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第8节 物质在水中的结晶
学习目标
1.说出晶体与非晶体的主要区别
2.了解晶体形成的几种方法
3.了解结晶水合物
4.根据溶解度随温度变化的明显程度状况，判别用冷却热饱和溶液还是蒸发溶剂的方法来提取晶体
5.通过不同的晶体要用不同的提取方法的学习，培养学生具体问题具体分析的思想
重难点提示
1．晶体：具有规则几何外形的固体。晶体和非晶体的主要区别有：(1)晶体有规则的几何外形而非晶体没有；(2)晶体有一定的熔点而非晶体没有。
2．获得晶体的两种方法：
(1)蒸发溶剂法：适用于所有固体物质。其中溶解度随温度变化不大的固体物质常用此法，如从海水中提取食盐。
(2)冷却热饱和溶液法：适用于溶解度随温度变化比较大的固体物质。由于大多数物质随温度的降低溶解能力减小，利用这一规律，可以在较高温度下制成饱和溶液，然后冷却便可使其结晶。如分离硝酸钾和氯化钠的混合物。
(3)通常需要综合使用这两种方法
3．结晶水合物
(1)含有结晶水的物质。只有部分晶体有结晶水，如胆矾等；有些晶体不含结晶水，如食盐、硝酸钾等晶体。
(2)常见结晶水合物：胆矾、石膏、明矾、纯碱。
(3)结晶水合物易受热分解和风化。
(4)结晶水合物是纯净物，不是混合物。
学法指导
【例1】下列关于结晶和晶体的说法，错误的是 ( )
A.饱和溶液降温析晶后的溶液仍是饱和溶液
B.降低饱和溶液的温度，不一定有晶体析出
C.从溶液中析出的晶体不一定含有结晶水
D.把溶液的溶剂蒸发一些一定会析出晶体
思路与技巧
饱和溶液降温后析出晶体说明其溶质的溶解度随温度降低而减小。降温时，析出晶体，建立低温时的新饱和状态，所以析出晶体后的溶液仍是饱和溶液，即A的说法正确。极少数物质的溶解度随温度降低反而增大，如熟石灰，这一类溶质的饱和溶液，降低温度由于溶解度增大反而变成不饱和溶液，故不会有晶体析出，所以B的说法正确。有的晶体不含结晶水，如食盐晶体，所以C的说法是正确的。把溶液的溶剂蒸发掉一些，由于原溶液不一定是饱和溶液，它只有浓缩为饱和溶液再蒸发溶剂才能析出晶体，故D的说法是错误的。
答案 D
【例2】t℃时某物质的溶液500克在温度不变时，第一次蒸发掉5克水，析出1克晶体，第二次又蒸发掉5克水，析出2克晶体，若第三次再蒸发掉15克水，则析出晶体 ( )
A.1克 B.2克 C.3克 D.6克
思路与技巧
由题意可知，第一次和第二次都蒸发掉5克水，析出晶体的质量却不一样，说明原溶液在t℃时是不饱和溶液，因此第一次蒸发开始时没有晶体析出，直到溶液到达饱和后继续蒸发掉水时才有晶体析出。温度不变，析出晶体后的溶液为饱和溶液，因此第二次蒸发和第三次蒸发的溶液均是饱和溶液，根据第二次蒸发水的质量和析出晶体的质量，以及第三次蒸发水的质量即可算出析出晶体的质量为6克。
答案 D
同步训练
【基础练习】
1．下列物质不属于晶体的是（　　　）
　A．硫酸铜 　B．食盐 　C．石蜡 D．铁
2．胆矾又称五水硫酸铜，属于结晶水合物，从物质分类的角度看它是 ( )
A．混和物 B．纯净物 C．溶液 D．以上都是
3．下列关于晶体的说法，正确的是（　　）
A．具有规则几何外形的固体叫做晶体
B．凡是晶体一定含结晶水
C．晶体都是白色的
D．晶体都是一种透明的胶状物质
4．关于海水晒盐的说法正确的是 ( )
A．这是一个化学变化
B．食盐在水中的溶解度变小了，食盐才析出来
C．食盐在水中的溶解度变大了，食盐才析出来
D．溶剂蒸发了，食盐才析出来
