1.6.1物质的分离-物质的结晶

第1章水和水的溶液第6节物质的分离第1课时物质的结晶【知识点归纳】1．获得晶体的两种方法(1)____________使溶液变浓，再继续蒸发溶剂从而获得晶体。适用范围：溶解度受温度影响变化________的固体物质。(2)______________________来获得晶体。适用范围：溶解度受温度影响变化________的固体物质。2．有些晶体里结合了一定数目的结晶水，称____________，如胆矾(五水硫酸铜)、石膏(二水硫酸钙)。【答案提示】1．(1)蒸发溶剂比较小(2)冷却热饱和溶液较大2．结晶水合物【随堂训练】1.下列有关溶液结晶的说法中，错误的是(B)A．升高某饱和溶液的温度，可能会有晶体析出B．有晶体析出的溶液，此时不一定是饱和溶液C．降低某饱和溶液的温度，不一定有晶体析出D．恒温下蒸发少量某溶液中的溶剂，不一定有晶体析出【解析】A、有些物质的溶解度随着温度的升高而减小，升高温度，溶解度减小，有晶体析出，故升高某饱和溶液的温度，可能会有晶体析出，故选项说法正确。B、有晶体析出的溶液，不能继续溶解该溶质，此时一定是饱和溶液，故选项说法错误。C、有些物质的溶解度随着温度的降低而增大，温度降低，溶解度增大，故降低某饱和溶液的温度，不一定有晶体析出，故选项说法正确。D、若某溶液为不饱和溶液，恒温下蒸发少量某溶液中的溶剂，不一定有晶体析出，故选项说法正确。2.在较高温度下，某溶液所含的硝酸钾和氯化钠都已接近饱和，当其冷却至室温时，析出的晶体中经检验几乎不含氯化钠，这是因为(D)A．氯化钠的溶解度比硝酸钾的小B．氯化钠的溶解度比硝酸钾的大C．氯化钠的溶解度在室温下更大D．氯化钠的溶解度受温度的影响小【解析】冷却硝酸钾和氯化钠的热饱和溶液，析出的晶体中几乎不含氯化钠，是因为氯化钠的溶解度受温度变化影响很小，几乎不随温度的降低而降低，故几乎不析出氯化钠晶体。3.20℃时将某硝酸钾溶液均分为两份，第一份恒温蒸发掉10克水，析出晶体a克；第二份恒温蒸发掉20克水，析出晶体b克。则a与b的关系正确的是(B)A．2a＝bB．2a≤bC．2a≥bD．2a<b【解析】如果开始的硝酸钾溶液是饱和溶液，则蒸发掉20克水，是蒸发掉10g水的2倍，所以析出晶体的质量也是蒸发掉10g水析出晶体质量的2倍，即b=2a；如果开始的硝酸钾溶液是不饱和溶液，则一开始蒸发的10g水析出晶体的质量要比析出晶体后，最后饱和溶液蒸发10g水析出晶体的质量小，即2a＜b，所以a与b的关系是2a≤b。4.兴趣小组提纯含少量泥沙等杂质的粗盐，操作流程如下：(1)操作④中玻璃棒的作用是_________。(2)操作⑤中除用到铁架台、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳外，还需要用到的仪器有_________。(3)实验结束后称量获得的精盐，并计算精盐的制得率，发现制得率较低，其可能原因是_________(填字母)。A．食盐没有全部溶解即过滤B．操作④后得到的滤液仍然浑浊就蒸发结晶C．蒸发后，所得精盐很潮湿D．称量产品时，器皿上的精盐没有全部转移到天平上(4)通过操作④得到澄清透明的滤液，并蒸发得到精盐(晶体表面无水分)。小组某同学兴奋地宣布：我终于制得了纯净的氯化钠！你_________(填“同意”或“不同意”)这个看法吗？你的理由是_____________________________。【答案】（1）引流（2）蒸发皿（3）AD（4）不同意所得晶体中含有可溶性杂质【解析】（1）不溶于液体的固体和液体分离的方法是过滤，所以操作④是过滤。（2）操作⑤是蒸发结晶的过程，需要的仪器有铁架台、酒精灯、玻璃棒、坩埚钳外，还需要蒸发皿。（3）A．食盐没有全部溶解即过滤，会流失一部分氯化钠，所以会导致产率降低；B．过滤后滤液仍然浑浊就蒸发结晶会导致产率偏大；C．蒸发后，所得精盐很潮湿则会由于含有了水分，而导致产率偏大；D．称量最终的产品时，器皿上沾有的精盐没全部转移到天平上会使获得的精盐减少，而使产率偏低。