高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 研究物质的实验方法导学案及答案

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第1课时 实验安全 物质的分离与提纯（1）
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知识点01 实验安全与基本规范
1．进入实验室之前的准备
在进入实验室之前，应做好预习和实验准备，熟悉实验所需的药品，掌握仪器、药品安全使用的要领，理解、掌握实验原理，熟悉实验步骤和操作要求。
2．实验过程中需注意的问题
在实验过程中应集中注意力，实验操作要规范。取用药品前须仔细核对所需药品与试剂瓶上的标签是否一致，仔细阅读使用说明，正确取用。仔细观察实验现象，如实记录，认真处理实验数据，分析实验结果，写好实验报告。同组实验的同学之间要分工协作，共同完成实验任务。遇到突发状况时，应沉着冷静，采取正确的处理方法，并及时报告老师。
在实验中应注意环境保护，减少实验排出的废气、废液和固体废物对环境的影响。
3．实验后
实验后应将药品和所用仪器收拾干净，保持实验室整洁卫生。
【即学即练1】实验室中对危险化学药品要分类并在包装标签上印有警示标志。下列化学药品的分类与警示标志对应正确的是( )
答案：B
解析：酒精、汽油属于易燃液体，高锰酸钾属于强氧化剂，浓H2SO4属于腐蚀品，故B正确。
知识点02 物质的分离和提纯
1．分离和提纯
(1)分离和提纯的区别：
分离：将混合物中的各组分分开，得到纯净的物质；
提纯：除去混合物中的杂质，保留主要物质。
(2)混合物分离提纯的依据
混合物分离提纯的依据是混合物中各组分性质（如状态、沸点、水溶性等）的差异。
(3)分离和提纯过程中，应尽量减少所需物质的损失。
2．过滤
(1)过滤适用于固液混合物的分离。
(2)主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台、滤纸等。
(3)进行过滤操作时应注意的问题：
①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；
②二低：滤纸边缘略低于漏斗边缘；液体的液面略低于滤纸的边缘；
③三靠：向漏斗中倾倒液体时，烧杯的尖嘴应靠到玻璃棒上；玻璃棒的底端应轻靠到漏斗三层滤纸一侧；漏斗颈的末端尖嘴应靠到烧杯的内壁上。
【即学即练2】下列操作中不正确的是( )
A．过滤时，玻璃棒与三层滤纸的一边接触
B．过滤时，漏斗下端紧贴烧杯内壁
C．制作过滤器时，滤纸边缘应低于漏斗口
D．过滤时，将液体沿玻璃棒注入过滤器， 并使液面高于滤纸边缘
答案：D
解析：玻璃棒下端放在三层滤纸处，目的是防止玻璃棒捅破滤纸，A项正确；漏斗下端紧靠烧杯内壁，其目的是防止液体溅出，B项正确；滤纸边缘低于漏斗边缘，并用水润湿，且不留气泡，液面要低于滤纸边缘的目的是防止液体从漏斗与滤纸之间流下，否则达不到过滤的目的，C项正确，D项错误。
3．蒸发结晶
(1)原理：
蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出，叫蒸发结晶，蒸发结晶适用于将可溶于溶剂的溶质分离出来。
(2)主要仪器：蒸发皿、三脚架或铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒。
(3)在进行蒸发操作时要注意以下几个问题：
①在加热蒸发过程中，应用玻璃棒不断搅拌，防止由于局部过热造成液滴飞溅；
②加热到蒸发皿中剩余少量液体时(出现较多晶体时)应停止加热，用余热蒸干；
③热的蒸发皿应用坩埚钳取下，不能直接放在实验台上，以免烫坏实验台或引起蒸发皿破裂要垫在石棉网上。
【即学即练3】蒸发时，下列说法正确的是( )
A．等到蒸发皿中出现较多固体时，停止加热
B．当蒸发皿盛满溶液时，用微火加热
C．将蒸发皿放在石棉网上，用酒精灯加热
D．在蒸发溶液时，为防止污染药品，一般不用玻璃棒搅拌
答案：A
解析：用蒸发皿蒸发溶液时，若蒸发皿盛满溶液，加热沸腾会使溶液大量溢出，B不正确；蒸发皿可用酒精灯直接加热，C不正确；为防止因局部过热造成液滴飞溅，应用玻璃棒不断搅拌，D不正确。
4．冷却结晶
