第二单元　研究物质的实验方法教学设计案例

物质的分离和提纯

学习要求：1.了解物质分离、提纯的意义和方法；掌握过滤、分液、蒸馏等操作步骤及要求。

2.绘制和识别典型的实验仪器装置图。

1．

物质分离、提纯的区别

(1)物质的分离

将混合物的各组分分离开来，获得几种纯净物的过程。

(2)物质的提纯

将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程，又叫物质的净化或除杂。

2．

物质分离、提纯的常用物理方法

试根据所学的知识填写操作方法及相关内容。

图1

图2

图3

图4

(1)如图1，方法、装置的名称：过滤。

适用范围：把不溶性固体与液体进行分离。

注意事项：①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；二低：滤纸上缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；三靠：烧杯紧靠玻璃棒，玻璃棒轻靠三层滤纸处，漏斗下端紧靠烧杯内壁。②若滤液浑浊，需更换滤纸，重新过滤。浑浊的原因可能是滤纸破损、滤液超过滤纸边缘。

(2)结晶是晶体从饱和溶液中析出的过程，对溶解度受温度变化影响不大的固态溶质，采用蒸发溶剂的方法，而对溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质，采用冷却热饱和溶液的方法。

如图2，方法、装置的名称：蒸发结晶。

适用范围：溶解度随温度变化较小的物质。

注意事项：①玻璃棒的作用：搅拌，防止液体局部过热而飞溅；②当有大量晶体析出时，停止加热，利用余热蒸干而不能直接蒸干。

(3)如图3，方法、装置的名称：分液。

适用范围：①萃取：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来；②分液：两种液体互不相溶且易分层。

注意事项：①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应。④分液漏斗是萃取、分液操作中必须用到的仪器，在使用前必须检查是否漏液，方法：

关闭活塞，向分液漏斗中加入一定量的水倒置，观察是否漏水，若不漏水再将活塞旋转180°，然后倒置观察是否漏水。

(4)如图4，方法、装置的名称：蒸馏。

适用范围：沸点相差较大的液体混合物

注意事项：①温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处；

②蒸馏烧瓶内要加沸石；③冷凝管水流方向应为“逆流”。

1

(1)“固＋固”混合物的分离(提纯)

依据物质的物理性质选择恰当分离(提纯)方法

(2)“固＋液”混合物的分离(提纯)

(3)“液＋液”混合物的分离(提纯)

