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5.1.2物质的分离与提纯.md

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5.1.2 物质的分离与提纯

❶过滤

过滤是用来分离_____和_____的一种操作,需要用到的仪器有:_________________。

::: details 答案:固体、液体,烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台、滤纸
(注意,其中常考的是玻璃仪器,即烧杯、漏斗、玻璃棒) :::

1.【2023全国甲27】指出下列过滤操作中不规范之处:_____________。

::: details 答案:玻璃棒没有紧靠三层滤纸处,漏斗末端较长处(尖嘴部分)没有紧靠在“盛滤液”的烧杯内壁 :::

吸滤(抽滤)、减压过滤

  减压过滤操作也就是抽滤,是利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低,以达到固液分离的目的的操作。其装置需要布氏漏斗、抽滤瓶、胶管、抽气泵、滤纸等组装而成。如下图所示:

练习1.

A        B       C       D

::: details 【答案】D :::

❷渗析

  利用半透膜将溶液和胶体分离的方法,胶体中胶粒的直径介于1~100nm,不会通过半透膜,溶质分子直径小于1nm,可以透过半透膜。例如分离淀粉和食盐水。

❸蒸馏

  蒸馏是一种热力学的分离工艺,它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同,使低沸点组分蒸发,再冷凝以分离整个组分的单元操作过程,是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。一般两种液体的沸点差在____以上用蒸馏。
蒸馏需要用到的仪器有_____________。

::: details 答案:30℃;酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管(尾接管)、锥形瓶(接收器)、铁架台、石棉网 :::

1.指出下图蒸馏装置错误的地方。

::: details 答案:
1.温度计的水银球应与蒸馏烧瓶支管的下口相切;
2.冷凝水应下进上出。 :::

2.指出下图蒸馏装置错误的地方。

::: details 答案:

:::

水蒸气蒸馏

  水蒸气蒸馏系指将含有挥发性成分的植物材料与水共蒸馏,使挥发性成分随水蒸气一并馏出,经冷凝分取挥发性成分的浸提方法。该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水中稳定且难溶或不溶于水的植物活性成分的提取。

::: tip 使用此法被提纯的物质必须具备以下条件:
①不溶于水或微溶于水;
②具有一定的挥发性;
③在共沸温度下与水不发生反应;
:::

减压蒸馏中,几个装置的作用:
1.玻璃管__________.
2.T形导管___________.
3.T形导管为什么不能过长?_____________. ::: details 答案:
1.平衡压强,防止装置内压强过大发生危险
2.可以将在导管中冷凝下的水及时排出
3.防止生成过多的冷凝水 :::

❹分馏

  分馏是分离几种不同沸点的混合物的一种方法,过程中没有新物质生成,只是将原来的物质分离,属于 【物理变化】。分馏是对某一混合物进行加热,针对混合物中各成分的不同沸点进行冷却分离成相对纯净的单一物质过程。
  分馏实际上是多次蒸馏,它更适合于分离提纯沸点相差不大的液体有机混合物。如煤焦油的分馏、【石油的分馏】。当物质的沸点十分接近时,约相差25度,则无法使用简单蒸馏法,可改用分馏法。分馏是分离提纯液体有机混合物的沸点相差较小的组分的一种重要方法。进行分馏可以解决蒸馏分离不彻底,多次蒸馏操作繁琐,费时,浪费极大的问题。石油就是用分馏来分离的。

分馏用到的实验仪器有___________________________.

::: details 答案:圆底烧瓶、刺形分馏柱、蒸馏头、温度计、直形冷凝管、尾接管、接收器(锥形瓶) :::

石油的分馏

  工业上先将石油加热至400℃~500℃之间,使其变成蒸气后输进分馏塔。在分馏塔中,位置愈高,温度愈低。石油蒸气在上升途中会逐步液化,冷却及凝结成液体馏分。分子较小、沸点较低的气态馏份则慢慢地沿塔上升,在塔的高层凝结,例如燃料气(Fuel Gas)、液化石油气(LPG.)、轻油(Naphtha)、煤油(Kerosene) 等。分子较大、沸点较高的液态馏份在塔底凝结,例如柴油(Diesel)、润滑油及蜡等。在塔底留下的黏滞残余物为沥青及重油(Heavy Oil),可作为焦化和制取沥青的原料或作为锅炉燃料。不同馏份在各层收集起来,经过导管输离分馏塔。这些分馏产物便是石油化学原料,可再制成许多的化学品。其属于【物理变化】

石油的裂化、裂解

  如果想要获得碳原子数更小的烃类(如乙烯、丙烯),我们就需要对石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃进行裂解,以比裂化更高的温度,使这些长链烃断裂成乙烯(CH2=CH2)、丙烯(CH2=CH-CH3)等气态短链烃

  干馏是固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。干馏的结果是生成各种气体、蒸气以及固体残渣。煤干馏。煤化工的重要过程之一。煤的干馏指煤在隔绝空气条件下加热、分解,生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程,煤的干馏是属于【化学变化】

