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1.6 物质的分离
不论是河水、井水，还是海水，自然界的水都是溶有多种物质的混合物。如何将其他物质从水中分离出来呢？
一、物质的结晶
1、晶体
（1）晶体拥有整齐规则的几何外形。
（2）晶体拥有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变。
（3）非晶体没有规则几何外形，在熔化过程中，没有固定的熔点。
2、结晶
（1）定义：溶液中无法再溶解的固体物质从溶液中析出的过程。
（2）结晶的适用范围及原理：
①范围：分离几种可溶性固体的混合物。
②原理：利用固体物质的溶解性不同，以及溶解度受温度变化的影响不同，使一种物质先结晶出来而达到分离的目的。
3、结晶的方法
（1）蒸发溶剂法：溶液由溶质和溶剂两部分组成，当把溶剂蒸发了，晶体（固体溶质）也就结晶出来了。
（2）冷却热饱和溶液法：一般的物质随着温度的升高，溶解度也会增大，所以当把热的饱和溶液降温时，由于溶解度的减小，有一部分溶质就结晶出来了。适用于溶解度受温度影响较大的物质，如硝酸钾。
【注意】冷却热饱和溶液与蒸发溶剂可综合运用，即先通过加热使溶液浓缩(减少溶剂)，再将溶液冷却（降低温度），从而达到结晶的目的。
4、结晶水合物
（1）结晶水：有些晶体从水溶液中结晶析出时，往往要结合一定量的水，这部分水存在于析出的晶体中，叫作结晶水。
（2）结晶水合物：含有结晶水的晶体，常见的有胆矾，即硫酸铜晶体（五水硫酸铜）、石膏（二水硫酸钙）等。
（3）风化：相关结晶水合物在常温下和较干燥的空气里失去部分或全部结晶水的现象。
（4）潮解：某些易溶于水的物质吸收空气中的水分，在晶体表面逐渐形成溶液或全部溶解的现象。
二、实验--硫酸铜晶体的制备和生长
013335目标
目标
1．练习用结晶的方法制备晶体。
2．学会搅拌、溶解、蒸发、结晶等基本实验操作方法。
01270器材
器材
量筒，烧杯，药匙，滴管，表面皿，温度计，20厘米长的线，显微镜，酒精 灯，三脚架，石棉网，玻璃棒，硫酸铜，棉花。
01270过程
过程
1．制备小晶体
（1）准备一杯约50毫升温度在 70℃左右的硫酸铜饱和溶液，切勿在杯底留下杂质，若有浑浊现象，用脱脂棉代替滤纸，趁热过滤，直到澄清为止。
（2）静置、冷却、析晶。在容器口盖上一张清洁的白纸，再用棉花把烧杯围起来，静置一夜，温度缓慢下降，析出硫酸铜小晶体。

2．小晶体“长”成大晶体
（1）选晶：在晶体里选择几颗几何形状完 整的小晶体备用。
（2）晶体长大：用线把1颗硫酸铜小晶体绑好，悬吊在已准备好的一杯约50毫升70℃左右的硫酸铜饱和溶液里，线的另一端系在玻璃棒上，静置过夜。如此反复操作几次，晶体就越长越大，最后长成大块晶体。
01270讨论
讨论
1．影响结晶速度大小的因素有哪些？
影响结晶速率的因素：蒸发有利于晶体的形成；环境温差有利于晶体的形成；附着物的光滑程度，越粗糙越有利于晶体的形成。
2．影响晶体生长的因素有哪些？
影响晶体大小和形状的因素：是否悬吊晶体影响晶体的大小和形状，因为晶体会沿着晶种生长；温度降低的速率影响晶体的大小和形状，速率降低越缓慢越有利于大晶体的生成。
三、几种常用的分离方法
1、物质的分离方法
（1）结晶法：包括蒸发结晶和降温结晶。结晶分离，应根据量多的那一种可溶物所具备的方法进行分离。如图所示甲、乙两种固体物质的溶解度随温度的不同变化情况，可采用结晶法进行分离。
①如果甲物质中混有少量的乙物质，可采用冷却热饱和溶液法进行分离。如硝酸钾中混有少量的食盐。（硝酸钾多，采用硝酸钾的结晶方法）
②如果乙物质中混有少量的甲物质，可采用蒸发结晶的方法进行分离，蒸发时要留有少量的水，此时少量的甲物质没有达到饱和状态仍然留在溶液中，趁热过滤得到乙物质。如食盐中混有少量的硝酸钾。（食盐多，采用食盐的结晶方法）
