第二单元　研究物质的实验方法教学实录与评析

专题1 化学家眼中的物质世界

第二单元 研究物质的实验方法

《物质的分离与提纯》

教 学 设 计

雷州市第一中学 邓晓波

专题1 化学家眼中的物质世界

第二单元 研究质的实验方法

第1课时 物质的分离与提纯

【教学目标】

1.知识与技能：

（1）初步学会过滤、结晶、萃取、分液、蒸馏等分离物质的实验技能，能独立完成一些简单的物质分离、提纯的实验操作，初步学会设计简单的实验方案。

（2）初步了解根据混合物的性质，选择不同的分离方法对物质进行分离的实验方法。

2.过程与方法：

（1）能通过独立思考、探索，在对物质性质研究的同时设计实验方案。

（2）初步尝试在实验探究中与人合作和交流。

3.感情态度与价值观

结合实际事例讨论遵守实验安全守则的重要性。树立安全意识，初步形成良好的实验工作习惯。

【教学重点及难点】

分离物质等基本实验技能；设计简单的实验方案。

【教材内容分析】

1.课本内容的组成成分

本节教材主要介绍了几种常用的物质分离与提纯的方法，以物质分离的物理方法→化学方法→仪器方法为暗线，首先简单温习初中已经介绍过的几种物质分离方法：过滤、蒸发、结晶。然后以溴的萃取为例介绍了“蒸馏”，最后以“拓展视野”的形式简单介绍了层析分析的发展与应用。

2.在模块学习中的地位和作用

本节课编排在专题1第二单元《研究物质的实验方法》中，又从化学要研究一种物质，首先考虑的是怎样从混合物中把物质分离出来，怎样提纯这种物质，再进行分析、检测，研究它的结构和组成这样一个科学探究过程入手，因此把本课作为本单元的第一课时，以化学家研究物质的一般思路来进入物质研究的学习，能引导学生了解物质研究的一般步骤，首先是从物质的分离和提纯开始的，为学生建立起一种科学探究的思维方式，也为之后对物质的检验、溶液的配制等其他实验方法和操作的学习打下基础，化学实验也是高中化学的重要内容，学生较系统地学习实验方法在强调化学实验的重要性，让学生形成这种仪式，也是新课程教材与传统教材最重要的不同点。

【学生情况分析】

1.分析学生已有的认知水平和能力基础

学习者都是高一的新生，在初中《科学》已经接触过一些关于物质分离的实验，对粗盐提纯的实验在已有的知识基础上能通过回忆、温习达到巩固的效果，并在这样的知识构架上融合化学转化的知识进行物质分离，从而达到知识的迁移和提升的效果。本课内容是初中化学学习的巩固和提升，也为之后高中化学学习打下基础。从初中已学习过的过滤、结晶等物质分离的方法切入，这样既引导学生复习回顾已学知识，又能在此基础上顺利切入要学习的内容。

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2.分析学生学习本课可能遇到的困难和问题

（1）对已学知识的运用能力较弱，在设计实验方案对物质进行分离和提纯中存在一定困难。

（2）实验操作动手能力较差。

【教学方法】

引导讨论法、实验探究法、归纳总结

【教学过程】

【新课导入】

（展示一个有过滤网的茶杯）让我们继续用化学家的眼光来观察我们周围的物质世界，这个茶杯比普通茶杯多了一个金属网，其作用是什么？在泡茶时茶叶中能溶于水的成分形成了茶叶水，为饮用方便，我们加了一个金属网，实现茶叶和茶水的分离。

这种分离方法就是我们曾经学习过的——过滤，哪种混合物可以通过过滤的方法加以分离？用这个金属网能将化学反应生成的沉淀和溶液分开吗？实验室使用的滤纸必然具有一些——小孔，其大小刚好能使溶液通过，而留下沉淀。为了保证过滤的效果和速率，实验操作中我们应该注意哪些问题？

【过渡】我们所接触到的物质往往是混合物，化学上要研究一种物质的性质，首先需要将其中各组分分离开来，以实现物质的提纯。分离与提纯，两者之间有什么区别吗？学。科。网Z。X。X。K]

【讨论1】现有含MgCl2和泥沙的粗食盐，请设计实验方案，由粗食盐提纯NaCl。

【实验方案】

【过渡】两种固体，一种可溶于水，另一种不溶，我们就可以利用其溶解性的差异，通过过滤的方法实现分离。可加入适量化学试剂，将杂质其转变为沉淀，并通过过滤的方法除去。若两种物质都能溶解于水，例如硝酸钾与氯化钠，我们如何实现其分离呢？