物质分离、提纯的化学方法

方法

沉淀法

气化法

原理

－－杂质成分

2Cl、SO24、CO3及能形成弱碱的阳－将杂质离子转化为沉淀

将杂质离子转化为气体

离子

22CO23、HCO3、SO3、HSO3、S、－－－－－NH4

杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸酐或碱) 如用酸性KMnO4除去CO2中的SO2，

＋杂转纯法

氧化还原法

将杂质转化为需要提纯的物质

用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧2

化性)的杂质

热分解法

酸碱溶解法

电解法

加热使不稳定的物质分解除去

利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离

利用电解原理除去杂质

用热的铜粉除去N2中的O2

如除去NaCl中的NH4Cl等

如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3

含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极，含M的盐溶液作电解质溶液

练习：

1．用硬水洗衣服不如用软水洗得干净，下列方法可区分硬水和软水的是

（

）

A．加肥皂水

B．加氯化钠溶液

Ｃ．加稀盐酸

D．加洗洁精

2．有两份常温下的饱和溶液，一份是氢氧化钠溶液，一份是氢氧化钙溶液，欲鉴别它们，下列实验方法中不可行的是

（

）

A．滴入紫色的石蕊试液

B．再加入少量的氢氧化钠固体

C．滴入浓碳酸钠溶液

D．通入二氧化碳气体

3．从抹有石灰浆的墙壁上掉下的一块白色固体，为鉴定其成分，进行了如下实验：

实验步骤

将固体研磨成粉末，加水搅拌

取上层清液，滴加酚酞

取不溶物，滴加稀盐酸

实验现象

固体没有全部溶解

溶液呈红色

有气泡产生

由此得出的结论正确的是

（

）

A．一定有Ca(OH)2和CaCO3

B．一定有Ca(OH)2，可能有CaCO3

C．一定没有Ca(OH)2和CaCO3

D．一定有CaCO3，可能有Ca(OH)2

4．能用溶解、过滤、蒸发、结晶分离的一组混合物是

（

）

A．酒精和水

B．氯化钠和碳酸钠

C．碳酸钙和二氧化锰

D．碳酸钙和氯化钠

5．除去混入下列各组物质中的杂质，选择试剂（括号内为试剂）合理的是

（

）

A．氯化钠溶液中混有碳酸钠溶液（稀盐酸）

B．氢氧化钠溶液中混有碳酸钠（盐酸）

C．硫酸亚铁溶液中混有硫酸铜（锌粉）

D．氧气中混有氮气（浓硫酸）

6．欲除去混入CO中的少量H2O、O2、CO2，所用试剂为：①热的铜网；②浓硫酸；③NaOH溶液。正确的顺序是

（

）

A．①②③

B．②③①

C．③②①

D．①③②

7．废旧计算机的某些部件中含有Zn、Fe、Cu、Ag、Pt（铂）等金属，经物理方法初步处理后，与足量的稀盐酸充分反应，然后过滤，剩余的固体中不应有的金属是

（

）

A．Cu、Ag

B．Fe、Zn

C．Pt、Cu

D．Ag、Au 8．在发酵的面团中加入下列某种物质的溶液揉和，既能除去面团中的酸，又能使蒸出的馒头疏松多孔。这种物质是

（

）

A．Na2CO3

B．Ca(OH)2

C．CaO

D．NaCl 9．将下表内每一组无色溶液都能区别开来的试剂是

（

）

第一组

淀粉、氯化钠

第二组

淀粉、碳酸钠

第三组

淀粉、葡萄糖

A．碘水

B．酚酞试液

C．稀盐酸

D．石蕊试液

10．鉴别下列各组物质，括号中所选择的试剂或方法错误的是

（

）

A．CuSO4溶液和KNO3溶液（观察颜色）

B．硬水和软水（过滤）

3

C．蔗糖和NH4NO3固体（水）

D．汽油和蒸馏水（闻气味）

11．除去下列物质中的杂质（括号内为杂质），所选的试剂及操作方法均正确的一组是（

）

选项

A B C D 待提纯的物质

Ca（CaCO3）

Cu（CuO）

CuSO4（H2SO4）

CO2（CO）

选用的试剂

水

稀盐酸

氢氧化钠溶液

氧气

操作的方法

溶解、过滤、结晶

溶解、过滤、洗涤、干燥

过滤

点燃

12．小强同学为了区别氢氧化钠溶液和澄清的石灰水，设计了如图所示的四组实验方案，其中能达到目的的是

（

）

13．下列实验的现象和结论不合理的是

（

）

14．利用化学实验可以鉴别生活中的一些物质。下表中各组物质的鉴别方法能将本组待鉴别物质都区分出来的是

（

）

A B C D 待鉴别的物质

硬水、软水

N2、O2、CO2、空气

棉纤维、羊毛纤维、涤纶

化肥氯化钾、硫酸钾、磷矿粉

鉴别方法

加肥皂水，搅拌，观察产生泡沫多少

用燃着的木条检验，观察木条燃烧情况

灼烧，闻燃烧产生的气味，观察燃烧情况

看外观，再加水，观察是否溶于水

二、填空与简答题

15．现有两瓶失去标签的无色溶液，分别是稀硫酸和澄清的石灰水。你可用几种方法把它们区别开？叙述操作步骤，现象和结论。

16．现有一瓶敞口放置的氢氧化钠，如何检验其已经变质了？

4

17．亚硝酸钠（NaNO2）是一种外观极像食盐，且具有食盐一样咸味的有毒物质，因此这种工业用盐常被冒充食盐掺假或误被作食盐使用。导致多起中毒事故发生。请你阅读下表中有关资料，并结合已有的化学知识，用三种不同的方法鉴别亚硝酸钠和氯化钠。