5．从饱和溶液中析出晶体常采用
和 的方法，溶解度受温度影响大的物质可用 ，如 ，溶解度受温度影响小的物质可用 ，如 。
6．把60℃的饱和硝酸钾溶液，冷却到室温，下列各组叙述错误的是 （）
①溶质质量不变 ②溶剂质量不变 ③室温时，硝酸钾仍是饱和溶液 ④一些硝酸钾晶体析出 ⑤溶液溶质质量分数不变
A．①⑤ B．②③④ C．①④⑤ D．③④
7．（08台州）台州是个滨海城市，有充足的海水资源。人们常把海水引入盐田，经过风吹日晒使海水中的水分蒸发获得粗盐，在这过程中（ ）
A．水的质量不变
B．氯化钠的质量不变
C．氯化钠的质量分数始终不变 D．氯化钠的质量分数变小
【探究学习】
8．现有a、b两种物质在室温下的饱和溶液，升高温度后，a溶液有晶体析出，而b溶液还可以再溶解b晶体，则能正确表示a、b两种物质溶解度曲线的是 （ ）
9．下列混合物适宜用结晶法分离的是 ( )
A．硝酸钾、氯化钠 B．蔗糖、砂石 C．水、泥沙 D．铜粉、金粉
10． (2008年福建省三明市) 右图是甲、乙两种物质的溶解度曲线，据图回答问题：
⑴ 10℃时，甲的溶解度为 g。
⑵ 30℃时，甲的溶解度 的乙溶解度。(填“大于”、“小于”或“等于”)。
⑶ 要从乙的饱和溶液中析出乙固体，应采用的方法是： 。(填“冷却”或“蒸发”)
【能力提升】
11．25℃时，某物质的溶解度为ng，若将25℃时200g该物质的饱和溶液加热蒸发掉10g水后，再冷却到25℃，则有 g晶体析出。
12．右下图是A、B、C三种物质的溶解度变化的曲线图，则：
(1)在t3℃时，三种物质的溶解度大小关系为 ；
(2)随着温度的升高，A、B、C三种物质能从饱和溶液中析出的物质是 ；
(3)要将B物质从它的饱和溶液中析出，应用的方法是 ；
13．我国有许多盐碱湖，湖中溶有大量氯化钠和纯碱，那里的农民冬天捞纯碱，夏天晒盐。试用所学知识说明：
冬天捞纯碱的道理 ；
夏天晒盐的道理 。
14．如图是a、b两种固体物质的溶解度曲线。下列说法中正确的是 ( )
A．a物质的溶解度受温度变化的影响较小，b物质的溶解度受温度变化的影响较大。
B．t℃时，等质量的a、b饱和溶液中含有相同质量的溶质
C．当温度大于t℃时，a溶液一定比b溶液浓
D．a中含有少量b时，用冷却热饱和溶液的方法提纯a。
15．在一定的温度下，将某溶液蒸发10克水后，有2克晶体析出（不含结晶水，下同）；在相同的温度下，再蒸发10克水后又有3克晶体析出，则在此温度下，该物质的溶解度为　　　　　　　。
参考答案
1．C
2．B
3．A
4．D
5．冷却热饱和溶液 蒸发溶剂 冷却热饱和溶液 硝酸钾 蒸发溶剂 食盐
6．B
7．B
8．B
9．A
10．20 大于 蒸发
11．N/10
12.(1)A>B>C(2)冷却热饱和溶液
13.碱的溶解度受温度影响较大，在冬天气温较低的情况下，碱溶解度降低，大量从湖水中析出 夏天气温较高，碱的溶解度较大，不易从水中析出，而可以通过蒸发溶剂较易得到盐
14．D
15．30克
分组实验:硫酸铜晶体的生成
学习目标
1.了解常见的结晶水合物—硫酸铜晶体
2.了解硫酸铜晶体的制备过程
3.硫酸铜晶体制备过程的各操作要点
4.通过硫酸铜晶体制备方法的学习，培养学生具体问题具体分析的思想。
重难点提示
1．硫酸铜晶体
(1)俗名：胆矾、蓝矾。
(2)颜色：蓝色。
(3)硫酸铜晶体与硫酸铜白色粉末不是同一种物质，硫酸铜晶体是结晶水合物，但它们都是纯净物。
2．硫酸铜晶体的制备
