資源簡介

第1課時 實驗安全與基礎規范 物質的分離提純
教學目標
1. 了解化學實驗的基本規范和實驗安全。
2. 初步學會過濾、結晶、蒸餾、萃取等分離物質的實驗技能，能獨立完成一些簡單的物質分離、提純的實驗操作。
3. 能根據混合物的性質選擇不同的分離方法對物質進行分離。
教學重難點
過濾、結晶、蒸餾、萃取等常用物質分離和提純的方法。
課前準備
教師的準備
①搜集相關圖片、資料并結合教學設計制作成多媒體課件。
②實驗儀器和藥品
儀器：燒杯，玻璃棒，普通漏斗，鐵架臺，鐵圈，濾紙，蒸發皿，酒精燈，坩堝鉗，分液漏斗，試管，蒸餾燒瓶，冷凝管，接收器，溫度計，沸石，錐形瓶，橡膠管等。
藥品：KCl和MnO2 粉末、溴水、CCl4 溶液等。
③其他：一個有過濾網的茶杯。
教學過程
【課程導入】化學是一門實驗學科，化學實驗是研究物質組成、結構和性質的重要方法。科學的實驗方法為化學家打開物質世界的大門提供了一把鑰匙。良好的安全防護意識和必要的實驗安全措施是進行化學實驗的前提。那么，在我們走進實驗室之前，要做哪些方面的安全準備工作和熟知哪些實驗基本規范呢？
【板書】一、實驗安全與基本規范
（講述）在實驗過程中應集中注意力，實驗操作要規范。取用藥品前須仔細核對所需藥品與試劑瓶上的標簽是否一致，仔細閱讀使用說明，正確取用。仔細觀察實驗現象，如實記錄，認真處理實驗數據，分析實驗結果，寫好實驗報告。同組實驗的同學之間要分工協作，共同完成實驗記錄。遇到突發狀況時，應沉著冷靜，采取正確的處理方法，并及時報告老師。
【引入】化學物質種類繁多，其中很多化學物質有毒、有腐蝕性、易燃、易爆，還有一些物質有放射性，那么怎樣引起人們的注意呢？
（學生）查看教材P29“常見危險化學品的分類標識”
（媒體演示）其他安全標識
（過渡）化學家在研究物質的組成和性質時，首先要獲得純凈的物質，以避免其他物質的干擾。我們所見的各種各樣的物質，大多是混合物。因此，在研究某物質時就要先將該物質從混合物中分離出來，并加以提純。
【板書】二、物質的分離提純
（講述）那么大家來說說看，物質的分離和物質的提純，兩者之間有什么區別嗎？
物質的分離：將混合物中各組成物質分開，得到比較純凈的物質，并且要求恢復到原來狀態。
物質的提純：將混合物中的主要成分（或某種指定物質）凈化，而把其它雜質除去。
回憶在初中階段，我們已經學過哪幾種分離物質的方法？
（回答）過濾、蒸發、結晶等。
（講述）請同學們考慮：怎么樣的混合物可以用過濾的方法來分離？怎么樣的混合物可以用蒸發的方法來分離？怎么樣的混合物可以用結晶的方法來分離？然后同學們之間互相討論，設計方案來解決以下問題。
【板書】（一）過濾和結晶
【思考】 實驗室制取氧氣用的是KClO3在MnO2 催化下受熱分解的方法，實驗后固體剩余物的成分有哪些？我們可以用什么方法將它們分離？
（回答）①固體剩余物是KCl和MnO2，②兩種物質在水中的溶解性不同，其中KCl易溶于水，而MnO2不溶于水，可以通過溶解、過濾的方法將它們分離。
（講述）很好，同學們已經發現了混合物中兩種產物之間性質的差異找到了解決方案。我們可以通過溶解 → 過濾 → 蒸發的步驟來分離這兩種混合在一起的固體。那么這個實驗我們要怎樣具體來實施呢？首先要選擇用到的儀器和藥品有哪些？
（學生）自由發言。
