高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 研究物质的实验方法第二课时学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 研究物质的实验方法第二课时学案，共10页。
第二课时　物质的分离提纯——蒸馏、萃取和分液1．初步学会蒸馏、萃取和分液等分离物质的实验技能，能独立设计完成一些简单的物质分离提纯的实验方案，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。2．初步了解根据混合物的性质选择不同的分离方法，建立物质分离和提纯的思维模型，培养变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  明代医学家李时珍在《本草纲目》中写道：“烧酒非古法也。自元时始创其法，用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承取滴露，凡酸坏之酒，皆可蒸烧。近时惟以糯米或粳米或黍或秫或大麦蒸熟，和曲酿瓮中七日，以甑蒸取。其清如水，味极浓烈，盖酒露也”。[问题探讨]1．文中介绍的蒸酒的方法与化学中的哪种方法类似？提示：蒸馏。2．“浓酒和糟入甑”中的“甑”与化学仪器中的哪种仪器作用相似？提示：蒸馏烧瓶。3．“蒸令气上”中“气”可能是什么物质？提示：加热时挥发的酒精。1．蒸馏将液态物质加热至沸点，使之汽化，然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程。2．实验原理可以分离沸点相差较大的液体混合物，也可以除去水等液体中难挥发或不挥发的杂质。如通过蒸馏的方法，可以将海水淡化等。3．实验仪器蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、牛角管、锥形瓶、酒精灯、铁架台(带铁圈、铁夹)、石棉网等。4．实验装置[名师点拨]1．蒸馏中应注意的问题(1)蒸馏烧瓶中所盛液体不能超过其容积的，也不能少于其容积的。(2)为防止液体暴沸可在蒸馏烧瓶中加入几粒沸石(或碎瓷片)。(3)应先给冷凝管通冷却水，后加热蒸馏烧瓶；冷凝管中冷却水从下口进，上口出，一般冷却水的流向与蒸气的流向相反。(4)蒸馏时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处。2．分馏分离几种不同沸点的混合物的一种方法。分馏得到的产品称为馏分。馏分的成分由温度计所示的不同温度来控制。当盛接一种馏分时，若发现温度计示数有明显的变化，说明第二种馏分开始流出，盛接馏分的容器需要更换。如石油的分馏，可以得到汽油、煤油和柴油等馏分。1．蒸馏不需用到的仪器是(　　)A．蒸发皿    B．冷凝管C．蒸馏烧瓶    D．酒精灯解析：选A　蒸馏需要使用蒸馏烧瓶、酒精灯、温度计、冷凝管等；不需要蒸发皿，故选A。2．已知丙酮是一种有机化合物，为无色液体，易溶于水，密度比水小，沸点约为55 ℃。要从丙酮和水的混合物中将丙酮分离出来，下列方法中最合理的是(　　)A．蒸馏    B．蒸发C．过滤    D．结晶解析：选A　丙酮与水相互混溶，常温常压下，水的沸点接近100 ℃，丙酮的沸点约为55 ℃，两者沸点相差较大，故可采用蒸馏的方法分离。3．在实验室用自来水制取蒸馏水的实验中，下列说法错误的是(　　)A．烧瓶中要放入碎瓷片以防止暴沸B．通过蒸馏可以除去自来水中含有的Cl－等杂质C．冷凝水应该是下进上出，与水蒸气的流向相反D．开始蒸馏时，应该先加热再开冷凝水；蒸馏完毕，应该先关冷凝水再撤酒精灯解析：选D　开始蒸馏时，如果先加热再开冷凝水，会有部分水蒸气没有被冷凝；蒸馏完毕时，如果先关冷凝水再撤酒精灯，同样会有部分水蒸气不能被冷凝，造成损失。4.如图为实验室制取蒸馏水的装置示意图，根据图示回答下列问题。(1)指出图中两处明显的错误①__________________________________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________。