18．用实验方法除去下列①~④各物质中的少量杂质，限从A~D提供的试剂及操作方法中进行选择，并将其序号填在相应的短线上。

A．加适量的稀盐酸、搅拌、蒸发、结晶

B．加适量的稀盐酸、搅拌、过滤、洗涤沉淀

C．加适量水溶解、过滤、洗涤沉淀

D．加适量水溶解、过滤、蒸发

①CaCO3中含有少量杂质NaCO3

；②Cu粉中含有少量杂质Fe粉

；

③CaCl2中含有少量CaCO3

；④NaCl中含有少量杂质MnO2

。

19．某废液中含有ZnCl2、FeCl2、CuCl2，要全部回收铜，某同学先向其中加入过量的铁粉，充分反应后过滤，滤渣中含有

，这位同学需要继续完成的实验是

。

20．下列各物质都含有少量杂质（括号内的物质为杂质），写出除去杂质的简要操作步骤和有关化学方程式。

（1）CO2（CO）

；

（2）Na2SO4溶液（CuSO4）

；

（3）NaCl溶液（NaOH）

；

（4）ZnSO4溶液（CuSO4）

。

21．为了用含有少量CaCl2的NaCl固体样品配制溶质质量分数为a%的食盐溶液，设计了下图所示的操作方案：（已知：CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl）

试回答下列问题：

（1）用托盘天平称量样品时，若一开始未将游码移至标尺的零处（其他操作均正确），则称出的样品真实质量

读数质量（Wg）（用“大于”、“小于”或“等于”回答）。

（2）组成过滤装置的主要仪器是

。

（3）加过量的碳酸钠溶液是为了除尽样品中的

（填物质名称），检验其是否过量的方法是

。

（4）加入过量的盐酸是为了除去滤液中剩余的

物质，反应的化学方程式是

，剩余的盐酸是在

（写操作名称）时除去。

（5）在蒸发操作中，液体应放在

里加热，用11g提取好的固体配制溶质质量分数为a%的5

实验溶液时，需加水

mL。

22．某淡黄公的颗粒状固体，其化学性质比较活泼，在通常状况下能跟许多物质发生化学反应。例如：它与CO2反应时，只生成了Na2CO3和O2，它与稀盐酸反应时，只生成了NaCl、H2O、O2。上课时，老师做了如下实验：