（4）该过程只能除去粗盐中的难溶性杂质，没有除去可溶性杂质，所以得到的晶体不是纯净的氯化钠。5.我国有许多盐碱湖，湖水中溶有大量的氯化钠和纯碱，那里的农民冬天捞碱、夏天晒盐，请根据下表氯化钠、纯碱在不同温度下的溶解度，试用你学过的知识说明其中的道理。【答案】纯碱即碳酸钠的溶解度受温度影响很大，冬季温度低，易结晶析出；氯化钠的溶解度受温度影响很小，夏季温度高，水分蒸发快，氯化钠易结晶析出。【解析】“冬天捞碱，夏天晒盐”依据的是氯化钠与碳酸钠的溶解受温度影响不同的原理进行的，通过题目中的信息，分析两种物质的溶解度变化特点，进行分解答．1．我国是世界上产盐最早的国家，有着悠久的制盐历史，他们采用的结晶方法是(A)A．蒸发溶剂B．同时采用冷却热饱和溶液和蒸发溶剂的方法C．冷却热饱和溶液D．加热饱和溶液的方法【解析】我国是世界上产盐最早的国家，有着悠久的制盐历史，盐指的是氯化钠，氯化钠的溶解度受温度影响变化不大，溶解度受温度影响变化不大的固体物质一般用蒸发结晶的方法获得晶体。2．如图所示，将饱和硫酸铜溶液滴在凹穴玻片上，一段时间后观察是否有晶体析出。关于该实验，下列说法正确的是(B)A．实验所用的饱和硫酸铜溶液最好是常温下的溶液B．观察是否有晶体析出，可以用显微镜C．实验主要采用蒸发结晶的方法析出晶体D．滴到玻片上的溶液，一般需要10滴左右【解析】硫酸铜的溶解度受温度的影响较大，为了使硫酸铜成为晶体析出，应采用冷却热饱和溶液的方法，为了使实验的效果更好，应选用较高温度是的饱和溶液，溶液的量要少。据此分析回答。解：A、由于硫酸铜的溶解度受温度的影响较大，为了使硫酸铜晶体体析出，实验时所用的饱和硫酸铜溶液最好是较高温度下的饱和溶液，故A错误；B、观察是否有晶体析出，可以用显微镜，故B正确；C、实验主要采用降温结晶的方法析出晶体，故C错误；D、为了使实验的效果更好，滴到玻片上的溶液，一般需要1滴左右，故D错误。3．在较高温度下，某溶液所含硝酸钾和氯化钠都已经接近饱和，当其冷却至室温时，析出的晶体经检验几乎不含氯化钠，这是因为(C)A．氯化钠的溶解度比硝酸钾小B．氯化钠的溶解度比硝酸钾大C．氯化钠的溶解度受温度变化小D．氯化钠的溶解度在室温时更大【解析】根据课本知识可知，不同物质的溶解度受温度变化影响不同，氯化钠的溶解度受温度变化影响不大，在冷却热饱和溶液时不容易析出晶体。解：冷却硝酸钾和氯化钠的热饱和溶液，析出的晶体中几乎不含氯化钠，是因为氯化钠的溶解度受温度变化影响很小，几乎不随温度的降低而降低，故几乎不析出氯化钠晶体。4．下列叙述中正确的是(D)A．海水一经降温，就会有大量食盐晶体析出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【解析】A、氯化钠的溶解度受温度影响不大，所以降温不会有大量食盐晶体析出，A说法不正确。B、蒸发结晶不是一开始就析出晶体，要蒸发大量的水分后才能结晶析出晶体，B说法不正确。C、硝酸钾的饱和溶液不能再继续溶解硝酸钾，C说法不正确。D、析出硝酸钾晶体后的溶液为硝酸钾的饱和溶液再冷却硝酸钾的溶解度减小还会析出硝酸钾晶体，D正确。5．60℃时，将100g硝酸钾的饱和溶液恒温下蒸发部分溶剂，然后再将溶液逐渐冷却到40℃。能表示此过程溶质质量分数(a%)与时间(t)关系的图像是(A)A.B.C.D.【解析】A、图示表明，在开始的恒温蒸发部分溶剂过程中，所得溶液的溶质质量分数不变；再将溶液逐渐冷却到40℃的过程中，溶液的溶质质量分数逐渐减小；与实际过程相符，故A正确；B、图示表明，整个操作过程中溶液的溶质质量分数不断增大，与实际不符；故B不正确；C、图示表明，整个操作过程中溶液的溶质质量分数不断减小，与实际不符；故C不正确；D、图示表明，在开始的恒温蒸发部分溶剂过程中，所得溶液的溶质质量分数不变；但将溶液逐渐冷却到40℃的过程中，溶液的溶质质量分数逐渐增大；与实际过程不相符，故D不正确。6．A、B、C三种物质的溶解度曲线如图所示，请回答下列问题。