无锡市高考化学提优辅导五物质的分离和提纯 教师版.docx
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无锡市高考化学提优辅导五物质的分离和提纯教师版
考点一 物质分离、提纯的常用物理方法
【知识梳理】
1.物质分离、提纯的区别
(1)物质的分离
将混合物的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。
(2)物质的提纯
将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫物质的净化或除杂。
2.物质分离、提纯的常用物理方法
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 图5
(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:
滤纸上缘低于漏斗边缘,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,漏斗下端紧靠烧杯内壁。
②若滤液浑浊,需更换滤纸,重新过滤。
浑浊的原因可能是滤纸破损、滤液超过滤纸边缘。
(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的物质。
注意事项:
①玻璃棒的作用:
搅拌,防止液体局部过热而飞溅;②当有大量晶体析出时,停止加热,利用余热蒸干而不能直接蒸干。
(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冷凝管水流方向应为“逆流”。
(5)如图5,方法、装置的名称:
升华。
适用范围:
某种组分易升华的混合物,利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法。
深度思考
分液漏斗是萃取、分液操作中必须用到的仪器,在使用前必须检查是否漏液,如何检查分液漏斗是否漏液?
答案 关闭活塞,向分液漏斗中加入一定量的水倒置,观察是否漏水,若不漏水再将活塞旋转180°,然后倒置观察是否漏水。
【典例分析】
题组一 分离、提纯原理和方法的考查
1.下列分离物质的方法中,利用了物质的沸点的是( )
A.蒸馏B.萃取C.重结晶D.蒸发
答案 A
解析 萃取、重结晶是利用物质溶解度的不同而分离,蒸发是通过加热将溶剂蒸发掉;蒸馏则是利用物质沸点不同将物质进行分离。
2.物质的分离、提纯是中学化学的重要操作,请应用物质分离、提纯知识,分离下列
各组混合物。
混合物
分离方法
操作过程
1
从草木灰中提取可溶性物质
2
KNO3和NaCl混合物
3
乙酸乙酯和乙酸混合物
4
由乙醇溶液制无水乙醇
答案
混合物
分离方法
操作过程
1
从草木灰中提取可溶性物质
溶解、过滤
将草木灰溶于热水中,不断搅拌,然后过滤。
若滤液仍浑浊,再过滤
2
KNO3和NaCl混合物
结晶、过滤
将混合物溶于热水配成饱和溶液,降温,溶液中有KNO3晶体析出,趁热过滤
3
乙酸乙酯和乙酸混合物
分液
在混合物中加入饱和Na2CO3溶液,振荡,静置,分液
4
由乙醇溶液制无水乙醇
蒸馏
加入一定量的生石灰,然后蒸馏
【归纳小结】
依据物质的物理性质选择恰当分离(提纯)方法
(1)“固+固”混合物的分离(提纯)
(2)“固+液”混合物的分离(提纯)
(3)“液+液”混合物的分离(提纯)
题组二 分离、提纯装置的识别
3.以下实验装置一般不用于分离物质的是( )
答案 D解析 A项为蒸馏装置,用于互溶而沸点不同的液体混合物的分离;B项为渗析操作,用于胶体的净化;C项为过滤操作,用于固体和液体的分离;D项为配制一定物质的量浓度的溶液中的移液操作,不属于分离物质的操作。
4.下列实验装置图所示的实验操作,不能达到相应的实验目的的是( )
答案 B解析 B选项中温度计的水银球位置应与蒸馏烧瓶的支管口对齐。
题组三 分离、提纯操作过程
5.海洋植物如海带、海藻中含有大量的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。
实验室里从海藻中提取碘的流程如下图:
(1)实验室焙烧海带,需要下列仪器中的________(填序号)。
a.试管b.烧杯c.坩埚d.泥三角e.铁三脚架f.酒精灯
(2)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称:
①________,③__________。
(3)提取碘的过程中,可选择的有机试剂是( )
A.甲苯、酒精B.四氯化碳、苯
C.汽油、乙酸D.汽油、甘油
(4)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液,实验室有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品,尚缺少的玻璃仪器有__________、__________。
(5)小组用CCl4萃取碘水中的碘,在右图的分液漏斗中,下层液体呈______色;他们打开分液漏斗活塞,却未见液体流下,
原因可能是________________________________________________。
(6)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂,还须经过蒸馏,指出下面实验装置图中的错误之处:
①_____________________________________________________________________;
②_____________________________________________________________________;
③_____________________________________________________________________。
(7)进行上述蒸馏操作时,使用水浴加热的原因是____________________________,
最后晶态碘在________里聚集。
答案
(1)cdef
(2)①过滤 ③萃取 (3)B (4)分液漏斗 普通漏斗 (5)紫红 分液漏斗上口活塞小孔未与空气相通 (6)①缺石棉网 ②温度计插到了液体中 ③冷凝管进出水的方向颠倒 (7)使蒸馏烧瓶受热均匀,控制加热温度不至过高 蒸馏烧瓶
【归纳小结】
过滤操作中的常考热点案例
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?
