1.6.1物質(zhì)的分離-物質(zhì)的結(jié)晶

第1章水和水的溶液第6節(jié)物質(zhì)的分離第1課時(shí)物質(zhì)的結(jié)晶【知識(shí)點(diǎn)歸納】1．獲得晶體的兩種方法(1)____________使溶液變濃，再繼續(xù)蒸發(fā)溶劑從而獲得晶體。適用范圍：溶解度受溫度影響變化________的固體物質(zhì)。(2)______________________來(lái)獲得晶體。適用范圍：溶解度受溫度影響變化________的固體物質(zhì)。2．有些晶體里結(jié)合了一定數(shù)目的結(jié)晶水，稱____________，如膽礬(五水硫酸銅)、石膏(二水硫酸鈣)?！敬鸢柑崾尽?．(1)蒸發(fā)溶劑比較小(2)冷卻熱飽和溶液較大2．結(jié)晶水合物【隨堂訓(xùn)練】1.下列有關(guān)溶液結(jié)晶的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是(B)A．升高某飽和溶液的溫度，可能會(huì)有晶體析出B．有晶體析出的溶液，此時(shí)不一定是飽和溶液C．降低某飽和溶液的溫度，不一定有晶體析出D．恒溫下蒸發(fā)少量某溶液中的溶劑，不一定有晶體析出【解析】A、有些物質(zhì)的溶解度隨著溫度的升高而減小，升高溫度，溶解度減小，有晶體析出，故升高某飽和溶液的溫度，可能會(huì)有晶體析出，故選項(xiàng)說(shuō)法正確。B、有晶體析出的溶液，不能繼續(xù)溶解該溶質(zhì)，此時(shí)一定是飽和溶液，故選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。C、有些物質(zhì)的溶解度隨著溫度的降低而增大，溫度降低，溶解度增大，故降低某飽和溶液的溫度，不一定有晶體析出，故選項(xiàng)說(shuō)法正確。D、若某溶液為不飽和溶液，恒溫下蒸發(fā)少量某溶液中的溶劑，不一定有晶體析出，故選項(xiàng)說(shuō)法正確。2.在較高溫度下，某溶液所含的硝酸鉀和氯化鈉都已接近飽和，當(dāng)其冷卻至室溫時(shí)，析出的晶體中經(jīng)檢驗(yàn)幾乎不含氯化鈉，這是因?yàn)?D)A．氯化鈉的溶解度比硝酸鉀的小B．氯化鈉的溶解度比硝酸鉀的大C．氯化鈉的溶解度在室溫下更大D．氯化鈉的溶解度受溫度的影響小【解析】冷卻硝酸鉀和氯化鈉的熱飽和溶液，析出的晶體中幾乎不含氯化鈉，是因?yàn)槁然c的溶解度受溫度變化影響很小，幾乎不隨溫度的降低而降低，故幾乎不析出氯化鈉晶體。3.20℃時(shí)將某硝酸鉀溶液均分為兩份，第一份恒溫蒸發(fā)掉10克水，析出晶體a克；第二份恒溫蒸發(fā)掉20克水，析出晶體b克。則a與b的關(guān)系正確的是(B)A．2a＝bB．2a≤bC．2a≥bD．2a<b【解析】如果開始的硝酸鉀溶液是飽和溶液，則蒸發(fā)掉20克水，是蒸發(fā)掉10g水的2倍，所以析出晶體的質(zhì)量也是蒸發(fā)掉10g水析出晶體質(zhì)量的2倍，即b=2a；如果開始的硝酸鉀溶液是不飽和溶液，則一開始蒸發(fā)的10g水析出晶體的質(zhì)量要比析出晶體后，最后飽和溶液蒸發(fā)10g水析出晶體的質(zhì)量小，即2a＜b，所以a與b的關(guān)系是2a≤b。4.興趣小組提純含少量泥沙等雜質(zhì)的粗鹽，操作流程如下：(1)操作④中玻璃棒的作用是_________。(2)操作⑤中除用到鐵架臺(tái)、酒精燈、玻璃棒、坩堝鉗外，還需要用到的儀器有_________。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后稱量獲得的精鹽，并計(jì)算精鹽的制得率，發(fā)現(xiàn)制得率較低，其可能原因是_________(填字母)。A．食鹽沒有全部溶解即過(guò)濾B．操作④后得到的濾液仍然渾濁就蒸發(fā)結(jié)晶C．蒸發(fā)后，所得精鹽很潮濕D．稱量產(chǎn)品時(shí)，器皿上的精鹽沒有全部轉(zhuǎn)移到天平上(4)通過(guò)操作④得到澄清透明的濾液，并蒸發(fā)得到精鹽(晶體表面無(wú)水分)。小組某同學(xué)興奮地宣布：我終于制得了純凈的氯化鈉！你_________(填“同意”或“不同意”)這個(gè)看法嗎？你的理由是_____________________________。