第二单元 研究物质的实验方法[上学期]

第二单元 研究物质的实验方法
化学是一门以 为基础的 ，科学规律是通过
的发现、 和 形成的。化学研究主要用的是 。学好化学的关键是 。借助实验，化学家得以 和 的物质，确定组成物质的 和 ，解析物质的 ，揭示 。
一 物质的分离和提纯
问题·思考·研讨
问题 粗盐中常含有不溶性的泥沙和可溶性的MgSO4、CaCl2、MgCl2等杂质，某实验小组按图进行粗盐的提纯：
10g粗盐
30mL水
　　　　　　　
　　　　
（1）为什么10g粗盐要30mL左右水来溶解？
（2）过滤操作中要注意些什么？
（3）蒸发到即将干时，为什么要停止加热或用小火加热？
（4）上述操作得到的固体是纯净的NaCl吗？为什么？
（5）粗盐提纯中几次用到玻璃棒，每次使用的作用各是什么？
知识·运用·归纳
知识点1 结晶法分离物质
1：自然界中的物质绝大部分是以 的形式存在。化学家在研究物质的组成和性质时，首先需要将被研究的物质从混合物中分离出来并加以提纯。回顾一下，你所学过的有关混合物的分离方法有
。
2．过滤和结晶是分离和提纯混合物的常用方法。例如，“问题·思考·研讨”中提纯粗盐时，①先加入水，将泥沙沉淀下来，再经过 后，得澄清溶液，此时溶液中含有的溶质为 。②要得到纯净的NaCl，还必须加入适当的试剂，如
等，将Ca2+、Mg2+沉淀。③经 后，再通过 的方法获得精盐。
3．过滤
a、定义：
b、过滤的原理：
c、操作方法 ：
d、操作注意事项(要领“一贴、二低、三接触”)。
? 4．结晶
a、定义：
b、结晶的原理：
c：结晶方法
①蒸发结晶，适用于 溶质结晶析出，如 。②降温结晶，适用于 固体溶质结晶析出。如混 。
5．
a：把不溶于液体的固体物质跟液体分离选用 的方法。
b：把可溶性固态物质的混合物进行分离用 的方法。①对溶解度受温度变化不大的固态物质，用 的方法得到晶体。②对溶解度受温度变化影响较大的固态物质，一般可用 的方法，使溶质结晶析出。
例1．上述粗盐通过提纯后，用什么方法证明所有的杂质都已除去或者还存在? 捡验的方法可用化学方程式表示。
①通过实验说明粗盐提纯后的盐中是否含有SO42－
方法
现象
化学方程式
在用硝酸酸化的食盐溶液中滴入几滴的BaCl2溶液
②利用这种方法可以检验 和 。
③如果要除去粗盐中的CaCl2、MgCl2以及可溶性的硫酸盐，应如何操作
杂质
加入试剂
化学方程式
a可溶性的硫酸盐
b、CaCl2
c、MgCl2
④要除去以上杂质，但叉不能增加新的杂质的可加适量上面试剂操作步骠是（　　）
A． b c a B． a b c C． a c b D． b a c
　　　　例２．如用重结晶法除去某产品中的杂质，为此要选择合适的溶剂．溶剂的下列特点中不可取的是（　　）
　　　　Ａ．杂质在溶剂中的溶解度常温或加热时都很大
Ｂ．在室温时，产品在溶剂中易溶
Ｃ．产品在溶剂中的溶解度随温度升高而迅速加大
Ｄ．在同一溶剂中，产品比杂质易溶
同类变式
Ａ、Ｂ两种化合物的溶解度曲线如图。现要用结晶法从Ａ、Ｂ混合物中提取Ａ。（不考虑Ａ、Ｂ共存时，对各自溶解度的影响。）取５０g混合物，将它溶于１００g热水，然后冷却至２０℃。若要使Ａ析出而Ｂ不析出，则混合物中Ｂ的质量分数最高不能超过多少？
溶解度/g
A
B
温度/g℃
知识点2 粗盐的提纯
　　粗盐中常含有不溶性的泥沙和可溶性的MgSO4、CaCl2、MgCl2等杂质，其实验流程如下：（括号中填所加试剂、所得物质及操作名称）
　　　　　　　　　　（　）
粗盐 （　　　沉淀）
　　　　　　　　　　滤液 （　　　沉淀）
　　　滤液 气体
滤液
滤液
NaCl晶体
例3．为了除去粗盐中的 CaCl2、MgCl2、MgSO4及泥砂，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作。其中正确的操作顺序是（）。
①过滤②加过量的 NaOH溶液③加适量盐酸④加过量 Na2CO3溶液⑤加过量 BaCl2溶液
A．①④②⑤③　　　B④①②⑤③　　C．②⑤④①③　　D．⑤②④①③
知识点3 蒸馏、萃取、层析和渗析
1．蒸馏
蒸馏装置

原理
蒸馏装置的装配注意事项 　
例4．
实验
现象
在试管自来水中滴加AgNO3溶液和稀硝酸
如上图操作加热
取蒸馏后的液体滴加AgNO3溶液和稀硝酸
