第二单元　研究物质的实验方法教学目标设计

第二单元

研究物质的实验方法

第1课时

物质的分离与提纯

[学习目标定位]

1.根据混合物各成分的性质会选择物质的分离方法。2.初步学会使用过滤、蒸发、蒸馏、萃取等方法对混合物进行分离提纯。

一

过滤与蒸发

1．过滤——是分离固体和液体混合物最常用的方法之一，主要除去液体中的不溶性固体。

(1)主要仪器及用品：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台、滤纸等。

(2)在进行过滤操作时应注意的问题：

①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；

②二低：滤纸边缘略低于漏斗边缘；液体的液面略低于滤纸的边缘；

③三靠：向漏斗中倾倒液体时，烧杯的尖嘴应靠到玻璃棒上；玻璃棒的底端应轻靠到漏斗三层滤纸一侧；漏斗颈的末端应靠到烧杯的内壁上。

2．蒸发——是指给液体加热，使液体受热汽化，从溶液中分离出固体物质的方法。蒸发可得晶体，蒸发也用于浓缩溶液。

(1) 主要仪器：蒸发皿、铁架台、酒精灯、玻璃棒等。

(2)在进行蒸发操作时应注意的问题：

①在加热蒸发过程中，应用玻璃棒不断搅拌，防止由于局部过热造成液滴飞溅；

②加热到蒸发皿中剩余少量液体时(出现较多晶体时)应停止加热，用余热蒸干；

③热的蒸发皿应用坩埚钳取下，不能直接放在实验台上，以免烫坏实验台或引起蒸发皿破裂。如果的确要立即放在实验台上，则要放在石棉网上。

[活学活用]

1．进行过滤操作应选用的一组仪器是(

) A．滤纸、烧杯、试管夹、漏斗、玻璃棒

B．烧杯、酒精灯、试管、漏斗

C．铁架台(附铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒、滤纸

D．铁架台(附铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒

答案

C 2．蒸发时，下列说法正确的是(

) A．等到蒸发皿中出现较多固体时，停止加热

B．当蒸发皿盛满溶液时，用微火加热

C．将蒸发皿放在石棉网上，用酒精灯加热

D．在蒸发溶液时，为防止污染药品，一般不用玻璃棒搅拌

答案

A 解析

用蒸发皿蒸发溶液时，若蒸发皿盛满溶液，加热沸腾会使溶液大量溢出，B选项不正确；蒸发皿可用酒精灯直接加热，C选项不正确；为防止因局部过热造成液滴飞溅，应用玻璃棒不断搅拌，D选项不正确。

二

萃取与分液

1．从溴水中提取溴的实验

(1)在试管中加入2～3 mL溴水，再向试管中加入1 mL CCl4，振荡、静置。观察到的实验现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)产生此现象的原因是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)能通过上述方法提纯的物质必须满足的条件是______________________________ ________________________________________________________________________。

答案

(1)静置后液体分层，上层几乎无色，下层呈橙红色

(2)Br2在CCl4中的溶解度大，从水中被萃取到CCl4中，而CCl4的密度比水大

(3)在两种互不相溶的溶剂中的溶解度有较大差异

2．萃取

(1)萃取是一种常用的分离互溶液体混合物的方法，它是利用溶质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的操作。

(2)选择的萃取剂，应对被萃取物质有较大的溶解能力，即溶质在萃取剂中的溶解度要大于在原溶剂中的溶解度，且萃取剂与原溶剂要互不相溶，萃取剂与溶质不反应。常用萃取剂有四氯化碳、汽油等。

3．分液

(1)分液是把互不相溶液体分开的操作。分液常用的仪器是分液漏斗。分液漏斗在使用前要检查是否漏水；分液漏斗不能加热；分液漏斗用后要洗涤干净。

(2)分液操作的注意事项

①振荡时，要不时旋开活塞放气，以防止分液漏斗内压强过大造成危险。

②分液时，分液漏斗下端要紧靠烧杯内壁，以防液滴飞溅。

③旋开活塞，用烧杯接收下层液体时，要注意待下层液体恰好流出时及时关闭分液漏斗的活塞，注意不能让上层液体流出，上层液体应从上口倒出。

[归纳总结]

