《（浙江專用）2018年高中化學 專題1 物質的分離與提純 課題1 海帶中碘元素的分離及檢驗教學案 蘇教版選修6.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（浙江專用）2018年高中化學 專題1 物質的分離與提純 課題1 海帶中碘元素的分離及檢驗教學案 蘇教版選修6.doc（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

課題1 海帶中碘元素的分離及檢驗 [浙江選考加試要求] ————————————————————————————————————— 1．從海帶中分離和檢驗碘元素的原理及操作流程。 2．萃取的原理及萃取方法的適用范圍。 3．溶解、過濾、萃取、分液等基本操作的要點。 4．物質分離、提純的基本原則及應用。, 1.了解物質分離和提純的基本方法，初步學會使用萃取的方法進行物質的分離與提純。 2．了解從植物中分離、提純某些元素、化合物的方法，熟悉操作流程。 3．學會通過查閱資料來初步認識物質的性質，并能根據物質的性質確定分離和提純該物質的方法。 4．根據已有知識，學會設計有關物質分離與提純的實驗方案，并能通過實驗對實驗方案進行評價和改進。 ———————實驗要素先知道 1．萃取與分液 (1)萃取的概念 用一溶劑抽取另一溶液中的物質稱為萃取，萃取是有機、分析化學實驗中常用的一種基本操作。 (2)萃取的理論依據 它的基本理論依據是溶液的分配比學說，實驗室中常見的是水溶液中溶質的萃取。萃取的效果很大程度上取決于萃取劑的選擇。一般萃取劑應具備如下幾個條件： ①與水不相混合，能較快地分層； ②被萃取物質在其中的溶解度要遠大于在水中的溶解度，而雜質的溶解度則越小越好； ③易揮發(fā)，以便與所萃取的物質相分離，常用的萃取劑有乙醚、氯仿、苯、乙酸乙酯等。 (3)萃取的儀器——分液漏斗(如圖) 萃取操作中，最常用的儀器是分液漏斗。它的容量應比溶液的體積大一倍以上。使用前先用潤滑脂(常用凡士林)調試活塞，直至旋轉自如，關閉不漏液為止。然后分別將溶液和萃取劑加入分液漏斗中，以右手手掌頂住漏斗磨口玻璃塞，左手握住漏斗的活塞部分，大拇指和食指按住活塞柄，對溶液進行振搖。振搖時應注意經常“放氣”，即打開活塞，使漏斗內過量的蒸氣逸出。最后將漏斗靜置，讓液體分層。下層由活塞放出，上層從上口倒出。 (4)萃取與分液的操作方法 ①用普通漏斗把待萃取的溶液注入分液漏斗，再注入足量萃取劑； ②隨即振搖，使溶質充分轉移到萃取劑中。振搖的方法是用右手壓住上口玻璃塞，左手握住活塞部分，反復倒轉漏斗并用力振搖(如圖)； ③然后將分液漏斗置于鐵架臺的鐵環(huán)上靜置，待分層后進行分液； ④蒸發(fā)萃取劑即可得到純凈的溶質。 為把溶質分離干凈，一般需多次萃取。 2．物質的分離、提純 (1)分離與提純的聯系與區(qū)別 分離和提純的依據是物質性質的差異。要將混合物進行分離和提純，必須分析組成混合物的各種成分的物理性質和化學性質，根據它們之間的聯系和差異，決定選用何種試劑和操作方法。同時需注意，物質的分離對于被分離出來的物質都有純度要求，即分離出來的物質(分離得到的幾種成分)必須都是純凈物，而提純(或稱除雜)對分離出來的物質(雜質或由雜質轉化而得到的物質)并無純度要求。 (2)分離和提純的注意事項 ①不能引入新的雜質。例如，要除去NaCl固體中少量的Na2CO3的方法，先將其配成溶液，然后使用CaCl2溶液或稀鹽酸除去其中的Na2CO3，不可以使用Ba(NO3)2。 ②不能損耗或減少被提純物質的質量。 ③實驗操作要簡便，不能繁瑣。用化學方法除去溶液中的雜質時，要使被除雜的物質或離子盡可能除凈，需要加入適當過量的除雜試劑，在多步分離過程中，后加的試劑應能夠把前面所加入的無關物質或離子除去。 例如，欲除去NaCl固體中的Na2SO4，應先將NaCl配成溶液，然后向溶液中加入稍微過量的BaCl2溶液，使溶液中的SO沉淀完全，再加入稍微過量的Na2CO3溶液，除去溶液中的Ba2＋，最后再加入適量的HCl，除去溶液中的CO，此時溶液中的溶質主要是NaCl和少量的鹽酸，只要加熱蒸干，就可得到純凈的NaCl固體。 ———————實驗過程詳剖析 [器材與原理] 相關器材 試管、燒杯、量筒、托盤天平、鐵架臺、漏斗、濾紙、坩堝、坩堝鉗、三腳架、泥三角、玻璃棒、酒精燈、火柴、分液漏斗、石棉網。 相關原理 1．碘元素的檢驗 將海帶置于坩堝中灼燒，在殘留的灰分中加入水，此時殘留灰分中的I－進入溶液，過濾，在濾液中加入雙氧水或氯氣，將I－氧化成碘單質，利用淀粉溶液來檢驗碘單質。實驗中若使用氯氣作氧化劑，應注意其用量不宜過多，否則會發(fā)生反應5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO＋12H＋而檢驗不到碘單質。 2．碘單質的萃取 碘單質在水中溶解度較小，而在有機溶劑中溶解度較大，結合萃取劑選擇的要求，可以選擇苯、汽油、四氯化碳作為萃取劑，從濾液中提取碘單質。 [實驗與拓展] 實驗流程 1．稱取樣品 (1)操作要點：用托盤天平稱取約2 g干燥的海帶，放入坩堝中。 (2)注意事項：①被測物質質量不能超過天平最大測量值(量程)。②稱量前要先調節(jié)天平平衡螺母使天平平衡。③稱量時被稱物質放左盤，砝碼放右盤，估計被稱物質質量按先大后小原則加減砝碼。④讀數時左盤物質質量等于右盤砝碼質量加上游碼所對應刻度值。 2．灼燒灰化 (1)操作要點：在通風處加熱灼燒干海帶，待海帶灰化完全后，冷卻，再將灰分轉移到小燒杯中。 (2)實驗現象：灼燒灰化的過程大約需要5～6分鐘，干海帶逐漸變得更干燥、卷曲，最后變成黑色粉末或細小顆粒。期間還會產生大量白煙，并伴有焦煳味。 (3)注意事項： ①將干海帶在通風處加熱灼燒，或使用通風設備去除白煙和難聞的氣味。 ②用坩堝鉗夾持坩堝，邊加熱邊用玻璃棒攪拌，以使海帶充分灼燒，加快灰化的速度。 ③移動坩堝時必須使用坩堝鉗，避免燙傷。 ④灼燒完畢，應將坩堝、玻璃棒放在石棉網上冷卻，不可直接放在冷的實驗臺上，防止溫度很高的坩堝驟冷而破裂。 3．溶解過濾 (1)操作要點：向小燒杯中加入約15 mL蒸餾水，煮沸2～3 min，過濾，并用約1 mL蒸餾水洗滌濾渣得濾液。 (2)實驗現象：煮沸時固體未見明顯溶解，過濾后得到淡黃色的清亮溶液。 (3)注意事項：①應隔著石棉網加熱小燒杯中的混合物。②加熱過程中應不斷攪拌，加快溶解，同時防止液體受熱不均而濺出。③過濾操作應注意“一貼、二低、三靠”。 4．氧化及檢驗 (1)操作要點：在濾液中加入約2吸管2 molL－1 H2SO4溶液，再加入4吸管6%的H2O2溶液。取出少許混合液，用淀粉溶液檢驗碘單質。 (2)實驗現象：加入氧化劑后溶液顏色變深，為棕黃色。加淀粉，溶液變藍色。 (3)注意事項： ①試劑的濃度和用量對實驗現象往往會有較明顯的影響，因此，本實驗應嚴格控制試劑的用量。 ②檢驗碘元素應取少量樣品，不要向所得濾液中直接加淀粉溶液，否則后續(xù)實驗將無法進行。 5．萃取分液 (1)操作要點：將氧化檢驗后的余液轉入分液漏斗中，加入2 mL CCl4，充分振蕩，打開上口的塞子或將旋塞的凹槽對準上口的小孔，靜置，待完全分層后，分液。 (2)實驗現象：加入CCl4振蕩后，液體分層，且下層液體顯紫紅色，上層液體顯無色。 (3)注意事項：①使用分液漏斗之前應先檢漏和洗滌。②操作過程中應注意使用分液漏斗的操作要點。 對點集訓 1．下列儀器：①容量瓶、②蒸餾燒瓶、③漏斗、④燃燒瓶、⑤天平、⑥分液漏斗、⑦膠頭滴管，常用于物質分離的是(　　) A．①③⑤　　　　　　　　 B．②④⑦ C．①②⑥ D．②③⑥ 解析：選D　用于物質分離的蒸餾、過濾、萃取和分液操作，分別使用蒸餾燒瓶、漏斗和分液漏斗。 2．下列操作屬于萃取的是(　　) A．向溴的煤油溶液里加入苯后振蕩 B．向溴水里加入酒精后振蕩 C．向硫的二硫化碳溶液里加水后振蕩 D．向碘水里加入四氯化碳后振蕩 解析：選D　煤油與苯、水與酒精均互溶，不能萃??；而硫不溶于水，也不能萃取。 3．某學習小組擬通過實驗探究某加碘食鹽樣品中碘元素的存在形式是IO而不是I－，并對該碘鹽進行定量分析。 