第6节 物质的分离
第1课时 物质的结晶
知识点 1 结晶的条件
1.下列说法正确的是 ( )
A.饱和溶液降温时一定会析出晶体
B.没有晶体析出的溶液一定不饱和
C.加少量溶质,溶质不再溶解的溶液一定饱和
D.饱和溶液的温度升高不会析出晶体
2.将80 ℃时的硝酸钾饱和溶液降温至20 ℃,析出晶体后得到的液体 ( )
A.是水 B.是不饱和溶液
C.仍是饱和溶液 D.可能是饱和溶液
3.下列现象中,属于结晶的是 ( )
A.将水放入冰箱冷冻室内制冰块
B.冬天从盐湖水中捞碱
C.熔化的玻璃冷却
D.碘蒸气凝华为固态碘
4.下列关于结晶和晶体的说法错误的是 ( )
A.饱和溶液降温析出晶体后的溶液还是饱和溶液
B.降低饱和溶液的温度不一定有晶体析出
C.从溶液中析出的晶体中不一定含有结晶水
D.将溶液的溶剂蒸发掉一些一定会析出晶体
知识点 2 结晶的方法
5.[2018·丽水] 我国是世界上产盐最早的国家,有着悠久的制盐历史,用现在的观点来看,他们采用的结晶方法是 ( )
A.蒸发溶剂 B.同时采用冷却热饱和溶液和蒸发溶剂的方法
C.冷却热饱和溶液 D.加热饱和溶液的方法
6.从溶液中获得固体一般有两种方法。从海水中获得食盐可用 的方法,因为食盐的溶解度受温度变化影响 ;从硝酸钾饱和溶液中获得硝酸钾可用 的方法,因为它的溶解度受温度变化影响 。
7.[2019·上城区校级月考] 硝酸钾的溶解度随温度升高而增大。如图A1-6-1是有关硝酸钾溶液的实验操作及变化情况。下列说法正确的是 ( )
A.操作Ⅰ一定是降温,溶剂质量不变
B.②到③的操作也可以是降温
C.①与②的溶质质量分数相比,②一定比①大
D.②与③的溶质质量可能相等
知识点 3 晶体的制备
8.在“冷却热饱和溶液来制备硫酸铜晶体”的实验中需要用到的仪器是 ( )
A.铁架台、铁圈、烧杯、漏斗、玻璃棒、滤纸
B.烧杯、温度计、玻璃棒、酒精灯
C.铁架台、铁夹、铁圈、石棉网
D.冷凝管、酒精灯、蒸发皿、接收管
9.一定温度下,向如图A1-6-2所示烧杯中加入一定质量的水,仅有部分晶体溶解。所得溶液与原溶液相比,说法正确的是 ( )
A.溶剂的质量增加,溶液颜色变浅
B.溶质溶解度不变,溶液颜色变深
C.溶质的质量增加,溶液颜色变深
D.溶质溶解度不变,溶液颜色不变
10.从混有少量硝酸钾的食盐晶体中提取较纯的食盐,可供选择的实验步骤有:①在较高的温度下制成该晶体的饱和溶液;②在常温下制成该晶体的饱和溶液;③升高溶液温度不断蒸发水分,直到大量固体析出;④降温至有较多量晶体析出;⑤过滤。正确的操作步骤是 ( )
A.①④⑤ B.①④
C.②③ D.②③⑤
11.