(1)把A、B、C三种物质分别放入100克水中配成t3℃时的饱和溶液，再冷却到t1℃，则析出晶体最多的是________，没有晶体析出的是___________。(2)若要把混在A中的少量C除去，则应采用__________________________的方法；若要使C从饱和溶液中结晶出来，则应采用_________________的方法。【答案】（1）AB（2）冷却热饱和溶液蒸发溶剂【解析】（1）把A、B、C三种物质分别放入100克水中配成t3℃时的饱和溶液，再冷却到t1℃，A物质的溶解度受温度变化影响较大，且随温度的降低而减小，所以析出晶体最多的是A，降低温度，A、C物质的溶解度减小，B物质的溶解度增大，t3℃时B物质的溶解度大于t2℃时A、C物质的溶解度，所以溶质质量分数最大的是B；（2）A物质的溶解度受温度变化影响较大，C物质的溶解度受温度变化影响较小，所以若要把混在A中的少量C除去，应采用冷却热饱和溶液法；若要使C从饱和溶液中结晶出来，则应采用蒸发溶剂。7．硝酸钾、氯化钠在不同温度下的溶解度如表所示，请回答下列问题。(1)硝酸钾中含有少量氯化钠时，可通过_________的方法提纯硝酸钾。(2)对(1)中析出的晶体和剩余溶液描述正确的是__________(填字母)。A．剩余溶液一定是硝酸钾饱和溶液B．该过程的溶液中硝酸钾的质量分数保持不变C．剩余的溶液一定是纯净物D．析出的晶体中只含有硝酸钾(3)在一定温度下，将含69克硝酸钾、18克氯化钠的混合物完全溶解在50克水中。若要降低温度硝酸钾就开始析出，而氯化钠始终不能析出，则温度T(℃)的变化范围是____________(硝酸钾和氯化钠溶解互不影响)。【答案】（1）冷却热饱和溶液（2）A（3）70～20℃【解析】1）由于硝酸钾的溶解度随温度的升高而明显增大，而氯化钠的溶解度受温度影响很小，因此提纯混有少量氯化钠的硝酸钾应采用降温结晶的方法；（2）硝酸钾的溶解度受温度影响大，降低温度就会有大量的晶体析出，氯化钠的溶解度受温度影响小，降温后不会大量析出；室温约是20℃，这时溶液中含有硝酸钾和氯化钠并且都达到饱和。（3）在一定温度下，将含69gKNO3、18gNaCl的混合物完全溶解在50g水中。改变温度使KNO3析出，NaCl不析出，根据氯化钠的溶解度可知，18gNaCl的混合物完全溶解在50g水中氯化钠不析出，温度应该大于或等于20℃，69gKNO3溶解在50g水中刚好达到饱和，温度应该不高于70℃，所以温度t（℃）的范围是20℃≤T＜70℃。8．水是重要的物质，在实验室中常用于溶解物质、配制溶液。向50mL水(密度为1g/cm3)中溶解一定量硝酸钾固体的操作如图所示，请根据实验现象及溶解度曲线回答问题。(1)A、B、C中一定属于不饱和溶液的是________(填字母)。(2)当x＝________g时，B中恰好没有固体剩余，20℃时硝酸钾饱和溶液的溶质质量分数为______(精确到1%)。(3)从溶液中析出硝酸钾晶体常用______________________的方法。若发现硝酸钾固体中有少量氯化钠固体，可采用_________________的方法提纯硝酸钾。【答案】（1）A（2）5.824%（3）冷却热饱和溶液降温结晶【解析】（1）据图可以看出，B中有剩余的固体，故B一定是饱和溶液；A中加入10g硝酸钾形成的溶液继续加入硝酸钾还能继续溶解，说明A是不饱和溶液；B升高温度后得到的C溶液可能饱和也可能不饱和；（2）由溶解度曲线表可知，在20℃硝酸钾的溶解度是31.6g，在50mL水即50g的水中能溶解15.8g的硝酸钾，当x=15.8g10g=5.8g时，B中恰好没有固体剩余，20℃时硝酸钾饱和溶液的溶质质量分数为：31.6g/(100g+31.6g)×100%≈24.0%.（3）硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大，所以硝酸钾从溶液中析出晶体常用冷却热的饱和溶液方法；由于氯化钠的溶解度受温度的影响不大，若发现硝酸钾固体中有少量氯化钠固体，可采用降温结晶的方法提纯硝酸钾。