查閱資料知： IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O 2IO＋5HSO===I2＋5SO＋H2O＋3H＋ I2＋2S2O===2I－＋S4O (1)設計實驗方案，進行實驗。填寫下列實驗步驟、預期現象和結論。 限選試劑：稀硫酸、0.1 molL－1 AgNO3溶液、稀硝酸、1.0 molL－1 NaHSO3溶液、1.0 molL－1 KI溶液、新制氯水、1% 淀粉溶液、蒸餾水 實驗步驟 預期現象與結論 步驟1：取少量食鹽樣品于試管中，加適量蒸餾水使其完全溶解，__________________ 充分振蕩。 溶液不呈藍色，則溶液中無I－，碘元素的存在形式不是I－。 步驟2：另取少量食鹽樣品于試管中，加適量蒸餾水使其完全溶解，__________________充分振蕩。 溶液呈藍色，則溶液中存在IO，碘元素的存在形式是IO。 (2)上述反應生成的I2可用四氯化碳檢驗。碘的四氯化碳溶液呈__________色。 (3)向碘的四氯化碳溶液中加入Na2SO3稀溶液，將I2還原，可以回收四氯化碳。Na2SO3稀溶液與I2反應的離子方程式是_______________________________________________。 (4)該學習小組對該碘鹽進行了定量分析：稱取40.0 g碘鹽配成100 mL溶液，取25.00 mL該溶液于錐形瓶中，向錐形瓶中加入足量的碘化鉀溶液，并加入1～2滴淀粉溶液，混合均勻后，逐滴加入物質的量濃度為0.001 molL－1 Na2S2O3溶液15.00 mL，恰好完全反應。 ①滴定時Na2S2O3溶液應放置于__________滴定管中(填“酸式”或“堿式”)。 ②反應恰好完全依據的現象是______________________________________________。 ③該40.0 g碘鹽的含碘量為________ mol。我國規(guī)定加碘食鹽中碘的含量應在20～50 mg/kg，該碘鹽________(填“能”或“不能”)達標。 解析：(1)因氯水氧化碘離子生成的碘單質遇淀粉變藍，則步驟1為加入幾滴新制的氯水，再加入1～2滴1%淀粉溶液；因2IO＋5HSO===I2＋5SO＋H2O＋3H＋生成的碘單質遇淀粉變藍證明含IO，則步驟2為加入幾滴NaHSO3溶液，再加入1～2滴1%淀粉溶液。 (2)碘在四氯化碳中呈紫色。 (3)Na2SO3將I2還原，生成碘離子和硫酸根離子，該反應的離子方程式為I2＋SO＋H2O===2I－＋SO＋2H＋。 (4)①Na2S2O3溶液顯堿性，則應置于堿式滴定管中；②反應I2＋2S2O===2I－＋S4O恰好完全時不存在碘單質，則滴定終點現象為溶液由藍色恰好變?yōu)闊o色。 ③根據KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O、I2＋2S2O===2I－＋S4O，可知，存在KIO3～3I2～6S2O，則 I～KIO3～3I2～6S2O， 1　　　　　　　　6 x　　　　0.015 L1.010－3 molL－1 解得x＝2.510－6 mol， 由40.0 g碘鹽配成100 mL溶液，取25.00 mL，原溶液中含碘原子為2.510－6 mol4＝1.010－5 mol， 其含碘的質量為 ＝31.75 mg/kg，含量在20～50 mg/kg，能達標。 答案：(1)加入幾滴新制的氯水，再加入1～2滴1%淀粉溶液　加入幾滴NaHSO3溶液，再加入1～2滴1%淀粉溶液 (2)紫 (3)I2＋SO＋H2O===2I－＋SO＋2H＋ (4)①堿式?、谌芤河伤{色恰好變?yōu)闊o色　③1.010－5　能 拓展實驗 茶葉中某些元素的鑒定 1．實驗操作 (1)稱取10 g干燥的茶葉，放入蒸發(fā)皿，置于通風櫥中，加熱充分灰化，然后移入研缽磨細。再將10 mL 6 molL－1鹽酸加入灰中攪拌，過濾得到透明濾液。 (2)用濃氨水將濾液的pH調至6～7，再加熱煮沸30分鐘，過濾后得到濾液和沉淀。 (3)將步驟(2)的部分濾液置于試管中，滴加0.5 molL－1 (NH4)2C2O4溶液，得到白色沉淀。