2020版导与练一轮复习化学课件：第一章 从实验学化学 第2讲　物质的分离和提纯 .ppt

第2讲 物质的分离和提纯,【考纲要求】 掌握常见物质分离和提纯的方法。,考点突破,真题体验,考点突破 梳理、讲解、训练 一站式突破,知识梳理,考点一 物质分离提纯常用的物理方法,1.分离与提纯的区别与联系,2.分离、提纯的常用物理方法分析,不相溶的固体与液体,大,互不,相溶,不反应,取下,上口的塞子,上,下,下,上,胶体,长,短,【思维诊断】 1.左栏为物质分离、提纯的常用方法,右栏为待分离的混合物,请用线将左、右两栏间的对应关系连起来。,提示:c a b e d g h f,2.下列中草药煎制步骤中,属于过滤操作的是 (填字母,下同),属于蒸发浓缩的是 。,提示:C B,考点演练,考向一 分离、提纯的原理与方法 1.(2018·山东名校联盟期末联考)炼丹秘诀中的“抽汞法”有如下叙述:“朱砂不计多少。入沙锅中以炭屑填平锅口,剪蛎壳板如锅大密钻小窍盖之,却将空沙锅一个与前锅二口相合,铁丝固济(包括用铁丝缠和用盐泥固济二法),地下掘一穴安埋空锅,煅炼之后候冷取出,大概银朱一两只有真汞三钱。”文中涉及的操作方法是( ) A.蒸馏 B.升华 C.干馏 D.萃取,解析:意思为“向一沙锅中放入一定量的朱砂,用炭屑填平锅口,剪与锅一般大蛎壳板,在上面钻许多小孔,盖在锅上,再将一空沙锅与该锅的口密合,再用铁丝等固定密封,在地上挖一洞,将空锅放在洞口上,加热煅烧,冷却后可以得到汞”。即通过加热反应产生的汞蒸气冷却后得纯净汞。,A,2.(2018·湖南浏阳期中联考)下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是( ),D,解析:乙醇与水互溶,用乙醇萃取无法分离出溶于水中的碘,选项A错误;乙酸乙酯与乙醇互溶,用分液法无法分离,选项B错误;硝酸钾的溶解度受温度变化影响较大,而氯化钠的溶解度受温度变化影响不大,可以用重结晶的方法除去硝酸钾固体中混有的氯化钠,选项C错误;乙醚与丁醇的沸点相差较大,可以用蒸馏法分离,选项D正确。,3.下列有关物质的分离说法正确的是( ) A.可用加热法分离NH4Cl(s)和I2(s) B.碘水中加CCl4振荡静置后,上层为紫色,下层几乎为无色 C.工业上制无水酒精通常是将生石灰与95%酒精混合后蒸馏 D.蒸馏、分馏、干馏都是利用组分沸点不同而分离的方法,解析:加热时氯化铵分解,碘升华,温度较低时重新生成固体,不能分离,故A错误;四氯化碳密度比水大,下层呈紫色,故B错误;生石灰与水反应消耗水,再蒸馏可得到无水乙醇,故C正确;干馏为复杂的化学变化,故D错误。,C,分离与提纯方法的选择 1.“固+固”混合物的分离(提纯),练后反思,2.“固+液”混合物的分离(提纯),3.“液+液”混合物的分离(提纯),考向二 分离仪器或装置的识别和选择 4.完成下列实验所选择的装置或仪器都正确的是( ),解析:植物油和氯化钠溶液互不相溶,可用分液法分离,A项正确;除去氯化钠晶体中混有的氯化铵晶体应用加热分解法,而不能用蒸馏法,B项错误;分离CCl4中的Br2应用蒸馏法,不能用过滤法,C项错误;NaOH溶液可以同时吸收CO2和HCl,D项错误。,A,5.实验室可用硫酸酸化的Na2Cr2O7溶液氧化正丁醇制备正丁醛(反应温度9095 ),实验装置和相关数据如下:,下列说法正确的是( ) A.温度计a、b的水银球中有错误的一处是b B.冷凝管中的冷却水从d口进、c口出 C.除去粗产品中的水分可用分液的方法 D.用蒸馏法除去产品中的正丁醇,可控制温度为117.2 ,C,解析:温度计a测定的是反应液的温度,应将水银球插入反应液中,A项错误;冷却水从下口进、上口出,B项错误;由于正丁醛微溶于水,可用分液的方法除去粗产品中的水分,C项正确;若控制温度为117.2 ,则正丁醇必将同时被蒸出,D项错误。,强化突破3 高考中常见的过滤、冷凝装置,要点解读,1.过滤装置 (1)抽滤 装置:,特点:由于水流的作用,使吸滤瓶中气体的压强减小,故使过滤速率加快。,(2)恒温漏斗 装置:,特点:防止过滤时有溶质随温度降低而结晶析出,(3)恒压漏斗 装置:,特点:恒压漏斗又称为滴液漏斗,优点是添加溶液时不受外界因素影响,滴液顺畅,滴液时不用打开上口的玻璃塞。,2.蒸馏、冷凝装置 (1)蒸馏、冷凝装置的创新 装置:,特点:图1、图2、图3由于冷凝管竖立,使液体混合物能冷凝回流,若以此容器作反应容器,可使反应物循环利用,提高了反应物的转化率。,(2)减压蒸馏 装置:,特点:减压蒸馏(又称真空蒸馏)是分离和提纯化合物的一种重要方法,尤其适用于高沸点物质和那些在常压蒸馏时未达到沸点就已受热分解、氧化或聚合的化合物的分离和提纯。