9．20℃时100g某硝酸钾溶液，经过以下变化，恢复到20℃，最终析出晶体的质量是(D)A．小于3gB．等于3gC．大于3gD．大于等于3g【解析】根据饱和溶液和不饱和溶液的特点以及溶解度的知识进行分析，第一次蒸发10g水，没有晶体析出，说明溶液可能是不饱和溶液也可能是恰好饱和，第二次又蒸发掉10克水，再冷却到20℃时，析出3克晶体，则溶液为饱和溶液，第三次蒸发10g水时析出晶体的质量取决于第一次蒸发水形成的溶液是否饱和。解：若第一次蒸发10g水恰好形成的是饱和溶液，根据第二次蒸发10g水析出3g晶体，说明10g水恰好溶解3g晶体，则第三次蒸发10g水析出晶体的质量是3g，若第一次蒸发10g水形成的是不饱和溶液，则第二次蒸发10g水析出3g晶体，需要先蒸发一部分水形成饱和溶液，再蒸发水才能析出晶体，说明10g水中溶解的晶体的质量大于3g，故第三次仍蒸发掉10克水，再次冷却到20℃时，析出的晶体的质量大于3g。10．如图所示，一木块漂浮于50℃的KNO3饱和溶液中，当温度改变时(不考虑由此引起的木块和溶液的体积变化)，木块浸入液体的体积增大。(1)由此推断出温度的改变方式是_________(填“升高”“不变”或“降低”)。(2)同时观察到烧杯底部KNO3晶体_________(填“增多”“不变”或“减少”)。(3)导致木块浸入液体体积增大的原因是_________________________________。【答案】（1）降低（2）增多（3）温度降低时，硝酸钾的溶解度减小，会有溶质析出，溶液的密度减小，而木块所受浮力不变，所以V排增大【解析】（1）当温度降低时，硝酸钾的溶解度降低，会有溶质析出，溶液的密度减小．而浮力不变，所以V排增大．（2）温度降低，硝酸钾的溶解度减小，有溶质析出，所以烧杯底部晶体增多．（3）温度降低时，硝酸钾的溶解度降低，会有溶质析出，溶液的密度减小．11．有些物质有相似的化学性质，但物理性质却不同，如氢氧化钙与氢氧化钡的溶解度就存在一定的差异，如表所示。根据以上信息，回答下列问题。(1)如图所示，表示氢氧化钙溶解度曲线的是_________(填“A”或“B”)。如果要将氢氧化钙的不饱和溶液变为饱和溶液，可采取的方法是__________________________________(填一种即可)。(2)现有常温时含氢氧化钙、氢氧化钡两种溶质的某饱和溶液，若要得到较纯净的氢氧化钡溶液，可采取的物理方法为_________________________________________________________________________。【答案】（1）B升高温度(或加入氢氧化钙、恒温蒸发溶剂)（2）加热后趁热过滤(或用冷却热饱和溶液的方法得到氢氧化钡晶体，然后过滤，再将晶体溶于蒸馏水)【解析】（1）根据题干中数据可以知道，随着温度的升高氢氧化钙的溶解度越来越小，所以图中的B曲线符合这一趋势，故B为氢氧化钙的溶解度曲线；将氢氧化钙的不饱和溶液转化为饱和溶液，可以向溶液中加入氢氧化钙或者恒温蒸发溶剂的方法，由于氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，所以也可以采取升高溶液温度的方法使溶液变为饱和溶液；（2）氢氧化钙的溶解度较小且随温度的降低而增大，氢氧化钡的溶解度随温度的升高而增大且受温度变化影响较大，所以可以采取加热后趁热过滤或者是冷却热饱和的方法得到氢氧化钡晶体，然后过滤，再将晶体溶于蒸馏水。12．小科从温度为2℃的冰箱冷藏室取出一杯澄清石灰水，盖上杯盖，在20℃的室温下放置一段时间后，发现杯底有少量晶体析出，请你说一说其中的科学原理。【答案】因为氢氧化钙的溶解度随温度升高而变小，当小科从温度为2℃的冰箱冷藏室取出一杯澄清石灰水，盖上杯盖，在20℃的室温下放置一段时间后，澄清石灰水温度升高而导致氢氧化钙的溶解度减小，在相应温度时溶液达到饱和，再继续升温则析出晶体。【解析】因为氢氧化钙的溶解度随