【最新版】初中升高高中化学衔接课程讲义专题02 混合物的分离和提纯

专题02 混合物的分离和提纯

【知识回放】

1．物质分离与提纯的区别

（1）分离：将混合物中各物质通过物理或化学变化，把各成分彼此分开的过程。分开后的物质要恢复到原来状态。

（2）提纯：将混合物中的杂质除去，得到纯净物的过程。杂质如果发生化学变化，不必恢复到原来状态。

2．物质分离与提纯的基本原理

（1）“四原则”

①不增：不得引入新杂质；

②不减：尽量不减少被提纯的物质；[来源:Zxxk.Com]

③易分离：使被提纯或分离的物质跟其他物质易分离；

④易复原：被提纯的物质要易被还原。

（2）“四注意”

①除杂试剂必须过量；

②过量试剂必须除尽(除去过量试剂带入的新杂质)；

③同时注意加入试剂的顺序；

④选择最佳的除杂途径。

3．物质分离与提纯的一般方法

（1）物理方法

①含义：根据物质物理性质的差异分离和提纯物质的方法

②方法：过滤、蒸发结晶、蒸馏(分馏)、萃取、分液、升华等

（2）化学方法

①含义：根据化学性质上的特点分离和提纯物质的方法

②方法

a．加热法：混合物中混有热稳定性差的物质，加热使热稳定性差的物质分解而分离或转变成被提纯的物质。如：KCl中混有的KClO3. CaCO3中混有的Ca(HCO3)2等。

b．沉淀法：混合物中加入某试剂，使杂质转化为沉淀而分离出去，但使用试剂时一定要注意不能引入新杂质。若使用多种试剂，将溶液中不同离子逐一沉淀。应注意：后加试剂能将先加试剂的过量部分除去，最后加的试剂不引入新杂质。

c．转化法：有两种情况

一是将杂质转化为被提纯物质，如用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的HCl，NaHCO3与HCl反应生成CO2。

二是不能通过一步反应达到分离的目的，而要经过转化为其他物质才能分离，再将转化物质转化为原物质。注意：转化过程中尽量减少被提纯物质的损失。

d．溶解法：选择适当试剂将杂质溶解

e．吸收法：常用于气体的净化或干燥，可根据被提纯气体中所含杂质气体的性质选择适当的试剂作吸收剂。如除去O2中的CO2气体，可将气体通过碱石灰或NaOH固体。

【新知精讲】

一、过滤和蒸发

1.过滤：分离固体和液体。

2.蒸发：将可溶性固体溶质从溶剂中分离出来。

3.粗盐的提纯

(1)不溶性杂质的除去。

溶解----粗盐逐渐溶解，食盐水呈现浑浊

过滤----液体透过滤纸，滤纸上有不溶物，波浪较澄清

蒸发----水分不断蒸发，逐渐有固体析出

(2)粗盐中可溶性杂质的除去。

4. SO42-的检验

试剂----稀盐酸和氯化钡溶液

操作----先加稀盐酸，后加氯化钡溶液

现象----开始无明显现象，后来出现白色沉淀

结论----溶液中含SO42-           

二、蒸馏

1.原理

利用混合物中各组分的沸点不同,除去液态混合物中易挥发、难挥发或不挥发的杂质的方法。

2.制取蒸馏水

(1)仪器及装置图。

蒸馏装置

记忆口诀:隔网加热冷管倾,需加碎瓷防暴沸,热气冷水逆向行。

(2)实验操作。

①检验Cl-。

在试管中加入少量自来水,滴入几滴稀硝酸和几滴AgNO3溶液,试管中产生白色沉淀。说明自来水中含有Cl-。

②蒸馏。在100 mL烧瓶中加入约体积的自来水,再加入几粒沸石,按上图连接好装置,向冷凝管中通入冷却水,加热烧瓶,弃去开始馏出的部分液体。

③再次检验Cl-。

取少量收集到的液体于试管中,然后滴入几滴稀硝酸和几滴AgNO3溶液,试管内无沉淀。说明制得的蒸馏水不含Cl-。

三、萃取和分液

1.原理

2.实例(用CCl4萃取碘水中的碘)

(1)加萃取剂。

用量筒量取10 mL碘的饱和水溶液,倒入分液漏斗,然后再注入4 mL四氯化碳,盖好玻璃塞,发现溶液分层。四氯化碳在下层。

(2)振荡萃取。

用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来振荡,使两种液体充分接触。

【科学探究】

 探究一 粗盐的提纯   

1.利用过滤的方法提纯的粗盐是否纯净?

