【同步讲义】高中化学（沪科版2020）必修第一册--1.3.2 过滤、结晶、蒸馏 讲义

1.3.2  过滤、结晶、蒸馏

知识点01  物质分离和提纯的原则

1．分离：化学实验中，运用物理或化学方法，将混合物中的组分分开，这种操作称为分离。

2．提纯：去除杂质得到纯物质的操作，称为提纯。

3．分离的常用方法：过滤、结晶、蒸馏、萃取和分液等。

4．物质分离和提纯的原则：

（1）不增（提纯过程中不增加新的杂质）；

（2）不减（不减少被提纯的物质）；

（3）易分离（被提纯物质转化后与杂质容易分离或杂质转化后与被提纯物质容易分离）；

（4）易复原（被提纯物质转化后要易复原）。

说明：升华、渗析、层析也是分离物质的方法。

【即学即练1】有关物质的分离和提纯的原则，错误的是

A．不能引入新的杂质

B．不明显减少被提纯的物质

C．实验过程和操作方法简单易行

D．物质的分离和提纯发生的都是物理变化

知识点02  过滤

1．适用范围：不溶性固体和液体分离。

2．主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台

3．注意事项：“一贴二低三靠”

说明：

（1）洗涤沉淀物的操作方法沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀，静置使其全部滤出，重复操作数次。

（2）洗涤沉淀物的目的：沉淀的洗涤是为了洗去沉淀表面吸附的杂质和混杂在沉淀中的母液。

【即学即练2】豆浆营养丰富，是大众喜爱的传统饮品。下列制作豆浆的主要步骤中，属于过滤的是

A．泡豆 B．磨豆

C．沥浆 D．煮浆

知识点03  结晶

把溶质从溶液中分离出来有两种基本方法：蒸发结晶与冷却结晶。

1．蒸发结晶

（1）适用范围：分离溶于溶剂中的溶质。

（2）主要仪器：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、铁架台

（3）注意事项：

①用玻璃棒不断搅拌，防止受热不均导致液滴飞溅；

②有大量固体析出时，用余热蒸干；

2. 冷却结晶

（1）适用范围：分离溶于溶剂中的溶质，且溶解度随温度变化有较大差异。

（2）主要仪器：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、铁架台

3．重结晶：将含有少量杂质的晶体溶于水，再重新进行结晶，利用物质溶解度的差异，使杂质全部或大部分留在溶液中，这种提纯操作称为重结晶。

说明：影响蒸发的因素

（1）温度，温度越高，分子运动越快，蒸发速度也越快；

（2）气流速度，气流越强，蒸发越快；

（3）被蒸发物体的表面积，表面积越大，蒸发越快。

    另外，蒸发在任何温度都可进行，只在液体表面进行，蒸发时一定吸收能量。

【即学即练3】KNO3和NaCl的溶解度曲线如图所示。下列叙述正确的是

A．0℃时，100g水中最多能溶解40gNaCl

B．0℃时，KNO3和NaCl两种饱和溶液中，所含溶质的质量：NaCl大于KNO3

C．将30℃的KNO3溶液降温到20℃时一定有晶体析出

D．30℃时，将等质量的KNO3和NaCl分别配成饱和溶液，所得溶液的质量：NaCl大于KNO3

知识点04  蒸馏

1．适用范围：分离互溶且沸点不同的混合物。

2．主要仪器： 蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、石棉网、温度计、尾接管、锥形瓶、铁架台