【答案】（1）引流（2）蒸發(fā)皿（3）AD（4）不同意所得晶體中含有可溶性雜質(zhì)【解析】（1）不溶于液體的固體和液體分離的方法是過(guò)濾，所以操作④是過(guò)濾。（2）操作⑤是蒸發(fā)結(jié)晶的過(guò)程，需要的儀器有鐵架臺(tái)、酒精燈、玻璃棒、坩堝鉗外，還需要蒸發(fā)皿。（3）A．食鹽沒有全部溶解即過(guò)濾，會(huì)流失一部分氯化鈉，所以會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低；B．過(guò)濾后濾液仍然渾濁就蒸發(fā)結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率偏大；C．蒸發(fā)后，所得精鹽很潮濕則會(huì)由于含有了水分，而導(dǎo)致產(chǎn)率偏大；D．稱量最終的產(chǎn)品時(shí)，器皿上沾有的精鹽沒全部轉(zhuǎn)移到天平上會(huì)使獲得的精鹽減少，而使產(chǎn)率偏低。（4）該過(guò)程只能除去粗鹽中的難溶性雜質(zhì)，沒有除去可溶性雜質(zhì)，所以得到的晶體不是純凈的氯化鈉。5.我國(guó)有許多鹽堿湖，湖水中溶有大量的氯化鈉和純堿，那里的農(nóng)民冬天撈堿、夏天曬鹽，請(qǐng)根據(jù)下表氯化鈉、純堿在不同溫度下的溶解度，試用你學(xué)過(guò)的知識(shí)說(shuō)明其中的道理?！敬鸢浮考儔A即碳酸鈉的溶解度受溫度影響很大，冬季溫度低，易結(jié)晶析出；氯化鈉的溶解度受溫度影響很小，夏季溫度高，水分蒸發(fā)快，氯化鈉易結(jié)晶析出。【解析】“冬天撈堿，夏天曬鹽”依據(jù)的是氯化鈉與碳酸鈉的溶解受溫度影響不同的原理進(jìn)行的，通過(guò)題目中的信息，分析兩種物質(zhì)的溶解度變化特點(diǎn)，進(jìn)行分解答．1．我國(guó)是世界上產(chǎn)鹽最早的國(guó)家，有著悠久的制鹽歷史，他們采用的結(jié)晶方法是(A)A．蒸發(fā)溶劑B．同時(shí)采用冷卻熱飽和溶液和蒸發(fā)溶劑的方法C．冷卻熱飽和溶液D．加熱飽和溶液的方法【解析】我國(guó)是世界上產(chǎn)鹽最早的國(guó)家，有著悠久的制鹽歷史，鹽指的是氯化鈉，氯化鈉的溶解度受溫度影響變化不大，溶解度受溫度影響變化不大的固體物質(zhì)一般用蒸發(fā)結(jié)晶的方法獲得晶體。2．如圖所示，將飽和硫酸銅溶液滴在凹穴玻片上，一段時(shí)間后觀察是否有晶體析出。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(B)A．實(shí)驗(yàn)所用的飽和硫酸銅溶液最好是常溫下的溶液B．觀察是否有晶體析出，可以用顯微鏡C．實(shí)驗(yàn)主要采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法析出晶體D．滴到玻片上的溶液，一般需要10滴左右【解析】硫酸銅的溶解度受溫度的影響較大，為了使硫酸銅成為晶體析出，應(yīng)采用冷卻熱飽和溶液的方法，為了使實(shí)驗(yàn)的效果更好，應(yīng)選用較高溫度是的飽和溶液，溶液的量要少。據(jù)此分析回答。解：A、由于硫酸銅的溶解度受溫度的影響較大，為了使硫酸銅晶體體析出，實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的飽和硫酸銅溶液最好是較高溫度下的飽和溶液，故A錯(cuò)誤；B、觀察是否有晶體析出，可以用顯微鏡，故B正確；C、實(shí)驗(yàn)主要采用降溫結(jié)晶的方法析出晶體，故C錯(cuò)誤；D、為了使實(shí)驗(yàn)的效果更好，滴到玻片上的溶液，一般需要1滴左右，故D錯(cuò)誤。3．在較高溫度下，某溶液所含硝酸鉀和氯化鈉都已經(jīng)接近飽和，當(dāng)其冷卻至室溫時(shí)，析出的晶體經(jīng)檢驗(yàn)幾乎不含氯化鈉，這是因?yàn)?C)A．氯化鈉的溶解度比硝酸鉀小B．氯化鈉的溶解度比硝酸鉀大C．氯化鈉的溶解度受溫度變化小D．氯化鈉的溶解度在室溫時(shí)更大【解析】根據(jù)課本知識(shí)可知，不同物質(zhì)的溶解度受溫度變化影響不同，氯化鈉的溶解度受溫度變化影響不大，在冷卻熱飽和溶液時(shí)不容易析出晶體。