高中化學(xué) 專題1 化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界 第二單元 第1課時(shí) 物質(zhì)的分離與提純學(xué)案 蘇教版必修1-蘇教版高中必修1化學(xué)學(xué)案

第1課時(shí)物質(zhì)的分離與提純[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.根據(jù)混合物各成分的性質(zhì)會選擇物質(zhì)的分離方法。2.初步學(xué)會使用過濾、蒸發(fā)、蒸餾、萃取等方法對混合物進(jìn)行分離提純。3.認(rèn)識化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是科學(xué)探究的一種主要途徑。一、過濾和蒸發(fā)1．過濾和蒸發(fā)的原理(1)過濾是分離固體和液體混合物常用的方法，主要用于將液體中的不溶性固體分離。(2)蒸發(fā)是指給溶液加熱，使液體受熱汽化，從溶液中分離出固體物質(zhì)的方法。蒸發(fā)可得到晶體，也可用于濃縮溶液。2．過濾實(shí)驗(yàn)儀器與操作(1)過濾實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，請?zhí)顚憟D中序號所示的儀器名稱。(2)在進(jìn)行過濾操作時(shí)應(yīng)注意的問題①一貼：濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁；②二低：濾紙邊緣略低于漏斗邊緣；液體的液面略低于濾紙的邊緣；③三靠：向漏斗中傾倒液體時(shí)，燒杯的尖嘴應(yīng)靠到玻璃棒上；玻璃棒的底端應(yīng)輕靠到漏斗三層濾紙一側(cè)；漏斗頸的末端應(yīng)靠到燒杯的內(nèi)壁上。3．蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器與操作(1)蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，請?zhí)顚憟D中序號所示的儀器名稱。(2)在進(jìn)行蒸發(fā)操作時(shí)應(yīng)注意的問題①在加熱蒸發(fā)過程中，應(yīng)用玻璃棒不斷攪拌，防止由于局部過熱造成液滴飛濺；②加熱到蒸發(fā)皿中剩余少量液體時(shí)(出現(xiàn)較多晶體時(shí))應(yīng)停止加熱，用余熱蒸干；③熱的蒸發(fā)皿應(yīng)用坩堝鉗取下，不能直接放在實(shí)驗(yàn)臺上，以免燙壞實(shí)驗(yàn)臺或引起蒸發(fā)皿破裂。如果一定要立即放在實(shí)驗(yàn)臺上，則要放在石棉網(wǎng)上。例1通過溶解、過濾、蒸發(fā)等操作，可將下列各組混合物分離的是()A．硝酸鈉、氫氧化鈉 B．氧化銅、二氧化錳C．氯化鉀、二氧化錳 D．碳酸鉀、氯化鈣答案C解析硝酸鈉和氫氧化鈉都溶于水，無法用過濾法分離；氧化銅和二氧化錳都不溶于水；碳酸鉀和氯化鈣溶于水后兩者會發(fā)生反應(yīng)；氯化鉀和二氧化錳可用過濾法分離，然后蒸發(fā)濾液即可得到氯化鉀。二、萃取和分液1．萃取和分液的原理(1)萃取是利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把物質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液里提取出來的方法。加入的溶劑稱為萃取劑。(2)分液是利用分液漏斗把互不相溶的兩種液體分開的操作。分液操作一般與萃取結(jié)合使用。2．用四氯化碳萃取碘水中的碘3．萃取分液的操作注意事項(xiàng)(1)振蕩時(shí)，要不時(shí)旋開活塞放氣，以防止分液漏斗內(nèi)壓強(qiáng)過大引起危險(xiǎn)。(2)分液時(shí)，要將漏斗下端管口緊貼燒杯內(nèi)壁，使液體順利流下，防止液體飛濺。(3)下層液體要從下口放出，恰好流盡時(shí)及時(shí)關(guān)閉活塞，防止上層液體流出。(4)上層液體要從上口倒出，保證上層液體盡量少地沾附下層液體。