第二单元　研究物质的实验方法教学设计一等奖

物质的分离和提纯 叶蒨

教学目标

知识技能：复习常见物质分离和提纯的实验知识，掌握常见物质分离、提纯的一般方法。

能力培养：通过对常见物质分离与提纯以及分离提纯物质一般方法的复习巩固，培养学生综合抽象的逻辑思维能力、语言表达能力、实验设计和评价辨析能力。

科学思想：通过对物质的分离和提纯及提纯物质的一般方法的归纳整理，使学生更加热爱科学、相信科学和崇尚科学，感悟到科学的魅力。

科学品质：通过对物质的分离和提纯及提纯物质的一般方法的实验探索，激发学生的学习兴趣，培养学生严谨求实的优良品质。

科学方法：通过对物质的分离和提纯及提纯物质的一般方法的实验探索和总结、运用，培养学生从特殊到一般，再从一般到特殊的科学方法。

重点、难点

掌握分离物质的原理和方法。

教学过程设计

教师活动

【引入】在日常生活和工业生产中经常需要使用比较纯净的物质，下面介绍一些分离和提纯物质的方法。

【投影】限用物理方法除去以下物质中的杂质。

固体：氯化银中的氯化钠；硝酸钾中的氯化钠；氯化钠中的碘。

液体：硝酸中的水；石油中的汽油、柴油；溴水中溴和水；氢氧化铁胶体中的氯化铁；蛋白质和水；氯化钠溶液中的水。

气体：空气中提取氮气、氯气和氯化氢。

引导学生总结：通过以上例题，总结出分离物质的方法和适用范围。

【提问】常见的分离物质的物理方法有哪些？它们适用于哪些物质间的分离？

学生活动

分组讨论、小组代表总结：

固体：将固体溶解、过滤，剩余的固体即是氯化银。

在热水中加入硝酸钾和氯化钠混合物至溶液饱和，降温析晶。

将氯化钠和碘的混合物加热至不再有紫色蒸气逸出。

液体：在硝酸中加入Mg（NO3）2，蒸馏。

将石油分馏。

在混合液中加入苯，分液。

将混合液放入半透膜中，把半透膜袋浸泡在蒸馏水中。

向混合液中加入硫酸钠固体，静置，过滤。

在蒸发皿中蒸发。

气体：将空气液化，低温分馏。

将混合气通入饱和食盐水中洗气。

根据以上例题分小组讨论：固体、液体、气体分离方法和适用范围。学生代表总结：

固体：溶解过滤；分离不溶固体和溶液。

结晶和重结晶法：根据混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化不同的性质分离提纯物质。

升华法：分离易升华和不升华固体混合物。

液体

分馏法：根据几种互溶的液体沸点的差异较大蒸馏分离。

萃取法：根据物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同分离。

渗析法：分离胶体和溶液。

盐析法：根据混合物中某物质在加入某些盐后溶解度改变分离。

气体

液化法：根据混合气体的沸点不同液化分离。

吸收法：根据不同气体在某种液体中的溶解程度不同分离。

（组织学生对其他小组同学总结的内容进行评价、补充。教师不断通过例题引导、启发学生）

【投影】请选出与以上方法相对应的仪器和用品：

玻璃棒、漏斗、漏斗架、滤纸、蒸发皿、石棉网、半透膜、接受器、冷凝管

教师引导学生选择仪器的方法：

1．按操作顺序选择仪器（如：溶解过滤）。

2．按仪器安装顺序选择仪器（如分馏）。

【提问】在日常生活和工业生产需要分离提纯许多物质时，要用到化学反应，在选择化学试剂时应遵守哪些原则？

根据以上例题分小组讨论：溶解过滤、蒸发、结晶、蒸馏、分液萃取、升华、渗析实验需要哪些仪器？学生代表总结：溶解过滤：铁架台（带铁圈）、烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒。

