2022年高中化学 第一章 第一节 化学实验基本方法（第3课时）备课资料 新人教版必修1

2022年高中化学 第一章 第一节 化学实验基本方法（第3课时）备课资料 新人教版必修1课时教案备选例题例1 某实验小组仅有如下仪器或用具：烧杯、铁架台、铁圈、铁夹、三脚架、漏斗、分液漏斗、石棉网、酒精灯、玻璃棒、量筒、蒸发皿、圆底烧瓶、火柴。从缺乏仪器或用具的角度看，不能进行的实验操作项目是（ ）A.蒸发 B.萃取 C.过滤 D.蒸馏解析：蒸发需要的仪器或用品有三脚架、蒸发皿、酒精灯、玻璃棒、火柴等；萃取用到分液漏斗、烧杯、铁架台、铁圈等；过滤用到漏斗、烧杯、铁架台、铁圈、滤纸、玻璃棒等；蒸馏用到铁架台、铁圈、铁夹、石棉网、酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、火柴等。缺少滤纸不能进行过滤，缺少蒸馏烧瓶、冷凝管等不能进行蒸馏。答案：CD例2 无水乙醇是水分小于0.03%的酒精，几乎是纯粹的酒精，工业酒精是含水约4的液态乙醇。向工业酒精中加入生石灰，会发生如下化学反应：CaOO,且生成物不溶于乙醇。要在实验室中将工业酒精转化为无水乙醇，请回答下列问题：（1）下列做法中最佳的是_（填写代号）。A.加入过量的生石灰后过滤B.加入过量的生石灰后蒸馏C.加入过量的生石灰后分液（2）在你选择的实验方法中，需用到的玻璃仪器，除酒精灯以外，还有_；在该方法的实验步骤里，紧挨加热之前的操作是_，并且对此要注意的问题是_。（3）用酒精灯作为热源，在加热过程中要适时调整酒精灯的上下或左右位置，目的是_。解析：过滤和蒸馏都是重要的实验操作，要全面掌握原理、方法和所用的主要仪器，才能正确解答。（1）生石灰是不溶于酒精、难挥发的固体，而酒精是易挥发的液体。因此，由蒸馏的定义及适用范围可知采用蒸馏最佳。（2）蒸馏操作中的玻璃仪器，不能答铁架台。在蒸馏操作中，为了确保蒸馏出的蒸气及时得到冷却，要向冷凝管内通冷却水，然后才能进行加热。为了提高冷却效果，一般采取逆流操作。（3）进行蒸馏操作时，要根据组分沸点，使蒸馏烧瓶内的支管口处保持恒温。温度的显示靠温度计，温度的调节可通过控制热源的强弱来实现。答案：（1）B (2)蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶 向冷凝管内通冷却水 使水从冷凝管的下口进，上口出 （3）使蒸馏烧瓶内的支管口处保持某一恒温例3 某化学课外兴趣小组在实验室开展动手实践活动，通过实验除去下列物质中混有的少量杂质（杂质不要求回收），请你帮助他们选择合理的方法，把适量的试剂、操作方法的序号写在相应的括号内：a.加适量盐酸、过滤 b.加适量水、过滤、蒸发 c.加适量水、过滤 d.加热（高温或灼烧）e.加适量盐酸、蒸发 f.冷却热的饱和溶液、过滤(1)碳酸钙中混有少量的碳酸钠（易溶）（ ）(2)氯化钾粉末中混有碳酸钾（ ）(3)氧化钙中混有少量的碳酸钙（ ）(4)二氧化锰中混有少量的炭粉（ ） (5)硝酸钾中混有少量的食盐（ ）解析：（1）碳酸钙中混有少量的碳酸钠，碳酸钠是杂质。碳酸钙是石灰石的主要成分，难溶于水；而杂质碳酸钠易溶于水。因此选择c，加适量水，充分振荡，使碳酸钠完全溶解，然后过滤，留在滤纸上的是纯净的碳酸钙。（2）氯化钾粉末中混有碳酸钾，主要物质氯化钾和杂质碳酸钾均易溶于水，不能用过滤法分离。