萃取剂必须具备的三点性质

(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它在原溶剂中的溶解度。

[活学活用]

3．选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来，这种萃取剂必须具备的性质是(

) A．不溶于水，但必须与碘发生反应

B．不溶于水，但比水更容易溶解碘

C．不溶于水，且密度比水大

D．不溶于水，且密度比水小

答案

B 解析

萃取剂必须具备的条件：①与原溶剂互不相溶，②溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度，③溶质与萃取剂不反应。

4．下列各项操作，错误的有(

) A．用酒精萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗，而后静置分液

B．进行分液时，分液漏斗中的下层液体，从下端流出，上层液体则从上口倒出

C．萃取、分液前需对分液漏斗检漏

D．为保证分液漏斗内的液体顺利流出，需将上面的塞子拿下

答案

A 解析

解答此题的关键是熟知萃取、分液操作的方法及其萃取原理。

三

蒸馏

1．某些地区的自来水中含有Fe3，实验室可通过蒸馏自来水的方法获得少量纯净的水(蒸馏＋

水)，装置如下图所示：

(1)仪器名称：②蒸馏烧瓶，③温度计，④冷凝管。

1(2)实验时②中约加入其体积的自来水之前，还应加入的物质是几粒沸石(或碎瓷片)，其作3用是防止加热时液体暴沸。

(3)观察到的实验现象是牛角管中有水滴入锥形瓶，锥形瓶中的水无色透明，烧瓶中水的黄色加深。

2．由上述实验得出的结论是含杂质的水加热，达到沸点时，液态水汽化为水蒸气，水蒸气冷凝后得纯净的水，不挥发的杂质留在了烧瓶中。

[归纳总结]

蒸馏是指把液体加热汽化，蒸气重新冷凝成液体的过程。

(1)蒸馏常用于分离溶解在一起的两种液体或将一种液体和一种固体分离开，每种物质都保持原有的性质，且都是需要保留的物质。

(2)根据混合物各组分的沸点不同，利用蒸馏可以除去易挥发、难挥发或不挥发的杂质。

(3)蒸馏实验的注意事项

①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石，防止液体暴沸。

②温度计水银球的位置应与支管口下缘位于同一水平线上。

③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3。

④冷凝管中冷却水从下口进入，从上口流出。

⑤加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点。

[活学活用]

5．工业酒精是含水约4%的液态乙醇，向工业酒精中加入生石灰，会发生如下化学反应且生成物不溶于乙醇，CaO＋H2O===Ca(OH)2。要在实验室中将工业酒精转化为无水酒精。请回答下列问题：

(1)加入过量的生石灰后，可采取的分离操作是________________。

(2)在你选择的需要加热的实验方法中，需要的玻璃仪器除酒精灯还有___________。

(3)在该方法的实验步骤里，紧挨加热之前的操作是______________，并且对此要注意的问题是____________。

答案

(1)蒸馏

(2)蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶

(3)接通冷凝管中的水

水从下口进上口出

解析

生石灰为固体，酒精是液体，可用过滤，最好用蒸馏。

6．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．萃取分液法

B．加热分解

C．结晶法

D．分液法

E．蒸馏法

F．过滤法

(1)________分离饱和食盐水和沙子的混合物；

(2)________从硝酸钾和氯化钠的混合溶液中获得硝酸钾；

(3)________分离水和汽油的混合物；

(4)________分离四氯化碳(沸点为76.75 ℃)和甲苯(沸点为110.6 ℃)，已知四氯化碳和甲苯互溶。

答案

(1)F

(2)C

(3)D

(4)E 解析

(1)沙子(固体)不溶于食盐水，可用过滤法分离。(2)硝酸钾在温度高时溶解度很大，在温度低时溶解度较小，氯化钠的溶解度随温度变化的幅度不大，可以利用这个特征来提纯硝酸钾。可采用冷却热饱和溶液的方法析出硝酸钾晶体。(3)水和汽油互不相溶，可用分液法分离。(4)四氯化碳和甲苯沸点相差较大，可用蒸馏法分离。

1．物质分离方法的选择

(1)固体与固体混合物：若杂质易分解、易升华时则用加热法；若一种易溶、一种难溶可用溶解过滤法；若两者均易溶，但其溶解度受温度的影响不同(差异较大)，则可用重结晶法。

