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第8节 物质在水中的结晶
联想情景导入
在我们生活的每一天都离不开食盐，我们所吃的食盐大多数都是从海水中提炼来的。海洋孕育了地球上的生命，又给这些生命提供丰富的资源。海洋是盐的宝库，海水中含有大量的氯化钠，还有氯化镁、硫酸镁、溴化钠、溴化镁等。海水含盐量约为3%。如果把海水蒸干，将所得的盐铺在陆地上，它的厚度可达150m，比50层大厦还要高。海盐是工业和生活用食盐的主要来源。那么，人们是怎样从海水中获取食盐的呢？本节内容将使你懂得从海水中获取食盐的原理。
重点知识详解
一、晶体的形成
1．观察硫酸铜、云母、食盐等晶体的外形。(颗粒小的可用显微镜观看)
结论：每种晶体都有一定的几何形状。
2．观察硫磺粉、红磷等非晶体的外形。
结论：非晶体没有规则的几何形状。
3．晶体的形成。
(1)蒸发溶剂的方法：当饱和溶液蒸发溶剂后(设温度保持不变)．便会余下晶体．如我们吃的食盐就是通过海水晒盐得到的。这种方法一般用在得到溶解度受温度影响不大的固体物质．如得到食盐。21世纪教育网
(2)冷却热饱和溶液的方法。
实验操作及现象：先配制一杯70℃的硫酸铜饱和溶液，然后用滴管吸取一滴硫酸铜饱和溶液，滴在有凹穴的玻璃片上，观察到有硫酸铜晶体析出。
实验结论：冷却热饱和溶液的方法也可以得到晶体，这种方法一般可以用来得到溶解度受温度影响较大的固体物质。如得到硫酸铜、硝酸钾等物质。
(3)事实上，人们从水溶液中提取物质时，通常是将两种结晶方法综合起来使用，也就是先通过加热使溶液浓缩(减少溶剂)。再将溶液冷却(降低温度)，使溶液中的物质结晶析出。
二、硫酸铜晶体的生长
1．制备小晶体。21世纪教育网
在小烧杯中加人50毫升蒸馏水。在另一只较大的烧杯中加人l00毫升左右的蒸馏水。小烧杯放在大烧杯中，使大烧杯内液面略高于小烧杯内液面。将大烧杯放在石棉网上加热到70℃(2时停止加热，向小烧杯内加入研细的硫酸铜晶体粉末，搅拌，配成饱和溶液。趁热过滤，得到澄清的硫酸铜溶液。在装有澄清硫酸铜溶液的烧杯上盖上干净的白纸。烧杯外壁围上棉花保温(或放在泡沫塑料盒中)，静置一夜，便可制得晶形完整的小晶体。
2．小晶体“长大”为大晶体。
晶形完整的小晶体用线系住，放入温度略高于常温的硫酸铜澄清饱和溶液中。保温，缓慢冷却，小晶体慢慢长大。反复操作，小晶体便“成长”为大晶体。
精典例题解析
[例1] 20℃时，将某硝酸钾溶液恒温蒸发水分，第一次蒸发掉l0g水析出2g晶体；第二次蒸发掉l0g水，又析出3g晶体，第三次再蒸发掉l0g水，又析出晶体___________g。
[解析] 通过分析题，解题时已准确掌握的知识点有：(1)第一次蒸发的溶液不是饱和溶液；(2)第一次析出晶体后的母液是饱和溶液；(3)饱和溶液温度不变，蒸发的水相同，析出的晶体质量相同，所以第三次蒸发l0g水。应析出3g晶体。
[答案] B21世纪教育网
[例2] 下图为A、B、C三种固体物质在水中的溶解度曲线。
( http: / / www.21cnjy.com )
据图回答：21世纪教育网
(1)40℃时，A物质的溶解度为_________g；
(2)50℃时，B、C两物质的饱和溶液中溶质质量分数较大的是________；
(3)要从C的饱和溶液中得到大量的晶体，应采用结晶方法是_________。
[解析] 根据溶解度曲线可知，40℃时A物质的溶解度为70g，在50℃时，B比C的溶解度大,所以B物质的饱和溶液中溶质质量分数比C大；C物质的溶解度随温度变化不大，所以要从C的饱和溶液中得到大量的晶体就只能通过蒸发溶剂。
[答案] (1)70 (2)B (3)蒸发溶剂21世纪教育网
[例3] 20℃时，取相同质量的a、b、c三种物质的饱和溶液分别置于三个烧杯中，再分别向其中加入相同质量的相应固体溶质，将温度升高到40℃，固体的溶解情况如图1所示。图2为a、b、c三种物质的溶解度曲线。请仔细阅读图1和图2回答下列问题：
(1)三种物质的溶解度关系为b>a>c时的温度为t℃，则t的取值范围是__________。
(2)烧杯甲里是_________物质的溶液，烧杯乙里是________物质的溶液。
(3)40℃时，烧杯_________里的溶液中溶剂最少。
(4)各种状态下，各桡杯(甲、乙、丙)里的溶液中溶质质量分数的比较一定正确的是( )
A．甲(状态2)>甲(状态l) B．乙(状态l)>甲(状态3) 21世纪教育网
C．甲(状态l)>乙(状态2) D．乙(状态3)>丙(状态3) 21世纪教育网