2．萃取 ：对于液态混合物，利用混合物中一种溶质在互不相溶的 溶解性的 ，用一种溶剂把 从它与另一种溶剂里 的不同，用一种溶剂把 从它与另一 所组成的 中提取出来叫萃取。
萃取操作使用的仪器是 。
注意事项
3．层析
根据混合物中 的不同，将溶解在某溶剂中的混合物分离的方法。
4.渗析
根据离子或分子能透过半透膜的细孔，而胶体粒子不能透过这一特点，将混合物加以分离的方法。
知识点4 分离物质与提纯物质（即除杂质）的区别
1．分离物质与提纯物质的相同点是被分离和提纯的都是　　　。分离物质要求　　　　，而提纯只要求　　　　，杂质不一定　　　　，但不能　　　　。所以提纯物质的方法很多，可用　　　　等物理方法，也可用化学方法，让杂质参加化学反应变为　　跑掉，变为　　过滤掉，或使杂质反应生成原混合物中的主要成份等。　
2．物质提纯方法种种
根据物质和杂质的化学性质，采用化学方法把混合物中杂质分离除去，从而保留一种较为纯净的成分，这一过程叫做物质的提纯，又叫除杂。
（1）吸收法
若气态混合物中的杂质气体能够被某种试剂吸收，则可采用吸收法除杂。让气体混合物通过盛有某种试剂的洗气瓶后即可得到纯净物。
例5．若CO中混有少量CO2，欲除去CO2将混合气体通过 溶液。
同类变式
1．若CO2中混有少量HCl，欲除去HCl将混合气体通过 溶液。
2．若CO2中混有少量水蒸汽，欲除去水蒸汽将混合气体通过 溶液。
3．若NH3中混有少量水蒸汽，欲除去水蒸汽将混合气体通过 。
4．若CO2中混有少量SO2，欲除去SO2将混合气体通过 溶液。
(2)沉淀法
往混合溶液（若混合物为固态，则应先制成溶液）中加入某种试剂，使其中杂质通过反应以沉淀析出，然后经过滤除去沉淀，得到纯净物的溶液。
例6. 要除去氯化钠中含有少量硫酸铁杂质，应选用的一种试剂是　( )
　A．氯化钠溶液　 B．氢氧化钡溶液　C．碳酸钠溶液　 D．氢氧化钾溶液
(3)气化法
通过把混合物加热或加入试剂，使其中杂质发生化学反应，变成气体而逸出。
例7.　除掉氯化钠溶液中混有的少量碳酸钠，应选用适量的试剂是　( )
A．稀硫酸　 　　　B．硝酸银 C．澄清石灰水　 　D．稀盐酸
(4)互变法
通过适当的方法，把欲除去的杂质转变为纯净物，这样不仅除了杂质，且增加了纯净物的量，可谓一举两得，因此是诸多方法中的最佳方法。
例8.　欲除去KNO3溶液里的KOH杂质，可加入适量的_____溶液，有关反应的化学方程式为______ 。
(5)置换法
利用金属跟酸或盐溶液发生置换反应的规律，使所加试剂跟杂质发生置换反应，从而将杂质除去或转变为纯净物。
例9.　要除去后边括号中的杂质，填写选用试剂的分子式：Cu(Zn)
同步练习
一、选择题：（每小题只有一个正确答案）
1．下面是人们对于化学科学的各种常见认识，其中错误的是 （ ）
A．化学面对现代日益严重的环境问题显的无能为力
B．化学将在能源、资源的合理开发和安全应用方面大显身手
C．化学是一门具有极强实用性的科学
D．化学是一门以实验为基础的自然科学
2．1998年诺贝尔化学奖授予科恩（美）和波普尔（英），以表彰他们在理论化学领域作出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域正在经历一场革命性的变化。下列说法正确的是（ ）
A . 化学不做实验，就什么都不知道 B . 化学不再需要实验
C. 化学不再是纯实验科学 D . 未来化学的方向是经验化
3．下列实验基本操作（或实验注意事项）中，主要是处于实验安全考虑的是（ ）
A．实验剩余的药品不能放回原试剂瓶 B．可燃性气体的验纯
C．气体实验装置在实验前进行气密性检查 D．滴管不能交叉使用
4．下列实验仪器不宜直接用来加热的是 （ ）
A．试管　 B．坩埚　 C．蒸发皿　 D．烧杯
5．下列实验操作中错误的是 （ ）
A． 用规格为10mL的量筒量取6mL的液体
B． 用药匙或者纸槽把粉末状药品送入试管的底部C． 过滤时玻璃棒的末端应轻轻靠在三层的滤纸上
D．如果没有试管夹，可以临时手持试管给固体或液体加热
6．若在试管中加入2-3mL液体再加热，正确的操作顺序是 （ ）
①点燃酒精灯进行加热； ②在试管中加入2-3mL液体；
③用试管夹夹持在试管的中上部； ④将试剂瓶的瓶盖盖好，放在原处。A.②③④① 　 B.③②④① C.②④③① D.③②①④
二、选择题（每小题有1—2个正确答案）