【讨论2】 （1）已知KNO3和KCl的溶解度曲线如图所示，KCl中混有少量的KNO3，如何提纯KCl。

（2）已知KNO3和KCl的溶解度曲线如图所示，KNO3中混有少量的KCl，如何提纯KNO3。

【分析】混合物中各组分都溶于水，但其溶解度随温度变化不同，降温时溶解度随温度变化大的物质主要以晶体的形式析出。

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【讨论3】

对比饱和溴水的颜色和溴在CCl4中的颜色，为什么颜色深浅不同？

【分析】溴在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大。[来源:学*科*网]

【观察和思考】

（1）向溴水中加入少量CCl4，预计会出现怎样的现象？

（2）哪些物质可以从水中提取出溴？ （3）如何将水层和四氯化碳层分离？

（4）分液操作应注意什么问题？

【过渡】

冷却热饱和溶液结晶是利用不同溶质在同种溶剂中溶解性的差异实现分离，萃取则是利用同种溶质在不同溶剂中溶解性的差异。这两种分离物质的方法都与溶解性有关，我们还可以根据物质哪些性质的差异实现混合物的分离？

【讨论4】粗盐的提纯中最终蒸发食盐溶液获得食盐晶体，蒸发是利用物质挥发性的差异实现分离。若我们需要的是蒸出的水分，则应如何操作？

【分析】将蒸出的水蒸气通过冷凝管，再收集起来，这种方法称为蒸馏。

【思考】蒸馏装置分为哪几个部分？分别需要哪些仪器？

【课堂总结】

一、分离和提纯

1.分离：是通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开，每一组分都要保留下来，并恢复到原状态，得到比较纯的物质。

2.提纯：指保留混合物中的某一主要组分，把其余杂质通过一定方法都除去。

3.分离与提纯的原则

(1)不增：提纯过程中不增加新的杂质

(2)不减：不减少欲被提纯的物质

(3)易分离：被提纯物与杂质容易分离

(4)易复原：被提纯物质要复原

二、固体混合物的分离提纯方法

1.可溶性组分与不可溶性组分的分离

(1)步骤：溶解→过滤→蒸发结晶

(2)过滤

①仪器装置：

②注意事项：一贴：滤纸与漏斗内壁紧贴；

二低：滤纸边缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；

三靠：烧杯嘴紧靠玻璃棒，玻璃棒低端紧靠三层滤纸，漏斗颈紧靠烧杯内壁。

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(3)实例：KCl和MnO2混合物的分离方案

①加适量蒸馏水，充分搅拌，使KCl完全溶解。

②然后过滤，洗涤滤渣得到MnO2。

③将滤液蒸发结晶得到KCl晶体。

2．两可溶性组分固体的分离

(1)步骤：溶解

→

结晶

→

过滤

→

蒸发结晶

(2)结晶：依据：利用物质的溶解度受温度影响程度不同的差异进行分离。

(3)实例：混有少量KCl的KNO3混合物提纯KNO3的方案

①在较高温度下将混合物溶于水形成浓溶液。

②然后冷却到一定温度，大量KNO3晶体析出。

③再过滤得到纯净的KNO3晶体。

三、液体混合物的分离提纯

1.萃取、分液

(1)萃取

①原理：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中，从而实现分离的方法。

②萃取剂选择原则：萃取剂与原溶剂互不相溶；溶质在萃取剂中有较大的溶解度；溶质、原溶剂与萃取剂不发生任何反应。

③实例：用CCl4从溴水中提取溴：溴的CCl4溶液在下层，呈橙红色。

(2)分液

①依据：两种互不相溶的液体混合物，静置时会分层。先将下层液体从下口放出，然后关闭旋塞，将上层液体从上口倒出。

②实例：分离汽油和水以及CCl4和水的混合物

(3)主要仪器：分液漏斗和烧杯。

2．蒸馏

(1)原理：利用互溶液体混合物中各组分的沸点不同，将其加热至某一组分的沸点，使之汽化，然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程。