提示 不纯净。过滤能除去不溶性的杂质,但不能除去可溶性的杂质,故提纯后的食盐中还含有可溶性的CaCl2、MgCl2、Na2SO4等。

2.在除去上述粗盐中可溶性杂质的过程中,是否需要考虑除杂试剂用量问题?除杂试剂是否会引入新的杂质?

提示 除杂试剂应稍过量,这样才能使杂质离子完全变成沉淀,通过过滤除去,但过量的除杂试剂又成为新的杂质。

探究二 过滤和蒸发

[来源:Z#xx#k.Com]

1.过滤完毕后就能得到纯净的固体物质吗?[来源:学*科*网]

提示 不能,过滤后的固体残留物表面还含有母液及某些可溶性物质,要用蒸馏水进行洗涤。

2.如何对过滤后的固体物质进行洗涤?怎样证明已洗涤干净了?

提示 沿玻璃棒向过滤器中加入蒸馏水,至蒸馏水浸没滤纸上的固体,当水自然流下后重复操作2~3次;根据固体上可能附着的杂质离子选择合适的检验试剂,取最后流出的洗涤液适量,加入检验试剂,检验沉淀是否已洗涤干净。

探究三 蒸馏实验操作

1.在制取蒸馏水的实验中,冷却水的流向为什么是下口进上口出?

提示 冷却水的流向若上进下出,可能会使冷水充不满冷凝器,下进上出时,能使冷凝器中的冷水充满且冷水的流向与气流方向相反,气流由上至下所处的温度越来越低,冷凝效果好。

2.对液体加热一段时间后,发现未加沸石,从安全的角度考虑,此时立即补加还是冷却后再补加?

提示 此时加入沸石,会引起暴沸,应冷却后再补加。

探究四 萃取、分液操作

1.分析萃取碘水中碘的实验,能否把萃取剂CCl4改为酒精?

提示 不能,若改为酒精,酒精与水互溶,加入酒精后混合溶液不会分层,无法实现萃取。

2.思考萃取碘水中的碘的实验,萃取剂能否与原溶剂或溶质发生化学反应?

提示 不能,若与溶剂发生化学反应,萃取剂将不再存在,也就无法萃取了;与溶质反应时,溶质与萃取剂都不存在了,故不可以发生化学反应。

【重点突破】

1.过滤操作中的“一贴、二低、三靠”

一贴:滤纸紧贴漏斗内壁

2.蒸发操作的操作要领

(1)蒸发皿内的溶液不能超过蒸发皿容积的2/3。

(2)加热过程中要不断搅拌,以防暴沸,溶液溅出。

(3)如果需要蒸干,当析出大量晶体时就应熄灭酒精灯,利用余热蒸干。

3.物质分离和提纯的“三个必须”

①除杂试剂必须稍过量;

②过量试剂必须除尽,且容易除去;

③除杂途径选最佳,有多种杂质时除杂顺序必须合理。

4..除去粗盐中可溶性杂质的原理

5.蒸馏操作的注意事项

(1)蒸馏烧瓶中所盛液体体积一般应介于其容积的1/3-2/3之间。

(2)蒸馏时在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石,防止液体暴沸。

(3)冷凝管中冷却水从下口进,上口出。先通冷凝水,再加热。

(4)温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处,水银球上缘与支管口下缘相平。

(5)给蒸馏烧瓶加热时,要垫上石棉网。

6.萃取、分液的注意事项

(1)分液漏斗使用的第一步操作:检查是否漏水。

(2)操作注意事项——“三防止两保证”:

(3)萃取剂的选择条件

萃取剂和原溶剂互不相溶;萃取剂与原溶剂和溶质不发生反应;

溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。

【典题探究】

典例1. 化为了除去KCl固体中少量的MgCl2、MgSO4,可选用Ba(OH)2溶液、盐酸和K2CO3溶液三种试剂,按下图步骤操作:

固体溶液滤液KCl溶液KCl固体

(1)写出三种试剂的化学式:

A　　　　,B　　　　,C　　　　。 

(2)①加入过量A的目的是　, 有关化学方程式为 　。 

②加入过量B的目的是　, 有关化学方程式为　。 

③加热煮沸目的是　。 

(3)操作Ⅰ是　　　　,操作Ⅱ是　　　　。 

变式训练1-1.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-和泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作,正确的操作顺序是(　　)[来源:学科网]

