高中化學(xué)人教版必修1學(xué)案1-1第2課時過濾和蒸發(fā)

第2課時過濾和蒸發(fā)1．過濾(1)概念：將固體與液體分離的一種方法。(2)主要儀器及用品：燒杯、漏斗、玻璃棒、鐵架臺(帶鐵圈)、濾紙。(3)裝置圖：2．蒸發(fā)(1)概念：分離溶于溶劑中的固體溶質(zhì)的一種方法。(2)主要儀器及用品：蒸發(fā)皿、酒精燈、鐵架臺(帶鐵圈)、玻璃棒。(3)裝置圖：3．粗鹽的提純粗鹽中含有泥沙、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鹽等雜質(zhì)，可以通過溶解、過濾、蒸發(fā)進行提純。以上操作都要用到玻璃棒，它們的作用依次是：(1)加速溶解。(2)引流。(3)防止液體飛濺。用上述方法提純的食鹽還有可溶性的雜質(zhì)，要除去這些雜質(zhì)，應(yīng)加入試劑的順序是：①BaCl2、NaOH、Na2CO3，過濾之后加HCl。②NaOH、BaCl2、Na2CO3，過濾之后加HCl。③BaCl2、Na2CO3、NaOH，過濾之后加HCl。即Na2CO3溶液必須在BaCl2溶液加入之后再加。4．SOeq\o\al(2－,4)的檢驗(1)試劑：BaCl2溶液、稀鹽酸；(2)步驟：某溶液eq\o(→,\s\up15(滴加稀鹽酸酸化))無沉淀eq\o(→,\s\up15(加BaCl2溶液))白色沉淀，證明原溶液中有SOeq\o\al(2－,4)。知識點一分離與提純1．分離和提純的比較：分離提純含義把混合物的各成分分開把混合物中含有的雜質(zhì)除去區(qū)別分開后的各物質(zhì)要恢復(fù)原來的狀態(tài)雜質(zhì)不必恢復(fù)原狀態(tài)物理方法過濾、結(jié)晶、升華、蒸餾、萃取、分液、溶解等化學(xué)方法沉淀、置換等2.分離和提純的四原則3．常見分離方法與混合物的類型固—固分離型固—液分離型液—液分離型氣—氣分離型1.除去氯化鈉中的碳酸鈉能否用硝酸？提示：不能。若用硝酸，會引入新的雜質(zhì)離子NOeq\o\al(－,3)。2．能用稀鹽酸分離銅粉和鐵粉的混合物嗎？提示：不能。分開后鐵粉不能恢復(fù)原來的狀態(tài)。[例1]下列物質(zhì)的分離和提純方法屬于化學(xué)分離提純法的是()A．分離沙子和食鹽水溶液B．分離溶于水中的氯化鈉C．從氯化鈉和硝酸鉀的混合物中提純硝酸鉀D．將O2和CO2混合氣體通入NaOH溶液中除去CO2氣體[思路分析]物質(zhì)的分離和提純方法很多，任何一種方法都有其適用范圍和規(guī)律性，在分離和提純時考慮物質(zhì)的性質(zhì)使用不同的方法。[解析]物理分離提純法有過濾、結(jié)晶、蒸發(fā)、蒸餾、萃取、分液等；化學(xué)分離提純法有沉淀、置換、加熱、分解、洗氣等。A可用過濾，B可用蒸發(fā)，C可用結(jié)晶法，D只能是洗氣法。[答案]D下列有關(guān)除去雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))的操作中正確的是(B)A．硫酸鈉固體(碳酸鈣)：加水溶解，然后過濾B．碳酸鈉(大量水)：蒸發(fā)C．氯化鈉(氯化鎂)：加水溶解，然后過濾D．硫酸鋇(硝酸鋇)：加水溶解，然后蒸發(fā)解析：A項中硫酸鈉易溶于水，碳酸鈣難溶于水，加水溶解、過濾后得到的固體是碳酸鈣不是硫酸鈉，若想得到Na2SO4固體，還應(yīng)將濾液蒸發(fā)結(jié)晶；B項中碳酸鈉易溶于水，蒸發(fā)可以除去水；C項中氯化鈉和氯化鎂均易溶于水，不能用過濾的方法分離；D項中硝酸鋇易溶于水，硫酸鋇不溶于水，蒸發(fā)后仍然是二者的混合物，應(yīng)用過濾法去除硝酸鋇。知識點二過濾和蒸發(fā)1．過濾過濾操作和過濾裝置可以概括為“一貼、二低、三靠”；如圖所示：沉淀的洗滌：①洗滌沉淀的原因：過濾完畢，過濾器的固體表面總是殘留部分母液。②洗滌沉淀的方法：沿玻璃棒向過濾器中注入少量蒸餾水，使水剛好浸沒沉淀，讓水流下，直到固體表面洗滌干凈為止(洗滌2～3次)。③沉淀是否洗滌干凈，檢驗方法是：取最后一次洗滌液，加入相關(guān)試劑后觀察現(xiàn)象。