萃取操作簡記口訣萃取原液互不溶，質(zhì)溶程度不相同。充分振蕩再靜置，下放上倒記分明。例2(2019·湖北重點(diǎn)高中聯(lián)考協(xié)作體期中)青蒿素是烴的含氧衍生物，為無色針狀晶體，易溶于丙酮、氯仿和苯中，在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶，熔點(diǎn)為156～157℃，熱穩(wěn)定性差，青蒿素是高效的抗瘧藥。已知：乙醚沸點(diǎn)為35℃，從青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理為基礎(chǔ)的，主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工藝如圖所示：(1)對青蒿干燥破碎后，加入乙醚的目的是_____________________________________。(2)操作Ⅰ需要的玻璃儀器主要有燒杯、________，操作Ⅱ的名稱是________。(3)操作Ⅲ的主要過程可能是________(填字母)。A．加水溶解，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶B．加95%的乙醇，濃縮、結(jié)晶、過濾C．加入乙醚進(jìn)行萃取分液(4)在用分液漏斗進(jìn)行分液操作時(shí)，為使液體順利滴下，應(yīng)進(jìn)行的具體操作是________，再將分液漏斗下面的活塞擰開，使下層液體慢慢沿?zé)诹飨?，分液后漏斗?nèi)剩余的液體從分液漏斗的________(填“上口”或“下口”)倒入燒杯。答案(1)溶解青蒿素(2)漏斗、玻璃棒蒸餾(3)B(4)將分液漏斗頸上的玻璃塞打開或使塞上的凹槽(或小孔)對準(zhǔn)漏斗上的小孔上口解析(2)操作Ⅰ是過濾，故需要的儀器還有玻璃棒、漏斗，操作Ⅱ是利用沸點(diǎn)不同分離乙醚和青蒿素，故操作為蒸餾。(3)依據(jù)題干信息分析可知，A項(xiàng)青蒿素不溶于水，C項(xiàng)加入乙醚后分液得到的還是混合液，不是精品；B項(xiàng)，根據(jù)題中信息可知，青蒿素可溶于乙醇，故粗品中加95%的乙醇溶解后，經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾可以除去不溶的雜質(zhì)，得到精品，故選B。(4)在用分液漏斗進(jìn)行分液操作時(shí)，為使液體順利滴下，應(yīng)平衡內(nèi)外大氣壓，故應(yīng)進(jìn)行的具體操作是將分液漏斗頸上的玻璃塞打開或使塞上的凹槽(或小孔)對準(zhǔn)漏斗上的小孔，分液漏斗的下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。思維啟迪——萃取實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)“三”三種儀器：①分液漏斗；②燒杯；③鐵架臺(帶鐵圈)。常用的三種萃取劑：①汽油；②苯；③四氯化碳。萃取劑選擇的三原則：①萃取劑與水(原溶劑)互不相溶；②萃取劑與原溶劑、原溶質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)；③溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度遠(yuǎn)大于在水(原溶劑)中的溶解度。三、蒸餾1．蒸餾實(shí)驗(yàn)原理蒸餾是指把液體加熱至沸騰，使液體變?yōu)檎魵?，再重新冷凝成液體的過程。根據(jù)混合物各組分的沸點(diǎn)不同，利用蒸餾可以除去易揮發(fā)、難揮發(fā)或不揮發(fā)的雜質(zhì)。2．實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水(1)下圖為實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水的裝置圖，請指出圖中序號所示各儀器的名稱。(2)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)①蒸餾裝置的連接順序是由下到上、由左到右。