《物质的分离与提纯》教案

教学过程 【创设情景，导入新课】 【教师】铁和沙子的混合物该如何分离呢？ 【学生】用磁铁！ 【教师】很好，有同学想到了磁铁，由于铁具有铁磁性，而沙子没有铁磁性不会被磁铁吸引。 【教师】再比如生活中我们经常可以看到的这种有过滤网的茶杯，它的作用是将茶水和茶叶隔离开来，利用的是茶叶和水物质直径、大小的不同。 以上说的这三种都是利用物质物理性质的不同将它们分离开来的，在实际生活、生产中经常需要用到各种方法对物质进行分离和提纯。我们所见到得各种各样的物质，无论是自然界存在的，还是人工制备的，大多是混合物，因此，化学家研究物质的组成和性质的分类时，首先需要将被研究的物质从混合物中分离出来并加以提纯。 【板书】§1.2.1 物质的分离和提纯 【多媒体展示】分离与提纯的区别 物质的分离：是通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开，每一组分都要保留下来，并恢复到原状态，得到比较纯的物质。 物质的提纯：指保留混合物中的某一主要组分，把其余杂质通过一定方法都除去。 【教师】物质的分离和提纯的原则：1、不可引入新的杂质；2、不能损耗或大量减少被提纯的物质；3、分离操作简便易行、最佳。 【回忆巩固，温故知新】 【教师】初中时我们曾做个这样一个实验，对粗盐就行提纯。对于一份含有少量泥沙的粗盐怎样进行提纯呢？ 【学生】先溶解于水中，然后过滤，最后进行蒸发结晶。 【教师】请同学们考虑：怎么样的混合物可以用过滤的方法来分离？怎么样的混合物可以用蒸发的方法来分离？怎么样的混合物可以用结晶的方法来分离？然后同学们之间互相讨论，设计方案来解决以下问题。 【板书】一、过滤和结晶 【讨论1】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的混合五种分离回收者两种物质，需要使用哪些分离方法？请简述实验方案。 【学生】可以通过溶解、过滤的方法将它们分离。因为反应所得的KCl和MnO2固体，KCl易溶于水，MnO2不溶于水，因而进行分离。 【教师】这里我们已经得到了两种分离开来的物质，残留于滤纸上合得到的滤液分别是什么物质？ 【学生】滤液是KCl溶液，残渣是MnO2 【教师】通过过滤、洗涤我们就可以得到MnO2 。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 【板书】1、过滤：固液混合物的分离 【教师】滤液则要通过蒸发结晶的方法来得到KCl晶体。蒸发结晶原就是利用加热的方法，使溶液溶剂不断挥发的过程。 【板书】2、结晶：1）蒸发结晶：可溶性固体与水的分离—简称蒸发； 【教师】现在我们回忆下初中时，我们是如何在实验室中进行粗盐的分离提纯的呢？用到了哪些仪器？ 【学生】自由回答。 【教师】实验操作大致可分为三步，我们来一步步看每一步用到的仪器有哪些： 1、 溶解操作，我们要用到的仪器有烧杯，玻璃棒； 2、 过滤操作，涉及的仪器有普通漏斗，铁架台，玻璃棒及滤纸；（一贴二低三靠） 3、 加热蒸发，涉及的仪器有蒸发皿，酒精灯，坩埚钳，玻璃棒。 过滤：过滤操作过程中有一个口诀“一贴二低三靠” 蒸发：把得到的澄清滤液倒入蒸发皿，把蒸发皿放在铁架台的铁圈上，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌滤液（晶体析出时，防止固体飞溅）。 【教师】蒸发时注意要用玻璃棒不断搅拌， 等到蒸发皿中出现较多固体时，就停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。由此就得到了KCl晶体。 【过渡】如果两种固体，一种可溶于水，另一种不溶，我们就可以利用其溶解性的差异，通过过滤的方法实现分离。那如果我们想分离两种都能溶于水的固体，如氯化钾和硝酸钾粉末，要怎么办呢？ 【讨论2】请设计实验方案从氯化钾和硝酸钾粉末的混合物中提纯硝酸钾。 【学生】两者溶解度差异较大，可以用结晶的方法。 【教师】没错，在提纯混有少量氯化钾的硝酸钾的时候，我们先在较高温度下将混合物溶于水中形成溶液，然后冷却到一定温度。从图中我们可以看出，随着温度降低硝酸钾溶解度急剧下降，因此在降温过程中有大量的硝酸钾晶体析出，而氯化钾溶解度随温度变化不大，因此不会有结晶析出。再通过过滤操作就可以得到纯净的硝酸钾晶体了。 【小结】对于两种可溶性固体，若它们的溶解度随温度变化明显不同，就可以用结晶的方法。 【板书】2）降温结晶：溶解度随温度变化明显不同的可溶性固体的分离。（简称结晶） 【教师】一般我们把蒸发结晶叫做“蒸发”，而把后者称作结晶。 【过渡】过滤、蒸发、结晶是大家已经熟悉的三种分离的常用方法。那么除此之外，还有什么别的化学方法可以用来分离和提纯物质的吗？ 【合作交流，探究新知】 【教师】请同学们思考，如果要从一瓶溴水中提取溴，该怎么办？还可以采用刚才的几种分离方法吗？ 【学生】不能。 【教师】刚才我们所用的分离方法都是针对固体混合物的，而液溴和水都是液体，怎么分离液态混合物呢？ 【讨论3】如何从溴水中提取溴？ 【多媒体展示】信息提示： ①四氯化碳（CCl4）是一种难溶于水的无色油状液体，密度比水大，常用作溶剂。 ②溴在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大。 【教师】根据这样的信息，同学们可以设计方案解决把溴和水分离开来的问题吗？ 【学生】用CCl4 去溶解溴，因为溴在CCl4 中溶解度更大，可以实现分离 【实验演示】取两支试管，各加入2mL溴水，向其中一支试管中滴加1mLCCl4 溶液，震荡，静置。 【提问】请同学们观察，对比两支试管的现象，有什么不同？ 【学生】滴加CCl4溶液的试管分层了 【教师】是的，除了分层，我们还看到什么颜色变化？ 【学生】CCl4溶液密度比水大不溶于水，下层应该是CCl4溶液，而且CCl4层的颜色比上层要深很多。 【教师】那么为什么会有这样的现象呢？溴水中的溴和水分别去了哪里呢？ 【学生】溴在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大，所以溴应该是在下层的CCl4溶液层中。而上层则是水层。 【教师】没错。由于CCl4和水互不相溶，而且溴在CCl4中的溶解度远大于在水中的溶解度，因此通过滴加CCl4的方法其实我们已经将水和溴分离开来了，这种分离方法就叫做“萃取”。 【多媒体展示】 萃取原理：利用物质在互不相溶的溶剂中溶解度的不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂中，从而实现分离的方法。 【板书】二、萃取：液态混合物的分离 【教师】萃取时，像CCl4这样在液态混合物中加入的，用来萃取溶质的溶剂就叫做“萃取剂” 那么萃取剂在选择的时候要注意哪些问题呢？ 【多媒体展示】 萃取剂的选择要符合下列条件： 1、萃取剂与原溶剂不互溶、不反应 2、溶质在萃取剂中有较大的溶解度。 【教师】下面我们就用这个“萃取”的方法，来分离这瓶溴水中的溴。我们萃取这个操作通常在分液漏斗中进行。老师手上所拿的就是分液漏斗，分液漏斗上面是磨口的塞子，还有一个旋塞。 【实验演示】①将溴水和CCl4依次从上口倒入分液漏斗，其量不能超过漏斗容积的2/3，塞好塞子进行振荡；②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部，并用食指根部压紧塞子，以左手握住旋塞，同时用手指控制活塞，将漏斗倒转过来用力振荡。③然后将分液漏斗至于铁圈上静置。 [讨论4]完成了萃取之后，我们还没有将溴和水完全分离，接下来我们要如何实现溶有溴的CCl4溶液和水的完全分离呢？ 【教师】进行分液 【板书】三、分液：分离两种互不相溶、密度也不相同的液体 【教师】我们看到静置过后的溶液完全分层，接下来我们要做的就是对其进行分液操作，取我们所要的那层溶液——下层的溶有溴的CCl4 【实验演示】取出瓶塞，打开旋塞将下层液体从漏斗口放出，关闭旋塞，上层液体从上口倒出。 【教师】分液是我们要注意，打开旋塞将下层液体放出前要记得打开分液漏斗瓶塞，不然漏斗内压强与大气压不一致，液体无法正常流出。 【过渡】过滤和结晶我们是利用不同溶质在同种溶剂中溶解性的差异实现分离，萃取则是利用同种溶质在不同溶剂中溶解性的差异。除此之外，我们还可以根据物质哪些性质的差异性来对混合物进行分离呢？ [讨论5] 某些地区的自来水中含有Fe3+，要通过什么样的方法获得纯净的水？ 【教师提示】用锅煮菜的时候我们常常会发现，将锅盖翻起来的时候发现锅盖上有许多的水珠，这是为什么呢？ 【学生】煮菜是冒出的热气，碰到相对温度低的锅盖就冷凝形成水珠。 【教师】很好，同样当我们加热含有杂质的水达到沸点时，液态水将化为水蒸气，而Fe3+杂质沸点高难挥发仍会留在自来水中，我们只要将这些水蒸气冷凝下来形成水珠，收集起来就可得到纯净的水。这样的方法就做蒸馏 [板书]三、蒸馏--提纯或分离沸点不同的液体混合物 【多媒体展示】蒸馏装置：蒸馏烧瓶、冷凝管和接收器等 蒸馏操作时要注意： 1、在蒸馏烧瓶中放少量沸石或碎瓷片，防止液体暴沸。 2、冷凝管中冷却水从下口进，从上口出。 【教师】运用蒸馏的方法，可以分离沸点相差较大的液体混合物，也可以除去水等液体中难挥发或不挥发的杂质。 【知识回顾，实践应用】 [小结] 通过这节课我们知道了几种物质分离的方法，根据物质的不同性质，我们采用不同的分离提纯方法，下面我们对这些方法做一下小结。 【多媒体展示】 分离和提纯的方法 分离的物质 应用举例 固体混合物的分离 过滤 固液混合物的分离 KCl和MnO2的分离 结晶 蒸发结晶（蒸发） 可溶性固体与水的分离 食盐的水溶液中分离NaCl 冷却结晶（结晶） 两种溶解度随温度变化明显不同的可溶性固体 分离KCl和KNO3混合物 液态混合物的分离 萃取 能用一种溶剂把它从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的物质 用四氯化碳萃取溴水里的溴 分液 分离两种互不相溶、密度也不相同的液体 把溴的四氯化碳层与水层分离 蒸馏 两种互相溶解但沸点不同的液体混合物 自来水中提纯蒸馏水、石油的蒸馏， 【总结】随着分离技术的不断发展，新的分离方法不断涌现，在实验研究和化工生产中，经常需要结合各种不同的分离方法来实现物质的分离和提纯。