[2020·射阳县校级一模] 如图A1-6-3所示是三种物质的溶解度曲线。请回答下列问题。
(1)溶解度随温度升高而降低的是 ;30 ℃时溶解度最大的是 。
(2)80 ℃时硝酸钠饱和溶液的溶质质量分数为 。使硝酸钠不饱和溶液变为饱和溶液,可采取的措施有 (写一种)。
(3)某硝酸钾固体中混有少量硫酸铈杂质,分离提纯硝酸钾的操作是:配成高温下的硝酸钾饱和溶液、 、过滤、洗涤、干燥。
(4)30 ℃时,用等质量的硝酸钾、硝酸钠配制两种物质的饱和溶液需要水的质量:硝酸钾 (填“>”“<”或“=”)硝酸钠。
(5)配制一定溶质质量分数的硝酸钾溶液,以下操作中会导致所配制溶液的溶质质量分数偏小的是 (填字母)。
A.用量筒量取水时仰视读数
B.配制好的溶液向细口瓶中转移时溅出
C.硝酸钾固体中含有杂质
D.烧杯事先用水润洗过,内壁有水
12.海水是一种宝贵的资源。
(1)海水晒盐所采用的方法是 (填字母)。
A.冷却结晶 B.蒸发结晶 C.过滤
(2)海上航行缺乏饮用水时可采用如图A1-6-4所示的装置获得淡水,用该装置将2000 g 含氯化钠3%的海水曝晒4 h后,剩余海水中氯化钠的质量分数为4%,则收集到的可饮用水的质量为 。
(3)海水中的硼酸可用于玻璃行业,下表为硼酸的部分溶解度数据。
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 3 5 9 15 23
①60 ℃时,100 g硼酸饱和溶液中含有硼酸的质量为 (结果保留整数)。
②某同学设计如下实验探究温度及固体溶质的形态对溶解速率的影响。三个烧杯中,所得溶液浓度的大小关系是 。
③若要达到实验目的,需改变实验Ⅰ中的一个条件是 (填字母)。
A.将20 ℃的水改为80 ℃
B.将水的体积改为50 mL
C.将粉末状固体改为块状
自|我|提|升
13.【例题】 将20 ℃时某硝酸钾溶液均分为两份,第一份恒温蒸发掉10 g水,析出a g晶体;第二份恒温蒸发掉20 g水,析出晶体b g。则a与b的关系正确的是 ( )
A.2a=b B.2a≤b C.2a≥b D.2a【提示】 (1)一份溶液均分为两份,意味着两份溶液的溶质质量和浓度等均相同。(2)可以将第二份溶液蒸发20 g水看作先蒸发10 g 水析出a g溶质,再蒸发10 g水析出(b-a)g溶质,再分别讨论原溶液饱和或不饱和时的情况。
【变式】 t ℃时,将一定质量的某物质的不饱和溶液分成三等份,分别加热蒸发溶剂。然后把温度降至t ℃。已知从三份溶液中蒸发溶剂的质量分别为10 g、20 g、30 g,析出晶体(不含结晶水)的质量分别为a g、b g、c g,则a、b、c三者的关系是 ( )
A.c=2b-a B.c=a+b C.c=a+2b D.c=2a+b
【拓展】 已知:氯化钠和硝酸钾在不同温度下的溶解度如下表。据表回答下列问题。
温度 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 80 ℃
氯化钠溶解度/g 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 37.8 38.4
硝酸钾溶解度/g 20.9 31.6 45.8 63.9 85.5 110 138 169
(1)20 ℃时,将100 g氯化钠加入200 g水中,所得溶液的溶质与溶剂的质量比为 (填最简整数比)。
(2)氯化钠中含有少量硝酸钾,要得到比较纯净的氯化钠,可以采用的方法是 。
(3)20 ℃时将含有不溶性杂质的硝酸钾加入一定量的水中,充分搅拌后仍有100 g固体没有溶解。继续升高温度至60 ℃,充分搅拌后仍有60.8 g固体没有溶解。然后将混合物升温至80 ℃,再充分搅拌,恒温过滤,得到滤渣34.74 g则这一定量水的质量是 g,原固体混合物中硝酸钾的质量分数为 。
答案
1.C 某些物质的溶解度随温度的降低而增大,此类物质的饱和溶液降温时不会析出晶体;没有晶体析出的溶液可能刚好饱和,可能不饱和;有固体剩余的溶液一定是该温度下的饱和溶液;对于溶解度随温度升高而减小的物质,饱和溶液的温度升高会析出晶体。