②蒸餾燒瓶中所盛液體體積一般應(yīng)介于其容積的eq\f(1,3)～eq\f(2,3)之間，不可將溶液蒸干。③蒸餾時(shí)在蒸餾燒瓶中加入少量碎瓷片或沸石是為了防止液體暴沸。④冷凝管中的冷卻水從下口進(jìn)，從上口出。⑤蒸餾燒瓶加熱時(shí)要墊上石棉網(wǎng)。蒸餾操作簡記口訣隔網(wǎng)加熱冷管傾，上緣下緣兩相平。需加碎瓷防暴沸，熱氣冷水逆向行。例3如圖為實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水的裝置示意圖，根據(jù)圖示回答下列問題。(1)A儀器的名稱是______，B儀器的名稱是________。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)A中除加入少量自來水外，還需加入少量_______，其作用是__________________。(3)指出圖中兩處明顯的錯(cuò)誤：①____________________；②______________________。(4)收集完蒸餾水后，是先撤酒精燈還是先停冷凝水？________________________________________________________________________。答案(1)蒸餾燒瓶冷凝管(2)沸石(或碎瓷片)防止加熱時(shí)液體暴沸(3)①溫度計(jì)水銀球沒有放置在蒸餾燒瓶的支管口處②冷卻水進(jìn)出口位置反了(4)先撤酒精燈解析對于蒸餾的實(shí)驗(yàn)裝置，最重要的問題有以下幾點(diǎn)：①儀器的連接順序；②溫度計(jì)的位置；③冷卻水的流向(進(jìn)出口位置)；④防暴沸的措施。1．我國明代《本草綱目》中收載藥物1892種，其中“燒酒”條目下寫道：“自元時(shí)始創(chuàng)其法，用濃酒和糟入甑，蒸令氣上…其清如水，味極濃烈，蓋酒露也。”這里所用的“法”是指()A．萃取B．過濾C．蒸餾D．蒸發(fā)答案C解析由信息可知，蒸令氣上，則利用互溶混合物的沸點(diǎn)差異分離，則該法為蒸餾。2．已知乙酸乙酯(C4H8O2)是一種無色液體，不溶于水，密度小于1g·mL－1，沸點(diǎn)約為55℃。要從水與乙酸乙酯的混合物中將乙酸乙酯分離出來，下列方法中最簡便的是()A．蒸餾B．分液C．過濾D．蒸發(fā)答案B解析乙酸乙酯與水不互溶，用分液的方法分離最簡便。3．將碘水中的碘萃取出來的實(shí)驗(yàn)中，下列說法錯(cuò)誤的是()A．分液漏斗使用前要檢驗(yàn)它是否漏水B．萃取劑要求不溶于水，且比水更容易使碘溶解C．注入碘水和萃取劑，倒轉(zhuǎn)分液漏斗反復(fù)用力振蕩后立即分液D．若用苯作萃取劑，則分層后上層液體呈紫紅色答案C解析萃取劑(如四氯化碳、苯等)應(yīng)不溶于水，且比水更容易使碘溶解；若用苯(密度比水小)作萃取劑，分層后上層液體呈紫紅色。為防止漏液，使用前要檢查分液漏斗是否漏液；加入碘水和萃取劑振蕩后，需靜置分層再分液。4．為了除去氯化鈉溶液中的少量溴化鈉，常用方法是往溶液中加入少量氯水，發(fā)生反應(yīng)：2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2，然后加入苯或四氯化碳，經(jīng)振蕩、靜置、分液，可得到氯化鈉溶液。下列分析判斷中不正確的是()A．加入苯或四氯化碳的操作叫萃取B．苯層在上層或四氯化碳層在下層C．可以用酒精代替苯或四氯化碳D．氯氣單質(zhì)置換出了溴單質(zhì)答案C解析由2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2可知，該溶液中加入少量氯水，有單質(zhì)溴生成；用苯或四氯化碳可萃取反應(yīng)后溶液中的溴，苯的密度比水小，苯層在上層；四氯化碳的密度比水大，四氯化碳層在下層。酒精與水混溶，不能作萃取劑。題組一過濾與蒸發(fā)1．下列混合物能用過濾法分離的是()A．酒精和水 B．食鹽和蔗糖C．泥沙和食鹽 D．銅粉和鋁粉答案C解析過濾是將不溶于水的固體從水溶液中分離出去的一種實(shí)驗(yàn)方法。