混有的HCl气体?或CO2中混有的HCl气体? 答案 通入饱和食盐水洗气;通入饱和NaHCO3溶液洗气。
4.如何除去Na2CO3中混有的少量NaHCO3?或NaHCO3中混有的Na2CO3? 答案 加热;通入CO2气体。 5.已知:
开始沉淀的pH 完全沉淀的pH +Fe3 1.9 3.2 +Cu2 4.7 6.7 ++请思考:如何除去Cu2中混有的Fe3? 答案 加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3等,过滤。
++++
6.如何除去Fe2中混有的Fe3?或Fe3中混有的Fe2? 答案 加入Fe;通入Cl2。 7.如何将粗铜精炼提纯?
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高考化学大一轮复习 第一章 化学实验的基本方法三混合
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