(1)原理：硫酸铜的溶解度是随温度升高而逐渐增大的，冷却硫酸铜的热饱和溶液可制得硫酸铜晶体。
(2)操作过程提示：
①搅拌：搅拌称操作时，用拇指、食指和中指捏住玻璃棒的一端，用手腕的力量使玻棒另一端溶液中做圆周运动，注意玻棒及其端点不能碰撞容器的底部和内壁，不能让溶液外溅。
②溶解：在液体中溶解固体，用玻璃棒搅拌能加速溶解。在试管的液体中溶解固体，可用振荡来加速溶解。
③蒸发：蒸发皿使用前需擦干外壁的水，加入蒸发的溶液量不超过蒸发皿容积的2/3，以防沸腾外溢；开始时直接加热，并用玻璃棒不断的搅拌，防止溶液飞溅；当溶液粘稠时，要减小火焰；待溶液出现较多晶体时，停止加热，用余热使残留的溶剂蒸发。
④结晶：冷却硫酸铜的热饱和溶液，会打破原来的溶解平衡，过剩的溶质就以晶体形式析出。晶体的析出生长必须要有一个核心(即晶核、晶种)，这样才能使粒子一层一层地有规则地建筑起来。反复进行结晶，可以使晶体越长越大，成为大晶体。析晶时，如果开始晶种很少，过剩的溶质都能集中在少数的晶种上，获得的晶体就越大。振动会妨碍粒子的有序排列，使晶形不完整。晶形还与降温快慢有关。冷却速度快，晶体小，冷却速度慢，晶体大。
(3)实验成功的关键
制备较大颗粒的晶体需要反复进行操作，获得形状完整的晶体的关键是控制实验条件。操作中应注意以下几点：
①制备饱和溶液时，防止过饱和而析出晶体；
②过滤速度要快，防止饱和溶液迅速冷却析出晶体；
③冷却速度要缓慢，用棉花或塑料泡沫保温，让饱和溶液缓慢冷却；
④晶种的选择是关键，要获得形状完整的晶种，应使用纯净的硫酸铜，防止灰尘落入溶液；饱和溶液要静置，避免振动；
⑤晶体的“成长”需要进行多次结晶，整个过程中在线上只留一粒晶体，多余的晶体要去掉，每次取出后要修改其外形，使其保持完整的(三斜晶系)形状。
学法指导
【例1】下列有关饱和溶液的叙述正确的是( )
A.析出晶体后的溶液在温度不变时一定是饱和溶液
B.饱和溶液一定是浓溶液
C.某固体物质的饱和溶液升高温度后一定变成不饱和溶液
D.某溶液冷却到一定温度时会析出晶体，或蒸发掉一定量的水后会析出晶体，都可证明原溶液是饱和溶液
思路与技巧
(A)若溶液中有晶体析出，说明溶液已达饱和，由题知，此时温度保持不变，故A正确。(B)物质的溶解度是其固有的属性之一，有些物质的溶解度较大，如蔗糖在20℃时的溶解度为203.9克，有些物质的溶解度较小，如氢氧化钙在20℃时的溶解度为0.165克，可见同样是饱和溶液，蔗糖的质量分数为0.679，氢氧化钙的质量分数为000165，所以饱和溶液不一定是浓溶液。(C)不同物质的溶解度受温度的影响变化是不一样的，大部分固体物质的溶解度随着温度的升高而增大，而少数物质则相反，如熟石灰，它的饱和溶液降温时反而会变成不饱和溶液；而升高温度会有少量固体析出，所以饱和溶液升高温度后不一定变成不饱和溶液。(D)无论是蒸发溶剂以后结晶还是降低温度以后结晶跟起始状态是没有必然联系的，不能说明起始状态是否饱和溶液，它很可能是由不饱和溶液变为饱和溶液，再析出晶体。
答案 A
【例2】在硫酸铜饱和溶液中，投入一块状硫酸铜晶体，保持温度不变，水分没有蒸发，过一段时间后，则以下说法不正确的是( )
A.溶液中溶质的量不变
B.溶液的总质量不会增加
C.硫酸铜固体形状一定不变
D.硫酸铜固体形状会改变
思路与技巧
晶体的形成过程与物质的溶解过程是两个相反的过程。在硫酸铜饱和溶液中再投入硫酸铜晶体，会发生晶体溶解，同时溶液中的晶体又会析出，但溶液中溶质的量保持不变，故A、B的说法是正确的，但晶体的溶解和析出同时进行，因而固体的形状会改变，故C的说法是错误的，而D的说法是正确的，所以本题应选C。