證明濾液中含有Ca2＋，離子方程式為Ca2＋＋C2O===CaC2O4↓(白色)。 (4)用6 molL－1 鹽酸重新溶解步驟(2)所得沉淀，得到溶液，取1 mL所得溶液于潔凈試管中，滴加飽和KSCN溶液，溶液顯血紅色，證明有Fe3＋。 (5)向步驟(4)的剩余溶液中滴加鋁試劑，生成玫瑰紅色的物質，證明有Al3＋。 2．相關問題 茶葉中含有咖啡因和單寧等多種物質?？Х纫蛴腥鯄A性，又叫咖啡堿；單寧有弱酸性，又叫單寧酸?？Х纫蚣仁翘烊坏氖称诽砑觿质侵扑幑I(yè)的重要原料，從茶葉中提取咖啡因具有重要的意義?？Х纫虻娜芙庑誀顩r如下表。 溶劑 沸水 (100 ℃) 熱水 (80 ℃) 水 (25 ℃) 熱乙醇 (60 ℃) 乙醇 (25 ℃) 氯仿 (25 ℃) 乙醚 (25 ℃) 溶解度/g 66.6 18.2 2 4.5 2 18.2 0.19 單寧酸能溶于水、乙醇、丙酮和甘油，幾乎不溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚。 (1)從茶葉中浸取咖啡因，下列溶液中最好的是______(填字母代號)，這樣選擇的理由是________________________________________________________________________。 A．熱乙醇　　B．沸水　　C．乙醇與乙醚的混合物 (2)用所選擇的溶劑浸取的咖啡因溶液里含有的主要雜質是__________。 (3)從澄清的茶葉浸取液中提取不帶結晶水的咖啡因或帶結晶水的咖啡因，都需要有一個合理的實驗方案和操作步驟。請從下列項目中選取，先組成提取不帶結晶水的咖啡因的實驗操作步驟：______________，再組成提取帶結晶水咖啡因的實驗操作步驟：________。(填序號) ①蒸發(fā)濃縮　②焙燒?、奂邮摇⒄舾伞、苌A ⑤過濾?、蘩鋮s結晶 答案：(1)B　咖啡因在沸水中的溶解度最大，且水價廉、易得、無污染 (2)單寧酸(或單寧) (3)③②④①⑥⑤ ———————課后檢測與提能 1．提純含雜質的固體碘單質最常用的方法是(　　) A．萃取　　　　　　　　　 B．重結晶 C．升華 D．蒸餾 解析：選C　根據碘易升華的物理性質可判斷，提純含雜質的固體碘單質最常用的簡單方法是升華。 2．在實驗室中進行分液操作，下列儀器中一定需要的是(　　) A．錐形瓶 B．分液漏斗 C．玻璃棒 D．溫度計 解析：選B　萃取和分液常用的儀器是分液漏斗。 3．用四氯化碳萃取碘的飽和水溶液中的碘，下列說法中不正確的是(　　) A．實驗使用的主要儀器是分液漏斗 B．碘在四氯化碳中的溶解度比在水中的溶解度大 C．碘的四氯化碳溶液呈紫紅色 D．分液時，水從分液漏斗下口流出，碘的四氯化碳溶液從漏斗上口倒出 解析：選D　水的密度比CCl4小，水在上層，應從漏斗上口倒出，碘的四氯化碳溶液在下層，應從下口流出。 4．從海帶中提取碘的實驗過程中，涉及下列操作，其中正確的是(　　) 解析：選B　碘的苯溶液在分液漏斗中位于上層，應待下層液體放出后從上口倒出；分離碘并回收苯應用蒸餾的方法，用水浴加熱能控制溫度不至于太高而防止碘的升華；海帶灼燒成灰應在坩堝中進行；過濾時應用玻璃棒引流。 5．下列實驗操作錯誤的是(　　) A．蒸餾時，應使溫度計水銀球靠近蒸餾燒瓶支管口 B．分液漏斗在使用前要檢漏 C．配制濃硫酸和濃硝酸的混酸時，應將濃硫酸慢慢加到濃硝酸中，并及時攪拌和冷卻 D．用丙酮萃取碘水中的碘 解析：選D　因為丙酮和水互溶，所以不可以用丙酮萃取碘水中的碘。 6．現有三組混合液：①乙酸乙酯和乙酸鈉溶液?、谝掖己投〈肌、垆寤c和單質溴的水溶液，分離以上各混合液的正確方法依次是(　　) A．分液、萃取、蒸餾 B．萃取、蒸餾、分液 C．分液、蒸餾、萃取 D．蒸餾、萃取、分液 解析：選C　第一組的兩種物質為互不相溶的兩種液體，可用分液法分離；第二組利用液體混合物沸點不同，用蒸餾法使之分離；第三組混合液用萃取法分離。 7．下列儀器在使用時，其下端管口緊靠承接器內壁的是(　　) ①膠頭滴管?