,3.洗气装置的创新双耳球吸收法 装置:,特点:由于双耳球上端球形容器的容积较大,能有效地防止倒吸。故该装置既能除去气体中的气态杂质,又能防止倒吸。,对点专训,1.苯甲酸常用于抗真菌及消毒防腐。实验室常用高锰酸钾氧化甲苯制备苯甲酸,其装置如图1所示(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去)。实验过程如下:,将5.4 mL甲苯、100 mL水、几粒沸石加入250 mL三颈瓶中。 装上冷凝管,加热至沸后分批加入16 g高锰酸钾,回流反应4 h。 将反应混合物趁热减压过滤,并用热水洗涤滤渣,将洗涤液并入滤液中。 滤液加入盐酸酸化后,抽滤(装置如图2)、洗涤、干燥得苯甲酸粗产品。,(1)图1冷凝管中冷水应从 (填“a”或“b”)管进入,图2中仪器X的名称为 。 (2)抽滤操作与普通过滤相比,除了得到沉淀较干燥外,还有一个优点是 。 (3)第一次过滤时,若溶液呈红色,可加入的试剂是 (填字母)。 a.H2O b.CCl4 c.NaHSO3 d.HNO3,解析:(1)冷凝管采用“下口进上口出”的原则,冷凝效果好;图2中仪器X是抽滤操作用到的布氏漏斗。 (2)抽滤比普通过滤速度快。 (3)第一次过滤时,若溶液呈红色,说明溶液中含有过量的高锰酸钾,需要加入具有还原性的试剂,四个选项中只有 NaHSO3具有还原性,故选c。,答案:(1)a 布氏漏斗 (2)过滤速度快 (3)c,2.实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图,相关物质的沸点见附表)。其实验步骤为,附表:相关物质的沸点(101 kPa),步骤1:将三颈烧瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升温至60 ,缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却。 步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。 步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后过滤。 步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。,(1)实验装置中冷凝管的主要作用是 ,锥形瓶中的溶液应为 。,解析:(1)冷凝管的主要作用是冷凝回流,防止反应物逸出,提高原料的利用率。由于液溴易挥发且溴蒸气有毒,不能直接排入空气,需要用NaOH等强碱溶液吸收尾气。,答案:(1)冷凝回流 NaOH溶液(合理即可),解析:(2)苯甲醛与溴单质是在AlCl3的催化作用下发生取代反应生成间溴苯甲醛。(3)NaHCO3可以与Br2及盐酸反应,所以用NaHCO3溶液是为了除去没有反应的Br2和HCl。(4)洗涤后的有机相中含有少量的水,加入无水MgSO4的作用是作干燥剂除去有 机相中的水,吸水生成MgSO4·7H2O。(5)减压蒸馏是为了降低蒸馏的温度,防止间溴苯甲醛被氧化。,答案:(2)AlCl3 (3)Br2、HCl (4)除去有机相中的水 (5)间溴苯甲醛被氧化,(2)步骤1所加入的物质中,有一种物质是催化剂,其化学式为 。 (3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的 (填化学式)。 (4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是 。 (5)步骤4中采用减压蒸馏技术,是为了防止 。,考点二 物质分离、提纯常用的化学方法,知识梳理,1.采用化学方法完成物质分离、提纯应遵循的原则及注意事项,2.物质分离与提纯常用的化学方法,铜网,NaOH,CuO,Fe(OH)3,3.常见物质除杂举例,【思维诊断】,提示:(1) (2)× (3) (4) (5) (6)×,1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“×”。 (1)除去CuCl2溶液中混有的FeCl2、FeCl3杂质,可通过先加入氯水,再加入CuO调节pH使Fe3+转化为 Fe(OH)3而除去。( ) (2)乙烯中混有的SO2可以通过溴水除去。( ) (3)金属铜中含有的少量银和锌可以通过电解精炼法除去。( ) (4)除去FeCl2溶液中混有的CuCl2:加入过量铁粉,过滤。( ) (5)除去SO2中的少量HCl,可将混合气体通过饱和 NaHSO3溶液。