但碳酸钾易跟盐酸反应放出二氧化碳：+2HCl，留在溶液中的为氯化钾，将该溶液蒸发，即可得到氯化钾晶体，因此选用方法e即可。（3）氧化钙中混有碳酸钙，主要物质氧化钙溶于水后发生化学反应，变成了其他的物质，因此不能用加水过滤的方法分离。根据碳酸钙高温分解，能生成氧化钙和二氧化碳，逸出后只剩下氧化钙，便达到了除杂质提纯的目的，应当选择方法d。（4）二氧化锰中混有少量的炭粉，二氧化锰和炭粉均不溶于水，但炭粉易燃，因此可选用方法d，将二者的混合物在空气中灼烧，这时炭粉被烧掉只留下二氧化锰。（5）硝酸钾中混有少量的食盐，二者均易溶于水，不能用过滤法分离。但比较二者的溶解度可知，硝酸钾的溶解度随温度升高明显增大，而食盐的溶解度受温度变化影响不大。因此，可选用结晶法分离除杂质。即加入适量的水，加热，使混合物完全溶解。然后冷却，待晶体析出后过滤，留在滤纸上的是硝酸钾。若要提高硝酸钾的纯度，还可以将滤纸上得到的硝酸钾晶体再结晶12次，结晶次数越多，纯度越高，选择方法f。答案：（1）c (2)e (3)d (4)d (5)f点评：除杂质进行物质提纯的基本原则是：除杂不加杂，即在除去旧的杂质时不得引入新的杂质。这是选择除杂试剂及操作的基本原则。课时练案备选习题1.在中学实验中学过的可用于分离或提纯物质的方法很多，如结晶、过滤、蒸发请将分离或提纯下列各混合物最适宜的方法的名称填入括号内。（1）除去氯化钠固体中混有的碳酸氢铵（ ）;（2）除去乙醇中溶解的少量食盐（ ）;（3）分离碘的饱和水溶液（ ）;（4）除去粗盐中的泥沙（ ）;（5）从海水中提取食盐（ ）;（6）分离油和水（ ）。答案：（1）加热分解 （2）蒸馏 （3）萃取分液 （4）溶解过滤 （5）结晶 （6）分液解析：（1）中碳酸氢铵易分解，故采用加热分解法即可除去；（2）中乙醇易挥发、食盐难挥发，对二者形成的液体混合物，应采用蒸馏操作；（3）是萃取操作的最典型的例子，用四氯化碳将单质碘从水中“夺取”出来；（4）先溶解再过滤除去难溶物；（5）采取结晶法从海水中提取食盐；（6）油和水不互溶，分层，故可采用分液法进行分离。2.实验课上几名同学对萃取与分液结合进行的操作（用为萃取剂，从碘水中萃取碘）中错误的是（ ）A.饱和碘水和加入分液漏斗中后，塞上上口部的塞子，用一手压住分液漏斗上口部，一手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来振荡B.静置，待分液漏斗中液体分层后，先使分液漏斗内外空气相通（准备放出液体）C.打开分液漏斗的活塞，使全部下层液体沿承接液体的烧杯内壁慢慢流出D.最后继续打开活塞，另用容器承接并保存上层液体答案：D解析：分液漏斗中的上层液体应从上口倒出。3.实验室中现有一瓶甲和乙的混合物，已知甲和乙的某些性质如下：物质分子式熔点/沸点/密度/g甲-9857.50.93乙-84770.90据此，将甲和乙互相分离的最佳方法是（ ）A.萃取法 B.升华法C.蒸馏法 D.分液法答案：C解析：本题要求根据试题给定的甲、乙两物质的性质，综合分析后选出最佳方案。升华法显然不可行；因甲、乙两物质均可溶于水，用分液法和萃取法也不可行；故只能根据沸点的不同，采用蒸馏的方法最适合。4.开学第一次实验课上,化学老师展示了下列仪器：漏斗 试剂瓶 蒸馏烧瓶 天平 分液漏斗 量筒 燃烧匙。其中常用于分离物质的仪器是（ ）A. B. C. D.