提示 加热蒸发,当析出大量NaCl晶体时,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?
提示 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,可以在混合物中加入过量BaCl2溶液,沉淀SO4(2-),然后过滤、洗涤、烘干、称量得到BaSO4的质量,试问:
(1)怎样判断SO4(2-)是否沉淀完全?
提示 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SO4(2-)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)?
提示 洗去可溶性杂质(Na+、Cl-等)。
(3)沉淀的洗涤方法?
提示 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?
提示 取最后一次滤出液少许于试管中,滴加稀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。
考点二 物质分离、提纯的化学方法
【知识梳理】
方法
原理
杂质成分
沉淀法
将杂质离子转化为沉淀
Cl-、SO4(2-)、CO3(2-)及能形成弱碱的阳离子
气化法
将杂质离子转化为气体
CO3(2-)、HCO3(-)、SO3(2-)、HSO3(-)、S2-、NH4(+)
杂转纯法
将杂质转化为需要提纯的物质
杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸酐或碱)
氧化还原法
用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质
如用酸性KMnO4除去CO2中的SO2,用热的铜粉除去N2中的O2
热分解法
加热使不稳定的物质分解除去
如除去NaCl中的NH4Cl等
酸碱溶解法
利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离
如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3
电解法
利用电解原理除去杂质
含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极,含M的盐溶液作电解质溶液
【典例分析】
题组一 除杂试剂及方法的选择
1.除去下列常见物质中的杂质,完成表格:
序号
原物质
所含杂质
除杂质试剂
主要操作方法
①
N2
O2
灼热的铜网
用固体转化气体
②
CO
CO2
NaOH溶液
洗气
③
CO2
CO
灼热的CuO
用固体转化气体
④
CO2
HCl
饱和NaHCO3溶液
洗气
⑤
Cl2
HCl
饱和食盐水
洗气
⑥
CO2
SO2
饱和NaHCO3溶液
洗气
⑦
碳粉
CuO
稀酸(如稀盐酸)
过滤
⑧
Fe2O3
Al2O3
NaOH溶液
过滤
⑨
NaHCO3溶液
Na2CO3
CO2
加酸转化
⑩
NaCl溶液
NaHCO3
HCl
加酸转化
⑪
FeCl3溶液
FeCl2
Cl2
加氧化剂转化
⑫
FeCl2溶液
FeCl3
Fe
加还原剂转化
⑬
I2晶体
NaCl
无
加热升华
⑭
NaCl晶体
NH4Cl
无
加热分解
⑮
乙烷
C2H4
溴的四氯化碳溶液
洗气
⑯
乙酸乙酯
乙酸
饱和Na2CO3溶液
分液
⑰
乙醇
水(少量)
新制CaO
蒸馏
题组二 物质的分离、提纯在物质制备中的应用
2.下列是制备CuO的流程图:
工业CuSO4Ⅰ(――→)Ⅱ(――→)CuSO4溶液Ⅲ(――→)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___________________________________。
答案
(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
解析
(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,发生反应:
2Fe2++H2O2+2H+