(2)液体与液体混合物：若沸点相差较大时，用分馏法；若互不相溶时，用分液法；若在溶剂中溶解度不同，用萃取法。

(3)气体与气体混合：一般用洗气法。

(4)若不具备上述条件的混合物，可选用适当的化学方法进行处理，待符合上述条件时，再选用适当的方法。

2．蒸馏、萃取操作简单记忆法

(1)蒸馏：隔网加热冷管倾，上缘下缘两相平。需加碎瓷片防暴沸，热气冷水逆向行。瓶中液限掌握好，先撤酒灯水再停。

(2)萃取：萃剂原液互不溶，质溶程度不相同。充分振荡再静置，下放上倒切分明。当堂检测

1．实验室中用含Ca2、Mg2和Cl的水制取纯水，可采用的方法是

(

) ＋＋－A．过滤

C．萃取

B．蒸馏

D．蒸发

答案

B 2．下列各组混合物中，能用分液漏斗进行分离的是

(

) A．水和CCl4

C．酒精和水

答案

A 3．欲从碳酸钙和硝酸钾的混合物中除去碳酸钙，正确的操作顺序是

(

) A．过滤－溶解－结晶

B．溶解－过滤－结晶

C．溶解－结晶－过滤

D．过滤－结晶－溶解

答案

B 4．用四氯化碳萃取碘的饱和水溶液中的碘，下列说法中不正确的是(

) A．实验使用的主要仪器是分液漏斗

B．碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大

C．碘的四氯化碳溶液呈紫红色

D．分液时，水从分液漏斗下口流出，碘的四氯化碳溶液从漏斗上口倒出

答案

D 5．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。

B．溴和CCl4

D．汽油和植物油

(1)图中有两处明显的错误是：

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，还需要加入少量的____________，其作用是______________。

答案

(1)①温度计水银球插入太深

②冷却水进口、出口方向标反

(2)蒸馏烧瓶

冷凝管

(3)沸石(或碎瓷片)

防止液体暴沸

解析

蒸馏时温度计的水银球应在支管口附近，图中温度计水银球插入太向下；冷却水的方

向应该和出气的方向相反，冷却水进出口方向标反了。蒸馏时还要加入少量的碎瓷片，防止液体暴沸。

40分钟课时作业

[基础过关]

一、过滤和蒸发

1．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

C．氯化钾、二氧化锰

答案

C 解析

A项，NaNO3和NaOH都溶于水，无法用过滤法分离；B项，CuO和MnO2都不溶于水；D项，CuSO4、Ca(OH)2溶于水后两者会发生反应；C项，KCl和MnO2可用过滤法分离，然后蒸发滤液即可得到KCl。

2．实验室制取氧气的反应为2KClO3=====2KCl＋3O2↑，反应后从剩余物中回收纯净的二△氧化锰的操作顺序正确的是(已知MnO2为黑色难溶于水的固体)(

) 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

答案

B 解析

实验室制取O2反应后固体剩余物为KCl(易溶于水)和MnO2(难溶于水)，因此可将混合物溶于水并过滤即可分离二者，而要求回收纯净的MnO2，所以对MnO2还需洗涤、干燥，故选B。

3．实验室将NaCl溶液蒸发时，一般有以下操作过程，其正确的操作顺序为(

) ①放置酒精灯

②固定铁圈位置

③放上蒸发皿

④加热搅拌

⑤停止加热，用余热蒸干

A．②③④⑤①

C．②③①④⑤

答案

B 二、萃取和分液

4．下列关于CCl4用于萃取碘水中的碘的理由不正确的是

(

) A．CCl4比水重

B．CCl4与水和I2均不反应

C．CCl4与原溶剂水互不相溶

D．I2在CCl4中的溶解度比在水中大得多

答案

A B．①②③④⑤

D．②①③④⑤

MnO2B．氧化铜、二氧化锰

D．硫酸铜、氢氧化钙

解析

本题主要考查萃取剂的选择条件。萃取剂应与原溶剂互不相溶，与溶质不发生反应，且溶质在萃取剂中的溶解度要大于在原溶剂中的溶解度。

5．现有三组溶液：①汽油和氯化钠溶液；②39%的乙醇溶液；③氯化钠和单质溴的水溶液，分离以上各混合液的正确方法依次是(

) A．分液、萃取、蒸馏

C．分液、蒸馏、萃取

答案

C 解析

汽油与氯化钠溶液为互不相溶的液体混合物，可选用分液进行分离；39%的乙醇溶液可选用蒸馏的方法，将互相溶解的乙醇和水进行分离；氯化钠和单质溴的水溶液可选用萃取的方法将溴分离出来。

