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1.1.4混合物的分离与提纯学案(初升高教师)


初升高衔接

第 4 课时
[学习目标定位] 质。

混合物的分离与提纯

1.能够根据混合物的性质选择适当的方法对物质进行分离。2.会正确选用化学试剂提纯物

[知识结构模型] 1.混合物分离与提纯的比较 分离 提纯 含义 把混合物的各成分分开 把混合物中所含有的杂质除去 区别 分开后的各

物质要恢复原来的状态 杂质不必恢复原状态 物理方法 过滤、结晶、升华、蒸馏、萃取、分液、溶解等 化学方法 沉淀、置换、加热、分解等 2.混合物分离与提纯常用方法

[思维方法程序] 混合物的分离与提纯是重要的实验基本操作,主要从选择分离方法、确定所用试剂、识别仪器装置、简答实 验操作、辩析注意事项等角度进行考查。其思维方法程序是: 1.分析性质差异,选择分离方法。通过细致分析,寻找混合物各成分在溶解性、密度、沸点等物理性质上 的差异,从而选择相应的分离方法。 (1)根据混合物中物质的溶解性差异,通过结晶(重结晶)、过滤的方法将混合物分离,如 NaCl 和 KNO3、NaCl 和泥沙。
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(2)根据混合物中物质的沸点不同,通过蒸馏方法将互溶性混合物分离。 (3)根据物质在互不相溶的溶剂中溶解性的差异,用萃取的方法将物质从溶解度小的溶剂 中转移到溶解度大 的溶剂中(如用 CCl4 萃取水溶液中的碘),然后用分液的方法进行分离。 2.熟知实验操作,确定仪器装置。根据各分离方法的原理,明确其实验操作步骤,浓缩实验操作要点(如过 滤实验的“一贴二低三靠”、蒸馏实验的操作记忆口诀等)。根据实验操作过程,按先后顺序逐步分析确定 实验所用的仪器,辩析实验装置的正误。 3.明确基本原则,选取最佳途径。混合物分离和提纯的“四原则”和“三必须”,即①“四原则”:一不 增(提纯过程中不增加新的杂质);二不减(不减少欲被提纯的物质);三易分离(被提纯物与杂质容易分离);四 易复原(被提纯物质要容易复原)。②“三必须”:一除杂试剂必须过量;二过量试剂必须在后续过程中被除 尽(因为过量试剂带入了新的杂质);三除杂途径必须是最佳的。(如除去 CO2 中混有的 HCl 的最佳试剂是饱 和 NaHCO3 溶液,不能选择 NaOH 溶液或 Na2CO3 溶液)