( ) (6)除去甲烷中的乙烯可将气体通过盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶。( ),2.填空:,提示:NaOH溶液 分液 水 溴水 洗气 饱和碳酸钠溶液 分液,3.为什么除去Cl2中的HCl气体要用饱和食盐水,除去CO2中的HCl用饱和碳酸氢钠溶液?,考点演练,考向一 分离提纯试剂和方法的选择,1.(2018·湖南浏阳三校期中联考)为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+及 、泥沙,得到纯净的NaCl,可将粗盐溶于水,然后在下列操作中选取必要的步骤和正确的操作顺序是( ) 过滤 加过量的NaOH溶液 加适量盐酸 加过量Na2CO3溶液 加过量BaCl2溶液 A. B. C. D.,C,2.(2018·江西南昌第二中学模拟)为提纯下列物质(括号内的物质是杂质),所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是( ),解析:氯水具有氧化性,能将溴化钠中的溴离子和碘化钠中的碘离子氧化,不会得到溴化钠,故A错误;氢氧化钠溶液可与氯化铵反应从而将原物质除掉,不符合除杂原则,故B错误;CO与灼热的CuO粉末反应生成铜和二氧化碳,可将杂质除去,故C正确;NaOH溶液可与SiO2和Al2O3反应,从而将原物质除掉,不符合除杂原则,故D错误。,C,3.下列实验的试剂、装置选用不合理的是( ),B,解析:甲装置中饱和碳酸氢钠溶液可除去HCl,浓硫酸可除去H2O,A正确;干燥管中的无水氯化钙在除去水的同时NH3也会被吸收,B错误;干燥管中碱石灰的成分为生石灰与氢氧化钠,可除去CO2和H2O,C正确;丙装置中灼热的铜网可除去O2,D正确。,分离提纯题的思维步骤 第一步:确定被提纯物质与除杂对象 对比两者物理性质、化学性质的差异,利用差异性(溶解度差异、密度差异、熔沸点差异、与某些物质反应的差异性等),选择合适的分离原理或除杂试剂;除杂试剂除去杂质的同时,不消耗被提纯物质,不引入新的杂质。 第二步:选择合适的分离或除杂装置 根据分离原理选择合适的分离装置(过滤、分液、蒸馏等);根据除杂试剂的状态及反应条件,选择合适的装置,液体试剂一般选洗气瓶,固体试剂一般用干燥管或U形管。 第三步:综合分析,筛选答案 综合分析物质分离是否完全,被提纯物质中的杂质是否被除去。,练后反思,考向二 分离、提纯在化学制备工艺中的应用 4.(2018·北京丰台区一模)饮茶是中国人的传统饮食文化之一。为方便饮用,可通过以下方法制取罐装饮料茶: 关于上述过程涉及的实验方法、实验操作和物质作用中,说法不正确的是( ) A.是萃取 B.是过滤 C.是分液 D.维生素C可作抗氧化剂,解析:使成品茶中的可溶物溶于热水提取出来,故A正确;为分离不溶性茶渣,为过滤,故B正确;中混合物不分层,无分液操作,故C不正确;维生素C具有还原性,可作抗氧化剂,故D正确。,C,5.溴化钙是一种重要的化工原料,制备CaBr2·2H2O的主要流程如图:,下列说法不正确的是( ) A.试剂M是HBr,加入HBr的目的是除去过量的Ca(OH)2 B.操作为过滤,滤渣为Fe、Fe(OH)2和Fe(OH)3 C.操作具体操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 D.制得的CaBr2·2H2O可以通过以下方法测定纯度:称取一定量的样品溶于水,滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤,将滤渣洗涤、烘干、冷却、称量,计算得出CaBr2·2H2O的纯度,B,解析:由流程图可知,向溴化亚铁溶液中加入过量的氢氧化钙,过滤得到的滤液中含有溴化钙和氢氧化钙,可加入溴化氢除去多余的氢氧化钙,则加入的试剂M为HBr,故A项正确;氢氧化亚铁易被氧气氧化为氢氧化铁,操作为过滤,滤渣为Fe和Fe(OH)3,故B项不正确;操作得到的滤液中主要成分为CaBr2,在滤液中加HBr中和多余的氢氧化钙,然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到CaBr2·2H2O晶体,故C项正确;称取一定量的样品溶于水,滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤得到碳酸钙沉淀,将沉淀洗涤、烘干、冷却、称量,计算可以得出CaBr2·2H2O的纯度,故D项正确。