（2）沉淀法：利用絮凝剂（明矾、活性炭）吸附水中的悬浮杂质，使其凝聚成较大的固体颗粒而沉到水底的方法。明矾和活性炭是常用的凝聚剂。
（3）过滤法：把不溶于液体的固态物质跟液体分离开的一种方法。
（4）吸附法：利用活性炭的吸附作用，吸附水中溶解的杂质、除去异味。
（5）蒸馏法：利用液体混合物中各成分的沸点不同而进行分离的方法。
2、过滤装置及注意事项
（1）如下图所示，先把滤纸折成圆锥形，放入漏斗中，如果滤纸高于漏斗边缘，则把多余的滤纸剪去，使滤纸的边缘比漏斗口稍低。将滤纸放在漏斗中之后，把泥浆水沿玻璃棒倒入漏斗中。滤纸上留下固体颗粒，泥浆水变得澄清。
（2）操作要点：
①一贴：滤纸紧贴漏斗内壁。紧贴时用水润湿，使漏斗内壁和滤纸间不留气泡。
②二低：a.滤纸边缘低于漏斗边缘，b．漏斗内液面略低于滤纸边缘。(以防滤液从滤纸与器壁间渗出)。
③三靠：a.烧杯口紧靠玻璃棒（防止液滴飞溅）；
b．玻璃棒末端轻靠三层滤纸处;
c．漏斗末端紧靠烧杯内壁(起引流作用)。
【注意】①过滤只能除去不溶性杂质，不能除去可溶性杂质，过滤后所得的水不能看作纯水。②过滤时，玻璃棒的作用是引流。③滤纸不用水润湿，无法紧贴漏斗壁，会造成滤纸与漏斗壁之间有气泡，从而影响过滤速率。
3、蒸馏装置及注意事项
（1）实验活动：将泥浆水过滤后得到的滤液和防爆沸的小石粒一起放进蒸馏瓶内，按下图装置进行蒸馏。在锥形瓶内得到澄清的液体，烧瓶里留下了固体颗粒。

（2蒸馏法：把水加热至沸腾，产生的水蒸气经冷却形成液态水的方法称为蒸馏法。用这种方法收集到的水就是蒸馏水。这种方法是利用液体混合物中各组分沸点的差异而将组分分离的，是将液体沸腾产生的蒸气导入冷凝管，使之冷却凝结成液体的一种蒸发、冷凝的过程。蒸馏是分离沸点相差较大的混合物的一种重要的操作，尤其是对于液体混合物的分离有重要的实用意义。
（3）蒸馏的条件：液体是混合物，各组分沸点不同。
【说明】①蒸馏装置组成：蒸馏烧瓶、温度计、铁架台、冷凝管、接收器、锥形瓶。
②蒸馏瓶中要加几粒沸石或碎瓷片的目的：防止加热时，出现液体暴沸。
③冷却管的水应下进上出，有利于水蒸气的冷却。
4、纯净物：由一种物质 组成的物质。
四、粗盐提纯
1、实验步骤、仪器
操作名称
实验仪器
操作要点
玻璃棒的作用
溶解
烧杯、玻璃棒
同一方向搅拌，不能碰杯壁和杯底
搅拌，加快溶解
过滤
烧杯、玻璃棒、漏斗、铁圈、铁架台
“一贴”“二低”“三靠”
引流，防止液体洒落
蒸发
蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台、坩埚钳、铁圈
加热过程中，玻璃棒不断搅拌；蒸发皿中出现较多固体时，停止加热
搅拌，使各部分液体受热均匀，防止局部过热造成液滴飞溅
【注意】精制后的盐样品仍然不纯净，含有一些可溶杂质。
2、自来水厂的水净化
（1）物理阶段：通过过滤和沉淀等方法除去水中的固体颗粒；
（2）化学阶段 ：通入氯气或漂白粉等杀死水中的微生物；
（3）生物学阶段：借助于微生物除去水中的有毒物质；
（4）最后，经过化学检测，证明水是洁净的之后，这些水才被送到用户家中。
【例1】将一块缺角的食盐晶体放置在饱和食盐水中，几天后，对这块食盐晶体的说法正确的是（ C ）
A. 食盐晶体无任何变化
B. 食盐晶体不再缺角，但质量有所增加
C. 食盐晶体可能不再缺角，但质量没有增加
D. 食盐晶体不再缺角，但质量有所减少
1、在硫酸铜饱和溶液中放入一小块硫酸铜晶体，条件不变，静置几天后，硫酸铜晶体(假设溶剂不蒸发掉) （ C ）
A .形状和质量都不变 B. 形状不变，质量增大
C. 形状改变，质量不变 D. 形状不变，质量减少
2、下列有关晶体的说法，正确的是（ A ）
