2.1.1物质的分离与提纯 课件 2023-2024学年高一上学期化学苏教版（2019）必修第一册

2.1.1 物质的分离与提纯 【学习目标】 1.初步学会过滤、结晶、萃取和分液、蒸馏等分离物质的实验方法，能独立完成一些简单的物质分离、提纯的实验操作 2.初步了解根据混合物的性质选择不同的分离方法对物质进行分离的方法。 日常生活中，我们所接触的各种各样的物质，大多数都是混合物，而化学研究、工业生产中经常要对混合物进行分离和提纯，如：自来水的净化处理、海水通过日晒得到粗盐等。 分离:是通过适当的方法,把混合物中的几种物质分开,每一种组分都要保留下来,并恢复到原状态,如原来是固体，最后还是固体，得到比较纯的物质. 提纯:将混合物中的杂质（不需要的物质）通过物理或化学方法除掉而得到所需物质的过程。提纯的原则为：不增（不引入新的杂质）、不减、易分离、易复原。 分离和提纯有什么不同？ 如果有铁屑和铜屑的混合物，你能用哪些方法将铁屑分离除去？ 1、用磁铁将混合物中的铁屑分离出来 2、加盐酸 物理方法 化学方法 方法2中如何分离出铜屑？ 通过怎样的操作可以从溶液中得到固体？ 讨论 问题讨论 原理：利用物质的溶解性差异，将液体和不溶于液体的固体分离开来。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、过滤 仪器：漏斗、滤纸、铁架台（铁圈）、烧杯、玻璃棒。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 操作要点： 一贴、 二低、 三靠. 原理 : 利用互溶液体混合物中各组分沸点不同,进行分离提纯的操作。蒸馏一般用于分离沸点相差较大的液体混合物。 其过程是：将液态物质加热至沸点，使之汽化,然后将蒸气重新冷凝为液体的操作过程成为蒸馏。 二、蒸馏 用蒸馏原理进行多种混合液体的分离,叫分馏 温度计水银球的顶端与支管下沿处于同一水平线 蒸馏烧瓶中液体的量是烧瓶容量的1/3～2/3 在蒸馏烧瓶内放有沸石，防止暴沸 冷凝管横放时头高尾 低保证冷凝液自然下 流，冷却水进水通入 与被冷凝蒸气流向相反 给蒸馏烧瓶加热要垫石棉网 牛角管 蒸馏烧瓶 冷凝管 操作要点： 实验模拟 蒸馏烧瓶 圆底烧瓶 [交流和讨论]阅读课本P31，思考什么是萃取以及萃取剂选择的依据是什么？ 请尝试给萃取下定义。 三、萃取和分液 萃取：利用物质在互不相溶的溶剂中溶解能力不同进行分离或提纯的方法。 1、 萃取剂与原溶剂（水）不互溶、 密度有一定差异。 2、 溶质在萃取剂中的溶解能力要 比在原溶剂（水）中大。 萃取剂选择的依据： 分液 实验1 分液漏斗 分液漏斗的使用注意： 1、查漏：检查分液漏斗是否漏水 2、装液：将要萃取的溶液和萃取剂依次从上口倒入分液漏斗，量不能超过2/3，塞好旋塞 3、振荡：用右手手心压住分液漏斗玻璃塞，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来用力振荡。边振荡边放气。 5、待液体分层后，将分液漏斗上口的玻璃塞打开，或使玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔，再将分液漏斗下面的活塞拧开，使下层液体慢慢沿烧杯壁流下，上层液体从上口倒出。 4、静置：分液漏斗放在铁圈上，静置 分液漏斗 分液漏斗 [活动1] 体验萃取 活动目的 ：体验萃取 活动用品： 碘的水溶液（碘：I2，溶质；水：溶剂）， I2的CCl4溶液（ CCl4 ：溶剂）， 水，四氯化碳，汽油, 酒精, 滴管 提示：试管较多，注意记录它们的标号 注意液体用量, 取液方法 实验 现象 结论 实验1:试管中注入约2 mL碘水，再注入约1 mLCCl4，振荡 注入CCl4后（是/否）分层。水层在_____，CCl4层在_____。振荡后水层颜色变_____，CCl4层显____色。 碘从___层进入 _____层 实验2:试管中注入约2 mL I2的CCl4溶液，再注入约1 mL水，振荡 注入CCl4后（是/否）分层。水层在_____，CCl4层在_____。振荡后水层颜色_____，CCl4层显___色。 是萃取 碘一直处于CCl4层, 不是萃取 上 紫 浅 下 水 CCl4 上 下 紫 不变 实验 现象 结论 实验3:试管中注入约2 mL碘水，再注入约1 mL 汽油，振荡 注入汽油后（是/否）分层。水层在_____，汽油层在_____。振荡后水层颜色变_____，汽油层显___色。 碘由___层进入 _____层, 实验4:试管中注入约2 mL碘水，再注入约1 mL 酒精，振荡 注入酒精后 （是/否）分层。 