解：冷卻硝酸鉀和氯化鈉的熱飽和溶液，析出的晶體中幾乎不含氯化鈉，是因?yàn)槁然c的溶解度受溫度變化影響很小，幾乎不隨溫度的降低而降低，故幾乎不析出氯化鈉晶體。4．下列敘述中正確的是(D)A．海水一經(jīng)降溫，就會(huì)有大量食鹽晶體析出B．加熱蒸發(fā)硝酸鉀溶液，開始時(shí)就會(huì)有大量硝酸鉀晶體析出C．硝酸鉀的飽和溶液還可以溶解硝酸鉀D．將析出硝酸鉀晶體后的溶液再冷卻，仍然有硝酸鉀晶體析出【解析】A、氯化鈉的溶解度受溫度影響不大，所以降溫不會(huì)有大量食鹽晶體析出，A說(shuō)法不正確。B、蒸發(fā)結(jié)晶不是一開始就析出晶體，要蒸發(fā)大量的水分后才能結(jié)晶析出晶體，B說(shuō)法不正確。C、硝酸鉀的飽和溶液不能再繼續(xù)溶解硝酸鉀，C說(shuō)法不正確。D、析出硝酸鉀晶體后的溶液為硝酸鉀的飽和溶液再冷卻硝酸鉀的溶解度減小還會(huì)析出硝酸鉀晶體，D正確。5．60℃時(shí)，將100g硝酸鉀的飽和溶液恒溫下蒸發(fā)部分溶劑，然后再將溶液逐漸冷卻到40℃。能表示此過(guò)程溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(a%)與時(shí)間(t)關(guān)系的圖像是(A)A.B.C.D.【解析】A、圖示表明，在開始的恒溫蒸發(fā)部分溶劑過(guò)程中，所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變；再將溶液逐漸冷卻到40℃的過(guò)程中，溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減??；與實(shí)際過(guò)程相符，故A正確；B、圖示表明，整個(gè)操作過(guò)程中溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增大，與實(shí)際不符；故B不正確；C、圖示表明，整個(gè)操作過(guò)程中溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷減小，與實(shí)際不符；故C不正確；D、圖示表明，在開始的恒溫蒸發(fā)部分溶劑過(guò)程中，所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變；但將溶液逐漸冷卻到40℃的過(guò)程中，溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大；與實(shí)際過(guò)程不相符，故D不正確。6．A、B、C三種物質(zhì)的溶解度曲線如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)把A、B、C三種物質(zhì)分別放入100克水中配成t3℃時(shí)的飽和溶液，再冷卻到t1℃，則析出晶體最多的是________，沒有晶體析出的是___________。(2)若要把混在A中的少量C除去，則應(yīng)采用__________________________的方法；若要使C從飽和溶液中結(jié)晶出來(lái)，則應(yīng)采用_________________的方法?！敬鸢浮浚?）AB（2）冷卻熱飽和溶液蒸發(fā)溶劑【解析】（1）把A、B、C三種物質(zhì)分別放入100克水中配成t3℃時(shí)的飽和溶液，再冷卻到t1℃，A物質(zhì)的溶解度受溫度變化影響較大，且隨溫度的降低而減小，所以析出晶體最多的是A，降低溫度，A、C物質(zhì)的溶解度減小，B物質(zhì)的溶解度增大，t3℃時(shí)B物質(zhì)的溶解度大于t2℃時(shí)A、C物質(zhì)的溶解度，所以溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的是B；（2）A物質(zhì)的溶解度受溫度變化影響較大，C物質(zhì)的溶解度受溫度變化影響較小，所以若要把混在A中的少量C除去，應(yīng)采用冷卻熱飽和溶液法；若要使C從飽和溶液中結(jié)晶出來(lái)，則應(yīng)采用蒸發(fā)溶劑。7．硝酸鉀、氯化鈉在不同溫度下的溶解度如表所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)硝酸鉀中含有少量氯化鈉時(shí)，可通過(guò)_________的方法提純硝酸鉀。