(2)A仪器的名称是________________，B仪器的名称是____________。(3)实验时A中除加入少量自来水外，还需加入少量________，其作用是防止加热时液体暴沸。解析：对于蒸馏的实验装置，最重要的问题有：①仪器的连接顺序，②温度计的位置，③冷却水的流向(进出口)，④防暴沸的措施。答案：(1)①温度计水银球位置应处于蒸馏烧瓶支管口处②冷却水进出口反了(2)蒸馏烧瓶　冷凝管(3)沸石(或碎瓷片)  海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：[问题探讨]阅读下列材料，按要求回答下列问题。材料1　汽油、苯、CCl4都是有机溶剂，难溶于水，汽油、苯的密度小于水，CCl4的密度大于水。材料2　碘(I2)、溴(Br2)易溶于有机溶剂，其溶液分别呈紫红色、橙红色。1．灼烧海藻的仪器是什么？提示：坩埚。2．提取碘的过程中有关实验操作①和③分别是什么操作？提示：①是过滤；③是萃取、分液。3．提取碘的过程中萃取剂可以选择汽油或四氯化碳，萃取层在水的上层还是下层？碘在酒精中的溶解度比较大，能否选用酒精作萃取剂？为什么？提示：汽油作萃取剂时，萃取层在上层；四氯化碳作萃取剂时，萃取层在下层。不能；酒精与水互溶，无法分层。4．从含碘的四氯化碳溶液中提取碘和回收有机溶剂，需要经过什么操作？提示：蒸馏。1．原理分离操作萃取分液定义利用物质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂(也称萃取剂)中，从而实现分离的方法将两种互不相溶的液体分离的操作实例用四氯化碳提取溴水中的溴分离植物油和水的混合物 2．萃取剂选择的“三原则”(1)萃取剂和原溶剂互不相溶。(2)萃取剂和溶质不发生反应。(3)溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。3．萃取实验的操作步骤4．萃取、分液操作时的注意事项(1)分液时使分液漏斗的下端管壁紧贴烧杯内壁，防止液体飞溅。(2)分液时要先打开分液漏斗上口的玻璃塞，保证漏斗内部气压与外界气压相同，使液体顺利流下。(3)待下层液体恰好流尽时及时关闭活塞，防止上层液体流出。(4)上层液体从上口倒出，保证上层液体尽量少地沾附下层液体。[名师点拨]萃取一般与分液配合使用，萃取操作结束后一般还要进行分液操作。但是分液操作分离的对象是互不相溶的液体混合物，因此，分液操作可以单独进行，分液前不一定进行萃取。1．下列各种混合物，能用分液漏斗分离的是(　　)A．水和苯    B．水和乙醇C．碘和乙醇    D．乙醇和汽油解析：选A　A项，水和苯不互溶，混合后分层，则能用分液漏斗进行分离，符合题意；B项，水与乙醇混溶，应利用蒸馏法分离，不符合题意；C项，碘易溶于乙醇，不分层，应利用蒸馏法分离，不符合题意；D项，乙醇和汽油互溶，不分层，不能利用分液漏斗分离，不符合题意。2．下列实验操作中，能用于互不相溶液体分离的是(　　)解析：选B　A项，过滤是用于分离不溶于液体的固体与液体的方法；B项，分液是用于分离互不相溶的液体的方法；C项，蒸发是得到溶液中的溶质的一种方法；D项，洗气是除去气体中的杂质的方法。3．2015年10月，我国药学家屠呦呦因提取青蒿素而荣获诺贝尔生理学或医学奖。屠呦呦提取青蒿素的方法是(　　)A．过滤    B．结晶C．蒸馏    D．萃取解析：选D　屠呦呦用乙醚萃取药物中的青蒿素。4．用四氯化碳萃取溴水中的溴，下列说法不正确的是(　　)A．实验中使用的主要仪器是分液漏斗B．溴在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大C．溴的四氯化碳溶液呈橙红色D．分液时，水从分液漏斗的下端放出，溴的四氯化碳溶液从分液漏斗的上口倒出解析：选D　利用四氯化碳萃取溴水中的溴时，四氯化碳层在下面，先把溴的四氯化碳溶液从分液漏斗下端放出，再把水从分液漏斗的上口倒出，D项不正确。  为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(所加的试剂BaCl2、Na2CO3、NaOH均稍过量)：称取粗盐 精盐。