2.C 不同物质的溶解度受温度变化影响不同,硝酸钾的溶解度随温度升高而升高。将硝酸钾饱和溶液冷却析出晶体后,剩余的溶液仍为硝酸钾的饱和溶液。
3.B 4.D
5.A 这里的盐指的是氯化钠,氯化钠的溶解度受温度变化影响不大,一般用蒸发结晶的方法获得晶体。
6.蒸发结晶 不大 冷却热饱和溶液 较大
从溶液中获得晶体的方法有两种:对于溶解度受温度影响变化较大的,应该采用降温结晶即冷却热饱和溶液的方法;对于溶解度受温度影响变化不大的,一般采用蒸发结晶的方法。
7.B 不饱和溶液转化为饱和溶液,操作Ⅰ可能采用降温或加入硝酸钾固体或蒸发溶剂的方法;②到③,有晶体析出,操作可以是恒温蒸发水分,也可以是降温;题中未指明温度,操作Ⅰ可能采用的降温至恰好饱和的方法,此时①与②的溶质质量分数相等;②到③有晶体析出,则②与③的溶质质量不相等。
8.B 制备硫酸铜晶体的方法是冷却热饱和溶液,需要加热,需要温度计和酒精灯;要先溶解,需要烧杯与玻璃棒;不需要过滤,不需要漏斗与滤纸;不是蒸馏与蒸发,不需要蒸发皿与接收管,加热时需要铁架台、铁圈与石棉网,不需要铁夹。
9.D 加入溶剂后,溶液的质量增加,温度不变,则溶解度不变,溶质质量增加,溶质质量分数不变,溶液具有均一性、稳定性,颜色不变。
10.D 由于硝酸钾的溶解度受温度影响较大,随温度的升高而增大;氯化钠的溶解度受温度影响很小,所以应将常温下的饱和溶液升温蒸发溶剂,食盐会大量结晶析出,硝酸钾不结晶析出或析出极少量,最后可通过过滤的方法得到大量较纯净的食盐。
11.(1)硫酸铈 硝酸钠
(2)60% 加入硝酸钠固体(合理即可)
(3)降温结晶 (4)> (5)ACD
(1)由图可知,溶解度随温度升高而降低的是硫酸铈;30 ℃时溶解度最大的是硝酸钠。(2)由图可知,80 ℃时硝酸钠的溶解度是150 g,饱和溶液的溶质质量分数为×100%=60%。使硝酸钠不饱和溶液变为饱和溶液,可加入硝酸钠固体或降温或蒸发溶剂。(3)硝酸钾的溶解度随温度升高而增大,硫酸铈的溶解度随温度降低而增大,某硝酸钾固体中混有少量硫酸铈杂质,分离提纯硝酸钾可用降温结晶法。(4)30 ℃时,硝酸钠的溶解度大于硝酸钾,用等质量的硝酸钾、硝酸钠配制两种物质的饱和溶液需要水的质量:硝酸钾大于硝酸钠。(5)用量筒量取水时仰视读数,会导致量取水的体积偏大,从而导致溶质的质量分数偏小;配制好的溶液向细口瓶转移时溅出,不影响溶质的质量分数;硝酸钾固体中含有杂质,会导致溶质质量偏小,从而导致溶质的质量分数偏小;烧杯事先用水润洗过,内壁有水,会导致水的体积偏大,从而导致溶质的质量分数偏小。
12.(1)B (2)500 g
(3)①13 g ②Ⅱ=Ⅲ>Ⅰ(或Ⅰ<Ⅱ=Ⅲ) ③B
(1)由于氯化钠的溶解度受温度的影响变化不大,所以海水晒盐所采用的方法是蒸发结晶。(2)设收集到的可饮用水的质量为x。
2000 g×3%=(2000 g-x)×4%,解得x=500 g。(3)①设100 g硼酸饱和溶液中含有硼酸的质量为y,由表中的数据可知,在60 ℃时,硼酸的溶解度是15 g,则=,解得y≈13 g。②由表可知,硼酸在20 ℃时的溶解度是5 g,在80 ℃时的溶解度是23 g,在20 ℃时,将2 g粉末状硼酸加入100 mL水中,形成溶液的溶质质量分数是×100%≈1.96%;在20 ℃时,将2 g块状硼酸加入50 mL 水中,形成溶液的溶质质量分数是×100%≈3.85%;在80 ℃时,将2 g块状硼酸加入50 mL水中,形成溶液的溶质质量分数是×100%≈3.85%;由以上计算可知,所得溶液浓度的大小关系是Ⅱ=Ⅲ>Ⅰ(或Ⅰ<Ⅱ=Ⅲ)。③若通过实验探究温度及固体溶质的形态对溶解速率的影响,需控制变量,应改变实验Ⅰ中的一个条件,将水的体积改为50 mL,比较溶解的快慢。
13.【例题】 B
【变式】 A
【拓展】 (1)9∶25
(2)蒸发结晶
(3)50 70%