三、蒸馏

6．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：

物质

甲

乙

熔点

－98 ℃

－84 ℃

沸点

57.7 ℃

77 ℃

密度

0.93 g·cm3

－B．萃取、蒸馏、分液

D．蒸馏、萃取、分液

水中溶解性

可溶

可溶

0.90 g·cm3

－据此，将甲和乙相互分离的最佳方法是

(

) A．萃取法

C．蒸馏法

答案

C 解析

根据表中提供的数据很容易分析得出分离二者混合物的最佳方法是蒸馏法。

7．下列仪器常用于物质分离的是(

) ①漏斗

②试管

③蒸馏烧瓶

④天平

⑤分液漏斗

⑥研钵

A．①③④

B．①②⑥

C．①③⑤

D．①③⑥

答案

C 解析

漏斗可用于过滤，分离固、液混合物；蒸馏烧瓶可用于蒸馏或分馏，分离固、液混合物或液、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。

8．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、牛角管、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

答案

B 解析

蒸馏操作中使用的温度计用来测定蒸气的温度(即某一组分的沸点)，温度计的水银球B．过滤法

D．分液法

应放置于蒸馏烧瓶的支管口处。

9．下列有关混合物的分离方法中，正确的是(

) A．从食盐溶液中获得食盐晶体采用过滤的方法

B．除去酒精中含有的少量水采用蒸馏的方法

C．将碘晶体中含有的少量沙子除去，采取蒸馏的方法

D．从碘水中获得碘采用过滤的方法

答案

B 解析

氯化钠的溶解度受温度影响较小，应采用蒸发结晶的方法，A错误；酒精与水都是液态且互溶，应加生石灰后蒸馏出酒精，B正确；可用碘升华的方法除去碘中的沙子，C错误；从碘水中获得碘可先将碘萃取出来，D错误。

[能力提升]

10．从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是

(

)

A．将海带灼烧成灰

C．放出碘的苯溶液

答案

D 解析

海带灼烧成灰应在坩埚中进行；过滤时应用玻璃棒引流；碘的苯溶液在分液漏斗中位于上层，应待下层液体放出后从上口倒出；分离碘并回收苯应用蒸馏的方法，用水浴加热能控制温度不至于太高而防止碘的升华。

11．某化学课外小组以海带为原料制取了少量的碘水。现用四氯化碳从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液。其实验操作可分解为如下几步：

A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；

B．把50 mL碘水和15 mL四氯化碳加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；

C．检验分液漏斗活塞上的玻璃塞是否漏液；

D．倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；

E．旋开活塞，用烧杯接收溶液；

F．从分液漏斗的上口倒出上层水溶液；

G．将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔；

H．静置，分层。

就此实验，完成下列填空：

(1)正确操作步骤的顺序是：(用上述各操作的编号字母填写) B．过滤得含I的溶液

D．分离碘并回收苯

－

________→________→________→A→G→______→E→F。

(2)上述E步骤的操作中应注意________________；上述G步骤操作的目的是________________________________________________________________________。

(3)能选用四氯化碳从碘水中萃取碘的原因是_______________________________。

(4)已知碘在酒精中的溶解度比在水中大得多，能不能用酒精来萃取碘水中的碘：________(填“能”或“不能”)，其理由是____________________________________________。