[问题探讨]1．一种试剂除去一种杂质离子，则BaCl2、Na2CO3、NaOH分别除去的杂质为________。提示：SO、Ca2＋、Mg2＋2．三种试剂BaCl2、Na2CO3、NaOH为什么都要加入稍过量？提示：尽可能除掉杂质离子。3．②③④步骤操作中所加入的试剂顺序为________________________________________________________________________________________________________。提示：BaCl2、NaOH、Na2CO3或NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH4．加入适量盐酸的目的是什么？⑤和⑦的实验操作分别是什么？提示：除去多余的NaOH和Na2CO3；⑤过滤，⑦蒸发结晶。1．混合物分离与提纯的物理方法方法适用范围实例过滤固体与液体不互溶的混合物粗盐的提纯结晶与重结晶混合物中各成分在溶剂中溶解度不同，包括蒸发结晶和降温结晶分离NaCl和KNO3的混合物蒸馏(分馏)①难挥发的固体杂质在液体中形成的混合物②互溶液体沸点有明显差异蒸馏水、无水乙醇的制备、石油的分馏、CCl4(沸点76.75 ℃)和甲苯(沸点110.6 ℃)混合物的分离分液两种互不相溶的液体混合物CCl4和水的分离萃取溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同利用CCl4从溴水中萃取溴 2．混合物分离、提纯的化学方法可以归纳为“杂转纯，杂变沉，化为气”。(1)“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。如除去Na2CO3中混有的NaHCO3，则可将混合物加热使NaHCO3全部转化为Na2CO3(2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑)。(2)“杂变沉”：加入一种试剂将要除去的杂质变为沉淀，最后用过滤的方法除去沉淀。(3)“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CO转变为CO2逸出。3．混合物分离、提纯的原则(1)不增：操作中不引入新的杂质，由于所加试剂过量而引入的新杂质必须除去。(2)不减：尽量不减少被分离或被提纯的物质，被分离或被提纯的物质转化为其他物质后，应将其恢复到原来的状态。(3)易分：被分离或被提纯的物质应易与其他物质或杂质分离。(4)复原：操作要简单易行，所选试剂容易获得、价格低廉，并且被分离的每种纯净物都能恢复到原来的状态。(5)除杂试剂要选择合适的顺序。[名师点拨]物质分离提纯常用的其他方法(1)升华是利用固体混合物中的某一成分在加热时，直接变成气态，而从混合物中分离出来的方法。例如，利用碘易升华的特性加热提纯含有少量杂质的固体碘。(2)渗析是利用胶体粒子不能透过半透膜，而溶液中的分子和离子能透过半透膜的原理，将胶体与溶液进行分离或提纯胶体的方法。例如，可用渗析法提纯氢氧化铁胶体。1．下列分离混合物的方法不正确的是(　　)A．从酒精和水的混合物中分离出酒精——蒸馏法B．使浑浊的食盐水变澄清——过滤法C．从溴水中分离出溴——萃取、分液法D．把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来——蒸发结晶法解析：选D　用蒸馏法可以把酒精从酒精和水的混合物中分离出来；用过滤法可除去混在食盐水里的固体物质；溴水是溴和水形成的均匀液态混合物，可先用萃取剂(如CCl4)将溴从溴水中萃取出来，然后再进行分液；硝酸钾和氯化钾都易溶于水，硝酸钾的溶解度受温度的影响较大，氯化钾的溶解度受温度的影响较小，由此可以用蒸发浓缩、冷却结晶的方法把硝酸钾和氯化钾从同一溶液中分离出来。2．现有三组实验：①除去混在植物油中的水　②将海水制成淡水　③用食用酒精浸泡中草药提取其中的有效成分。上述分离方法依次是(　　)A.分液、萃取、蒸馏    B．萃取、蒸馏、分液C．分液、蒸馏、萃取    D．