④若濾液渾濁，應(yīng)繼續(xù)過濾，直到濾液澄清為止。2．蒸發(fā)在進行蒸發(fā)操作(如圖)時應(yīng)注意的問題：①在加熱蒸發(fā)過程中，應(yīng)用玻璃棒不斷攪拌，防止由于溫度過高造成液滴飛濺；②加熱到蒸發(fā)皿中剩余較少液體時(出現(xiàn)較多晶體時)應(yīng)停止加熱，用余熱蒸干；③熱的蒸發(fā)皿應(yīng)用坩堝鉗取下，不能直接放在實驗臺上，以免燙壞實驗臺或引起蒸發(fā)皿破裂。如果的確要立即放在實驗臺上，則要放在石棉網(wǎng)上。1.過濾和蒸發(fā)時，均用到玻璃棒，其作用分別是什么？提示：過濾時起引流作用，蒸發(fā)時起攪拌作用。2．蒸發(fā)時蒸發(fā)皿中的液體量不能超過多少？為什么？提示：不能超過蒸發(fā)皿容積的2/3，否則蒸發(fā)時會導(dǎo)致液體飛濺。[例2]下列做法中不正確的是()A．給蒸發(fā)皿內(nèi)所盛液體加熱時，液體不超過容積的eq\f(2,3)B．蒸發(fā)的過程，用酒精燈一直加熱到全部固體析出，沒有水分C．過濾時漏斗下端管口應(yīng)緊靠燒杯內(nèi)壁D．倒入漏斗的過濾液的液面應(yīng)低于濾紙邊緣[思路分析]蒸發(fā)時何時停止加熱是?？疾榈囊粋€知識點。[解析]給蒸發(fā)皿內(nèi)所盛液體加熱時，液體不超過容積的eq\f(2,3)，加熱到有較多量固體析出時停止加熱，利用余熱蒸干，A正確，B錯誤；過濾時漏斗下端管口應(yīng)緊靠燒杯內(nèi)壁，倒入漏斗的過濾液的液面應(yīng)低于濾紙邊緣，C、D正確。[答案]B欲用含有少量氯化鈣的氯化鈉固體，配制溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%的氯化鈉溶液，設(shè)計了下面的操作方案。根據(jù)方案操作步驟回答下列問題：(1)稱量粗鹽樣品mg，在托盤天平左盤上放粗鹽(放在稱量紙上)，右盤上放砝碼(放在稱量紙上)。(2)過濾時，漏斗下端管口應(yīng)靠在燒杯內(nèi)壁上，漏斗里液面應(yīng)低于濾紙的邊緣。(3)蒸發(fā)操作時應(yīng)將液體放在蒸發(fā)皿中加熱，等加熱至剩余較少液體時即停止加熱。(4)在樣品的溶液中加入過量的Na2CO3溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl。(5)在濾液中加入鹽酸的作用是除去過量的Na2CO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑。解析：(1)稱量時遵循左物右碼的原則。(2)過濾時注意“一貼”“二低”“三靠”。(3)蒸發(fā)在蒸發(fā)皿中進行，當(dāng)加熱到剩有少量液體時停止加熱，用余熱蒸干。(4)Na2CO3與CaCl2反應(yīng)生成CaCO3沉淀。(5)鹽酸也是除雜試劑，用于除去所加的過量碳酸鈉。知識點三粗鹽的提純粗鹽的主要成分是氯化鈉，其中含有不溶性的雜質(zhì)泥沙以及可溶性的雜質(zhì)氯化鈣、氯化鎂、硫酸鈉等。粗鹽提純的目的是除去不溶性的雜質(zhì)泥沙等和可溶性的雜質(zhì)氯化鈣、氯化鎂及一些硫酸鹽。1．粗鹽中不溶性雜質(zhì)的除去溶解、過濾、蒸發(fā)。操作步驟實驗裝置實驗現(xiàn)象說明第1步：溶解粗鹽溶解，溶液呈現(xiàn)渾濁攪拌的目的是加速食鹽溶解第2步：過濾過濾后，下面燒杯中溶液澄清，濾紙上有不溶物(泥沙等)附著CaCl2、MgCl2、硫酸鹽等可溶于水，但含量較少。因此，澄清的濾液中除含有NaCl外，上述物質(zhì)仍存在第3步：蒸發(fā)水分不斷蒸發(fā)，有固體逐漸析出當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多固體時，停止加熱，利用余熱將液體蒸干2.除去可溶性雜質(zhì)——離子(Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等)除去可溶性雜質(zhì)時，常按以下程序設(shè)計實驗：先選擇除去某離子所需要的試劑；再按“后除前”的除雜要求，設(shè)置試劑的“加入順序”。