(1)在20 ℃时,氯化钠的溶解度是36.0 g,由溶解度的含义可知,将100 g氯化钠加入200 g水中,能溶解72 g的氯化钠,所得溶液的溶质与溶剂的质量比为72 g∶200 g=9∶25。(2)氯化钠的溶解度随温度的变化不大,硝酸钾的溶解度随温度的变化较大,氯化钠中含有少量硝酸钾,要得到比较纯净的氯化钠,可以采用的方法是蒸发结晶。(3)硝酸钾的溶解度在20 ℃时为31.6 g,60 ℃时为110 g,那么在100 g的水中由20 ℃升高到60 ℃ 时多溶解的硝酸钾的质量为110 g-31.6 g=78.4 g。将硝酸钾加入一定量20 ℃的水中,充分搅拌后仍有100 g固体没有溶解。继续升高温度至60 ℃,充分搅拌后仍有60.8 g固体没有溶解,多溶解的硝酸钾的质量为100 g-60.8 g=39.2 g。设水的质量为x,则=,x=50 g。由硝酸钾在80 ℃的溶解度是169 g可知,100 g的水中由60 ℃升高到80 ℃时多溶解的硝酸钾的质量为169 g-110 g=59 g;若是50 g的水则多溶解的硝酸钾的质量是29.5 g,实际多溶解的硝酸钾的质量为60.8 g-34.74 g=26.06 g,29.5 g>26.06 g,这说明升高到80 ℃得到的是硝酸钾的不饱和溶液,即杂质的质量是34.74 g。由60 ℃时硝酸钾的溶解度是110 g可知,在50 g的水中能溶解硝酸钾的质量为55 g,那么硝酸钾的总质量为55 g+26.06 g=81.06 g;原固体混合物中硝酸钾的质量分数为×100%=70%。第6节 物质的分离
第2课时 物质的分离
知识点 1 几种常用的分离方法
1.据《说文解字》记载,我们的祖先在神农氏时代就开始利用海水晒盐。如图B1-6-1所示海水晒盐的原理是 ( )
A.日晒风吹使海水中的食盐蒸发
B.日晒风吹使溶液由饱和变为不饱和
C.日晒风吹使水分蒸发、晶体析出
D.日晒风吹使食盐的溶解度变小
2.[2018·湖州月考改编] 下列混合物的分离方法不正确的是 ( )
A.酒精和水——蒸馏
B.泥沙和水——过滤
C.食盐和碘——加热
D.汽油和水——过滤
3.分离下列混合物时,按溶解、过滤、蒸发、结晶的顺序进行操作的是 ( )
A.硝酸钠中混有氯化钠 B.铜和铁
C.酒精和水 D.食盐中混有泥沙
知识点 2 过滤分离
4.“神舟”系列载人航天飞船发射成功,极大地鼓舞了我们的斗志,增强了民族自豪感。在航天飞船的失重环境中,下列实验操作最难完成的是 ( )
A.结晶 B.蒸发
C.溶解 D.过滤
5.下列关于过滤操作的叙述,不正确的是 ( )
A.漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁
B.滤纸的边缘要低于漏斗的边缘
C.为了加快过滤的速度,可用玻璃棒在漏斗中搅拌液体
D.玻璃棒要轻轻地斜靠在三层滤纸一侧
知识点 3 蒸馏
6.从酒精的水溶液中分离出较纯的酒精,应采用的方法是 ( )
A.溶解过滤 B.蒸馏 C.蒸发结晶 D.升华
7.如图B1-6-2所示为实验室常用的蒸馏装置。下列说法中错误的是 ( )
A.蒸馏时蒸馏烧瓶中放几粒沸石,是为了防止加热时液体暴沸
B.温度计的水银球要位于蒸馏烧瓶的支管口处
C.冷凝水要从a口进入,b口流出
D.实验开始时,先接通冷凝水,再点燃酒精灯加热蒸馏烧瓶
知识点 4 粗盐的提纯
8.[2018·宁波] 在粗盐提纯的实验中,下列操作不规范的是 ( )
9.下列有关蒸发的叙述中,正确的是 ( )
A.蒸发需要的仪器是烧杯和玻璃棒
B.实验结束后用手拿开蒸发皿
C.蒸发过程中要用玻璃棒不停地搅拌
D.等水分完全蒸干后再停止加热
10.某校举行科学实验操作考查,由学生抽签确定考查的实验内容,要求根据提供的实验器材完成相关实验。
(1)A组实验有:①过滤含泥沙的食盐水;②蒸发氯化钠溶液获得晶体;③测定水的沸点。甲同学抽到的是A组中的一个实验,需要用到如图B1-6-4所示器材,则他抽到的这一实验是 (填序号)。
(2)乙同学抽到的是B组中的一个实验:配制50 g质量分数为10%的氯化钠溶液。为完成该实验,他应称取氯化钠固体 g。
11.科学家用石墨烯膜制成“筛子”,可以筛掉盐类物质。当海水流过该膜时,钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过,独立的水分子却能通过(如图B1-6-5所示)。下列关于石墨烯膜筛掉氯化钠的说法错误的是 ( )
A.该过程属于物理变化
B.该过程可应用于海水淡化
C.筛掉氯化钠的过程类似于过滤操作