,考试大纲明确要求“掌握常见物质的分离和提纯方法”,2018年全国卷第7题也体现了大纲要求的出题原则,5题模仿上述考题,以制备较陌生的物质二水溴化钙的工艺为载体,考查物质分离、提纯方法的选择,紧跟高考命题趋势。,练后反思,强化突破4 与沉淀有关的规范操作及答题模板,要点解读,1.沉淀剂是否过量的判断方法 (1)加沉淀剂:静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。 (2)加与沉淀剂反应的试剂:静置,取适量上层清液于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。 注意:若需称量沉淀的质量而进行有关定量实验时则只能选择(1)。,2.沉淀洗涤的目的 (1)若滤渣是所需的物质,洗涤的目的是除去滤渣表面的可溶性杂质,得到更纯净的沉淀物。 (2)若滤液是所需的物质,洗涤的目的是洗涤过滤所得到的滤渣,把有用的物质如目标产物尽可能洗出来。 3.常用的洗涤剂 (1)蒸馏水:主要适用于除去沉淀吸附的可溶性杂质。 (2)冷水:除去沉淀中混有的可溶性杂质,降低沉淀在水中的溶解度而减少沉淀损失。 (3)沉淀的饱和溶液:减小沉淀的溶解。 (4)有机溶剂(酒精、丙酮等):适用于易溶于水的固体,既减少了固体溶解,又利用有机溶剂的挥发性,除去固体表面的水分,产品更易干燥。,4.沉淀洗涤的答题规范 答题模板: 注洗涤液(沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液) 浸没(使洗涤液完全浸没沉淀或晶体) 重复(待洗涤液流尽后,重复操作23次),5.沉淀是否洗净的答题规范 答题模板: 取样(取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中) 加试剂加入××试剂(必要时加热,如检验 ) 现象(不产生××沉淀、溶液不变××色或不产生××气体等) 结论(说明沉淀已经洗涤干净),对点专训,1.生活因化学而精彩,化学因实验而生动,实验因“洗涤”而更加精确。关于沉淀或晶体洗涤的说法错误的是( ) A.洗涤的目的一般是除去沉淀或晶体表面可溶性的杂质,提高纯度 B.洗涤的试剂一般可选用蒸馏水、冷水、乙醇、该物质的饱和溶液 C.洗涤的操作是向过滤器里的固体加洗涤剂,使洗涤剂浸没固体,并用玻璃棒轻轻搅拌固体,使其与洗涤剂充分接触,待洗涤剂流下 D.洗净的检验是检验最后一次洗涤液中是否含有形成沉淀的该溶液中的离子,C,解析:A项,洗涤的目的:除去沉淀或晶体表面的可溶性杂质,得到更纯净的沉淀或晶体,提高纯度,正确;B项,洗涤的试剂常选用:蒸馏水,冷水,有机溶剂,如乙醇、丙酮等,该物质的饱和溶液,以减少固体的损失,正确;C项,洗涤的正确方法:让过滤后的沉淀或晶体继续留在过滤器中,加洗涤剂浸没沉淀或晶体,让洗涤剂自然流下,重复23次即可,不能搅拌,否则可能把滤纸弄破,错误;D项,洗净的检验是取最后一次洗涤液少许于试管中,检验是否含有形成沉淀的该溶液中的离子,正确。,2.食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。粗食盐常含有少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、 等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:,提供的试剂:饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇、四氯化碳。选择最好的试剂洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,洗涤的操作为 。,答案:沿玻璃棒向漏斗中注入75%乙醇,使溶液完全浸没NaCl晶体,待溶液流尽后,重复操作23次,3.用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀,洗涤Cu(OH)2沉淀的实验操作是 , 判断沉淀洗涤干净的实验操作和现象是 。,答案:沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水,使蒸馏水完全浸没沉淀,待蒸馏水自然流尽,重复操作23次 取少量最后一次洗涤液于一洁净的试管中,加稀硝酸酸化,再加AgNO3溶液,无白色浑浊出现,证明沉淀已洗涤干净,真题体验 考题、考向、考法 感悟中升华,1.(2017·全国卷,8)本草衍义中对精制砒霜过程有如下叙述:“取砒之法,将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳,尖长者为胜,平短者次之。”