在较高温度下蒸发溶剂，形成饱和溶液，降低温度，溶质溶解度降低，析出晶体的过程叫冷却结晶。冷却结晶主要适用于溶解度随温度变化有较大差异的物质，如KNO3。
【实验探究1】实验室用KClO3在MnO2催化下受热分解制取氧气。现从反应剩下的KCl和MnO2的混合物中分离、回收这两种物质，需要使用哪些分离方法？请简述实验方案。
答案：将混合物加适量水，使KCl完全溶解，将混合物过滤，滤渣洗涤、干燥，得到MnO2，将滤液蒸发，得到KCl固体。
【实验探究2】参照溶解度曲线，设计实验方案提纯混有少量KCl的KNO3。
KCl和KNO3的溶解度曲线
答案：将固体混合物用90℃以上的热水溶解，形成热的浓溶液，冷却至室温，过滤，将晶体洗涤、干燥，得到KNO3晶体。
【即学即练4】已知KNO3溶液中含有少量NaCl，简述如何除去NaCl并得到纯净的KNO3固体？
答案：将混合液倒入烧杯中，加热至烧杯中出现少量固体，停止加热，冷却，烧杯中出现大量固体，将混合物过滤，洗涤，干燥，即得到纯净的KNO3固体。
能力拓展
考法01 分离和提纯
1．混合物分离提纯的依据
混合物分离提纯的依据是混合物中各组分性质（如状态、沸点、水溶性等）的差异，这也是选择分离提纯方法的依据。
2．混合物分离提纯的区别
(1)分离：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。
(2)提纯：指保留混合物中的某一组分，把其余杂质通过某些方法都除去，又叫物质的净化或除杂。
【典例1】通过溶解、过滤、蒸发等操作，可将下列各组混合物分离的是( )
A．硝酸钠、氢氧化钠B．氧化铜、二氧化锰
C．氯化钾、碳酸钙D．硫酸铜、氢氧化钙
答案：C
解析：A项，NaNO3和NaOH都溶于水，无法用过滤法分离；B项，CuO和MnO2都不溶于水；D项，CuSO4、Ca(OH)2溶于水后两者会发生反应；C项，KCl和CaCO3可用过滤法分离，然后蒸发滤液即可得到KCl。
考法02 物质的分离和提纯方法
一、过滤和结晶
1．两个典型分离提纯实验探究
(1)如何分离和回收实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气后的剩余物？
(2)如何从混有少量KCl的KNO3粉末中得到KNO3固体？
2．两种结晶方法
(1)蒸发结晶：蒸发溶剂，如海水“晒盐”。蒸发时要注意：蒸发皿可直接受热；加热时用玻璃棒不断地搅动(防止热液溅出)，发现溶液出现较多固体时撤火，利用余热将溶液蒸干。
(2)降温结晶：降低饱和溶液温度，如硝酸钾的结晶提纯法。先蒸发浓缩，形成较高温度下的饱和溶液，再冷却，即有晶体析出，最后过滤得硝酸钾晶体。
【典例2】现有混有少量KCl的KNO3粉末，参照如图的溶解度曲线，回答下列问题：
KCl和KNO3的溶解度曲线
(1)KNO3和KCl均属于________(填“易溶”、“可溶”或“难溶”)物质。
(2)在生产过程中，KNO3中混有少量KCl杂质，如果要在实验室中提纯KNO3晶体，应采用________的方法。(杂质仅含KCl)
(3)具体的实验操作步骤：
①________、②________、③________、④洗涤晾干。
(4)完成(3)中①～③步操作必备的实验仪器有铁架台(带铁圈、石棉网)、烧杯、玻璃棒、________、________。
答案：(1)易溶 (2)降温结晶 (3)加热溶解 冷却结晶 过滤 (4)漏斗 酒精灯
分层提分
题组A 基础过关练
1．对于易燃、易爆、有毒的化学物质，往往会在其包装上贴上危险警告标签。下面所列的物质中，标签贴错的是( )
答案：D
解析：乙醇属于易燃物，不属于剧毒品，应贴易燃液体的标签，故D错误。
2．下列实验操作或做法不正确的是( )
A．用10 mL量筒量取8.5 mL的水
B．实验剩余的药品有的可以放回原瓶
C．把烧杯放在垫有石棉网的铁圈上加热
D．用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯
答案：D
解析：实验剩余的药品一般不能再放回原瓶，但有的试剂(如金属钠)可以放回；用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯易造成火灾。
3．下列对事故的处理方法不正确的是( )