是萃取 注入酒精后不分层, 不是萃取 上 下 浅 紫 水 汽油 实验 现象 结论 实验1:试管中注入约2 mL碘水，再注入约1 mLCCl4，振荡 实验2:试管中注入约2 mL I2的CCl4溶液，再注入约1 mL水，振荡 实验3:试管中注入约2 mL碘水，再注入约1 mL 汽油，振荡 实验4:试管中注入约2 mL碘水，再注入约1 mL 酒精，振荡 碘从水层进入CCl4层,是萃取 碘一直处于CCl4层,不是萃取 碘由水层进入汽油层,是萃取 注入酒精后不分层,不是萃取 利用两种液体互不相溶、密度相差较大进行分离或提纯的方法。 分液: 如：花生油和水 开阔视野 液液萃取、固液萃取 萃 取 应用： 天然香料、药物的提取， 核染料的处理等 液液萃取在制药工业中的应用 提取青霉素装置 生活中的萃取 固液萃取 煲汤 生活中的萃取 固液萃取 泡茶 结晶：使可溶性物质从溶液中析出固体的过程 四、结晶 原理：利用加热的方法，使溶液中溶 剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。 实验用品：蒸发皿、铁架台（铁圈）….　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 操作注意事项： １、蒸发皿中的液体不能超过其容积的2/3。 ３、当出现大量固体时，应停止加热用余热蒸干。 　　　　　　 ２、蒸发过程中必须用玻璃棒不断搅拌，防止局部温度过高而使液体飞溅。 　 　 ４、不能把热的蒸发皿直接放在实验台上，应垫上石棉网。 （1）蒸发结晶 四、结晶 请问：海水通过日晒得到粗盐，其中使用了什么分离方法？ 思考 如何提纯含有少量泥沙的粗食盐？ 粗盐溶解 过滤 滤液蒸发结晶 实验室中用KClO3在MnO2催化下受热分解制取氧气。从反应后的KCl和 MnO2 混合物中分离、收回这两种物质，需要使用那些分离方法？ 【交流和讨论1】 沉淀洗涤：在过滤器中，用蒸馏水浸没固体（不能搅拌），使液体自然流下，重复2~3次 检验是否洗净：取最后一次洗涤液，加AgNO3，看是否有白色沉淀 （2）冷却结晶 原理：首先将溶液加热蒸发浓缩（配成热饱和溶液），再将热的溶液慢慢冷却析出晶体。 此法主要用于溶解度随温度变化大的物质。 现有混有少量氯化钾的硝酸钾粉末,参照课本的溶解度曲线,设计实验方案提纯硝酸钾。 【交流和讨论2】 设计思路： KCl、KNO3混合物 KCl、KNO3溶液 KNO3(Ｓ)、KCl＋ KNO3溶液 KNO3（Ｓ） 加热溶解 降温结晶 过滤 设计方案：将混合物溶于适量水中加热溶解（形成浓溶液)，自然冷却结晶，过滤得KNO3晶体。 实验方案： １、溶解：将混合物放入烧杯中，加入热 水，使固体完全溶解。(配成热饱和溶液) ２、降温结晶：将(1)所得溶液放在实验台上自然冷却到不再有固体析出。 3、过滤：将(2)所得混合物进行过滤，滤纸上的晶体即为较纯净的KNO3。 ４、重结晶：若需要更纯净的KNO3晶体，可将(3)中所得晶体再结晶「重复(1)-(3)」操作一次。 结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程，可以用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物。结晶的原理是根据混合物中各成分在某种溶剂里的溶解度的不同，通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度变小，从而使晶体析出。 总结 泥沙、Mg2+、Cl- 、Na+ MgCl2、泥沙、NaCl NaCl晶体 提纯含少量氯化镁和泥沙等杂质 的粗食盐实验方案 实验方案： 加水溶解 加入稍过量的NaOH溶液 泥沙、Mg(OH)2↓、OH-、Cl- 、Na+ 过滤 泥沙、Mg(OH)2↓ OH-、 Cl- 、Na+ 蒸发结晶 加入适量盐酸中和 过量的NaOH溶液 H+、Cl- 、Na+ 探究 １、现有含Na2SO4、MgCl2、CaCl2和泥沙的粗食盐，请设计实验方案，由粗食盐提纯NaCl。 【经典例题】 物质的分离和提纯中须注意 1、除杂时所加试剂必须过量； 2、过量的试剂也必须除去； 3、分离和提纯的方法要求最佳。 对于粗盐水(NaCl) 要除去可溶杂质离子是: Ca2+ Mg2+ SO42- 选择要加入的除杂试剂: Na2CO3 NaOH BaCl2 引入了新的离子: CO32- OH- Ba2+ BaCO3↓ HCl 杂质 试剂 化学方程式 Na2SO4 MgCl2 CaCl2 BaCl2过量的处理： 1.加入Na2CO3 BaCl2+Na2CO3＝BaCO3↓+2NaCl 2.加入盐酸 Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑ NaOH + HCl ＝ NaCl + H2O BaCl2 Na2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2NaCl NaOH MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl Na2CO3 CaCl2+Na2CO3＝CaCO3↓+2NaCl 思考 除了上述加试剂顺序外，还能不能有其他的顺序？ 