酒精和水都為液體且二者互溶；食鹽和蔗糖都能溶于水；銅粉和鋁粉都為難溶于水的物質(zhì)。2．(2018·武漢高一檢測)蒸發(fā)時(shí)，下列操作正確的是()A．使蒸發(fā)皿盛滿濾液，用小火加熱B．蒸發(fā)過程中，要用的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈、鐵架臺(帶鐵圈)C．將加熱完后的蒸發(fā)皿取下，可直接放在實(shí)驗(yàn)臺上D．將蒸發(fā)皿放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈加熱答案B解析蒸發(fā)所用的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈、鐵架臺(帶鐵圈)；蒸發(fā)皿中所盛液體不得超過其容積的2/3；蒸發(fā)皿可直接加熱；加熱完畢后的蒸發(fā)皿不能直接放在實(shí)驗(yàn)臺上，應(yīng)放在石棉網(wǎng)上。3．下列關(guān)于過濾和蒸發(fā)的說法中不正確的是()A．過濾是從液體中分離出難溶物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法B．蒸發(fā)是減少溶劑，讓溶質(zhì)析出的實(shí)驗(yàn)方法C．過濾和蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中都用到的玻璃儀器是鐵架臺D．加熱蒸發(fā)可以使溶液濃縮或溶質(zhì)結(jié)晶析出答案C解析過濾和蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中都用到的玻璃儀器是玻璃棒。4．(2018·濟(jì)寧一中高一月考)2016年9月，“天宮二號”發(fā)射成功，若在“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室(失重條件下)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，其中最難以完成的是()A．將金粉和銅粉混合B．將牛奶加入水中混合C．蒸發(fā)食鹽水制取食鹽晶體D．用漏斗、濾紙過濾除去水中的泥沙答案D解析將金粉和銅粉混合或牛奶加入水中混合在失重狀態(tài)下也可以完成，故A、B項(xiàng)不符合題意；蒸發(fā)食鹽水采取加熱措施即可實(shí)現(xiàn)，C項(xiàng)不符合題意；用漏斗、濾紙過濾除去水中的泥沙，由于空間實(shí)驗(yàn)室中為失重狀態(tài)，濾液無法流出，故不能完成過濾操作，D項(xiàng)符合題意。題組二萃取、分液5．可以用分液漏斗分離的一組液體混合物是()A．溴和四氯化碳 B．溴和苯C．水和植物油 D．水和乙醇答案C解析溴易溶于四氯化碳、苯，水和乙醇互溶，植物油不溶于水。6．已知乙酸異戊酯是難溶于水且密度比水小的液體。在洗滌、分液操作中，應(yīng)充分振蕩，然后靜置，待分層后的操作是()A．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的上口倒出B．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的下口放出C．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出D．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口倒出答案D解析乙酸異戊酯的密度比水小，所以在分液漏斗中乙酸異戊酯在上層，水在下層，分液時(shí)應(yīng)先將水從下口放出，再把乙酸異戊酯從上口倒出。7．下列關(guān)于四氯化碳用于萃取碘水中碘的理由不正確的是()A．四氯化碳的密度比水大B．四氯化碳與水和碘均不反應(yīng)C．四氯化碳與原溶劑水互不相溶D．碘在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多答案A解析本題主要考查萃取劑的選擇條件。