D.筛掉氯化钠后的海水的溶质质量分数增大
12.如图B1-6-6是粗盐提纯实验的部分操作,请回答下列问题。
(1)图中所示操作中,有错误的是 (填字母)。
(2)粗盐提纯的正确操作顺序为 (填字母)。
(3)操作B中,玻璃棒的作用是 。
(4)操作D中,称取10.0 g粗盐,将该粗盐逐渐加入盛有10 mL水的烧杯中,边加边用玻璃棒搅拌,直到粗盐不再溶解为止,称得剩余粗盐为2.0 g,最终得到氯化钠晶体6.4 g,该实验精盐的产率是 。
(5)若制得精盐的产率偏高,则可能的原因是 (填字母)。
A.过滤时滤纸有破损
B.蒸发时有固体溅出
C.溶解含有泥沙的粗盐时,加入的水量不足
D.最终所得精盐比较潮湿
13.在实验室中可用如图B1-6-7所示装置制取蒸馏水。请回答下列问题。
(1)写出标有字母的仪器名称:A ,B 。
(2)请写出图中两处明显的错误。
① ;
② 。
(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 。
14.水样(未作处理的水)中含有泥沙、悬浮物和细菌等杂质,可用次氯酸杀菌(氯气溶于水后可生成次氯酸)。某水厂生产自来水的净化步骤如图B1-6-8所示:
(1)在步骤A中,加入明矾可形成黏性絮状物,泥沙、细菌和其他微粒都黏附到明矾上,明矾因此被称为 。这种使水中的杂质沉淀到水底的方法称为 。
(2)能消毒杀菌的步骤是 (填字母)。
(3)经过以上步骤得到的净水属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
(4)在粗盐提纯实验中,三次用到玻璃棒,其作用各不相同。下列对其作用的描述,错误的是 (填字母)。
A.溶解时搅拌,可加速粗盐的溶解
B.溶解时搅拌,可增大氯化钠的溶解度
C.蒸发时搅拌,可使液体受热均匀
D.蒸发时搅拌,可防止液滴飞溅
自|我|提|升
15.小明同学去九仙山旅游时,用瓶装了一些山下的泉水,带回实验室,在老师的指导下,按下列流程进行实验,制取蒸馏水。请回答下列问题。
(1)取水后加入明矾的作用是 。
(2)进行过滤操作时,下列做法错误的是 (填字母)。
A.玻璃棒要轻靠在三层滤纸的一侧
B.漏斗下端的管口要紧靠烧杯内壁
C.滤纸的边缘要低于漏斗边缘
D.液面不要低于滤纸边缘
(3)向滤液中加入活性炭,利用其 性,除去水样中的色素和异味。
(4)在制取蒸馏水的过程中,在蒸馏烧瓶中放入碎瓷片的作用是 。
答案
1.C 日晒风吹使水分蒸发、晶体析出。
2.D 3.D
4.D 结晶、蒸发、溶解均不需要通过重力的作用进行,过滤需要通过重力的作用才能进行。
5.C 6.B 7.C
8.B 溶解不能在量筒中进行。
9.C
10.(1)② (2)5
11.D
12.(1)C (2)DACB (3)搅拌,使溶液受热均匀,防止局部温度过高造成液滴飞溅
(4)80%
(5)AD
(1)过滤需用玻璃棒引流,操作C中的过滤操作有错误。(2)粗盐提纯的正确顺序是称取粗盐、溶解、过滤、蒸发结晶,所以正确的操作顺序为DACB。(3)操作B为蒸发结晶,该过程中玻璃棒的作用是搅拌,使溶液受热均匀,防止局部温度过高造成液滴飞溅。(4)根据题意可知溶解的粗盐的质量为10.0 g-2.0 g=8.0 g,最终得到精盐的质量为6.4 g,所以精盐的产率为×100%=80%。(5)若制得的精盐的产率偏高,则说明得到精盐的质量偏大。过滤时滤纸破损,会使部分杂质未被过滤除去,使最终得到的精盐的质量偏大,可能导致产率偏高;蒸发时有固体溅出,会使最终得到的精盐的质量偏小,从而使精盐的产率偏低;溶解含有泥沙的粗盐时,加入的水量不足,由于称量了剩余的固体的质量,所以该操作对计算精盐产率没有影响;最终所得精盐比较潮湿,即称得的精盐质量偏大,会导致产率偏高。
13.(1)蒸馏烧瓶 冷凝管
(2)①冷凝水进出方向错误
②温度计水银球的位置错误
(3)沸石(或碎瓷片) 防止暴沸
14.(1)凝聚剂 沉淀法 (2)D (3)混合物
(4)B
15.(1)利用明矾溶于水后生成的胶状物对杂质进行吸附,使杂质沉降达到净水的目的(或吸附水中的悬浮物质,使之沉降,合理即可)
(2)D (3)吸附 (4)防止暴沸