加入除杂试剂的顺序是： 溶解 → BaCl2(过量) → Na0H(过量) → Na2CO3(过量) → 过滤 → 盐酸(过量) →蒸发结晶 也可以是: BaCl2→ Na2CO3 → NaOH →HCl NaOH →BaCl2→ Na2CO3 →HCl 1.只要Na2CO3加在BaCl2之后便合理 2.最后加入的盐酸可以适量也可以过量 六、层析法 原理： 根据混合物中各物质被吸附性能的不同 七、升华法 如分离I2与NaCl的混合物 八、洗气法 Cl2(HCl) CO(CO2) O2(H2O) 饱和NaCl溶液 碱溶液 碱石灰 浓硫酸等 右图所示装置有多种用途，请回答下列问题： （1）洗气：除去CO中的水蒸气，装置内应盛放 ； （2）检验：证明CO中混有CO2，装置内应盛放 ； （3）集气 （4）贮气 （5）量气 小结 ①过滤：固—液分离 ②结晶：溶解度的差异 ③分液：互不相溶的液体 ④萃取：溶解性的差异 ⑤蒸馏：各组分沸点相差较大 ⑥层析：各组分被吸附性能的不同 ⑦升华 ⑧洗气 方法 适用范围 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 分离提纯 方法 适用范围 实例 过滤 结晶 蒸馏 （分馏） 分液 萃取 3、常用的物质的分离、提纯方法 注意：不同的分离方法都有一定的适用范围，要根据不同混合物的性质选择合适的方法进行分离，且有时需要多种方法配合使用。同时在分离和提纯时也要满足基本原则：不增、不减、易分、复原。 固体与液体不互溶的混合物 粗盐的提纯 混合物中各成分在溶剂中溶解度不同，包括蒸发溶剂结晶和降温结晶 分离NaCl和KNO3的混合物 ①难挥发的固体杂质在液体中形成的混合物 ②互溶液体沸点有明显差异 蒸馏水、石油的分馏 两种互不混溶的液体混合物 CCl4和水的分离 溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同 利用CCl4从溴水中萃取溴 分离提纯 适用范围 主要仪器 实例 升华 易升华的固体与不易升华固体的分离 略 分离I2与SiO2 渗析 使胶体跟混在其中的分子、离子分离的方法 半透膜（如膀胱膜、羊皮膜、玻璃纸等） 除去Fe（OH）3胶体中的Na+、Cl-和H2O 盐析 略 略 硬酯酸钠与甘油的分离，加NaCl固体盐析 洗气 各气体与吸收剂作用不同 洗气瓶 Cl2中混有HCl（通入饱和食盐水中）；除CH4中的C2H4，通入溴水中 操作原则 “三必须”和 “四原则” 1“三必须”是： (1) 除杂试剂必须过量 (2) 过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质) (3) 除杂途径必须选最佳 2 “四原则”是： (1) 不增 提纯过程中不增加新的杂质 不减 不减少欲被提纯的物质 (2)易分离 被提纯物与杂质容易分离 易复原 被提纯物质要复原 (3) 操作简单 操作过程要简单 节省原料 用试剂一般稍过量 (4)无污染 不会产生环境污染 现需要分离下列物质，请用直线将分离实例、分离方法和选择分离方法的依据连接起来。 实 例 物质性质差异 分离方法 除去氯化钠溶液中的泥沙 溶解度随温度变化的差异 蒸馏 用CCl4提取溴水中溴单质 在不同溶剂中溶解度的差 异 过滤 分离醋酸（沸点118℃）与乙醇（沸点78.5℃） 沸点的差异较大 分液 分离汽油和水 两溶剂互不相溶 萃取 从含有氯化钠的硝酸钾溶液中 物质在水中溶解度的差异 结晶 提取硝酸钾 提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为： A 加入过量碳酸钠，过滤，除去沉淀，再加适量硝酸 B 加入过量硫酸钾，过滤，除去沉淀，再加适量硝酸 C 加入过量硫酸钠，过滤，除去沉淀，再加适量硝酸 D 加入过量碳酸钾，过滤，除去沉淀，再加适量硝酸 Ba(NO3)2 KNO3 D 提纯原则 ①不增 ②不减 ③易分离 ④易复原 1、酒精及有机物燃烧，小面积失火如何 处理？ 2、活泼金属Na、K及易燃物P着火如何灭？ 3、酸（碱）多量流在桌面？ 酸（碱）少量滴在桌面？ 浓硫酸溅皮肤？ 酸液或碱液入眼？ 先中和再抹洗 先抹后洗抹布 干布抹，再冲洗，中和 大量水冲洗，眨眼 3%NaHCO3溶液 20%硼酸 沙子 湿布覆盖 4、 玻璃割伤，如何处理？ 5、误食重金属盐如何处理？ 6、汞（水银）洒落地如何处理？ 用硫粉覆盖 喝鸡蛋清或牛奶或豆浆 小心清除玻璃，用双氧水擦洗或涂上碘酒，再用创可贴外敷 $$