a．取少量的淡黄色的颗粒状固体投入到盛有少量水的试管中，可观察到产生了一种无色无味的气体；

b．再向试管中滴加几滴酚酞试液，可观察到烧杯中溶液变红。

根据实验现象，回答下列问题：

（1）淡黄色的颗粒状固体中一定含有

元素。你做出这个判断的理由是

。

（2）实验a中产生的气体，可用

法收集。

（3）同学们对实验a中产生的气体组成看法不一，提出了以下几种假设：

①该气体是CO；②该气体是H2。

请你推测该气体还可能是

（写化学式）

（4）设计一个实验，证明你在（3）中的推测（写出简要操作步骤，反应现象和结论）。

操作步骤

反应现象

结论

23．生活中的很多物质有相似之处，学习了化学以后，我们学会了用化学方法对物质进行检验，分离和提纯，请你按要求填空：

（1）检验衣料是纯毛还是化纤的化学方法是

。

（2）NaCl溶液中混有少量的Na2CO3，用适量的

可将其除去。

（3）黄铜（Cu、Zn合金）与黄金颜色相近，若选用化学方法区分这两种物质，所选择的试剂应是

。

24．现有失去标签的两瓶无色溶液：氯化钠溶液和稀盐酸。某化学探究小组打算用物理和化学两种方法加以区别。请回答：

（1）化学方法

在不选用酸碱指示剂、pH试纸的情况下，按表中方法一（示例）填写。所选试剂必须属于不同物质类别（单质、氧化物、酸、碱、盐、有机物等）

方法一

方法二

方法三

所选试剂

锌

判断方法

取少量样品分别与锌反应，有气体产生的是稀盐酸，没有的是氯化钠溶液

（2）物理方法

同学小王使用了酒精灯和玻璃棒两种仪器，这把这两种无色溶液区分开了。请你猜测一下他的做法：

操作方法：

；

判断方法

。

25．在科学探究学习活动中，教师将三包黑色粉末（分别是细铁粉、氧化铜和二氧化锰）和在瓶无色溶液，分别发给三个学习小组进行物质鉴别等问题的探究；每组一包黑色粉末和一瓶无色溶液；各组取样放入试管中混合后，甲、乙两组都观察到有无色气体产生，丙观察到无色溶液变蓝色。请你和他们一起探究：

（1）写出丙组试管中无色溶液变蓝的化学反应方程式

。

6

（2）请你对甲、乙两组黑色粉末和无色溶液是什么物质进行大胆猜想：

甲组：黑色粉末和无色溶液分别是

；

乙组：黑色粉末和无色溶液分别是

。

（3）请你设计一个实验来验证甲组或乙组的黑色粉末是哪一种。

操作

现象

结论

26．某工厂的废水中只含有硫酸镁和少量硫酸，课外活动小组以此作为课题，探讨如何从中回收纯净的硫酸镁固体。他们设计了两种不同的方案，请你参与讨论：

（1）方案一：选用镁粉作为试剂。①往废水中逐次加入镁粉，当观察到

时，说明加入镁粉的量已经足够。此过程发生反应的化学方程式是

。

②接下来的操作方法依次是

和

。

（2）方案二：选用氢氧化钠溶液作为试剂。①向废水中逐滴加入氢氧化钠溶液，当

时，停止滴入氢氧化钠溶液，此过程发生反应的化学方程是

。②为了得到纯净的硫酸镁溶液，接着应进行的实验操作是

（请简要写出操作过程）。③…得到硫酸镁固体。

（3）比较两个方案，假设实验中都没有损耗，那么，最后得到的硫酸镁固体的质量是否相同？

，原因是

。

（4）请你继续探究，设计新的方案（要求使用的试剂必须是与镁粉和氢氧化钠属不同的物质类别），你选择的一种试剂是

，该试剂发生反应的化学方程式是

。

27．一同学用某种粗盐（主要含有泥沙、CaCl2、MgCl2等物质）进行提纯实验，步骤如下图所示。

请回答下列问题：

（1）步骤①和②的操作名称是

。

（2）步骤②中加入过量Na2CO3的目的是

，

步骤②中发生反应的化学方程式是

、

。

固体A中含有的固体是

（写物质的化学式）

（3）步骤③中加入适量盐酸的目的是

，判断加入盐酸“适量”的方法是

。

（4）步骤④蒸发液体时要用玻璃棒不断搅拌液体，目的是

。

28．某研究性学习小组设计的实验装置（如右图），既可用于

制取气体，又可用于验证物质性质。

（1）写出仪器A和B的名称：

A：

；B：

。

（2）当打开K1、关闭K2时，利用Ⅰ、Ⅱ装置可直接进行的

实验是

（填序号）。

①大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳

②锌与稀硫酸反应制取氢气

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小颖认为在不改变Ⅰ、Ⅱ装置的仪器及位置的前提下，该装置可用于双氧水制取氧气，

她的做法是

；

实验室还可以用高锰酸钾制取氧气，化学方程式为

。

（3）当打开K2、关闭K1时，利用Ⅰ、Ⅲ装置可验证二氧化碳与水反应，生成了碳酸，此时试管中盛放的物质是

，可以观察到的现象是

（C为干燥管，用于防止液体倒吸）。

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