文中涉及的操作方法是( ) A.蒸馏 B.升华 C.干馏 D.萃取,B,解析:蒸馏操作用于分离两种互溶的液体;升华是利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法;干馏需要隔绝空气加强热;萃取用于分离不互溶的液体。由题干信息“精制砒霜就置火上砒烟上飞着覆器,遂凝结”等关键词可知该操作方法为升华,故选B。,2.(2015·全国卷,12)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( ) A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收,C,解析:工业上常采用Ca(OH)2作为沉淀剂,C项错误。,3.(2017·天津卷,4)以下实验设计能达到实验目的的是( ),D,解析:除去NaHCO3固体中的Na2CO3,可加水溶解制成饱和溶液,通入足量CO2气体,结晶,过滤,A项错误;制备无水AlCl3时,应将AlCl3溶液在HCl氛围中蒸发,B项错误;重结晶提纯苯甲酸时,应将粗品制成其热饱和溶液,趁热过滤,再冷却结晶,C项错误;鉴别NaBr和KI溶液,分别加入新制氯水后,用CCl4萃取,Br2的CCl4溶液呈橙色,I2的CCl4溶液呈紫红色,D项正确。,4.(2016·全国卷,26)过氧化钙微溶于水,溶于酸,可用作分析试剂,医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题: (一)碳酸钙的制备,(1)步骤加入氨水的目的是 。 小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于 。,解析:(1)石灰石与盐酸反应后的溶液中含有Ca2+、Fe3+、H+,因此加入氨水的目的是调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀;沉淀颗粒较大时,滤纸的微孔不易堵塞,有利于过滤分离。,答案:(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀 过滤分离,(2)如图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是 (填标号)。 a.漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁 b.玻璃棒用作引流 c.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁 d.滤纸边缘高出漏斗 e.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度,解析:(2)过滤时,漏斗下口的尖端应与烧杯内壁紧贴;滤纸边缘应低于漏斗边缘;用玻璃棒搅动漏斗中的混合物,易戳破滤纸使过滤失败,故a、d、e均不规范。,答案:(2)ade,(二)过氧化钙的制备,(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈 性(填“酸”“碱”或“中”)。将溶液煮沸,趁热过滤。将溶液煮沸的作用是 。,解析:(3)有少量固体存在,说明盐酸无剩余,由于CO2能溶于水,故此时的溶液呈酸性,煮沸的目的是除去溶液中的CO2,以防止与中的氨水反应。,答案:(3)酸 除去溶液中的CO2,(4)步骤中反应的化学方程式为 , 该反应需要在冰浴下进行,原因是 。 (5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是 。,解析:(4)CaCl2、NH3·H2O、H2O2反应生成CaO2、NH4Cl和H2O,由此结合原子守恒可写出该反应的化学方程式;温度过高时双氧水易分解,使H2O2利用率降低。 (5)将CaO2用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面的水分。,(5)除去结晶表面水分,(6)制备过氧化钙的另一种方法是:将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是 , 产品的缺点是 。,解析:(6)用CaCO3煅烧后的产物CaO,直接与H2O2反应制取CaO2,与(二)的步骤相比,其步骤少一步,工艺更简单,操作更方便,但其中的铁没有除去,故产品的纯度较低。,答案:(6)工艺简单、操作方便 纯度较低,点击进入 课时集训,