答案 C
同步训练
【基础练习】
1．下列各晶体中含结晶水的是 （）
A．硝酸钾 B．食盐 C．胆矾 D．硝酸钠
2．胆矾溶于水所得溶液中的溶质 （）
A．五水硫酸铜 B．硫酸铜 C．水 D．铜和硫酸
3．有些结晶水合物在室温下不大稳定，在干燥的空气里会失去部分或全部结晶水，这个过程叫 ， 有些晶体放心在空气里，会逐渐吸收空气里的水分而变得潮湿，这个过程叫 。
4．检验酒精中是否有水的试剂的是 （ ）
A．硝酸钾 B．硫酸铜粉末 C．氯化钠 D．氯化钙
5．用蒸发皿蒸发食盐溶液时，下列仪器中不需要用到的是 ( )
A.蒸发皿 B.酒精灯 C.温度计 D.玻璃棒
6．下列操作中：①过滤；②蒸发；③溶解；④取液体试剂；⑤取固体试剂。一定要用到玻璃棒的是 （）
A.①②③ B.④⑤ C.①④ D.①③⑤
7．在一定温度下，有W克缺角的块状氯化钠晶体，将其投入到饱和氯化钠溶液中，过一段时间后取出，下列说法正确的是 ( )
A.晶体仍为W克，外形也不变 B.晶体质量减少，外形发生变化
C.晶体质量不变，外形发生变化 D.晶体质量增加，外形发生变化
8．将适量的澄清的饱和食盐水放入 里加热，边加热边用 搅拌，其目的是 ，随着水分的蒸发可以观察到蒸发皿里不断有 析出。等到有 出现时，停止加热，利用 ，即可得到食盐晶体。
【探究学习】
9．取铁丝一条，把它弯成亭状框架，挂在热硫酸铜饱和溶液中，然后 ，待其在室温下慢慢 ，观察 在铁丝上渐渐生长。过一段时间取出铁丝，可制得美丽晶莹的 晶体。
【能力提升】
10．海水晒盐后得到的晶体是粗盐，剩余的液体称为苦卤，苦卤中除氯化钠外还含有多种成分，在食品、化工等方面有重要应用。图是苦卤中有关物质的溶解度曲线，已知t1℃时，氯化镁和氯化钾的溶解度分别为M、N，则它们溶解度大小的关系为 ；将苦卤加热到t2℃以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是 。
11．根据图示的溶解度曲线，回答下列问题。
⑴氯化钠和纯碱晶体均属于______物质(填
“易溶”“可溶”“微溶”或“难溶”)；
⑵我国某些盐湖里出产天然碱(主要成分为纯碱晶体，并含少量氯化钠等杂质)。在实验室里从天然碱中分离出较纯的纯碱晶体，应采用 的方法，(杂质仅考虑氯化钠)；
⑶具体的实验操作步骤为：①加热溶解，②
，③ ，④洗涤晾干；
⑷完成①-③必备的实验仪器有铁架台(附铁圈、石棉网等)、烧杯、玻璃棒和 、 等。
12．（2008年达州市）右图是甲、乙两种固体物质的溶解度曲线，试回答下列相关问题。
（1） t1℃时，100g水中溶解20g甲，溶液刚好饱和；
那么，50g水中溶解 g乙，溶液达到饱和。
（2）t2℃时，比较两物质的溶解度大小： 。
（2） t1℃时，若要将甲物质的饱和溶液变为不饱和溶液，可采用的方法是 （写出一种即可）。
（4）若要从甲中含有少量乙的混合溶液中提纯甲，可用的方法是 。
参考答案
1．C
2．B
3．风化 潮解
4．B
5．C
6．A
7．C
8．玻璃棒 防止局部过热液体溅出 食盐晶体 余热
9．静置 冷却 硫酸铜
10． M>N 硫酸镁
11．易溶 冷却热饱和溶液 配成热饱和溶液 冷却过滤 漏斗
12．10g 甲>乙 升温 冷却热饱和溶液
氯化镁
氯化钾
硫酸镁
溶解度/g
温度/℃
t1
t2
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