(2)對(duì)(1)中析出的晶體和剩余溶液描述正確的是__________(填字母)。A．剩余溶液一定是硝酸鉀飽和溶液B．該過(guò)程的溶液中硝酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變C．剩余的溶液一定是純凈物D．析出的晶體中只含有硝酸鉀(3)在一定溫度下，將含69克硝酸鉀、18克氯化鈉的混合物完全溶解在50克水中。若要降低溫度硝酸鉀就開始析出，而氯化鈉始終不能析出，則溫度T(℃)的變化范圍是____________(硝酸鉀和氯化鈉溶解互不影響)。【答案】（1）冷卻熱飽和溶液（2）A（3）70～20℃【解析】1）由于硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而明顯增大，而氯化鈉的溶解度受溫度影響很小，因此提純混有少量氯化鈉的硝酸鉀應(yīng)采用降溫結(jié)晶的方法；（2）硝酸鉀的溶解度受溫度影響大，降低溫度就會(huì)有大量的晶體析出，氯化鈉的溶解度受溫度影響小，降溫后不會(huì)大量析出；室溫約是20℃，這時(shí)溶液中含有硝酸鉀和氯化鈉并且都達(dá)到飽和。（3）在一定溫度下，將含69gKNO3、18gNaCl的混合物完全溶解在50g水中。改變溫度使KNO3析出，NaCl不析出，根據(jù)氯化鈉的溶解度可知，18gNaCl的混合物完全溶解在50g水中氯化鈉不析出，溫度應(yīng)該大于或等于20℃，69gKNO3溶解在50g水中剛好達(dá)到飽和，溫度應(yīng)該不高于70℃，所以溫度t（℃）的范圍是20℃≤T＜70℃。8．水是重要的物質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室中常用于溶解物質(zhì)、配制溶液。向50mL水(密度為1g/cm3)中溶解一定量硝酸鉀固體的操作如圖所示，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及溶解度曲線回答問(wèn)題。(1)A、B、C中一定屬于不飽和溶液的是________(填字母)。(2)當(dāng)x＝________g時(shí)，B中恰好沒有固體剩余，20℃時(shí)硝酸鉀飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______(精確到1%)。(3)從溶液中析出硝酸鉀晶體常用______________________的方法。若發(fā)現(xiàn)硝酸鉀固體中有少量氯化鈉固體，可采用_________________的方法提純硝酸鉀?！敬鸢浮浚?）A（2）5.824%（3）冷卻熱飽和溶液降溫結(jié)晶【解析】（1）據(jù)圖可以看出，B中有剩余的固體，故B一定是飽和溶液；A中加入10g硝酸鉀形成的溶液繼續(xù)加入硝酸鉀還能繼續(xù)溶解，說(shuō)明A是不飽和溶液；B升高溫度后得到的C溶液可能飽和也可能不飽和；（2）由溶解度曲線表可知，在20℃硝酸鉀的溶解度是31.6g，在50mL水即50g的水中能溶解15.8g的硝酸鉀，當(dāng)x=15.8g10g=5.8g時(shí)，B中恰好沒有固體剩余，20℃時(shí)硝酸鉀飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：31.6g/(100g+31.6g)×100%≈24.0%.（3）硝酸鉀的溶解度隨溫度的升高而增大，所以硝酸鉀從溶液中析出晶體常用冷卻熱的飽和溶液方法；由于氯化鈉的溶解度受溫度的影響不大，若發(fā)現(xiàn)硝酸鉀固體中有少量氯化鈉固體，可采用降溫結(jié)晶的方法提純硝酸鉀。9．20℃時(shí)100g某硝酸鉀溶液，經(jīng)過(guò)以下變化，恢復(fù)到20℃，最終析出晶體的質(zhì)量是(D)A．小于3gB．等于3gC．大于3gD．大于等于3g【解析】根據(jù)飽和溶液和不飽和溶液的特點(diǎn)以及溶解度的知識(shí)進(jìn)行分析，第一次蒸發(fā)10g水，沒有晶體析出，說(shuō)明溶液可能是不飽和溶液也可能是恰好飽和，第二次又蒸發(fā)掉10克水，再冷卻到20℃時(shí)，析出3克晶體，則溶液為飽和溶液，第三次蒸發(fā)10g水時(shí)析出晶體的質(zhì)量取決于第一次蒸發(fā)水形成的溶液是否飽和。