蒸发浓缩：铁架台（带铁圈）、酒精灯、泥三角、蒸发皿、玻璃棒。

结晶、重结晶法：烧杯、玻璃棒、蒸发皿、酒精灯、漏斗、药匙、铁架台（带铁圈）。

蒸馏、分馏法：铁架台（带铁圈、铁夹）、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接受器。

分液萃取法：烧杯、漏斗架、分液漏斗。

升华法：铁架台（带铁圈）、酒精灯、石棉网、烧杯、圆底烧瓶。

渗析法：半透膜、烧杯、玻璃棒。

讨论总结：

1．引入试剂只跟杂质反应。

2．后续试剂应除去过量的前一试剂。

3．不引入新杂质。

4．杂质与试剂生成的物质易与被提纯的物质分离（状态类型不同）。

5．过程简单。

6．现象明显。

7．尽可能将杂质转化为所需物质除去。

8．多种杂质时应考虑加入试剂顺序。

【投影】将下列固体物质分离：

固体NaCl中NH4Cl杂质

固体Fe2O3中Al2O3杂质

固体CuS中FeO杂质

固体Na2CO3中的NaHCO3杂质

分三组讨论，分别讨论气体、固体、液体中各种物质的分离方法。

固体NaCl中NH4Cl杂质：加热。

固体Fe2O3中Al2O3杂质：加过量强碱溶液，过滤。

固体CuS中FeO杂质：加过量盐酸，过滤。

固体Na2CO3中的NaHCO3：加热。

【投影】将下列溶液中的杂质除去：

MgCl2溶液中FeCl3杂质

乙酸乙酯中乙酸和乙醇

乙醇中水

加MgO或Mg（OH）2或MgCO3固体，调节溶液的pH=4左右，过滤。

加入饱和Na2CO3溶液，振荡、静置、分液。

加入生石灰，蒸馏。

加入过量的Ba（OH）2溶液，再加入过量的Na2CO3溶液，过滤，再加入盐酸调节溶液pH至中性。

【投影】除去下列气体中的杂质：

CO2中的O2气体

CO2中的H2S气体

H2S气体中的HCl气体

请同学们归纳总结出常用分离物质的化学方法。

混合气体通过热铜网。

通入CuSO4溶液。

通入饱和NaHS溶液。

每组选一名学生代表回答常用分离物质的化学方法。

固体：加热分解（NaCl中NH4Cl）

酸、碱法（Fe2O3中Al2O3，CuS中FeO）

转化法（Na2CO3中的NaHCO3）

液体：水解法（MgCl2溶液中FeCl3）

吸收法（乙酸乙酯中乙酸和乙醇）

蒸馏法（乙醇中水）

气体：氧化-还原法（CO2中O2）

沉淀法（CO2中H2S）

转化法（H2S中HCl）

正确方案：

KOH、AgNO3、K2CO3、HNO3

【投影】

综合一

有一硝酸钾溶液，其中混有少量KBr、Ca（H2PO4）2。有人用AgNO3、K2CO3、KOH、HNO3试剂以除去那些混入的物质，若规定不得重复使用试剂，且最后溶液中只许含有K+、NO3-、H+、OH-，则加入试剂的顺序______（组织学生评价方案，提出各自的见解）。

评价其它方案：

1．若为AgNO3、KOH、K2CO3、HNO3，由于过量的KOH与

2．若为KOH、K2CO3、AgNO3、HNO3，由于要用过量的AgNO3

4．若为K2CO3、AgNO3、KOH、HNO3，由于过量的KOH使

【投影】

综合二

氯化铜[CuCl2·2H2O]中含有FeCl2杂质，为了制取纯净的氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下图所示的操作步骤进行提纯：

已知：Fe、Cu、Fe三种离子从溶液中完全呈氢氧化物沉淀时所需的pH是：Fe：3.7 Cu、Fe：6.4 正确方案：

（1）Fe和Cu完全以氢氧化物沉淀所需溶液pH相同，不能利用加碱生成沉淀而分离出2+3+3+Fe（OH）2，故应将Fe氧化成Fe后再调pH使Fe生成沉淀而除去。

（2）A（3）D（4）CuO Fe（OH）3 评价其它方案：

1．（2）中如果选择其它试剂，都会引入其它离子而使最后得不到纯净的CuCl2·2H2O。

2．（3）中如果选择A、B，会引入Na、NH4而使产物不纯。（3）中如果选择C，则不会使pH升到3.7。

++2+2+2+2+3+2+2+3+请回答：（1）需加入氧化剂X的原因；（2）下列物质都可以作为氧化剂，其中最适合本实验的氧化剂是

A．H2O2 B．KMnO4 C．NaClO D．K2Cr2O7

（3）调节pH时，应选用

A．NaOH B．NH3·H2O C．HCl D．Cu（OH）2

（4）物质Y是______，沉淀Z是______。

精选题

1．某溶液含有较多的Na2SO4和少量的Fe2（SO4）3。若用该溶液制取芒硝，可供选择的操作有：（1）加适量H2SO4溶液；（2）加金属Na；（3）结晶；（4）加过量NaOH溶液；（5）加强热脱结晶水；（6）过滤。正确的操作步骤是