、诼┒贰、鄯忠郝┒贰、艿味ü? A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：選B　為防止過濾的濾液和分液的下層液體濺失，漏斗用于過濾、分液漏斗用于分液時，其下端管口要緊靠承接器內壁。 8．某研究性學習小組擬從實驗室含碘廢液中回收碘，制訂兩種方案提取，他們的實驗方案如下： 試回答下列問題： (1)方案一，證明廢水含有單質碘可用的試劑是______。 (2)方案一，步驟③反應的化學方程式為______________________________________。 (3)方案二，用H2O2溶液而不用氯氣，理由是____________________________________。 (4)方案二，步驟⑤的名稱是__________。 (5)方案二，蒸餾時用到的玻璃儀器，除尾接管、接收器、酒精燈外，還缺少的玻璃儀器有____________。 (6)KI溶液與KIO3溶液反應也可得到I2，反應的離子方程式為___________________________________。 解析：(1)檢驗I2的存在通常用淀粉溶液。 (2)步驟③由Fe3I8→KI，碘的化合價未變化，應為非氧化還原反應，鐵的化合價也未變化，可推斷出產物為Fe3O4。　 (3)H2O2作為氧化劑，其還原產物為H2O，無污染，是綠色氧化劑。 答案：(1)淀粉溶液 (2)Fe3I8＋4K2CO3===8KI＋4CO2↑＋Fe3O4 (3)過氧化氫是綠色氧化劑，不產生污染且不會使生成的碘進一步氧化 (4)萃取 (5)蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計 (6)IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O 9．回答下面的問題： (1)分離沸點不同但又互溶的液體混合物，常用方法是：____________。 (2)在分液漏斗中用一種有機溶劑提取水溶液里的某物質時，靜置分層后，如果不知道哪一層液體是“水層”，試設計一種簡便的判斷方法____________________________________________________________________。 解析：(1)對于沸點不同但又互溶的液體混合物，可采用蒸餾法分離。(2)分液漏斗內分層的液體，一層是“油層”，另一層是“水層”，“油層”不溶于水，“水層”溶于水。根據這種性質，用“水溶法”即可進行鑒別。 答案：(1)蒸餾法 (2)取一支小試管，打開分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液體，向其中加入少量水。如果加水后試管中的液體不分層，說明分液漏斗中下層是“水層”，反之，則上層是“水層” 10．已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于質量分數大于或等于98%的硫酸，而乙不溶?，F有一份甲和乙的混合樣品，通過實驗進行分離，可得到固體甲(實驗中使用的過濾器是用于過濾強酸性液體的耐酸過濾器)。請?zhí)顚懕碇锌崭?，完成由上述混合物得到固體甲的實驗設計(見下表)。 序號 實驗步驟 簡述實驗操作(不必敘述如何組裝實驗裝置) ① 溶解 將混合物放入燒杯中，加入98% H2SO4，充分攪拌直到固體不再溶解 ② ③ ④ ⑤ 洗滌沉淀 ⑥ 檢驗沉淀是否洗凈 答案： 序號 實驗步驟 簡述實驗操作(不必敘述如何組裝實驗裝置) ② 過濾 安裝好過濾裝置，將①的懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾 ③ 稀釋(或沉淀) 在另一燒杯中，放入適量蒸餾水將②的濾液慢慢加入該燒杯中并不斷攪拌 ④ 過濾 重新安裝過濾裝置，將③的懸濁液沿玻璃棒加入過濾器中過濾 ⑤ 向④的過濾器中注入少量蒸餾水，使水面浸過沉淀物，等水濾出后，再次加水洗滌，連洗幾次 ⑥ 用小試管從⑤的漏斗下口取少量洗出液，滴入氯化鋇溶液，如沒有白色沉淀，說明沉淀已洗凈