[解题方法探究] 题型一 依据物质的性质选择物质分离提纯的方法 1.下列混合物的分离和提纯方法中,主要是从溶解性的角度考虑的是( ) ①蒸发 ②蒸馏 ③过滤 ④萃取 A.①② B.②④ C.③④ D.①③ 答案 C 解析 蒸发和蒸馏主要是从物质沸点的角度考虑,过滤主要是除去液体中不溶性固体,要考虑溶解性,萃取 是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同, 用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液里提取出来 的操作,需要考虑溶解性。 2.化学工作者从有机反应 RH+Cl2(g)― →RCl(l)+HCl(g)受到启发,提出的在农药和有机合成工业中可获 ― 得副产品盐酸的设想已成为现实。试指出从上述反应产物中分离得到盐酸的最佳方法是( ) A.蒸馏法 B.水洗分液法 C.升华法 D.有机溶剂萃取法 答案 B 解析 分离某种混合物所采用的具体方法取决于混合物中各组分的不同性质。利用 HCl 易溶于水,而有机 物一般难溶于水的特征,采用水洗分液法是最简便易行的方法,应选 B 项。 题型二 物质分离提纯的实验操作及仪器选择 3.某实验室仅有如下仪器或用具:烧杯、铁架台、铁圈、三脚架、漏斗、分液漏斗、石棉网、酒精灯、玻 璃棒、量筒、蒸发皿、圆底烧瓶、火柴。从缺乏仪器的角度看,不能进行的实验项目是( ) A.蒸发 B.萃取 C.液体过滤 D.升华 答案 C 解析 蒸发液体,需使用蒸发皿、酒精灯、火柴、玻璃棒、铁架台、铁圈或三脚架,所给仪器充分。萃取需 使用分液漏斗、烧杯、铁架台、铁圈,所给仪器充分。升华需使用酒精灯、火柴、烧杯、圆底烧瓶、铁架台、 石棉网、铁圈,所给仪器充分。液体过滤则因缺少滤纸无法实现,故选项 C 符合题意。审题时,首先要明 确问题的指向,本题要求找出因缺乏仪器或用具而不能进行的实验。据此,应集中精力对照每项操作,审查 是否缺少某些或某件必备的仪器或用具。 4.下列实验操作中正确的是( ) A.蒸发操作时,应使混合物中的水分完全蒸干后,才能停止加热 B.蒸馏操作时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶支管口处 C.分液操作时,分液漏斗中下层液体从下口放出后再将上层液体从下口放出到另一个烧杯 D.萃取操作时,应选择有机萃取剂,且萃取剂的密度必须比水大 答案 B 解析 本题对实验基本操作的考查。 蒸发时溶液如果被蒸干, 则可能使析出的物质分解, 应当留有少量液体、 有大量晶体析出时就停止加热,利用余热来蒸干,所以 A 错误;蒸馏操作时,应当量取即将进入冷凝管的 蒸气的温度,所以必须使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的支管口处,B 正确;分液操作时,下层液体从分液漏
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斗下口放出后再将上层液体从下口放出到另一个烧杯必然导致部分上下层的液体重新混合在一起,所以 C 错误;萃取时,对萃取剂的选择主要考虑溶解度应当有较大的差别,至于萃取剂的密度不必考虑,所以 D 错误。 题型三 选用化学试剂提纯物质 5.提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液,可以使用的方法为( ) A.加入过量碳酸钠溶液,过滤,除去沉淀,溶液中补加适量硝酸 B.加入过量硫酸钾溶液,过滤,除去沉淀,溶液中补加适量硝酸 C.加入过量硫酸钠溶液,过滤、除去沉淀,溶液中补加适量硝酸 D.加入过量碳酸钾溶液,过滤,除去沉淀,溶液中补加适量硝酸 答案 D 6.下面每种物质中均含有一种杂质,加入相应的除杂试剂后能否达到除杂的目的。请你对每组消除物质中 的杂质的方法给予评价。 对实验方 组次 物质 所含杂质 除杂试剂 法的评价 KCl K2CO3 ① 稀 H2SO4 Cu(OH)2 CuSO4 ② Ba(OH)2 溶液 AgNO3 ③ Fe(NO3)2 溶液 足量铁粉 溶液 - 2- 答案 ①组不正确,因为加入 H2SO4 后虽除去 CO3 ,但又引入了 SO2 4 ②组不正确,因为 CuSO4 与 Ba(OH)2 溶液反应生成了两种沉淀 Cu(OH)2 和 BaSO4,而无法分开 ③组正确,因为 Fe 比 Ag 活泼,Fe+2AgNO3===Fe(NO3)2+2Ag,过滤出 Fe、Ag,可得滤液 Fe(NO3)2。 解析 选用化学试剂除杂时常因思维不严密而犯“前门驱狼、后门进虎”的错误。解决除杂问题的关键是: 在除去原有杂质时,不能引入新的杂质,同时又要易于分离。故思考时应根据实际发生的化学反应,循序而 行。 规律方法 选用化学试剂进行物质提纯的原则是:不增、不减、易分离、易复原。其主要方法有: 杂转纯:将要除去的杂质变为提纯物,这是提纯物质的最 佳方案。杂变沉:加入一种试剂将要除去的杂质 变成沉淀,最后用过滤的方法除去沉淀。化为气:加热或加入一种试剂使杂质变为气体逸出。如食盐水中混 - 有 Na2CO3,则可加盐酸使 CO2 转变为 CO2 逸出。溶剂分:加入一种试剂将杂质或被提纯物质萃取出来。 3 如用 CCl4 可将碘从水中萃取出来。