A．如遇到电线着火，应该先关掉电闸
B．发现实验室中有大量的可燃性气体泄漏时，应立即开窗通风
C．不慎将稀盐酸溅到眼睛里，应立即用大量水冲洗，边洗边眨眼睛
D．不慎将少量浓硫酸溅到皮肤上，应立即用水冲洗，然后涂抹10%的氢氧化钠溶液
答案：D
解析：氢氧化钠溶液具有强腐蚀性，对皮肤会造成二次伤害。
4．正确的化学实验操作对实验结果和人身安全都非常重要。下图所示的实验操作正确的是( )
答案：C
解析：A.闻气体气味时，不能用鼻子直接去闻，要用手轻轻扇动，使少量气体进入鼻孔，错误；B.直接用手拿正在加热的蒸发皿，会烫伤手，移走蒸发皿应使用坩埚钳，错误；C.倾倒液体时，试管稍倾斜，试剂瓶口紧贴试管口，标签向手心，瓶塞倒放桌面上，正确；D.稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯壁慢慢倒入水中，错误。故选C。
5．下列实验操作或做法不正确的是( )
A．用10 mL量筒量取8.5 mL的水
B．实验剩余的药品有的可以放回原瓶
C．把烧杯放在垫有石棉网的铁圈上加热
D．用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯
答案：D
解析：实验剩余的药品一般不能再放回原瓶，但有的试剂(如金属钠)可以放回；用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯易造成火灾。
6．下列仪器用于过滤或蒸发分离物质的是( )
①漏斗 ②试管 ③蒸发皿 ④天平 ⑤烧杯 ⑥研钵
A．①③④ B．①②⑥ C．①③⑤ D．①③⑥
答案：C
解析：过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台，蒸发需要酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、铁架台，则用于过滤或蒸发分离物质的仪器为①③⑤。
7．实验室进行过滤和蒸发操作时，都要用到的仪器是( )
A．烧杯 B.玻璃棒 C.蒸发皿 D.酒精灯
答案：B
8．下列实验操作：①取液体试剂；②取固体试剂；③溶解；④过滤；⑤蒸发，一定要用到玻璃棒的是( )
A．①②③B．②③④ C．①②⑤ D．③④⑤
答案：D
解析：溶解、过滤、蒸发都要使用玻璃棒。
9．以下实验操作不规范的是( )
A．焙烧海带：热坩埚放在石棉网上冷却
B．测溶液pH：用洁净的玻璃棒蘸待测液，点在pH试纸上
C．过滤：漏斗颈末端紧靠烧杯内壁
D．试管加热液体：液体为容积的三分之二
答案：D
解析：对试管里的液体加热，液体不可太多，一般不超过试管的三分之一，故D符合题意。
10．下列说法不正确的是( )
A．除去粗盐中的泥沙的提纯步骤：溶解、过滤、蒸发，且三步中都要用到玻璃棒
B．过滤时，玻璃棒与三层滤纸的一边接触，漏斗下端紧贴烧杯内壁
C．加热蒸发氯化钠溶液时，一直加热到水全部蒸干为止
D．过滤时玻璃棒的作用是引流，蒸发时玻璃棒的作用是搅拌使之受热均匀
答案：C
解析：蒸发时，当出现大量晶体，即停止加热，利用余热将其蒸干，选项C符合题意。
11．下列有关实验的步骤和操作，正确的是( )
A．粗盐提纯操作的顺序是溶解、蒸发、过滤
B．实验室制取氧气完毕后，应先停止加热，再取出导管，最后取出集气瓶
C．不慎将浓硫酸洒在桌面上，应先用烧碱溶液中和，再用湿布擦净
D．用试管夹夹持试管时，把试管夹从试管底部往上套，夹在试管中上部
答案：D
解析：收集气体完成后应先取出集气瓶，再取出导管，最后停止加热，B错误；不慎将浓硫酸洒到桌面上，应先用干布擦拭，再用大量水冲洗，C错误。
题组B 能力提升练
1．下列实验操作：①取液体试剂；②取固体试剂；③溶解；④过滤；⑤蒸发，一定要用到玻璃棒的是( )
A．①②③B．②③④ C．①②⑤D．③④⑤
答案：D
解析：溶解、过滤、蒸发都要使用玻璃棒。
2．实验室蒸发NaCl溶液时，一般有以下操作过程：
①放置酒精灯 ②固定铁圈的位置 ③放上蒸发皿 ④加热搅拌 ⑤停止加热、余热蒸干
其正确的操作顺序是( )
A．②③④⑤①B．①②③④⑤ C．②③①④⑤D．②①③④⑤
答案：B
解析：依据仪器组装的基本顺序。“先下后上”原则：放置酒精灯→依据酒精灯高度固定铁圈→放上蒸发皿→加热搅拌→停止加热、余热蒸干，故B正确。