（講述）實驗操作大致可分為三步，我們來一步步看每一步用到的儀器有哪些：溶解操作，我們要用到的儀器有燒杯，玻璃棒；過濾操作，涉及的儀器有普通漏斗，鐵架臺，玻璃棒及濾紙；加熱蒸發，涉及的儀器有蒸發皿，酒精燈，坩堝鉗，玻璃棒。
【實驗】溶解：取適量蒸餾水倒入燒杯中，用藥匙取一匙混合物于水中，邊加邊用玻璃棒攪拌，直到固體不再溶解時為止。
（注意）在溶解操作時，要注意水的用量。
（講述）過濾，同時講解注意事項：
①一貼：將濾紙折疊好放入漏斗，加少量蒸餾水潤濕，使濾紙緊貼漏斗內壁。
②二低：濾紙邊緣應略低于漏斗邊緣，加入漏斗中液體的液面應略低于濾紙的邊緣。
③三靠：向漏斗中傾倒液體時，燒杯的夾嘴應與玻璃棒接觸；玻璃棒的底端應和過濾器有三層濾紙處輕輕接觸；漏斗頸的末端應與接受器的內壁相接觸。
這里我們已經得到了兩種分離開來的物質，殘留于濾紙上合得到的濾液分別是什么物質？
（回答）濾液是KCl溶液，殘渣是MnO2 。
（講述）通過過濾、洗滌我們就可以得到MnO2 。
【板書】1. 過濾：固液混合物分離。
（講述）濾液則要通過蒸發結晶的方法來得到KCl晶體。
【實驗】把得到的澄清濾液倒入蒸發皿，把蒸發皿放在鐵架臺的鐵圈上，用酒精燈加熱，同時用玻璃棒不斷攪拌濾液（晶體析出時，防止固體飛濺）。
（講述）蒸發時注意要用玻璃棒不斷攪拌， 等到蒸發皿中出現較多固體時，就停止加熱，利用蒸發皿的余熱使濾液蒸干。由此就得到了KCl晶體。
【思考】在初中我們已經學過粗鹽提純的實驗，那么現在我們進一步來思考：如何提純含有氯化鎂和泥沙等雜質的粗鹽？
（討論）交流討論，設計方案
（講述）由于粗鹽中含有氯化鎂，氯化鎂和氯化鈉一樣是溶于水的，所以要把氯化鎂除去就要選擇合適的化學試劑來實現，將其轉化為沉淀。我們可以采用這樣的方案來實現。
（媒體演示）實驗方案：
⑴ 將粗鹽溶解于水，過濾除去泥沙。
⑵ 加入稍過量的NaOH溶液。
⑶ 過濾除去沉淀物。
⑷ 在濾液中滴加適量稀HCl至溶液顯中性。
⑸ 蒸發、結晶，得到精制的NaCl晶體。
（提問）請同學們思考，加入NaOH和稀HCl溶液的作用分別是什么？
（回答）加NaOH是為了沉淀鎂離子，加稀HCl是為了中和過量的NaOH。
（講述）沒錯，NaOH與MgCl2反應生Mg(OH)2 沉淀和NaCl，而稀HCl中和過量NaOH生成的也是NaCl和水，兩個反應都不會引入新的雜質離子。再通過過濾、蒸發結晶的方法可以得到NaCl晶體。所以有時我們需要運用化學方法把物質的轉化和分離結合起來，來實現物質的提純。
如果兩種固體，一種可溶于水，另一種不溶，我們就可以利用其溶解性的差異，通過過濾的方法實現分離。那如果我們想分離兩種都能溶于水的固體，如氯化鉀和硝酸鉀粉末，要怎么辦呢？
（媒體演示）KCl和KNO3 的溶解度曲線。
【思考】根據給出的信息，請設計實驗方案從氯化鉀和硝酸鉀粉末的混合物中提純硝酸鉀。
（回答）兩者溶解度差異較大，可以用結晶的方法。
（講述）沒錯，在提純混有少量氯化鉀的硝酸鉀的時候，我們先在較高溫度下將混合物溶于水中形成溶液，然后冷卻到一定溫度。從圖中我們可以看出，隨著溫度降低硝酸鉀的溶解度急劇下降，因此在降溫過程中有大量的硝酸鉀晶體析出，而氯化鉀的溶解度隨溫度變化不大，因此不會有結晶析出。再通過過濾操作就可以得到純凈的硝酸鉀晶體了。
對于兩種可溶性固體，若它們的溶解度隨溫度變化明顯不同，就可以用結晶的方法。