1.下列实验操作中叙述正确的是( ) A.萃取操作必须在分液漏斗中进行 B.分液操作时上层液体从上口倒出,下层液体从下口流出 C.蒸馏属于化学变化,分液属于物理变化 D.蒸馏时接收冷凝出的液体常用烧杯代替锥形瓶 答案 B 解析 萃取操作也可以在试管中进行,然后转移到分液漏斗中分液;蒸馏是利用沸点的不同进行分离,属于 物理变化;蒸馏时冷凝出的液体有的沸点比较低,易挥发,因此常用小口容器锥形瓶接收液体而不用烧杯。 - 2.已知乙酸乙酯(C4H8O2)是一种无色液体,不溶于水,密度小于 1 g· 1,沸点约为 55℃。要从水与乙酸 mL 乙酯的混合物中将乙酸乙酯分离出来,下列方法中最简便的是( ) A.蒸馏 B.分液 C.过滤 D.蒸发 答案 B 解析 乙酸乙酯与水不互溶,用分液的方法分离最简便。 3.下列实验方案设计中,可行的是( ) A 加稀盐酸后过滤,除去混在铜粉中的少量镁粉和铁粉 B.用萃取的方法分离汽油和煤油 C.用溶解和过滤的方法分离硝酸钾和氯化钠固体混合物 D.将 O2 和 H2 的混合气体通过灼热的氧化铜,以除去其中的 H2 答案 A
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解析 镁粉、铁粉能与盐酸反应而溶解,铜粉不反应,过滤后得到铜粉,选项 A 正确;汽油和煤油为互相 溶解的液体混合物,应选用蒸馏的方法分离;硝酸钾和氯化钠都是可溶性固体物质,溶解后应选用结晶的方 法分离;O2 和 H2 混合气体通过灼热的氧化铜时会发生爆炸(H2 不纯),故选项 B、C、D 均不正确。 4.下列除杂质或分离方法不正确的是( ) A.除去 Cu 粉中混有的 CuO,加入足量稀硫酸溶解后过滤 B.向混有少量 Fe 粉的 Cu 粉中,加入足量稀盐酸,充分反应后过滤 C.将 KCl 和 MnO2(不溶于水)的混合物,加入足量水溶解,过滤 D.将混有少量 CuCl2 的 FeCl2 晶体,加入足量水溶解,过滤 答案 D 解析 铜粉与稀硫酸不反应,CuO 与稀硫酸反应而溶解,加足量稀硫酸过滤可除去铜粉中的 CuO;Fe 粉与 稀盐酸反应而溶解,而 Cu 粉与稀盐酸不反应,加足量盐酸反应后,过滤可除去铜粉中的铁粉;KCl 易溶于 水,MnO2 不溶于水,加水溶解后过滤,可分离 KCl 和 MnO2 的混合物;CuCl2、FeCl2 都易溶于水,不能用 过滤的方法分离。 5.下列有关除去杂质(括号内为杂质)的操作中正确的是( ) A.硫酸钠(碳酸钙):加水溶解,然后过滤 B.碳酸钠(大量水):蒸发 C.氯化钠(氯化镁):加水溶解,然后过滤 D.硫酸钡(硝酸钡):加水溶解,然后蒸发 答案 B 解析 A 项中硫酸钠易溶于水,碳酸钙难溶于水,加水溶解、过滤后得到的固体是碳酸钙不是硫酸钠;B 项 中碳酸钠易溶于水,蒸发可以除去水;C 项中氯化钠和氯化镁均易溶于水,不能用过滤的方法分离;D 项中 硝酸钡易溶于水,硫酸钡不溶于水,蒸发后仍然是二者的混合物。 6.提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液,设计实验方案为: 溶液 ― →― → ― → ― → KNO3溶液 ― ― ― ― 则 X 试剂为( ) A.Na2CO3 B.K2CO3 C.Na2SO4 D.K2SO4 答案 B 解析 除去硝酸钾溶液中的少量硝酸钡选用的试剂是碳酸钾,可使硝酸钡转化为碳酸钡沉淀,易于分离,且 过量的碳酸钾可用硝酸除去,不会引入新的杂质。 7.要分离下列四组混合物 ①饱和食盐水与沙子 ②从 KNO3 和 NaCl 的混合溶液中获得 KNO3 ③水和汽油的混合物 ④CCl4 液体与甲苯液体的混合物 (已知 CCl4 与甲苯互溶,沸点分别为 76.75℃和 110.6℃) (1)分离①、②的操作分别为________、________。 (2)分离③时所使用仪器中有一种在其他组分分离时无需使用,这种仪器是________。 (3)上述四组分离时需使用酒精灯的有________和________(填序号)。 答案 (1)过滤 结晶 (2)分液漏斗 (3)② ④ 解析 ①饱和食盐水与沙子可用过滤的方法分离;②从混合溶液中获得 KNO3 固体的操作是结晶;③水和汽 油互不相溶,可用分液的方法分离;④CCl4 与甲苯互溶,但二者沸点不同,可用蒸馏方法分离。 8.阅读、分析下列两个材料: 材料一
过量X 过滤 除去沉淀适量硝酸