答案

(1)C

B

D

H (2)使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁；及时关闭活塞，不要让上层液体流出

使漏斗内外空气相通，以保证进行E操作时，漏斗内的液体能顺利流出

(3)四氯化碳与水不互溶，并且碘在四氯化碳中溶解度比在水中大得多，碘与CCl4不反应

(4)不能

酒精和水可以互溶，碘溶于酒精中所形成的酒精溶液与水无法分液

解析

解此类题的关键一是要把握好萃取操作的方法及为什么这么操作，二是要理解萃取的原理。只有掌握了有关物质的性质、有关仪器的使用和实验注意事项，才能在解决具体问题时综合运用这些知识、技能，进行正确的推理和判断。分液时上层液体只能从上口倒出，因此，要及时关闭活塞，不要让上层液体从下口流出，以免混入下层液体中；萃取时往往只考虑溶质在两种溶剂中溶解度要相差很大，而对两种溶剂能不能互溶容易忽视，致使溶质溶在溶剂中无法分液。

12．阅读、分析下列两个材料：

材料一

材料二

密度物质

熔点/℃

沸点/℃

/g·cm3－溶解性

易溶于水和乙醇

乙二醇(C2H6O2) 丙三醇(C3H8O3) －11.5 198 1.11 17.9 290 1.26 能跟水、酒精以任意比互溶

回答下列问题(填序号)：

A．蒸馏法

B．萃取法

C．“溶解、结晶、过滤”的方法

D．分液法

(1)将纯碱从氯化钠和纯碱的混合物中分离出来，最好应用________；

(2)将乙二醇和丙三醇相互分离的最佳方法是______。

答案

(1)C

(2)A 解析

根据混合物的性质，选择合适的分离方法，相互溶解且沸点差别较大的液体用蒸馏法。溶解度差别大的用“溶解、结晶、过滤”的方法。

材料一中纯碱的溶解度随温度变化很大，氯化钠的溶解度随温度变化不大，所以，在热水中溶解，然后降温，纯碱则析出，然后过滤，氯化钠留在水溶液中。即采用“溶解、结晶、过滤”的方法。材料二中乙二醇和丙三醇相互溶解且都易溶于水，又因为它们的沸点差别很大，所以，加热时乙二醇首先汽化，然后冷却乙二醇蒸气得到乙二醇液体，丙三醇留在烧瓶中，即采用蒸馏法分离。

13．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)指出图中的三处错误：__________________、______________、________________。

(2)在除去工业酒精中的水时，下列做法不可取的是________(填序号)。

A．加入过量的生石灰后过滤

B．加入过量的生石灰后蒸馏

C．加入过量的生石灰后分液

(3)由(2)可知除去工业酒精中的水的原理是(用化学方程式表示)_______ ________。

(4)装置中仪器A、B、C的名称分别是A____________________；B________________；C________________。

(5)在蒸馏操作中，仪器B中加入沸石(碎瓷片)的作用是____________________。

答案

(1)给烧瓶加热未垫石棉网

温度计的水银球插入溶液中

冷却水的方向接反了

(2)C (3)CaO＋H2O===Ca(OH)2

(4)温度计

蒸馏烧瓶

冷凝管

(5)防止暴沸

[拓展探究]

14．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。实验室里从

海藻中提取碘的流程如下图。

海藻――→海藻灰――→悬浊液――→含I的溶液

――→X――→Y―→晶态碘

某化学兴趣小组将上述流程②③设计成如图所示：

②③灼烧浸泡①－

已知②中发生反应的化学方程式为

Cl2＋2KI===2KCl＋I2

回答下列问题：

(1)写出提取过程①③中实验操作名称：

①________，③________。

(2)四氯化碳是________色、密度比水________的液体。F中下层液体的颜色为________色，上层液体中溶质的主要成分为________。

(3)从F中得到固态碘还需进行的操作是________。

(4)在灼烧过程中，使用到的(除泥三角外)实验仪器有________(填序号)。

A．试管

B．瓷坩埚

C．坩埚钳

D．蒸发皿

E．酒精灯

答案

(1)①过滤

③萃取

(2)无

大

紫红

KCl (3)分液、蒸馏

(4)BCE 解析

(1)根据“海藻灰悬浊液”、含I2溶液加CCl4，可确定①③的操作方法。由于CCl4的密度比水的大，I2易溶于CCl4，因而下层为紫红色，上层是KCl溶液。

(2)分离互不相溶的两种液体常用分液的方法。分离碘和CCl4可用蒸馏法。