①过滤　②加过量NaOH溶液　③加适量盐酸　④加过量Na2CO3溶液　⑤加过量BaCl2溶液

A.①④②⑤③ B.④①②⑤③     C.②④⑤①③ D.⑤②④①③

典例2.下列关于过滤操作的说法中,错误的是(　　)

A.玻璃棒下端要靠在三层滤纸处

B.滤纸边缘低于漏斗边缘,多余部分要剪去,并用水润湿贴紧,不留气泡

C.过滤时将液体沿玻璃棒注入过滤器,并使液面高于滤纸边缘

D.漏斗下端紧靠烧杯内壁

变式训练2-1.在“粗盐提纯”的实验中,蒸发时正确的操作是(　　)

A.把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热        B.开始析出晶体后用玻璃棒搅拌

C.待水分完全蒸干后停止加热            D.蒸发皿中出现大量固体时即停止加热

变式训练2-2.某学生发现滴瓶中的溶液有悬浮物,通过如图所示的操作进行过滤,其操作上错误的地方有(　　)

A.4处 B.3处 C.2处 D.1处

变式训练2-3.分离下列混合物,按溶解、过滤、蒸发顺序进行的是(　　)

A.氧化铜、木炭 B.碳酸钙、氯化钠        C.氯化镁、碳酸钠    D.乙醇、水

典例3.将所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置,并进行蒸馏,可以得到汽油和煤油。

(1)写出A、B、C所代表仪器的名称:

A:　　　　;B:　　　　;C:　　　　。 

(2)写出A仪器的进水口:　　　　,出水口:　　　　。 

(3)用字母表示装置的连接顺序:　。 

(4)在B中注入原油后,加入几片碎瓷片的目的是 　。

变式训练3-1.海水淡化是海岛地区提供淡水的重要手段,所谓海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程(又称海水脱盐),其方法较多,如反渗透法、水合物法、电渗析法、离子交换法和压渗法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是(　　)

A.过滤法 B.蒸馏法        C.分液法 D.萃取法

变式训练3-2下列制取蒸馏水的实验操作,不正确的是(　　)

A.实验中必须使用温度计指示实验温度

B.冷凝管中的水流方向是从下口进入,上口流出

C.实验中需要在蒸馏烧瓶中加入几粒碎瓷片,防止出现暴沸现象

D.给圆底烧瓶加热时必须垫石棉网

典例4 某化学课外小组用海带为原料制取了少量碘水。现用CCl4从碘水中萃取碘,并用分液漏斗分离两种溶液。其实验操作可分解为如下几步:

A.把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中;

B.把10 mL碘水和4 mL CCl4 加入分液漏斗中,并盖好玻璃塞;

C.检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液;

D.倒转分液漏斗用力振荡,并不时旋开活塞放气,最后关闭活塞,把分液漏斗放正;

E.旋开活塞,用烧杯接收溶液;

F.从分液漏斗上口倒出上层水溶液;

G.将分液漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽(或小孔)对准分液漏斗口上的小孔;

H.静置,分层。

就此实验,完成下列填空:

(1)正确操作步骤的顺序是:(用上述各操作的编号字母填写)　　　→　　　→　　　→A→　　→G→E→F。 

(2)上述E步骤的操作中应注意　           ; 

上述G步骤操作的目的是　                。 

(3)选用CCl4从碘水中萃取碘的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)已知碘在酒精中的溶解度比在水中大得多,　　　(填“能”或“不能”)用酒精来萃取碘水中的碘,其理由是　　　　　　　　。 

变式训练4-1已知Br2易溶于有机溶剂(如CCl4、汽油等)而微溶于水,且易挥发。欲从溴水中提取溴单质,应进行的操作是(　　)

A.萃取 　 B.蒸馏             C.先萃取分液,后进行蒸馏       D.萃取分液

变式训练4-2如果你家里的食用花生油不小心混入了大量的水,利用你所学的知识,最简便的分离方法是(　　)

变式训练4-3已知苯是一种常用的有机溶剂,其密度比水的小。从海带中提取碘的实验过程中,涉及下列操作,其中正确的是 (　　)

变式训练4-4 选择下列实验方法分离物质,将分离方法的序号填在横线上。

A.萃取分液法　B.分液法　C.蒸馏法　D.过滤法

(1)　　　　分离饱和食盐水与沙子的混合物。 

(2)　　　　分离水和汽油的混合物。 

(3)　　　　从碘的水溶液里提取碘。