A. 具有规则几何外形的固体叫作晶体
B. 晶体一定是白色的
C. 晶体里一定含有结晶水
D. 晶体都是一种透明的胶状物质
【例2】将某温度下热的硝酸钾饱和溶液逐渐冷却至室温，下列各量随时间变化趋势的图像不正确的是（ D ）
1、图中是几种物质的溶解度曲线，可以用降温结晶的方法进行提纯的是（ D ）
【例3】我国有许多盐碱湖，湖水中溶有大量的氯化钠(食盐)和纯碱。已知：氯化钠的溶解度随温度变化不大，纯碱的溶解度随温度的升高而增大。那里的农民在捞碱和晒盐的时间组合合理的应该是（ C ）
A. 夏天捞碱夏天晒盐 B. 冬天捞碱冬天晒盐
C. 冬天捞碱夏天晒盐 D. 夏天捞碱冬天晒盐
1、(2019上海杨浦一模)实验室有一包含有少量氯化钠杂质的硝酸钾固体，为提纯硝酸钾，设计了如图所示的操作，有关分析中正确的是（ D ）
A. 操作Ⅰ~Ⅲ分别是加热浓缩、蒸发结晶、过滤
B. 操作Ⅰ是过滤，将氯化钠固体从溶液中分离除去
C. 操作Ⅱ是加热浓缩，趁热过滤，除去杂质氯化钠
D. 操作Ⅲ是过滤，将硝酸钾晶体从溶液中分离出来
2、（2020?达州）小明周末从凤凰山带回一瓶浑浊的山泉水，他在化学实验室模仿自来水厂净化过程，最终
制成蒸馏水，流程如图所示：
（1）操作①的名称是　 　，若经过操作后，所得液体仍然浑浊，其原因可能是　 　（填序号）。
A、漏斗内的滤纸有破损
B、漏斗下端未紧靠烧杯内壁
C、漏斗内液面高于滤纸的边缘
（2）取少量液体D于试管中，加入肥皂水，振荡，发现有较多浮渣产生，说明液体D是　 　水。
（3）小明用得到的蒸馏水配制50g质量分数10%的氯化钠溶液，如图是配制该氯化钠溶液的实验操作示意图：
①计算：需要氯化钠固体5g，水　 　mL（水的密度为1.0g/cm3）；
②称量：用托盘天平称取氯化钠固体，用规格为　 　mL（填“10”、“50”或“100”）的量筒量取所需要的水，倒入盛有氯化钠的烧杯中；
③溶解：用玻璃棒搅拌，目的是　 　。
【答案】（1）过滤；AC；（2）硬；（3）①45；②50；③加快溶解速率。

1、海水晒盐的原理是（ D ）
A. 海水分解
B. 日晒使海水中的氯化钠大量蒸发
C. 海水晒盐时，氯化钠的溶解度减小，所以氯化钠晶体析出
D. 利用阳光和风力使水分蒸发，所以氯化钠晶体析出
2、可用结晶法分离的混合物是（ C ）
A. 可溶性固体与不溶性固体相混合
B. 液体与固体混合物
C. 两种物质，一种物质的溶解度随温度变化较大，另一种物质的溶解度随温度变化不大
D. 在同种溶剂中溶解度不同的可溶性物质相混合
3、下列过滤操作不正确的是（ C ）
A. 玻璃棒下端要靠在三层滤纸处
B. 滤纸边缘应低于漏斗边缘，多余部分要剪去，并用水润湿贴紧，不留气泡
C. 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
D. 漏斗下端紧靠烧杯内壁
4、河水净化的主要步骤如图所示，有关说法错误的是（ C ）

A. 步骤Ⅰ可除去难溶性杂质 B. 试剂M可以是活性炭
C. 步骤Ⅲ属于物理变化 D. 净化后的水仍是混合物
5、如图示是a、b、c（不含结晶水）3种固体物质的溶解度曲线，正确的是（ B ）
A. 3种物质溶解度的大小顺序是a>b>c
B. t2℃时，将a的溶液降温至t1℃，可能有晶体析出
C. t1℃时，a、b两种物质的溶液中溶质质量分数一定相等
D.采用升高温度的方法可将饱和的c物质溶液变成不饱和
6、科学家用石墨烯膜制成“筛子”可以筛掉盐类物质。当海水流过该膜时，钠离子和氯离子被水分子包裹而不能通过，独立的水分子却能通过(如图)。下列关于石墨烯膜“筛掉”氯化钠的说法中错误的是（ D ）
A. 该过程属于物理变化
B. 该过程可应用于海水淡化
C. “筛掉”氯化钠过程类似于过滤操作