❻升华法

用于固固分离,其中有一组分容易升华,例如分离碘和氯化钠固体。装置如图。

❼萃取、反萃取、分液

  萃取,是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。CCl4和苯是常用的两种萃取剂(有机溶剂),CCl4密度大于水,在下层;苯密度小于水,在上层。萃取之后,有机溶剂在哪一层,则颜色就在哪一层。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作,叫做分液。分液和萃取一般选用【梨型分液漏斗】

  例如:用CCl4萃取溴水中的溴。

例题1

例题2.
1.下列有关分液操作的叙述正确的是(  )
A.应选用球形分液漏斗进行分液,使用前要检查是否漏水
B.将混合液倒入分液漏斗,塞紧玻璃塞,上下振荡
C.混合液摇匀后,立即将分液漏斗放在铁圈上静置,分层
D.打开分液漏斗的玻璃塞,再打开旋塞,使下层液体从分液漏斗下端放出,待下层液体完全流出后关闭旋塞,把上层液体从分液漏斗上口倒出

::: details 答案:D :::

例题3.
【题目】下列有关萃取和分液的说法中正确的是(  )
A.萃取过程是化学变化
B.能用酒精萃取溴水中的溴单质
C.碘的四氯化碳溶液呈紫红色
D.可以用分液将酒精和水分离
::: details 答案:C ::: 例题4.
萃取碘水中的碘,可选取的萃取剂是(  )
①四氯化碳;②汽油;③酒精.
A.只有①
B.①和②
C.①和③
D.①②③
::: details 答案:B ::: 例题5. 分液漏斗是把密度不同且互不相溶的液体分离的仪器.下列各组物质中,能用分液漏斗进行分离的是(  )
A.四氯化碳和液溴
B.汽油和花生油
C.苯和食盐水
D.酒精和水

::: details 答案:C :::

例题6.
分液漏斗能用于互不相溶的两种液态物质的分离.能用分液漏斗进行分离的一组物质是(  )
A.硝酸和水
B.氢氧化铁固体和水
C.苯和水
D.乙酸和乙醇

::: details 答案:C :::

例题7.
下列有关萃取和分液的说法中正确的是(  )
A.萃取过程是化学变化
B.萃取剂不能与原溶剂互溶
C.分液时要用到长颈漏斗
D.以用分液将酒精和水分离

::: details 答案:B :::

如何萃取得更完全?

例题1.
【多选】提高萃取效率的方法有(  )
A.增大有机溶剂用量
B.降低分配比
C.提高分配比
D.少量多次

::: details 答案:ACD :::

分液

如何分离苯和苯酚?

反萃取


  反萃取,是用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程。为萃取的逆过程。湿法冶金常用的反萃取剂主要有无机酸如H2SO4、HNO3、HCl及无机碱如NaOH、NH3·H2O、Na2CO3等。反萃取剂主要起破坏有机相中被萃组分结构的作用,使被萃组分生成易溶于水的化合物,或生成既不溶于水也不溶于有机相的沉淀。


例题1.【2023福建泉州质检】

::: details 答案:适当提高稀硫酸的浓度、用萃取剂分多次萃取、增加稀硫酸的量 :::

例题2.【2023福建质检】

::: details 答案:H2SO4,Na2SO4 :::

❽粗盐的提纯

练习1.

A        B       C       D

::: details 答案:B
【分析】称量一定质量的粗盐,加水溶解,得到粗盐水,加入NaOH溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液,注意碳酸钠必须在氯化钡之后加入,得到硫酸钡、碳酸钙、氢氧化镁沉淀,过滤除去,滤液加入过量盐酸,蒸发结晶得到精盐。
【详解】A.溶解时需要烧杯、玻璃棒,故A正确;
B.用粗盐为原料制备精盐的操作中,不需要用蒸馏装置,故B错误;
C.结晶时需要蒸发,故C正确;
D.分离泥沙及难溶固体,需要过滤装置,故D正确;
故选B。 :::

练习2.

实验室将粗盐提纯并配制的溶液。下列仪器中,本实验必须用到的有(   )
①天平    ②温度计    ③坩埚    ④分液漏斗    ⑤容量瓶    ⑥烧杯    ⑦滴定管    ⑧酒精灯

A.①②④⑥   B.①④⑤⑥   C.②③⑦⑧   D.①⑤⑥⑧

A        B       C       D

::: details 【答案】D
【详解】实验室将粗盐提纯时,需要将其溶于一定量的水中,然后将其中的硫酸根离子、钙离子、镁离子依次用稍过量的氯化钡溶液、碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液除去,该过程中有过滤操作,需要用到烧杯、漏斗和玻璃棒;将所得滤液加适量盐酸酸化后蒸发结晶得到较纯的食盐,该过程要用到蒸发皿和酒精灯;用提纯后得到的精盐配制溶液的基本步骤有称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀等操作,需要用到天平、容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等。综上所述,本实验必须用到的有①天平、⑤容量瓶、⑥烧杯、⑧酒精灯,因此本题选D。 :::