材料二 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度 - /g· 3 cm 溶解性

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乙二醇 198 1.11 -11.5 易溶于水和乙醇 (C2H6O2) 丙三醇 17.9 290 1.26 能跟水、 酒精以任意比互溶 (C3H8O3) 回答下列问题(填序号): A.蒸馏法 B.萃取法 C.“溶解、结晶、过滤”的方法 D.分液法 (1)将纯碱从氯化钠和纯碱的混合物中分离出来,最好应用________; (2)将乙二醇和丙三醇相互分离的最佳方法是________________________。 答案 (1)C (2)A 解析 根据混合物的性质,选择合适的分离方法,相互溶解的液体且沸点差别较大的用蒸馏法。溶解度差别 大的用“溶解、结晶、过滤”的方法。 材料一中纯碱的溶解度随温度变化很大, 氯化钠的溶解度随温度变化不大, 所以, 在热水中溶解, 然后降温, 纯碱则析出,然后过滤,氯化钠留在水溶液中。即采用“溶解、结晶、过滤”的方法。材料二中乙二醇和丙 三醇相互溶解且都易溶于水,又因为它们的沸点差别很大,所以,加热时乙二醇首先汽化,然后冷却乙二醇 蒸气得到乙二醇液体,丙三醇留在烧瓶中,即采用蒸馏法分离。 9.在实验室利用胆矾晶体和烧碱溶液制备氧化铜固体,其实验操作可分解为如下几步:①混合;②过滤; ③加热分解;④溶解;⑤洗涤。就此实验完成下列填空: (1)正确操作步骤的顺序是______________(填序号)。 (2)步骤②中所用到的玻璃仪器有____________。 (3)在实验中多次用到玻璃棒,其作用有三个,分别是__________、________、________。 答案 (1)④①②⑤③ (2)玻璃棒、漏斗、烧杯 (3)搅拌 引流 转移 解析 玻璃棒在化学实验中有多种作用,很多实验中都要用到,其主要作用有搅拌、引流、转移,同时还可 用于蘸取少量溶液。溶解、加热、稀释时都要用到玻璃棒搅拌,而在向容器中加入液体时一般是用玻璃棒引 流。 10.(1)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂,需要经过蒸馏,指出下面蒸馏装置图中的错误之处。

①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________; ③________________________________________________________________________。 (2)如果上述有机溶剂为 CCl4(沸点为 77℃),试回答:进行上述蒸馏操作时,使用水浴的原因是 ________________________________________________________________________, 最后晶体碘在____________里聚集。 答案 (1)①缺石棉网 ②温度计的水银球不应插入液体中,而应位于蒸馏烧瓶支管口处 ③冷凝管进出水 的方向错误,应下口进水,上口出水 (2)使蒸馏烧瓶受热均匀,控制温度不超过 100℃ 蒸馏烧瓶 解析 检查实验装臵的错误,要按实验进程逐一检查,通常是从左到右,自下而上。 利用水浴加热可使被加热物质受热均匀,温度不会超过 100℃,最后在蒸馏烧瓶中得到晶体碘。 11.某厂排出的废液主要含 Zn(NO3)2 和 AgNO3,为了从中回收金属银和硝酸锌,某中学化学课外活动小组, 设计了以下的实验步骤:

(1)X、Y 分别是:X:________,Y:________。(写化学式,下同) (2)固体 A,滤液 B、C 的主要成分是:A:__________,B:________,C:________。 (3)Z 处进行的操作是:
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________________________________________________________________________。 答案 (1)Zn H2SO4 (2)Zn、Ag Zn(NO3)2 ZnSO4 (3)先过滤,再将滤液蒸发结晶 解析 实验的目的是回收金属银和硝酸锌,因此第一步应向混合溶液中加入足量的 Zn 来臵换出 Ag,由于 Zn 过量,因此固体 A 是 Zn 和 Ag 的混合物,利用金属活动性的差异可以溶解 Zn 而得到纯净的 Ag,那应选 择什么样的酸来溶解呢?结合滤液 C 中加入适量的 Ba(NO3)2 溶液可得滤液 B,可知 Y 应为稀 H2SO4。 12.某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤见下图。

请回答: (1)步骤①和②的操作名称是________。 (2)步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是______________;步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是 为了防止____________,当蒸发皿中有较多量固体出现时,应______________,用余热使水分蒸干。 (3)猜想和验证: 猜想 验证的方法 现象 结论 取少量固体 A 于试管中, 滴加 猜想Ⅰ:固体 A 中含 CaCO3、 稀盐酸, 并用涂有澄清石灰水 猜想Ⅰ成立 MgCO3 的小烧杯罩于试管口 有气泡 取少量固体 A 于试管中, 先滴 放出, 猜想Ⅱ:固体 A 中含 BaCO3 入________,再滴入 Na2SO4 无白色 溶液 沉淀 猜想Ⅲ:最后制得的 NaCl 晶 取少量 NaCl 晶体溶于试管中 猜想Ⅲ成立 体中还含有 Na2SO4 的蒸馏水,________ 答案 (1)过滤 (2)滴加盐酸至无气泡放出为止 局部过热,造成固体(或溶液)飞溅 停止加热(或熄灭酒精 灯) (3)猜想Ⅰ:有气泡放出,小烧杯底有白色沉淀生成(或石灰水变浑浊) 猜想Ⅱ:稀硝酸(或稀盐酸) 猜 想Ⅱ不成立 猜想Ⅲ:滴入 BaCl2[或 Ba(OH)2 或 Ba(NO3)2]溶液和稀 HNO3 有白色沉淀生成且不溶于稀 HNO3 解析 本题主要考查基本实验操作, 猜想Ⅰ主要是为了检验碳酸盐, 可以加入强酸后使产生的气体通入澄清 2- 石灰水来加以检验,猜想Ⅲ是对 SO4 的检验,可选用适当的钡试剂即可。

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