在剛才的兩個實驗方案中，都用到了過濾、結晶的操作。但是分離KCl和MnO2的蒸發結晶操作和降溫結晶操作不同，這兩種分離方法分別適用于什么條件呢？
（媒體演示）
（講述）一般我們把蒸發結晶叫做“蒸發”，而把后者稱作結晶。過濾、蒸發、結晶是大家已經熟悉的三種分離的常用方法。那么除此之外，還有什么化學方法可以用來分離和提純物質的嗎？
（講解）過濾和結晶我們是利用不同溶質在同種溶劑中溶解性的差異實現分離，萃取則是利用同種溶質在不同溶劑中溶解性的差異。除此之外，我們還可以根據物質哪些性質的差異性來對混合物進行分離呢？
【思考】自來水中含有少量可溶性雜質，能通過什么方法獲得少量純凈的水？
（講述）粗鹽的提純中最終蒸發食鹽溶液獲得食鹽晶體，若我們需要的是蒸出的水分，則應如何操作？
（回答）想辦法將蒸出的水蒸氣冷凝下來，并收集。
（講述）很好，當我們加熱含有雜質的水達到沸點時，液態水將化為水蒸氣，將蒸出的水蒸氣通過冷凝管，再收集起來就可以得到純凈的水了，這種方法稱為“蒸餾”。
【板書】（二）蒸餾
1. 適用范圍：提純或分離沸點不同的液體混合物。
（提問）請同學們觀察，蒸餾裝置由哪些儀器組成？可以分成哪幾個部分？
（討論）自有討論，回答問題。
（講述）蒸餾裝置主要由蒸餾燒瓶、冷凝管和接收器組成，下面請同學們按照大屏幕上的蒸餾裝置或對照教材中的裝置圖動手操作一下，每個小組合作組裝一套蒸餾裝置。
【板書】2. 蒸餾裝置：蒸餾燒瓶、冷凝管和接收器等。
（講述）在同學們完成蒸餾裝置過程中，遇到了一些問題。我們應該注意哪些注意事項呢？
（媒體演示）蒸餾操作時要注意：
①在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片，防止液體暴沸。
②溫度計水銀球的位置應與支管底口下緣位于同一水平線上。
③蒸餾燒瓶中所盛放液體不能超過其容積的2/3，也不能少于1/3。
④冷凝管中冷卻水從下口進，從上口出。
【板書】3. 注意事項
（講述）運用蒸餾的方法，可以分離沸點相差較大的液體混合物，也可以除去水等液體中難揮發或不揮發的雜質。
【思考】請同學們思考，如果要從一瓶溴水中提取溴，該怎么辦？還可以采用剛才的幾種分離方法嗎？
（回答）不能。
（講述）剛才我們所用的分離方法都是針對固體混合物的，而液溴和水都是液體，怎么分離液態混合物呢？
（媒體演示）信息提示：
①四氯化碳（CCl4）是一種難溶于水的無色油狀液體，密度比水大，常用作溶劑。
②溴在CCl4中的溶解度比在水中的溶解度大。
（講述）根據這樣的信息，同學們可以設計方案解決把溴和水分離開來的問題嗎？
（回答）用CCl4去溶解溴，因為溴在CCl4 中溶解度更大，可以實現分離。
【實驗】取一只分液漏斗，向其中加入5 mL四氯化碳，再加入約15 mL溴水，塞上分液漏斗頂部的塞子，倒轉過來充分振蕩，然后至于鐵架臺上靜置。
（提問）請同學們觀察靜置過程中分液漏斗中有什么變化嗎？
（回答）分液漏斗中的液體在靜置時，慢慢分為兩層。
（講述）是的，除了分層，我們還看到什么顏色變化？
（回答）CCl4 溶液密度比水大且不溶于水，下層應該是CCl4 溶液，而且CCl4 層的顏色比上層要深很多。
（提問）那么為什么會有這樣的現象呢？溴水中的溴和水分別去了哪里呢？
（回答）溴在CCl4 中的溶解度比在水中的溶解度大，所以溴應該是在下層的CCl4 溶液層中。而上層則是水層。