解：若第一次蒸發(fā)10g水恰好形成的是飽和溶液，根據(jù)第二次蒸發(fā)10g水析出3g晶體，說(shuō)明10g水恰好溶解3g晶體，則第三次蒸發(fā)10g水析出晶體的質(zhì)量是3g，若第一次蒸發(fā)10g水形成的是不飽和溶液，則第二次蒸發(fā)10g水析出3g晶體，需要先蒸發(fā)一部分水形成飽和溶液，再蒸發(fā)水才能析出晶體，說(shuō)明10g水中溶解的晶體的質(zhì)量大于3g，故第三次仍蒸發(fā)掉10克水，再次冷卻到20℃時(shí)，析出的晶體的質(zhì)量大于3g。10．如圖所示，一木塊漂浮于50℃的KNO3飽和溶液中，當(dāng)溫度改變時(shí)(不考慮由此引起的木塊和溶液的體積變化)，木塊浸入液體的體積增大。(1)由此推斷出溫度的改變方式是_________(填“升高”“不變”或“降低”)。(2)同時(shí)觀察到燒杯底部KNO3晶體_________(填“增多”“不變”或“減少”)。(3)導(dǎo)致木塊浸入液體體積增大的原因是_________________________________。【答案】（1）降低（2）增多（3）溫度降低時(shí)，硝酸鉀的溶解度減小，會(huì)有溶質(zhì)析出，溶液的密度減小，而木塊所受浮力不變，所以V排增大【解析】（1）當(dāng)溫度降低時(shí)，硝酸鉀的溶解度降低，會(huì)有溶質(zhì)析出，溶液的密度減小．而浮力不變，所以V排增大．（2）溫度降低，硝酸鉀的溶解度減小，有溶質(zhì)析出，所以燒杯底部晶體增多．（3）溫度降低時(shí)，硝酸鉀的溶解度降低，會(huì)有溶質(zhì)析出，溶液的密度減小．11．有些物質(zhì)有相似的化學(xué)性質(zhì)，但物理性質(zhì)卻不同，如氫氧化鈣與氫氧化鋇的溶解度就存在一定的差異，如表所示。根據(jù)以上信息，回答下列問(wèn)題。(1)如圖所示，表示氫氧化鈣溶解度曲線的是_________(填“A”或“B”)。如果要將氫氧化鈣的不飽和溶液變?yōu)轱柡腿芤海刹扇〉姆椒ㄊ莀_________________________________(填一種即可)。(2)現(xiàn)有常溫時(shí)含氫氧化鈣、氫氧化鋇兩種溶質(zhì)的某飽和溶液，若要得到較純凈的氫氧化鋇溶液，可采取的物理方法為_________________________________________________________________________?！敬鸢浮浚?）B升高溫度(或加入氫氧化鈣、恒溫蒸發(fā)溶劑)（2）加熱后趁熱過(guò)濾(或用冷卻熱飽和溶液的方法得到氫氧化鋇晶體，然后過(guò)濾，再將晶體溶于蒸餾水)【解析】（1）根據(jù)題干中數(shù)據(jù)可以知道，隨著溫度的升高氫氧化鈣的溶解度越來(lái)越小，所以圖中的B曲線符合這一趨勢(shì)，故B為氫氧化鈣的溶解度曲線；將氫氧化鈣的不飽和溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液，可以向溶液中加入氫氧化鈣或者恒溫蒸發(fā)溶劑的方法，由于氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而降低，所以也可以采取升高溶液溫度的方法使溶液變?yōu)轱柡腿芤?；?）氫氧化鈣的溶解度較小且隨溫度的降低而增大，氫氧化鋇的溶解度隨溫度的升高而增大且受溫度變化影響較大，所以可以采取加熱后趁熱過(guò)濾或者是冷卻熱飽和的方法得到氫氧化鋇晶體，然后過(guò)濾，再將晶體溶于蒸餾水。12．小科從溫度為2℃的冰箱冷藏室取出一杯澄清石灰水，蓋上杯蓋，在20℃的室溫下放置一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)杯底有少量晶體析出，請(qǐng)你說(shuō)一說(shuō)其中的科學(xué)原理。【答案】因?yàn)闅溲趸}的溶解度隨溫度升高而變小，當(dāng)小科從溫度為2℃的冰箱冷藏室取出一杯澄清石灰水，蓋上杯蓋，在20℃的室溫下放置一段時(shí)間后，澄清石灰水溫度升高而導(dǎo)致氫氧化鈣的溶解度減小，在相應(yīng)溫度時(shí)溶液達(dá)到飽和，再繼續(xù)升溫則析出晶體?！窘馕觥恳?yàn)闅溲趸}的溶解度隨