萃取劑應(yīng)與原溶劑互不相溶，與溶質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)，且溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度要大于在原溶劑中的溶解度。題組三蒸餾8．(2018·杭州高一檢測)自來水中因含有少量Cl－而不能用于溶液的配制，實(shí)驗(yàn)室為了除去自來水中的Cl－獲得純凈水，可采用的方法是()A．過濾法 B．結(jié)晶法C．蒸餾法 D．分液法答案C解析除去自來水中的少量雜質(zhì)離子只能用蒸餾法。9．蒸餾不需用到的儀器是()A．蒸發(fā)皿B．冷凝管C．蒸餾燒瓶D．酒精燈答案A解析蒸餾實(shí)驗(yàn)操作用到的儀器：鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、石棉網(wǎng)、蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、牛角管、錐形瓶等，不可能用到的儀器是蒸發(fā)皿。10．(2018·青島一中高一檢測)下列說法不正確的是()A．蒸餾自來水可以制得蒸餾水B．蒸餾燒瓶使用前一般不需要檢漏C．冷卻水從冷凝管的下口進(jìn)入，上口流出D．將溫度計(jì)的水銀球插入待蒸餾的液體中答案D解析蒸餾時(shí)，溫度計(jì)的水銀球應(yīng)位于蒸餾燒瓶的支管口處，而不能插入待蒸餾液體中。題組四物質(zhì)的分離11．下列括號中的分離方法運(yùn)用得當(dāng)?shù)氖?)A．植物油和自來水(蒸餾)B．水溶液中的食鹽和碘(分液)C．碳酸鈣和氯化鈣的固體混合物(溶解、過濾、蒸發(fā))D．自來水中的雜質(zhì)(萃取)答案C解析植物油和自來水是互不相溶的兩種液體，其混合物可用分液法分離；碘最適合用萃取法分離；碳酸鈣(不溶于水)和氯化鈣(易溶于水)的固體混合物，可通過溶解、過濾、蒸發(fā)分離得到兩種物質(zhì)；可用蒸餾的方法除去自來水中的雜質(zhì)。12．下列實(shí)驗(yàn)中，所采取的分離方法與對應(yīng)原理都正確的是()選項(xiàng)目的分離方法原理A分離溶于水的碘乙醇萃取碘在乙醇中的溶解度較大B分離水和乙醇分液水和乙醇的密度不同C除去硝酸鉀固體中的雜質(zhì)氯化鈉重結(jié)晶氯化鈉在水中的溶解度很大D除去丁醇(沸點(diǎn)為117.5℃)中的乙醚(沸點(diǎn)為34.6℃)蒸餾丁醇與乙醚的沸點(diǎn)相差較大答案D解析乙醇與水相互溶解，不能用作萃取劑，不能用分液的方法分離乙醇和水的混合物；硝酸鉀和氯化鈉在不同溫度下溶解度變化差別很大，可用重結(jié)晶法提純硝酸鉀。13．關(guān)于物質(zhì)的分離提純，下列說法錯(cuò)誤的是()A．蒸發(fā)操作可以從溶液中分離得到可溶性固體溶質(zhì)B．將待過濾的液體直接倒入漏斗中，且使液面低于濾紙邊緣C．蒸餾時(shí)溫度計(jì)的水銀球不能伸入液面以下，只需靠近蒸餾燒瓶的支管口處D．選用分液法分離植物油和水的混合物，植物油從分液漏斗上口倒出答案B解析過濾時(shí)，要將待過濾的液體沿玻璃棒倒入漏斗中。14．蒸餾是實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水的常用方法，如圖所示的兩個(gè)裝置都可以制取蒸餾水。(1)圖Ⅰ中加熱A時(shí)要加墊石棉網(wǎng)，目的是______________________________________。(2)圖Ⅰ中冷卻水的流向________(填“正確”或“不正確”)，理由是_______________。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)A中除加入少量自來水外，還需加入少量__________，其作用是_______________。(4)圖Ⅱ裝置也可用于少量蒸餾水的制取(加熱及固定儀器略)，其原理與圖Ⅰ完全相同。該裝置中使用的玻璃導(dǎo)管較長，其作用是____________；燒杯中還應(yīng)盛有的物質(zhì)是____________。答案(1)使蒸餾燒瓶受