今天,菠萝在线老师选了一道综合性较强的题目,一次性为大家介绍完所有分离混合物(separating methods)的方法。
在题干中,有5种分离混合物的方法,分别是:
1. fractional distillation (分层蒸馏法);
2. simple distillation (简易蒸馏法);
3. crystallization (结晶);
4. filtration (过滤);
5. diffusion (扩散)。
下面,菠萝在线老师来为大家逐一介绍。
1、Fractional distillation 分层蒸馏法
这种方法适合分离两种液体(气体也可以)的混合物,其原理为两种物质的沸点不同,当其中一个液体达到沸点时,它会先行沸腾成为气体,最后将气体冷却并收集,从而达到分离的目的。
2、Simple distillation 简易蒸馏法
这种方法适合用于分离溶液(solution)当中的溶剂(solvent)部分。就拿下图中的盐水举例,盐水加热时,其中水分会形成蒸气,而盐分则被保留下来;对蒸气进行冷却处理后,我们就能够收集到水。
3、Crystallization 结晶
结晶与刚刚提到的简易蒸馏法相反,我们需要分离溶液(solution)当中的溶质(solute)。
正如图中所示,假设我们要分离硫酸铜溶液得到固体硫酸铜,那么我们需要先将溶液进行加热,蒸发掉部分水分。此时硫酸铜溶液的浓度会增加,最后趋近于饱和状态,也就是说剩下的水分无法溶解更多的硫酸铜。
稍微冷却后,硫酸铜固体开始慢慢析出。这时候,我们用玻璃棒(glass rod)沾一点溶液滴在薄片上,由于薄片的温度趋近室温,我们可以通过观察得出硫酸铜是否已经能够析出的结论。待温度降至室温时,固体硫酸铜会大量析出,我们就可以用过滤的方式将液体和固体分离。
4、Filtration 过滤
这个办法适合分离不可溶的固体与液体,或者两种可溶性不同的固体。
简单来说,如果我们要分离沙子与盐,第一步就需要先将沙子与盐放在滤纸上(filter paper),沿着杯壁倒入水,直到盐完全消失(盐溶解于水,沙子的主要成分是二氧化硅,不溶于水)。
实在不理解的同学可以去观察咖啡师冲泡手冲咖啡,想必就能明白过滤的作用。
5、Diffusion 扩散
我们在上期的文章当中跟大家讨论过扩散这种现象,在化学中,我们也会利用这种现象将多重气体进行分离。
每一种物质(气态与液态)的扩散速度都跟物质的两个性质相关:(会考!)
1.物质分子的相对质量:物质的相对分子质量越小,其扩散速度越快;反之,则越慢。
2.物质分子的体积大小:物质分子的体积越小,其扩散速度越快;反之,则越慢。
除了物质本身的性质,扩散速度也跟两个外界因素有着很大的关系:
1.环境温度:环境温度越高,扩散速度越快。
2.受到的压力:受到的压力越大,扩散速度越快。
规律
我们总结一下上述分离方法的规律:
Fractional distillation(分层蒸馏法):适合分离两种液体(气体也可以)的混合物;
Simple distillation(简易蒸馏法):适合用于分离溶液(solution)当中的溶剂(solvent)部分;
Crystallization (结晶):适合用于分离溶液(solution)当中的溶质(solute);
Filtration (过滤),适合分离不可溶的固体与液体,或者两种可溶性不同的固体;
Diffusion(扩散):适合用于分离气体。
除了以上的方法,在考试中,我们还需要注意 Chromatography(色谱分析法)这一考点。
这种方法是被用来确定色素混合物当中的色素的。在实验中,我们需要用到专门的 chromatography paper,这种试纸能够对不同的色素和溶剂产生不同的反应。
关于色谱分析法,你需要注意的考点如下:( 会考!)
1.Starting point 必须在 solvent 的上面。
2.Chromatography paper 必须垂直于溶剂水平线。
3.当溶剂达到 final solvent level 的时候就可以取出。
4.Rf value = 色素点走过的距离/溶剂走过的距离。(starting point 到 final point 的距离)
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