7．在盛放浓硫酸的试剂瓶的标签上应印有下列警示标记中的 （ ）

8．下列混合物的分离和提纯方法中，主要是从溶解性的角度考虑的是（ ）
A．蒸发 B．蒸馏 C．过滤 D．萃取
9．有关化学实验的下列操作中，一般情况下不能相互接触的是 （ ）
A. 过滤操作中，玻璃棒与三层滤纸
B. 过滤操作中，漏斗径与烧杯内壁
C. 分液操作中，分液漏斗径与烧杯内壁
D. 用胶头滴管向试管滴液体时，滴管尖端与试管内壁
10．蒸发操作中必须用到蒸发皿，下面对蒸发皿的操作中正确的是 （ ）
A．将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上直接用酒精灯火焰加热
B．将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上，并加垫石棉网加热
C．将蒸发皿放置在三脚架上直接用酒精灯火焰加热
D．在三脚架上放置泥三角，将蒸发皿放置在泥三角上加热
11．现有三组溶液：①汽油和氯化钠溶液 ②39％的乙醇溶液 ⑧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 B. 萃取、蒸馏、分液
C . 分液、蒸馏、萃取 D. 蒸馏、萃取、分液
12．能够用来鉴别BaCl2???、 NaCl?、 Na2CO3三种物质的试剂是 （ ）
A．AgNO3溶液 B．稀硫酸 C．稀盐酸 D．稀硝酸
13．下列实验操作中错误的是 （ ）
A．蒸发操作时，应使混合物中的水分完全蒸干后，才能停止加热
B．蒸馏操作时，应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的支管口处
C．分液操作时，分液漏斗中下层液体从下口放出，上层液体从上 口倒出
D．萃取操作时，应选择有机萃取剂，且萃取剂的密度必须比水大
14．化学实验中的很多气体是用盐酸来制取的，这就导致了这些制取的气体
中往往含有HCl杂质，要除去HCl杂质而得到纯净的目标气体，可用右
图所示装置。如果广口瓶中盛装的是饱和NaHCO3溶液，则可以用于下
列哪种气体的除杂装置是 （ ）
A．H2 B． Cl2 C． H2S D．CO2
15．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。海水淡化是海岛地区提供淡水的重要手段，所谓海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程（又称海水脱盐），其方法较多，如反渗透法、水合物法、电渗透法、离子交换法和压渗法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是 （ ）
A．过滤法 B．蒸馏法 C．分液法 D．冰冻法
16．某溶液中含有较大量的Cl－、CO32－、OH－等3种阴离子，如果只取一次该溶液就能够分别将3种阴离子依次检验出来，下列实验操作顺序正确的是（ ）
①滴加Mg(NO3)2溶液；②过滤；③滴加AgNO3溶液；④滴加Ba(NO3)2溶液
A．①②④②③ B．④②①②③ C．①②③②④ D．④②③②①
三、填空题
17．就有关物质的分离回答下面的问题
（1）分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用什么方法？试举例说明。
答： 。
（2）在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是“水层”，试设计一种简便的判断方法。
答： 。
18．粗食盐中除含有钙离子、镁离子、硫酸根离子等可溶性杂质外，还含有泥砂等不溶性杂质。我们食用的精盐是用粗食盐提纯而得到的。通过教材中“粗盐的提纯”及你做过的该实验回答下列问题。
（1）实验室进行NaCl溶液蒸发时，一般有以下操作过程 ①放置酒精灯 ；②固定铁圈位置 ；③放上蒸发皿（蒸发皿中盛有NaCl溶液）；④加热搅拌； ⑤停止加热。其正确的操作顺序为 。
（2）如何运用最简方法检验溶液中有无SO42－离子？ 。如果有，应该如何除去SO42－离子？ 。
（3）在粗盐经过溶解→过滤后的溶液中滴加饱和Na2CO3溶液，直至不再产生沉淀为止。请问这步操作的目的是 。
（4）将经过操作（3）后的溶液过滤。请问这一操作能除掉哪些杂质？ 。