3．注意事项：

（1）加少量沸石或碎瓷片，防止液体暴沸；

（2）温度计水银球应与蒸馏烧瓶的支管口相平；

（3）冷凝管中水流方向是下口进上口出，以充分冷凝。

说明：

（1）蒸馏=蒸发+冷凝

（2）蒸馏时，低沸点物质先逸出。

（3）要能分辨两种烧瓶——蒸馏烧瓶带支管，圆底烧瓶不带支管。

（4）下图也是实验室常用的蒸馏装置：

（5）常考的角度：

①缺石棉网；②缺沸石；③温度计水银球位置；④冷凝管进出水方向。

【即学即练4】下列关于蒸馏操作的有关叙述不正确的是

A．蒸馏操作的主要仪器是蒸馏烧瓶、酒精灯、铁架台、冷凝管、锥形瓶、温度计等

B．蒸馏操作使用的温度计的水银球应插入到液体内

C．在蒸馏烧瓶内放入少量碎瓷片，目的是防止暴沸

D．冷凝管进出水的方向是下口进水、上口出水

常见考法一  粗盐的提纯

【例1】某兴趣小组的同学进行“粗盐中难溶性杂质的去除”实验。下图是实验过程中的部分操作，其中正确的是

A. 取一定量粗盐        B. 溶解
C. 过滤                    D. 蒸发结晶

必杀技 

1．粗盐中不溶性杂质的提纯：溶解、过滤、蒸发。

2．粗盐中可溶性杂质也应除去（这个内容以后再学习）。

【同步练习1】（上海市上师大嘉定期中）在粗盐提纯的实验操作中，下列说法正确的是

A．过滤时用到的仪器有烧杯、玻璃棒、铁架台、滤纸

B．蒸发操作结束后，将蒸发皿放在石棉网上 

C．用药匙将蒸发皿中的白色固体直接转移到纸上

D．实验结束后所得到的白色固体为氯化钠

常见考法二  分离和提纯的原理

【例2】（上海市上师大闵行分校期中）下列实验操作与微粒大小无关的是

A．渗析 B．蒸发 C．过滤 D．丁达尔现象

必杀技 

1．过滤：滤液能通过滤纸的小孔，适用于固液混合物的分离或可溶与难溶固体混合物的分离。

2．结晶：利用固体溶质溶解度的差异分离物质，适用于分离能溶于溶剂的固体。

3．蒸馏：是利用混合溶液中各成分的沸点相差较大，来分离互溶液体混合物

【同步练习2】（上海市上师大嘉定期中）自来水中因含有少量Cl－而不能用于溶液的配制，实验室为了除去自来水中的Cl－获得纯净水，可采用的方法是

A．过滤法　     B．结晶法           C．蒸馏法        D．沉淀法

常见考法三  分离和提纯仪器的考查

【例3】（上海市奉贤中学期中）蒸馏操作中需要用到的仪器是

A．                 B．                 C．                D．

必杀技 

1．过滤需要的主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台

2．结晶需要主要仪器：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、铁架台

3．蒸馏需要的主要仪器：蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、石棉网、温度计、尾接管、锥形瓶、铁架台

4．萃取和分液需要的主要仪器：分液漏斗、烧杯、铁架台

【同步练习3】（上海市奉贤中学期中）草酸晶体(H2C2O4·2H2O)  100℃开始失水，101.5℃熔化，150℃左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是（图中加热装置已略去）

常见考法四  分离和提纯实验细节的考查

【例4】（上海市南洋中学期中）下列制取蒸馏水的实验装置与操作的说法中，不正确的是

A．温度计的水银球应插入蒸馏烧瓶中的自来水中                 

B．冷凝管中的水流方向是从下口进入，上口排出

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．蒸馏烧瓶必须垫石棉网

必杀技 

见上面《知识精讲》中的“注意事项”和“说明”。

【同步练习4】（上海市向明中学期中）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．蒸发时液体不超过蒸发皿容积的1/3