(1)除雜試劑的選擇：雜質(zhì)加入的試劑化學(xué)方程式Na2SO4①過量BaCl2Na2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NaClMgCl2②過量NaOHMgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaClCaCl2③過量Na2CO3CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl過量的BaCl2BaCl2＋Na2CO3=BaCO3↓＋2NaCl過量的NaOH④過濾之后，加過量稀HClNaOH＋HCl=NaCl＋H2O過量的Na2CO3Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O(2)設(shè)計試劑加入順序：Na2CO3溶液加在BaCl2溶液之后，最后加稀鹽酸即可。試劑加入的先后順序可以有三種路線。第一種路線：過量BaCl2→過量Na2CO3→過量NaOHeq\o(→,\s\up15(過濾))適量鹽酸；第二種路線：過量BaCl2→過量NaOH→過量Na2CO3eq\o(→,\s\up15(過濾))適量鹽酸；第三種路線：過量NaOH→過量BaCl2→過量Na2CO3eq\o(→,\s\up15(過濾))適量鹽酸。最后通過蒸發(fā)結(jié)晶，過量的鹽酸揮發(fā)，便可獲得純凈的NaCl。1.粗鹽提純中，Na2CO3溶液為什么必須在加入BaCl2溶液之后加入？提示：過量的BaCl2溶液可用Na2CO3溶液除去，故Na2CO3應(yīng)在BaCl2溶液加入后再加入。2．除去粗鹽中的可溶性雜質(zhì)時，加入稀鹽酸的目的是什么？應(yīng)何時加入稀鹽酸？提示：除去粗鹽中的可溶性雜質(zhì)時，使用了過量的碳酸鈉和氫氧化鈉。加入稀鹽酸是為了除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液呈中性。因為Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3均可與稀鹽酸反應(yīng)，所以應(yīng)在過濾除去沉淀之后再加入稀鹽酸。[例3]為了除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)及泥沙，得到純凈的NaCl，可將粗鹽溶于水，在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序()①過濾②加過量的NaOH溶液③加過量的鹽酸④加過量的Na2CO3溶液⑤加過量的BaCl2溶液⑥加熱蒸發(fā)A．④①⑤②①③⑥ B．⑤①④②③⑥C．②⑤④①③⑥ D．①②⑤④①③⑥[思路分析]首先根據(jù)選項，明確三種雜質(zhì)離子分別用哪種沉淀劑除去；其次，沉淀劑必須過量，過量的沉淀劑也要除去，因此要選擇加入沉淀劑的合理順序；最后，要明確加入鹽酸的目的及何時加入。[解析]開始時要先過濾，使不溶性泥沙與可溶性物質(zhì)分開。除Ca2＋用COeq\o\al(2－,3)，除Mg2＋用OH－，除SOeq\o\al(2－,4)用Ba2＋；為將雜質(zhì)離子全部除去，加入的沉淀劑必須是過量的，這樣就引入了新的雜質(zhì)離子，必須考慮在后面操作中除去。方案很多，但有一個基本思路：COeq\o\al(2－,3)要在Ba2＋后面加入，最后加入過量鹽酸，加熱蒸發(fā)。故D項正確。[答案]D為了除去KCl溶液中少量的MgCl2、MgSO4雜質(zhì)，可選用Ba(OH)2溶液、稀鹽酸和K2CO3溶液三種試劑，按如圖步驟操作：eq\x(\a\al(溶,液))eq\o(→,\s\up15(加過,量A))eq\o(→,\s\up15(加過量B),\s\do15(操作Ⅰ))eq\x(\a\al(濾,液))eq\o(→,\s\up15(加適,量C))eq\o(→,\s\up15(加熱,煮沸))eq\x(\a\al(較純凈的,KCl溶液))(1)寫出三種試劑的化學(xué)式：ABa(OH)2，BK2CO3，CHCl。