（5）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的；
溶解时： 。
过滤时： 。
蒸发时： 。
19．（8分）A、B、C、D分别是NaNO3、NaOH、HNO3和Ba（NO3）2四种溶液中的一种，现利用另一种溶液X，用如图所示的方法可将它们依次确定。
试确定A、B、C、D、X各代表何种溶液。
A：________，B：________，C：_______，D：_______，X：_______。
20．（14分）有一种工业废水，已知其中含有大量的FeSO4，少量的Ag+和Na+，以及部分污泥。试设计一个既经济又合理的方法以回收金属银、硫酸亚铁。分步列出实验步骤，并说明每一步骤的目的(不必写化学方程式(。
。
参考答案（1）
1：实验、自然料学 、自然现象、探索，反复验证。
2：实验方法。
3：掌握实验方法以及完成实验的技能。
参考答案（2）
一：1：实验室规则 2：安全措施 3：正确的操作方法 4 C
二：1、混合物 2：泥沙、CaCl2、MgCl2 硫酸盐
3、(1)
步骤
现象
溶解(称取4g粗盐加到12ml的水中搅拌
用玻璃棒搅拌静置后，有一少部分沉在烧杯底
过滤
滤纸上有固体，烧杯中有无色溶液
蒸发
加热一会儿会有一些白色固体出现，后来白色固体越来越多，并且比原来的纯净
(2)：第一步仅是除去难溶性的物质，白色固体内可能含有的CaCl2、MgCl2 硫酸盐还没除去，捡验的方法
①
方法
现象
化学方程式
在用硝酸酸化的食盐溶液中滴入几滴的BaCl2溶液
有不溶于稀硝酸的白色沉淀
BaCl2＋MgSO4 ==BaSO4↓＋MgCl2
②硫酸和可溶性硫酸盐
③如果要除去粗盐中的CaCl2、MgCl2以及可溶性的硫酸盐，应如何操作
杂质
加入试剂
化学方程式
a可溶性的硫酸盐
BaCl2溶液
BaCl2＋MgSO4 ==BaSO4 ↓＋MgCl2
b、CaCl2
Na2CO3溶液
CaCl2＋Na2CO3 ==CaCO3↓＋2NaCl
c、MgCl2
NaOH溶液
2NaOH＋MgCl2 ==Mg(OH)2↓＋2NaCl
④ C
4、蒸馏和萃取
(1)实验1－3
实验
现象
在试管自来水中滴加AgNO3溶液和稀硝酸
有不溶于稀硝酸的白色沉淀
如上图操作加热
有蒸气沿冷凝管后变成液体
取蒸馏后的液体滴加AgNO3溶液和稀硝酸
无现象
(2) 溶剂里、不同 、溶质、溶解性、溶质、溶剂、溶液、分液滴斗。
参 考 答 案
一、选择题1．A 2． C 3． B 4．D 5．D 6．C
二、选择题7．A 8．CD 9．D 10．AC 11．C 12．B 13．AD
14．D(提示：A、B、C三个选项中容易带入新的杂质CO2) 15．BD 16．B
三、填空题
17．（每空3分）（1）蒸馏方法。如用海水制取蒸馏水，就是用蒸馏法除去海水中的离
子。（2）取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体，往其中加入少量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中，下层是“水层”，反之，则上层是水层。
18．（每空2分）（1）①②③④⑤
（2）静止片刻在上层清液处，滴加一滴BaCl2溶液，如果出现白色浑浊或者沉淀，则溶液中有SO42－，不出现浑浊就说明SO42－已经除尽。除去SO42－的方法是在溶液中加入过量的BaCl2溶液。
（3）除去Ca2+、Mg2+以及加入过量Ba2+
（4）BaSO4、CaCO3、MgCO3、BaCO3等杂质
（5）搅拌，加速溶解 ；使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒；搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。
19．NaOH；NaNO3；Ba（NO3）2；HNO3 ；MgSO4
20（每步2分）．(1( 过滤除去污泥，(2( 滤液中加入过量铁粉，使Ag+还原为金属银，(3( 过滤，将Ag和过量铁粉从溶液中分离出来，(4( 将混有铁粉的Ag用稀硫酸处理，使Fe溶解，(5( 过滤，分离出银，(6( 将第(3(和(5(步的滤液合并，蒸发浓缩，冷却，使硫酸亚铁结晶析出，(7( 过滤，得到硫酸亚铁晶体，Na+留在母液中。