D. “筛掉”氯化钠后的海水溶质质量分数增大
7、（2020?淮北三模）如图是甲乙两种物质的溶解度曲线，则以下说法正确的是（　C　）
A．乙浓溶液中混有少量甲，可通过蒸发结晶的方式提纯乙
B．两物质的不饱和溶液变为饱和都可采取加溶质和升温的方式
C．将40℃、65g甲的饱和溶液稀释成质量分数为一半的溶液，需加水65g
D．20℃时等质量的甲乙溶液中溶质、溶剂质量之比相等
8、(2018山东济宁中考)为探究物质溶解过程中的能量变化，某同学设计了图甲所示装置。在盛有水的烧杯中放入一装有饱和硝酸钾溶液的试管，向水中加入足量物质X，搅拌。结合图乙中硝酸钾的溶解度曲线，对硝酸钾溶液变化的推断，合理的是（ B ）
甲 乙
①X为NaCl固体， 试管中无晶体析出， 硝酸钾溶液仍是饱和溶液
②X为NaOH固体， 试管中无晶体析出， 硝酸钾溶液仍是饱和溶液
③X为NH4NO3晶体，试管中有晶体析出，硝酸钾溶液仍是饱和溶液
④X为浓H2SO4，试管中无晶体析出，硝酸钾溶液为不饱和溶液
A. ①②③ B. ①③④ C. ①②④ D. ②③④
9、小科是一个科学迷，在观看了野外求生的电视节目后，自己也试着自制净水装置，在较大容器内装有天然水，中间放置另一相对小一些的容器，在大容器上方用保鲜膜封上，并将一枚硬币置于保鲜膜上恰好停留在小容器的正上方，然后将装置置于烈日底下，一段时间以后，小容器内获得了纯净的水。小科利用这个装置获得纯水的过程中，运用的主要方法是（ D ）
A. 蒸发 B. 过滤 C. 沉淀 D. 蒸馏
10、如图所示，在蒸馏烧瓶中加入几粒碎瓷片，再加入约1/3体积的自来水，连接装置进行制取蒸馏水的实验。下列说法中不正确的是（ A ）
A. 温度计在实验中经常使用，图中位置不对，水银球应该插入液态水中
B. 实验时，冷凝管应适当倾斜，其进、出水方向是：b进a出
C. 实验时，冷凝管应该用铁架台夹持固定
D. 石棉网的作用是使蒸馏烧瓶均匀受热，碎瓷片的作用是防止加热时出现暴沸
11、某科学兴趣小组的同学做粗盐提纯实验，如图是同学们做粗盐提纯实验的示意图。请回答下列问题。
（1）操作③中玻璃棒搅拌的作用是_________________。
（2）操作⑥中的错误是______________。
（3）粗盐提纯实验中的操作顺序为____________(填操作序号)，以及称量精盐并计算产率。
（4）操作④中，当观察到蒸发皿内______________时，停止加热，用余热蒸干剩余液体。
【答案】（1）加快粗盐的溶解速率；（2）缺少玻璃棒引流；（3）①⑤②③⑥④；（4）出现较多量的固体。
12、（2020?绥化）如图是甲、乙、丙三种物质的溶解度曲线。
（1）t1℃时，三种物质的溶解度由大到小的关系为　 　。
（2）t2℃时，甲、乙、丙三种物质的饱和溶液降温至t1℃时为不饱和溶液的是　 　。
（3）现有含少量甲的乙固体，若要通过结晶法进行提纯乙（甲与乙不发生反应），现有下列实验步骤可供选择：①取一定量的水将固体溶解②充分冷却后过滤③趁热过滤④加热蒸发至大部分晶体析出⑤加热蒸发至溶液接近饱和⑥停止加热用余热将溶液蒸干⑦用少量水洗涤晶体并烘干。合理的操作顺序为　 　（按顺序填编号）。
（4）t3℃时，取等质量甲、乙、丙三种物质的饱和溶液，恒温蒸发一定质量的水（析出的晶体均不含结晶水），析出晶体的质量关系为甲＝乙＜丙，则剩余溶液的质量由大到小的关系为　 　。
（5）t2℃时，配制甲、乙、丙三种物质的饱和溶液，一定相等的是　 　（填字母）。
A．溶质质量
B．溶剂质量
C．溶质质量分数
D．溶解度
【答案】（1）丙、乙、甲；（2）丙；（3）①④③⑦；（4）甲、乙、丙；（5）CD。

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