答案：B解析：漏斗用在过滤装置中；蒸馏烧瓶是蒸馏装置中的主要仪器；分液漏斗是分液装置中的主要仪器。5.下列从混合物中分离出其中的某一成分，所采取的分离方法正确的是（ ）A.利用氯化钾与碳酸钙的溶解性差异，可用溶解、过滤的方法除去碳酸钙B.由于碘在酒精中的溶解度大，所以可用酒精把碘水中的碘萃取出来C.水的沸点是100 ，酒精的沸点是78.5 ，所以可用加热蒸馏法使含水酒精变为无水酒精D.氯化钠的溶解度随温度的下降而减小，所以可用冷却法从热的含有少量氯化钾的氯化钠浓溶液中得到纯净的氯化钠晶体答案：A解析：碘在酒精中的溶解度远比在水中大得多，但酒精与水互溶，液体不分层，无法用分液漏斗分离；将酒精与水组成的混合物蒸馏，只能得到含少量水的酒精，只有先加入新制的生石灰，再蒸馏才能得到无水酒精；氯化钠的溶解度随温度的下降而减小，但减小的幅度很小，而氯化钾的溶解度减小的幅度较大，当采用冷却法结晶时，随着氯化钠晶体的析出，同时也有氯化钾晶体析出。对于温度变化时溶解度变化幅度不大的物质，一般用加热蒸发溶剂的方法。6.用下列实验装置完成对应的实验(部分仪器已省略)，能达到实验目的的是（提示：HCl和极易溶于水）（ ） A.干燥 B.尾气处理 C.蒸馏 D.尾气处理图1-1-6答案：D解析：A项中的气体进口错；B项中导管插入液面以下容易引起倒吸；C项中温度计水银球应放于蒸馏烧瓶支管口处，即A、B、C均不可能达到目的。氨气虽然易溶于水，但不易溶于有机溶剂，因此不会倒吸。其他课本、教参中的优秀题目1.（苏教版必修1）物质的分离提纯是化学实验研究常用的方法，人们常常根据混合物中各组分的性质差异，选择合适的方法分离和提纯物质。现需要分离下列物质，请用直接将分离实例、分离所依据的物质性质差异和分离方法连接起来。答案：解析：过滤法：分离不溶性固体与液体。如分离和NaCl，常用过滤器。萃取法：据物质在互不相溶的溶剂里溶解度不同，把物质分离出来，如从碘水中提取，常用分液漏斗。分液法：目的是分离不相溶的液体，如分离油和水，常用分液漏斗。蒸馏法：用于分离沸点不同的混合溶液，如乙醇与水，常用蒸馏烧瓶。2.（鲁科版必修1）动手实践：利用碘单质的一些性质，如受热会升华成碘蒸气、碘蒸气能溶解在手指上的油脂等分泌物中等，设计“在白纸上显现你的指纹”的实验。实验用品包括蒸发皿、铁架台（附铁圈）、酒精灯、碘和白纸。答案：实验步骤：（1）取一张干净、光滑的白纸,剪成长约4 cm、宽不超过试管直径的纸条,用手指在纸条上用力摁几个手印。（2）用药匙取芝麻粒大的一粒碘,放入试管中。把纸条悬于试管中(注意摁有手印的一面不要贴在管壁上),塞上橡胶塞。 （3）把装有碘的试管在酒精灯火焰上方微热一下,待产生碘蒸气后立即停止加热,观察纸条上的指纹印迹。解析：碘受热时会升华变成碘蒸气。碘蒸气能溶解在手指上的油脂等分泌物中,并形成棕色指纹印迹。每个人的手指上总含有油脂、矿物油和水。用手指在纸面上按的时候，指纹上的油、矿物油和汗水就会留在纸面上，只不过人的眼睛看不出来。当我们把这隐藏有指印的纸放在盛有碘的试管中并加热时，碘就开始升华变成紫红色的蒸气（注意，碘蒸发有毒，不可吸入）。由于纸上指印中的油脂、矿物油都是有机溶剂，因此碘蒸气上升到试管口以后就会溶解在这些油类物质中，于是指纹也就显示出来了。1.