(2)根據(jù)題意，回答下列問題：①加入過量A的目的是除盡Mg2＋和SOeq\o\al(2－,4)，②加入過量B的目的是除盡過量的Ba2＋，③加熱煮沸的目的是使HCl揮發(fā)。(3)操作Ⅰ是過濾。解析：當(dāng)有多種雜質(zhì)共存時，要使雜質(zhì)除去，必須考慮到所加試劑是過量的，而且過量的試劑在后面步驟中必須能除去，要除去Mg2＋，可用含OH－的試劑，除SOeq\o\al(2－,4)可用含Ba2＋的試劑，故先加入Ba(OH)2溶液。加入的過量Ba(OH)2溶液中的Ba2＋可用K2CO3溶液除去，過量Ba(OH)2溶液中的OH－，以及過量K2CO3溶液中的COeq\o\al(2－,3)，可用稀鹽酸除去，最后加熱煮沸可除去HCl。1．原理利用Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓(白色)，BaSO4具有不溶于稀鹽酸、稀硝酸的特性。2．試劑可溶性鋇鹽(BaCl2)、稀鹽酸。3．檢驗的誤區(qū)(1)只加可溶性鋇鹽，不酸化。誤將COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)、SOeq\o\al(2－,3)等干擾離子判斷成SOeq\o\al(2－,4)。因上述離子會產(chǎn)生BaCO3、Ba3(PO4)2、BaSO3白色沉淀。(2)誤將Ag＋、Pb2＋判斷成SOeq\o\al(2－,4)。如向待測液中滴加BaCl2溶液，再加稀鹽酸有白色沉淀便斷定含SOeq\o\al(2－,4)。其錯誤是未注意溶液中不含SOeq\o\al(2－,4)，而含Ag＋等也會產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。Ag＋＋Cl－=AgCl↓(白色)。(3)誤將SOeq\o\al(2－,3)判斷成SOeq\o\al(2－,4)。如向待測液中滴加用鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀，便誤以為有SOeq\o\al(2－,4)。其錯誤是未注意在酸性環(huán)境中NOeq\o\al(－,3)具有強氧化性，發(fā)生反應(yīng)：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,3)=BaSO3↓(白色)，3BaSO3＋2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3BaSO4(白色)＋2NO↑＋H2O。4．檢驗的方法被檢液eq\o(→,\s\up15(加足量),\s\do15(稀鹽酸酸化))無現(xiàn)象eq\o(→,\s\up15(滴加BaCl2),\s\do15(溶液))有無白色沉淀(判斷有無SOeq\o\al(2－,4))。1.檢驗SOeq\o\al(2－,4)時，為什么要加入稀鹽酸酸化？提示：溶液中的COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等離子，也能與Ba2＋發(fā)生反應(yīng)，分別生成BaCO3、BaSO3白色沉淀，但它們都能溶于稀鹽酸，而BaSO4不能溶于稀鹽酸，所以加入稀鹽酸可以排除COeq\o\al(2－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等離子的干擾。同時，Ag＋與Cl－反應(yīng)生成的AgCl也是不溶于稀鹽酸的白色沉淀，加入稀鹽酸還可以排除Ag＋的干擾。2．某溶液中加入BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀，原溶液中一定含SOeq\o\al(2－,4)嗎？提示：不一定。原溶液中也可能含有Ag＋、COeq\o\al(2－,3)等離子。3．檢驗SOeq\o\al(2－,4)時，可用稀硝酸代替稀鹽酸進行酸化嗎？提示：不能。不能排除SOeq\o\al(2－,3)的干擾。[例4]某研究性學(xué)習(xí)小組的三位學(xué)生設(shè)計了下述三個方案，并都認(rèn)為：如果觀察到的現(xiàn)象和自己設(shè)計的方案一致，即可確認(rèn)試液中有SOeq\o\al(2－,4)。