D．蒸发皿中出现大量固体时即停止加热

题组A  基础过关练

1．水饺是中华传统美食。下列制作水饺的主要过程中，包含过滤操作的是

2. （上海市华理科高期中）在粗盐提纯的实验中，不需进行的操作是

A．溶解      B．过滤      C．蒸馏      D．蒸发

3. （上海市华理科高期中）过滤是水净化过程中的一道重要工序，它能

A. 给水消毒，达到饮用标准 B. 将污水转化为纯水

C. 除去水中的异味 D. 除去水中的不溶性杂质

4．（上海市久隆模范期中）下列叙述中，错误的是

A．沙里淘金是利用了金与沙的密度相差较大而将沙淘走使金留下 

B．化学上所指的杂质，有的本来无害且很有价值，即使无价值的也应设法变废为宝

C．将待过滤的液体直接倒入漏斗中，且使液面低于滤纸边缘

D．蒸发操作可以从溶液中分离得到可溶性固体溶质

5. （上海市华理科高期中）如图是某小组组装的蒸馏实验装置。下列分析正确的是

A. 仪器①是圆底烧瓶

B. 温度计应位于液面下

C. 冷凝管③水流方向是a进b出

D. 锥形瓶④中先收集到的是低沸点物质

6. （上海市教院附中期中）在自来水蒸馏实验中，下列操作叙述不正确的是

    A. 在蒸馏烧瓶中盛约1/2体积的自来水，并放入几粒沸石

B. 将温度计水银球插到蒸馏烧瓶中的自来水中    

C. 冷却水从冷凝管下口入，上口出

D. 收集到的液体取少量滴入硝酸银和稀硝酸，无明显现象

7．（上海市闵行三中期中）通过溶解、过滤、蒸发等操作，可将下列各组混合物分离的是

A. 硝酸钠   氢氧化钠           B. 氧化铜   二氧化锰 

C. 氯化钾   二氧化锰           D. 硫酸铜   氢氧化钙

8. （上海市七宝鑫都期中）某小组在实验室进行蒸馏实验，下列分析正确的是

A. 锥形瓶中先收集到的是低沸点物质   

B. 温度计应位于液面下

C. 冷凝管水流方向是高进低出       

D. 可以加热至烧瓶内样品完全蒸干

9．（上海市上师大嘉定期中）下列实验目的能够实现的是

A．用托盘天平称取3.23 g NaCl固体     

B．用50 mL量筒量取30.12 mL水

C．向小试管中加入100 mL稀盐酸         

D．用胶头滴管取约1 mL溶液

10．（上海市敬业中学期中）下列关于蒸馏操作的有关叙述不正确的是

A．蒸馏操作的主要仪器可以是蒸馏烧瓶、酒精灯、铁架台、冷凝管、锥形瓶、温度计等

B．蒸馏操作使用的温度计的水银球应插入到蒸馏烧瓶的支管口附近

C．在蒸馏烧瓶内放入少量碎瓷片，目的是防止暴沸

D．冷凝管进出水的方向是下口出水、上口进水

11．（上海市敬业中学期中）现有一瓶物质是甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下表所示：

据此，将甲和乙相互分离的最佳方法是

A．蒸发法            B．过滤法           C．蒸馏法           D．结晶法

12．工业酒精是浓度为95%的酒精。工业上通常用工业酒精和生石灰混合蒸馏法制取无水乙醇。如图是实验室中模拟工业原理制取无水乙醇的装置。

回答下列问题：

（1）写出生石灰与水反应的化学方程式                                ；

（2）指出图中的错误：                、                 、                  。

题组B  能力提升练

13. （上海市教院附中期中）实验室利用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，反应后从剩余固体中回收纯净的二氧化锰的操作顺序正确的是

A. 溶解、过滤、蒸发、洗涤                                    B. 溶解、过滤、洗涤、干燥

C. 溶解、蒸发、洗涤、过滤                                    D. 溶解、洗涤、过滤、加热

14．（上海市南洋中学期中）提纯下列物质除去其中的杂质(括号中为杂质)，所用试剂和方法正确的是

A．H2SO4(HCl)：AgNO3溶液、过滤         

B．KNO3(K2SO4)：BaCl2溶液、过滤

C．Cu(CuO)：盐酸、过滤                  

D．CaCO3(沙子)：水、过滤

15．（上海市奉贤致远高中）下列实验操作正确的是

16．（上海市松江二中期中）除去下列物质中所含杂质(括号内为杂质)，所选用试剂及操作方法均正确的一组是

17．溶解度曲线代表的物质适合用降温结晶的方法进行提纯的是

A．B．C．D．

18．一同学设计了两种由CuO→Cu的实验方案：

方案一： 、

方案二： 、

大家认为方案二优于方案一，理由是：①节约能源 ； ②Cu产率高 ；③产品纯净 ； ④操作安全。其中，评价正确的是

A．①②③        B．①②④        C．①③④        D．②③④

19．已知单质碘受热易升华(固体变为气体)。可用于分离或提纯物质的方法有：

A．过滤      　    B．加热升华       　    C．加热分解           　D．洗气法

20．下列各组混合物的分离或提纯应选用上述哪种方法最合适(填对应字母)？

（1）除去Ca(OH)2溶液中悬浮的CaCO3颗粒：________。

（2）除去O2中少量的水蒸气：________。

（3）除去固体碘中混有的少量NaI：________。

（4）除去氧化钙中的CaCO3：________。

21．某校化学活动小组查阅资料发现，粗盐中除NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质，他们要除去杂质得到精盐，设计了下列实验流程图(序号①〜⑧表示实验操作，用于沉淀的试剂稍过量)