3．下列混合物能用过滤法分离的是( )
A．酒精和水 B．食盐和蔗糖 C．泥沙和食盐 D．铜粉和铝粉
答案：C
解析：过滤是将不溶于水的固体从水溶液中分离出去的一种实验方法。酒精和水都为液体且二者互溶；食盐和蔗糖都能溶于水；铜粉和铝粉都为难溶于水的物质。
4．如图是关于蒸发的实验示意图，下列说法正确的是( )
A．组装实验装置时，应先固定好铁圈，放上蒸发皿，再放酒精灯
B．给蒸发皿内所盛液体加热时，必须垫上石棉网
C．玻璃棒的作用是搅拌，防止因局部过热而使固体迸溅
D．蒸发的过程中，用酒精灯一直加热到全部固体析出，没有水分
答案：C
解析：组装实验装置时，应先放酒精灯，再根据酒精灯的高度固定好铁圈，放上蒸发皿，A错误；蒸发皿可以直接加热，不用垫上石棉网，B错误；蒸发的过程中，不能直接蒸干，应在析出大量固体时用余热使其蒸干，D错误。
5．根据从草木灰中提取钾盐的实验，填写下列空白。
(1)此实验操作顺序如下：
①称量样品，②溶解沉降，③__________，④________，⑤冷却结晶。
(2)用托盘天平(指针向上的)称量样品时，若指针偏向右边，则表示(填下列正确选项的代码)________。
A．左盘重，样品轻 B．左盘轻，砝码重
C．右盘重，砝码轻 D．右盘轻，样品重
(3)在进行第③步操作时，有时可能要重复进行，这是由于________________________________。
(4)在进行第④步操作时，要用玻璃棒不断小心地搅动液体，目的是防止__________________________。
答案：(1)过滤 蒸发 (2)B (3)滤液浑浊 (4)液体飞溅
解析：此定性实验的关键是操作③、④，即将充分溶解的草木灰与悬浮物彻底分离，经蒸发、冷却结晶后得到最终所要提取的钾盐。操作时，往往要重复进行，目的是防止过滤不彻底，并且为保证提取钾盐的量，进行蒸发时要不断地用玻璃棒搅拌，以防止液体飞溅。
题组C 培优拔尖练
1．下列中草药煎制步骤中，属于过滤操作的是( )
答案：C
解析：A、冷水浸泡属于物质的溶解，错误；B、加热煎制属于加热，错误；C、箅渣取液将固体和液体分离，属于过滤操作，正确；D、灌装保存是液体转移，错误；故选C。
2．实验室制取氧气的反应为2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑，反应后从剩余物中回收二氧化锰的操作顺序正确的是(已知MnO2为黑色难溶于水的固体)( )
A．溶解、过滤、蒸发、洗涤B．溶解、过滤、洗涤、干燥
C．溶解、蒸发、洗涤、过滤D．溶解、洗涤、过滤、加热
答案：B
解析：实验室制取O2反应后固体剩余物为KCl(易溶于水)和MnO2(难溶于水)，因此可将混合物溶于水并过滤即可分离二者，而要求回收纯净MnO2，所以对MnO2还需洗涤、干燥，故选B。
3．在实验室利用胆矾晶体(CuSO4·5H2O)和烧碱溶液制备氧化铜固体，其实验过程可分为如下几个步骤：①混合；②过滤；③加热分解；④溶解；⑤洗涤。完成下列填空：
(1)实验正确的操作顺序是______________(填序号)。
(2)步骤②中所用到的玻璃仪器有_____________________。
(3)在实验过程中多次用到玻璃棒，其作用有________、________。
答案：(1)④①②⑤③ (2)玻璃棒、漏斗、烧杯 (3)搅拌 引流
解析：将胆矾晶体溶解后，在溶液中加入NaOH溶液，反应生成Cu(OH)2沉淀，将过滤所得沉淀洗涤后，加热分解即可得到CuO。
课程标准
课标解读
1．树立实验安全意识、能识别化学品安全使用标识，形成良好的实验工作习惯。
2．掌握过滤、结晶的实验要点。
1．能根据物质的性质设计物质分离的实验方案。初步学会过滤、结晶等实验基本知识和基本操作。（证据推理与模型认知）
2．遵守实验安全规则，树立实验安全意识、团队合作意识和环境保护意识，能识别化学品安全使用标识，形成良好的实验工作习惯。（科学态度与社会责任）
3．养成科学严谨的实验态度和不懈追求的探究精神。培养学生实践能力和创新精神，让学生能将自己的实验设想进一步付诸实施。（科学探究与创新意识）
选项
A
B
C
D
化学式或名称
NaOH
汽油
KClO3
乙醇
危险警告标签
A.冷水浸泡
B.加热煎制
C.箅渣取液
D.灌装保存