（講述）沒錯。由于CCl4 和水互不相溶，而且溴在CCl4 中的溶解度遠大于在水中的溶解度，因此通過滴加CCl4 的方法其實我們已經將水和溴分離開來了，這種分離方法就叫做“萃取”。
【板書】（三）萃取
1. 萃?。?br/>①原理：物質在互不相溶的溶劑中溶解度不同
（講述）萃取時，像CCl4 這樣在液態混合物中加入的，用來萃取溶質的溶劑就叫做“萃取劑”。
【板書】②萃取劑：在液態混合物中加入的溶劑。
（提問）那么萃取劑在選擇的時候要注意哪些問題呢？
（媒體演示）萃取劑的選擇要符合下列條件：
①和原溶液中的溶劑互不相溶；
②和原溶液中的物質互不反應；
③對溶質的溶解度要遠大于原溶劑，并且溶劑易揮發。
【板書】
（講述）下面我們就用這個“萃取”的方法，來分離這瓶溴水中的溴。
【實驗】①將溴水和CCl4 依次從上口倒入分液漏斗，其量不能超過漏斗容積的2/3，塞好塞子進行振蕩；②振蕩時右手捏住漏斗上口的頸部，并用食指根部壓緊塞子，以左手握住旋塞，同時用手指控制活塞，將漏斗倒轉過來用力振蕩。③然后將分液漏斗至于鐵圈上靜置。
【思考】完成了萃取之后，我們還沒有將溴和水完全分離，接下來我們要如何實現溶有溴的CCl4溶液和水的完全分離呢？
（討論）合作討論。
（講述）我們看到靜置過后的溶液完全分層，接下來我們要做的就是對其進行分液操作，取我們所要的那層溶液——下層的溶有溴的CCl4 。
【實驗】取出瓶塞，打開旋塞將下層液體從漏斗口放出，關閉旋塞，上層液體從上口倒出。
（講述）分液是我們要注意，打開旋塞將下層液體放出前要記得打開分液漏斗瓶塞，不然漏斗內壓強與大氣壓不一致，液體無法正常流出。
【板書】2. 分液：分離兩種互不相溶、密度也不相同的液體。
【科學史話】萃取的實例：屠呦呦提取青蒿素的研究
學習小結
通過這節課我們知道了幾種物質分離的方法，有利用物質溶解性差異實現物質分離的過濾、結晶、萃取法，也有利用物質揮發性差異實現的蒸發、蒸餾方法，此外還簡單介紹了根據物質被吸附性能不同而實現分離的層析法。我們對這些不同的分離和提純的方法進行一個總結和對比。
分離和提純的方法 分離的物質 應注意的事項 所需的主要儀器 應用舉例
過濾 固液混合物的分離 一貼、二低、 三靠 鐵架臺、濾紙、燒杯、玻璃棒等 粗鹽提純
蒸發 可溶性固體與水的混合物 加熱蒸發皿時要用玻璃棒不斷攪動溶液；當蒸發皿中出現較多的固體時，即停止加熱 三腳架、酒精燈、石棉網、燒杯、玻璃棒等 食鹽的水溶液中分離NaCl
結晶 兩種溶解度隨溫度變化明顯不同的可溶性固體 加熱把兩種物質配成濃溶液，冷卻有晶體析出，再過濾 三腳架、酒精燈、燒杯、玻璃棒、鐵架臺、濾紙等 分離KCl和KNO3混合物
蒸餾 兩種互相溶解但沸點不同的液體混合物 ①加入沸石或碎瓷片，防止液體暴沸②濕度計水銀球的位置：在燒瓶的支管口附近③冷凝管中水的流向：下口進，上口出，與氣體流向相反 鐵架臺、溫度計、燒瓶、酒精燈、冷凝管、彎管、錐形瓶等 石油的蒸餾， 自來水中提純蒸餾水
萃取 能用一種溶劑把它從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來的物質 萃取劑的選擇 條件 分液漏斗、 試管等 用四氯化碳萃取溴水里的溴
分液 分離兩種互不相溶、密度也不相同的液體 打開上端活塞，使下層液體慢慢從下口流出，及時關閉活塞，上層液體由上端倒出 鐵架臺、分液漏斗、燒杯等 把溴的四氯化碳層與水層分離