几种分离和提纯方法（人教版教参）分离和提纯方法过程应用实例倾析从液体中分离密度较大且不溶的固体分离沙和水过滤从液体中分离不溶的固体净化食用水溶解和过滤分离两种固体，一种能溶于某溶剂，另一种则不溶分离盐和沙离心分离法从液体中分离不溶的固体分离泥和水结晶法从溶液中分离已溶解的溶质从海水中提取食盐分液分离两种不互溶的液体分离油和水萃取加入适当溶剂把混合物中某成分溶解及分离用庚烷提取水溶液中的碘蒸馏从溶液中分离溶剂和非挥发性溶质从海水中取得纯水分馏分离两种互溶而沸点差别较大的液体从液态空气中分离氧和氮；石油的精炼升华分离两种固体，其中只有一种可以升华分离碘和沙吸附除去混合物中的气态或固态杂质用活性炭除去黄糖中的有色杂质色层分析法分离溶液中的溶质分离黑色墨水中不同颜色的物质2.层析分离的原理（苏教版教参）层析法又称色层分析，它的最大特点是能把试样中各种性质类似的组分彼此分离开来，而后分别加以检出或测定。这样的一些组分，如果要用化学方法来分离是十分困难的。色层分析内容极为丰富，在分析化学中广泛应用的有纸层析、薄层层析、柱层析、气相色谱分析和高压液相色谱分析等。这些分析方法从表面上看虽然差异很大，但却有一个共同分析点，即在分离过程中，都是由一种流动相带着试样经过固体相，从而使试样中的各种组分得到分离。纸层析是在滤纸条上进行的色层分析。这是一种微量的分析方法，操作和设备都比较简单，特别适用于定性检出试样中的各种组分。在层析过程中，试样中的各种组分在固定相和流动相之间不断地进行分配，因此纸层析是一种分配层析。显然，在流动相中溶解度较小，固定相吸附能力强的物质，将随着流动相沿着滤纸条向上移动较短的距离，停留在固定相的较下端。反之，在流动相中溶解度较大，固定相吸附能力弱的物质，将随流动相向上移动较长的距离，而停留在固定相的较上端。从而达到彼此分离的目的。3.纸上层析分离的实验设计（苏教版教参）方法 圆珠笔墨油的纸上层析实验用品：锥形瓶、橡皮塞、滤纸条、圆珠笔芯、铅笔、丙酮。图1-1-7 纸上层析示意图实验步骤：实验装置如图1-1-7所示。取一长条滤纸，用铅笔在距滤纸条末端2 cm处画“”记号，在记号处用蓝色（或其他颜色）圆珠笔墨油点一大圆点作为试样，然后把滤纸条固定在有切口的橡皮塞上。锥形瓶（也可用大试管）里装少量丙酮作展开剂。当将滤纸条有记号的一端浸入丙酮时，塞紧橡皮塞，半分钟内，即可看到圆珠笔墨油中所含的蓝色染料出现在滤纸条上方，绿色染料出现在滤纸条的下方。纸上层析法也可以把其他各种颜色的圆珠笔墨油成分中的多种不同色质分离在滤纸上，现象非常明显。方法 酚酞、甲基橙、蓝色圆珠笔墨油混合液的纸上层析实验用品：1%的酚酞溶液、1%的甲基橙溶液、圆珠笔芯、锥形瓶、橡皮塞、滤纸条、铅笔、丙酮。实验步骤如下：（1）将1%的酚酞溶液与1%的甲基橙溶液各10 mL相混合，再溶入少许蓝色圆珠笔墨油混匀。（2）层析方法同前。在滤纸的记号点上，用玻璃毛细管尖浸渍一小点混合液试样，晾干后再浸渍，重复几次。最后把滤纸条固定在橡皮塞上（试样斑点直径不超过0.5 cm）。在锥形瓶中加入丙酮与6 mol盐酸组成的混合液。这里，丙酮是展开剂，盐酸是甲基橙的显色剂，当把滤纸条的末端浸入这种混合液时，紧塞橡皮塞，静置片刻，可见到混合液在向滤纸上方扩散的同时，试样里的四种成分逐个分离开来，各成分产生的有色斑点如图1-1-8中所示。待混合液已扩散到滤纸上端时，取出滤纸条，放进盛有浓氨水的锥形瓶里。氨作为另一种显色剂，在滤纸条上产生的现象如图1-1-8中所示。图1-1-8 层析后滤纸条上的现象