(2)仪器装置：

(3)应用：

①分离沸点相差较大的液体混合物。

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②除去液体中难挥发或不挥发物质。

(4)注意事项：

①加热时为了防止液体暴沸可加入沸石或碎瓷片。

②温度计水银球应插至蒸馏烧瓶的支管口处。

③冷却水的流向应从冷凝管的下口进，上口出。

四、物质的分离、提纯

分离提纯方法

过滤

结晶

蒸馏（分馏）

分液

萃取

适用范围

固体与液体不互溶的混合物

混合物中各成分在溶剂中溶解度不同，包括蒸发溶剂结晶和降温结晶

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

两种互不混溶的液体混合物

溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同

实例

粗盐的提纯

分离NaCl和KNO3的混合物

蒸馏水、石油的分馏

CCl4和水的分离

利用CCl4从溴水中萃取溴

【课堂互动探究】

1.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．过滤

B．重结晶

C．分液

D．蒸馏

E．萃取分液

F．升华

G．渗析

(1)________分离水和汽油的混合物；

(2)________分离饱和氯化钠溶液和沙子的混合物；

(3)________从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾；

(4)________分离酒精(沸点为78.1 ℃)和甲苯(沸点为110.6 ℃)的混合物；

(5)________从碘水中提取碘单质。

2.下列说法正确的是________。

A．乙醇为有机溶剂，可以用来萃取碘水中的碘

B．分离汽油和水的混合物可用萃取分液法

C．除去KNO3中的NaCl杂质可采用结晶、重结晶方法

D．除去粗盐中的泥沙可采用过滤方法

E．除去乙醇中少量的水可先加适量CaO后，加热蒸馏

F．蒸馏时温度计的水银球应插入液体中

G．分液时，先从上口倒出上层液体，再从下端放出下层液体

3.现有一瓶甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下：

－3物质

熔点/℃

沸点/℃

密度/g·cm

水溶性

甲

乙

－98 －84 57.5 77 0.93 0.90 可溶

可溶

据此，将甲和乙相互分离的最佳方法是(

) A．萃取法

B．过滤法 C．蒸馏法 D．分液法

4.除去下列物质中的杂质，所用试剂和方法不正确的是(

)

物质

杂质

除杂所用试剂和方法

A B C D

H2SO4

KNO3

Cu CaCl2

HCl K2SO4

CuO CaCO3

AgNO3溶液、过滤

Ba(NO3)2溶液、过滤

稀硫酸、过滤

盐酸

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5.如下图在盛有溴水的三支试管中分别加入汽油、四氯化碳和酒精，振荡后静置，出现下列现象，正确的结论是(

) A．①加入的是CCl4，②加汽油，③加酒精

B．①加入的是酒精，②加CCl4，③加汽油

C．①加入的是汽油，②加酒精，③加CCl4

D．①加入的是汽油，②加CCl4，③加酒精

6.下列四种化学操作名称分别是(

)

A．①过滤、②蒸发、③蒸馏、④分液

B．①过滤、②蒸馏、③蒸发、④分液

C．①蒸发、②蒸馏、③过滤、④分液

D．①分液、②蒸馏、③蒸发、④过滤

【课堂反思】这节课我们总的学习了过滤，结晶、萃取、分液、蒸馏这几种分离提纯的办法，也更加深入地了解了具体物质的分离提纯办法，也希望大家对物质的分离和提纯有更近深入的了解，为我们以后的课程打下更好的基础。

【教师备课资源】

其他常见的分离方法

(1)层析法。

根据混合物中各物质被吸附性能的不同，可以通过层析的方法将溶解在某溶剂中的混合物分离。实验室中常采用纸层析法。纸层析法是利用混合物中各组分在固定相和流动相中的溶解度不同而达到分离目的，常用滤纸作载体，滤纸上所吸收的水分作固定相，有机溶剂作流动相，称展开剂。

(2)渗析法。

渗析又称透析，是一种以浓度差为推动力的膜分离操作，利用半透膜对溶质的选择透过性，实现不同性质溶质的分离，即利用半透膜能透过小分子和离子，但不能透过胶体粒子的性质，可除掉作为杂质的小分子或离子。

(3)升华。

实验原理：利用固体混合物中的某一成分加热到一定温度时，可直接变为气态，而从混合物中分离出来，如碘(I2)、萘的升华。

(4)洗气。

实验原理：选择适当的试剂将气体混合物中能吸收的气体吸收，从而达到分离或提纯的目的。如除去H2中的水蒸气，可将混合气体通过浓H2SO4(即干燥)。

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