隨著分離技術的不斷發展，新的分離方法不斷涌現，在實驗研究和化工生產中，經常需要結合各種不同的分離方法來實現物質的分離和提純。
板書設計
第1課時 實驗安全與基本規范 物質的分離提純
一、實驗安全與基本規范
二、物質的分離提純
（一）過濾和結晶
1. 過濾：固液混合物分離
（二）蒸餾
1. 適用范圍：提純或分離沸點不同的液體混合物
2. 蒸餾裝置：蒸餾燒瓶、冷凝管和接收器等
3. 注意事項
（三）萃取
1. 萃取
①原理：物質在互不相溶的溶劑中溶解度的不同
②萃取劑：在液態混合物中加入的溶劑
2. 分液：分離兩種互不相溶、密度也不相同的液體
當堂檢測
1．下列實驗操作中正確的是 (　A　)
A．蒸餾操作時，應向蒸餾燒瓶中加入幾塊沸石，以防止暴沸
B．蒸發操作時，應使混合物中的水分完全蒸干后，才能停止加熱
C．分液操作時，先將分液漏斗中下層液體從下口放出，再將上層液體從下口放出
D．萃取操作時，可以選用CCl4或酒精作為萃取劑從溴水中萃取溴
【解析】　A項，蒸餾時若不加沸石或碎瓷片，液面容易劇烈翻滾，若加入沸石就比較平穩，故可防止暴沸，正確；B項，蒸發時溶液剩少許就要停止加熱，利用余熱將水分蒸干，錯誤；C項，分液操作時，將分液漏斗中下層液體從下口放出，再將上層液體從上口倒出，錯誤；D項，萃取操作時，由于酒精與水互溶，不可作萃取劑，錯誤。
2. 選擇下列實驗方法分離物質，將分離方法的序號填在橫線上。
A．萃取分液法 B．加熱分解 C．結晶
D．分液法　 E．蒸餾法　 F．過濾法
(1) ________ 分離飽和食鹽水和沙子的混合物。
(2) ________ 從硝酸鉀和氯化鈉的混合溶液中獲得硝酸鉀。
(3) ________ 分離水和汽油的混合物。
(4) ________ 分離四氯化碳(沸點為76.75 ℃)和甲苯(沸點為110.6 ℃)，已知四氯化碳和甲苯互溶。
【解析】(1)沙子(固體)不溶于食鹽水，可用過濾法分離。(2) 硝酸鉀在溫度高時溶解度很大，在溫度低時溶解度較小，氯化鈉的溶解度隨溫度變化的幅度不大，可以利用這個特征來提純硝酸鉀?？刹捎美鋮s熱飽和溶液的方法析出硝酸鉀晶體。(3) 水和汽油互不相溶，可用分液法分離。(4) 四氯化碳和甲苯沸點相差較大，可用蒸餾法分離。
【答案】(1) F 　(2) C　 (3) D 　(4) E
3. 海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在。實驗室里從海藻中提取碘的流程如下圖：
某化學興趣小組將上述流程②③設計成如圖所示：
已知②中發生反應的化學方程式為Cl2＋2KI === 2KCl＋I2
回答下列問題：
(1) 寫出提取過程①③中實驗操作名稱：
①____________，③____________。
(2) 四氯化碳是________色、密度比水________的液體。F中下層液體的顏色為________色，上層液體中溶質的主要成分為________。
(3) 在灼燒過程中，使用到的(除泥三角外)實驗儀器有________(填字母)。
A．試管　　　B．瓷坩堝　　　C．坩堝鉗 D．蒸發皿　 　E．酒精燈
【答案】(1) ①過濾 ?、圯腿　? (2) 無　大　紫紅　KCl (3) BCE

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