[解析] 本题是一道较好的综合性试题。它将溶解度曲线、饱和溶液和不饱和溶液的转化、溶质质量分数的计算相结合，设计出四个有一定梯度的问题，即考查了化学双基知识，又考查了同学们的观察和思维能力。结合题给信息不难看出：(1)当温度在20～30℃时，三种物质的溶解度关系为b>a>c。(2)由图l中的信息，烧杯甲中的不溶物质在温度升高时增多，说明温度升高时，该物质的溶解度减小，结合图2可知是℃物质；用类似的方法可分析出乙烧杯中的物质是a物质，丙烧杯中是b物质。(3)改变温度时，溶剂的量不变，所以40℃时三种物质的溶液中所含溶剂的质量等于20℃时溶液中所含溶剂的质量，由图2的曲线可看出。20℃时b(丙烧杯中的物质)的溶解度最大，等质量的三种物质的饱和溶液中，丙中溶解b的质量最大，因此所含溶剂的质量最小。(4)在比较时要注意，同一物质的状态1和状态2溶质质量分数相同，甲升温后质量分数减小，乙、丙的溶质质量分数都增加，但乙、丙的状态3间无法比较。因为乙的状态3是a物质的不饱和溶液。21世纪教育网
[答案] (1)20～30 (2)c a (3)丙 (4)B
实践创新应用
1．过滤时，不需要的仪器或用品是 ( )
A．漏斗 B．滤纸 C．滴管 D．烧杯
2．析出晶体后的母液在温度不变时一定是 ( )
A．饱和溶液 B．稀溶液 C．浓溶液 D．不饱和溶液
3．判断下列说法，正确的是 ( )
①在一定温度下的饱和溶液，溶质、溶剂质量一定相等
②饱和溶液的温度降低过后的溶液叫母液，仍为饱和溶液
③降低饱和溶液的温度，不一定都有晶体析出
④粗食盐的提纯可用结晶法，便达到目的
A．②③① B．只有③ C．②③ D．①②
4．下列叙述中正确的是 ( )
A．海水一经降温，就会有大量食盐晶体析出21世纪教育网
B．加热蒸发硝酸钾溶液，开始时就会有大量硝酸钾晶体析出
C．硝酸钾的饱和溶液还可以溶解硝酸钾21世纪教育网
D．将析出硝酸钾晶体后的溶液再冷却，仍然有硝酸钾晶体析出
5．把t℃时的硫酸铜饱和溶液冷却到室温时，观察到的现象是 ( )
A．溶液变为无色 B．有白色沉淀析出 C．有蓝色晶体析出 D．无变化。
6．t℃时某溶液200克．蒸发掉20克水后，析出8克晶体，又蒸发20克水后析出晶体12克，则t℃时某物质的溶解度为 ( )
A．40克 B．50克 C．60克 D．100克
7．20℃时，有两杯饱和的A溶液：甲杯盛l00克，乙杯盛150克，在下列条件下，两杯溶液中析出晶体质量相同的是 ( )
A．两杯溶液都降温至10℃
B．同温下，甲杯蒸发掉l0克水；乙杯蒸发掉60克水
C．甲杯加25克A溶液，乙杯减少25克A溶液
D．同温下，两杯都蒸发掉30克水21世纪教育网
8．下列各组混合物中，可用结晶的方法分离的是 ( )
A．酒精和水的混合物 B．汽油和植物油的混合物
C．木炭粉和水的混合物 D．食盐和硝酸钾的混合物
9．将液体和固体分离或除去液体中混有的固体物质，常采用的方法是__________把固体溶质的水溶液蒸发或冷却较高温度的(饱和)溶液而析出固体溶质的过程，叫做_______，前一作法适应于溶解度随温度变化_______的固体溶质，后一作法适应于溶解度随温度变化 的固体溶质(填写“较大”或“较小”)。例如，蒸发海水获得食盐固体；将80℃的硝酸钾饱和溶液降温至20℃获得硝酸钾固体。
10．右图是A、B、C三种固体物质韵溶解度曲线，看图回答以下问题。
(1)在t1℃时，三种物质的溶解度由小到大的顺序是___________。
(2)在__________℃时，B和C的溶解度相同。
(3)在t3℃时，A、B、C的饱和溶液各Wg冷却到t1℃时，析出晶体的是__________，没有晶体析出的是_________。
(4)要从A、B、C的混合物中分离出C。最好用_______________法。21世纪教育网
11．下图是A，B，C三种固体物质的溶解度监线，按下列要求选择填空。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)当温度低于t1℃时，A、B、C的溶解度大小为 ( )
A．A>B>C B．B>C>A C．A>C>B D．C>A>B
(2)当温度从如℃降低到t2℃时，从B和C的饱和溶液中所得到的晶体为 ( )
A．只有B B．只有C C．B较多而C较小 D．C较多而B较小
(3)要除去B中混有少量C的方法 ( )
A．溶解 B．过滤 C．蒸发溶剂 D．冷却热饱和溶液
(4)要使某温度下三种物质的接近饱和溶液转变成饱和溶液，请从乙组中选择合适的方法，将其序号填入甲组空格内。
甲组：I对A采用_________、Ⅱ对B采用_________、Ⅲ对C采用__________。
乙组：a．增加溶剂；b．降温至刚有晶体析出；c．升温至刚有晶体析出；d．恒温蒸发溶剂至刚有晶体析出；e．增加该溶质至不再溶解。
参考答案
1．C 2．A 3．B 4．D 5．C 6．C 7．D 8．D
9．过滤 结晶 较小 较大21世纪教育网
10．(1)A – C < B (2)t2 (3)C A B (4)冷却热饱和溶液
11．(1)C (2)A (3)D (4)A:cde B:bde C:de
课后练习答案
1．略
2．盐碱湖中溶有大量氯化钠和纯碱。纯碱的溶解度受温度影响较大，氯化钠的溶解度影响很小。冬天温度低，纯碱的溶解度小。湖水容易形成纯碱饱和溶液。所以冬天会有纯碱晶体析出；夏天气温高，湖水大量蒸发，容易形成氯化钠饱和溶液，所以有氯化钠晶体析出。
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