根据上述流程，回答下列问题：

（1）操作①中玻璃棒的作用是        。

（2）第⑤步操作的名称是        。

（3）“蒸发结晶”用到的器材有：铁架台(铁圈)、坩埚钳、石棉网、火柴、玻璃棒、酒精灯和      。

（4）实验中加入Na2CO3溶液的目的是                         。

（5）利用提供的沉淀试剂，再写出一种添加上述4种试剂的操作顺序           (填序号)。

（6）分别写出步骤④中发生反应的化学方程式                                          。

题组C  培优拔尖练

22. （上海市松江二中期中）实验室提纯含少量氯化钠杂质的硝酸钾的过程

如右图所示。下列分析正确的是

A．操作Ⅰ是过滤，将固体分离除去

B．操作Ⅱ是加热浓缩，趁热过滤，除去杂质氯化钠

C．操作Ⅲ是过滤、洗涤，将硝酸钾晶体从溶液中分离出来

D．操作Ⅰ~Ⅲ总共需两次过滤

23．下表所示为各物质中所含有的少量杂质以及除去这些杂质应选用的试剂或操作方法。

对应正确的有

A．①②③④ B．仅③④

C．仅②③④ D．仅①②③

24．下列除去杂质的操作方法错误的是

A．铜粉中含少量氧化铝：加足量稀硫酸溶液充分搅拌后过滤

B．氢气中含少量氯化氢：通入装有氢氧化钠溶液的洗气瓶

C．自来水中含少量Fe3＋：蒸馏

D．硝酸钾固体中含少量氧化钾：配制80 ℃的饱和溶液，冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥

25．某固体NaOH因吸收了空气中的CO2而含有杂质，现在要将该固体NaOH配制成较纯的溶液，则其主要的实验操作过程应是

A．溶解、加适量BaCl2溶液、过滤

B．溶解、加适量CaCl2溶液、过滤

C．溶解、加适量Ca(OH)2溶液、过滤

D．溶解、加适量盐酸、加热

26．（上海市松江二中期中）氯化钠溶液中混有硫酸钠、氯化钙溶液和淀粉胶体。选择适当的试剂和方法从中提纯出氯化钠晶体。相应的实验过程如下：

（1）写出上述实验过程中所用试剂（写化学式）：试剂②            ；试剂③           。

（2）判断试剂②已过量的方法是：                                                  。

（3）操作①时利用半透膜进行分离提纯。操作①的实验结果：淀粉          （填“能”或“不能”）透过半透膜；硫酸根离子            （填“能”或“不能”）透过半透膜。请用实验证明上述结果，完成下表（可不填满，也可增加）。限选试剂：1mol/L硝酸银溶液、1mol/L氯化钡溶液，1mol/L硝酸钡溶液、碘水、稀盐酸、稀硝酸

27．已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于98%的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲。（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）。

请填写下来表中的空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计.

28．在半导体工业中，有一道工序叫烧氢，烧氢的工艺流程如图所示：

工作时，将石英管D出口处氢气点燃.半导体硅片、焊片和金属零件从石英管口送入加热区，在氢气还原气中加热使焊片熔化，将单晶硅与金属零件焊接在一起。焊接后再将零件拉至冷却区，冷却后取出，烧氢工艺中的氢气纯度要求极高，工业氢气虽含量99.9%，但仍含有极微量的水蒸气和氧气，所以氢气点燃前应进行处理。

试回答下列问题：

（1）装置B的作用是         ，化学方程式为           ，             .

（2）装置C中的物质是            ，C的作用是              .

（3）点燃氢气前将E（带导管胶塞）接在D出口处，目的是                   .

（4）装置A是安全瓶，可以防止氢气燃烧回头，引起爆炸。其中填充大量纯铜屑的作用是                        。