蒸馏、萃取、分液解析：选C　①植物油不溶于水，可通过分液分离出来；②海水含氯化钠等可溶性杂质，可通过蒸馏制取淡水；③中草药中的有效成分为有机物，易溶于酒精等有机溶剂，故可用酒精萃取。综上所述，上述分离方法依次是分液、蒸馏、萃取。3．欲用括号内物质除去下列各选项中的杂质， 其中能达到目的的是(　　)A．CO中混有少量CO2(澄清石灰水)B．CO2中混有少量氯化氢气体(NaOH溶液)C．O2中混有少量H2(灼热氧化铜)D．CO2中混有少量水蒸气(碱石灰)解析：选A　澄清石灰水能吸收CO2，不能吸收CO，可达到目的；CO2和HCl都能与NaOH溶液反应，故不能达到目的；O2和H2混合气体通过灼热氧化铜可能发生爆炸，不能达到目的；碱石灰的主要成分为NaOH固体和CaO固体，吸收水蒸气的同时也能吸收CO2，故不能达到目的。[分级训练·课课过关]_______________________________________________________1．下列仪器常用于物质分离的是(　　)A．①③⑤    B．②③⑤C．②④⑤    D．①②④解析：选B　漏斗可用于过滤，分离固、液混合物；分液漏斗用于分液，分离互不相溶的两种液体混合物；蒸馏烧瓶可用于蒸馏或分馏，分离液液混合物。2．下列说法正确的是(　　)A．用苯(密度：0.879 g·mL－1)萃取溴水中的溴，分液时有机层从分液漏斗的下口放出B．向碘水中滴加CCl4，振荡静置后分层，CCl4层呈紫红色C．将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中D．乙酸与乙醇的混合液可用分液漏斗进行分离解析：选B　A项，苯的密度比水的小，在上层，故有机层应该从分液漏斗的上口倒出，错误；B项，碘在CCl4中的溶解度远大于在水中的溶解度，故向碘水中滴加CCl4，振荡静置后分层，CCl4层呈紫红色，正确；C项，乙醇与水互溶，不能用乙醇从碘水中萃取碘，错误；D项，乙醇和乙酸是互溶的，不分层，所以无法用分液漏斗进行分离，错误。3．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解析：选D　提纯的基本原则是除杂试剂在除去杂质的同时不能引入新的杂质。除去KNO3中含有的Ba(NO3)2，即除去Ba2＋，题中给定碳酸盐或硫酸盐作除杂试剂。因过量的SO无法通过适量HNO3除去，故宜选用碳酸盐，且不能引入Na＋，故选用K2CO3作除杂试剂。4．(1)现有一瓶A和B的混合液，已知它们的性质如下表。物质熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)溶解性A－11.51981.11A、B互溶，且均易溶于水B17.92901.26据此分析，将A和B相互分离的常用方法是________(填“过滤”“蒸发”“萃取”“分液”或“蒸馏”)。(2)除去NaNO3固体中混有的少量KNO3，所进行的实验操作依次为________、蒸发、结晶、________。(3)除去KCl溶液中的K2SO4，依次加入的溶液为_________________________________________________________________________________________________________ (填溶质的化学式)。　　　　　　　　　解析：(1)A、B两种液体相互溶解且沸点差别较大，应选择蒸馏的方法将二者分离。(2)NaNO3和KNO3均是易溶于水的固体，因此考虑结晶法分离。将混合物在较高温度下溶于水，得到NaNO3的饱和溶液，然后蒸发水，因为KNO3的量少还没有达到饱和，不会析出KNO3，而NaNO3已达到饱和，将会析出NaNO3，再趁热过滤，就能将两者分开。(3)除去KCl溶液中的K2SO4，既要除去SO又不能引入新的杂质离子，因此要加入过量BaCl2[或Ba(OH)2]溶液，然后再加入K2CO3溶液除去过量的BaCl2[或Ba(OH)2]，最后加盐酸将过量的K2CO3转变为KCl。答案：(1)蒸馏　(2)溶解　过滤(3)BaCl2[或Ba(OH)2]、K2CO3、HCl