方案甲：試液eq\o(→,\s\up15(BaCl2溶液))白色沉淀eq\o(→,\s\up15(足量稀HCl))沉淀不溶解。方案乙：試液eq\o(→,\s\up15(足量稀HCl))無沉淀eq\o(→,\s\up15(BaCl2溶液))白色沉淀。方案丙：試液eq\o(→,\s\up15(足量稀HNO3))無沉淀eq\o(→,\s\up15(BaNO32溶液))白色沉淀。試評價上述各方案是否嚴(yán)密，并分別說明理由。[思路分析]評價方案是否嚴(yán)密，主要考慮是否能消除干擾離子。[解析]三個方案分析如下：(1)方案甲先向試液中加入氯化鋇溶液，生成的白色沉淀有兩種可能：一種是與氯離子結(jié)合而生成的氯化銀(即試液中可能含有Ag＋)，一種是與鋇離子結(jié)合而生成的硫酸鋇、亞硫酸鋇、碳酸鋇、磷酸鋇(即試液中可能含有SOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4))。上述沉淀中只有亞硫酸鋇、碳酸鋇、磷酸鋇能溶于鹽酸，因而此方案不能確認(rèn)試液中含SOeq\o\al(2－,4)。(2)方案乙先向試液中加入鹽酸，沒有產(chǎn)生沉淀，排除了試液中含有Ag＋的可能。然后再向此酸性溶液中加入氯化鋇溶液，只有硫酸鋇不溶于鹽酸，排除了其他離子的干擾，因而此方案是正確的。(3)方案丙與方案乙相似，不同之處是：用硝酸代替了鹽酸，用硝酸鋇溶液代替了氯化鋇溶液。由于硝酸有強氧化性，可將SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，因此不能排除SOeq\o\al(2－,3)的干擾。[答案]甲方案不嚴(yán)密，因為含有Ag＋而不含SOeq\o\al(2－,4)的溶液也會出現(xiàn)此方案的現(xiàn)象；乙方案嚴(yán)密，因為含有SOeq\o\al(2－,4)的溶液才會出現(xiàn)此方案的現(xiàn)象；丙方案不嚴(yán)密，因為含有SOeq\o\al(2－,3)而不含SOeq\o\al(2－,4)的溶液也會出現(xiàn)此方案的現(xiàn)象。某溶液中含有較大量的Cl－、COeq\o\al(2－,3)、OH－等3種陰離子，如果只取一次該溶液就能夠分別將3種陰離子依次檢驗出來，下列實驗操作順序正確的是(B)①滴加Mg(NO3)2溶液②過濾③滴加AgNO3溶液④滴加Ba(NO3)2溶液A．①②④②③ B．④②①②③C．①②③②④ D．④②③②①解析：若第一步加的是Mg(NO3)2溶液，則會有Mg(OH)2和MgCO3兩種沉淀，這樣就無法判定該溶液中含有的是哪種離子，同理也可將③排除，則第一步加的必是④，生成沉淀的則必是COeq\o\al(2－,3)；將其過濾，濾液中還有Cl－、OH－，滴加Mg(NO3)2溶液即可將OH－沉淀下來，再過濾，向濾液中滴加AgNO3溶液即可檢驗出Cl－。1．在精鹽的提純實驗中，下列說法正確的是(C)A．該實驗得到的NaCl中無其他任何雜質(zhì)B．檢驗所得NaCl中是否混有BaCl2，可用AgNO3溶液C．該實驗分為溶解、過濾和蒸發(fā)三個步驟D．除去雜質(zhì)時，不必考慮所加試劑的順序解析：該實驗得到的NaCl中可能仍混有其他可溶性雜質(zhì)，故A項錯誤。AgNO3溶液遇NaCl或BaCl2均產(chǎn)生白色沉淀，因此B項不可行。除去雜質(zhì)時，要考慮所加試劑的順序，前面所加的試劑過量時，后面的步驟中必須能夠除去，因此D項錯誤。2．提純含有少量Ba(NO3)2雜質(zhì)的KNO3溶液，可以使用的方法為(D)A．加入過量的Na2CO3溶液，過濾，向濾液中滴加適量的稀硝酸B．加入過量的K2SO4溶液，過濾，向濾液中滴加適量的稀硝酸C．加入過量的Na2SO4溶液，過濾，向濾液中滴加適量的稀硝酸D．加入過量的K2CO3溶液，過濾，向濾液中滴加適量的稀硝酸解析：雜質(zhì)離子為Ba2＋，可加COeq\o\al(2－,3)或SOeq\o\al(2－,4)，使之形成沉淀除去，但為了不引入新的雜質(zhì)，需用鉀鹽，可選用K2CO3溶液，過量的K2CO3滴