A．（2）（6）（3） B．（4）（6）（1）（3）

C．（4）（6）（3）（5） D．（2）（6）（1）（3）（5）

2．下列分离物质的方法中，根据微粒大小进行分离的是 A．萃取 B．重结晶 C．沉降 D．渗析

3．为了除去酸性氯化铝溶液中的Cu2+，进行如下实验：（1）通入CO2气体；（2）加盐酸；（3）加过量的NaOH溶液；（4）加H2SO4；（5）过滤。以下步骤顺序和试剂都正确的是

A．（3）（5）（4）（5）（2） B．（3）（5）（2）

C．（3）（5）（1）（2） D．（3）（5）（1）（5）（2）

4．制备卤磷酸钙荧光粉所用的高纯度氯化钙中混有镁杂质，除去的方法是把氯化钙的水溶液加热到90～95℃，在不断搅拌下加入适当的沉淀剂，使镁生成沉淀过滤除去。此沉淀剂最好选用

A．氢氧化钙乳浆 B．碳酸钠溶液 C．碳酸氢钠溶液 D．氢氧化钠溶液

5．“卤块”的主要成分为MgCl2（含Fe2+、Fe3+、Mn2+等杂质离子），若以它为原料，按如下工艺流程图，即可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子，而且成本较低。流程中所用试剂或pH控制可参考下列附表确定。

填空：

（1）在步骤“2”加入的试剂X，最佳选择是______，其作用是______。（2）在步骤“3”加入的试剂Y应是______，控制pH=9.8，目的是______。（3）在步骤“5”时发生化学反应方程式是______。

6．Cl2中混有少量HCl气体，通过饱和食盐水可除去HCl，根据下列数据计算说明：常温时1VH2O溶解2VCl2，NaCl溶解度为36g，溶液密度为1.18g/mL，饱和氯水中1/3的Cl2和水反应。

7．有一废液，其中含有一定量的Zn、Fe、Cu、Hg等四种离子，请设计一个回收金属铜和汞的方案。

2+2+2+2+

答

案

1．B 2．D 3．D 4．A 5．（1）漂液（NaClO），使Fe2+氧化成为Fe3+。（2）NaOH，使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都成为氢氧化物沉淀以便除去。（3）MgCO3+H2O=Mg（OH）2↓+CO2 6．解：NaCl溶解平衡：

NaCl（固）

NaCl（溶液）=Na++Cl- 饱和氯水的反应平衡：

Cl2+H2O H++Cl-+HClO HCl的溶解平衡：

HCl（气）

HCl（溶液）=H++Cl- 饱和氯水中，[Cl-]最低；饱和HCl溶液中，[Cl-]最大。

当混有少量HCl气的氯气通过饱和食盐水时，相对食盐水中的[Cl-]、HCl还能进一步溶解，同时有白色固体析出；Cl2几乎不溶，全部逸出。

3种物质饱和溶液中[Cl-]为：

[Cl-]HCl=12mol/L [Cl-]NaCl=5.34 mol/L [Cl-]Cl2=0.034 mol/L 因为[Cl-]NaCl＜[Cl-]HCl，所以HCl能进一步溶解，而当[Cl-]增大后，平衡中的NaCl（固体）将增大，又因为[Cl-]Cl2＜＜[Cl-]NaCl，所以Cl2几乎不溶而逸出，从而达到除HCl的目的。

7．在废液中加入过量的铁粉（或铁屑），充分反应后，继续加入足量的盐酸，直到无气泡产生为止，过滤，洗涤沉淀数次。在沉淀中加适量硝酸并加热至沉淀完全溶解，再加过量的氢氧化钠溶液，得到的沉淀洗净、加热，将汞蒸气冷凝回收汞，剩余固体在氢气流中加热，回收铜