学年人教版选修6 物质的分离和提纯 第1课时 学案Word文档格式.docx
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KCl和MnO2的分离
蒸发、浓
缩、结晶
可溶性固体与液体分离
蒸发皿、玻璃棒、酒精灯
蒸发NaCl溶液制得固体NaCl
结晶、
重结晶
溶解度不同的可溶性物质组成的混合物的分离
烧杯、酒精灯、玻璃棒、漏斗、滤纸
提纯硝酸钾(硝酸钾中含少量氯化钠杂质)
蒸馏、
分馏
沸点不同的液体混合物的分离
蒸馏烧瓶、酒精灯、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶
石油的分馏
萃取、
分液
互不相溶的两种液体的分离
烧杯、分液漏斗
用汽油把溶于水中的溴或碘提取出来并分液
升华
固体与固体杂质的分离
烧杯、烧瓶、酒精灯
从粗碘中分离出碘
离子
交换
溶液中离子与液体的分离
离子交换柱
硬水的软化
二、纸上层析法分离提纯物质的实验注意事项
1.最好用直径为2.5~3cm,长为25cm的大试管来做此实验。
裁纸要配合大试管的内径和管长裁取,不宜过宽,宽度在1cm左右即可,要求滤纸的纸纹均匀一致,而且没有斜纹,纸面要清洁而平整,纸也要剪齐而无纸毛。
尽量采用层析专用滤纸,普通滤纸易出现“拖尾”现象。
也可以用吸水性较好的其他纸代替滤纸做对比,如餐巾纸等。
实验中手不要触及滤纸的表面,以免污染。
2.在滤纸上记录点样位置时,要用铅笔画线而不能用钢笔或圆珠笔。
因为铅笔芯主要成分是石墨,不溶于水和有机溶剂,所以用来作记号不会影响实验现象;
钢笔用的墨水主要成分是色素,可溶于水和乙醇,因此,用其作标记会扩散游动,从而影响实验现象的观察。
3.点样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。
点样时毛细管应足够细,不能用滴管代替,尽量用小的点样管。
最好用1mL的点样管,这样,点的斑点较小,展开的色谱图分离度好,颜色分明。
样品溶液的含水量越小越好,若含水量大,点样斑点扩散大。
滤纸吸水性很强,点样操作要求迅速。
点好样的滤纸可以用电吹风的热风吹干或放入干燥器里晾干。
等到滤纸完全干燥以后才能再次点样。
点好的试样斑点直径不超过0.5cm为宜。
点样过大,试样展开时有“拖尾”现象;
点样过小,试样展开不明显。
4.
(1)勿使试样斑点浸入溶液中,否则会使所有试样混在一起分不开。
(2)将滤纸条伸入盛有流动相溶剂的大试管中,使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁,否则会造成流动相溶剂不按水平线平行上升,影响实验效果。
(3)若大试管太长,滤纸无法触及流动相溶剂液面,可用小烧杯代替大试管。
用铁丝横穿过滤纸,架在烧杯上方。
调节完滤纸高度后,盖上培养皿形成气室。
5.层析过程中要塞紧橡胶塞(以防溶剂挥发),将大试管垂直静置,等待流动相溶剂扩散。
6.纸上层析法分离FeCl3和CuSO4时,为防止水解,饱和FeCl3和CuSO4可加少量盐酸或硫酸酸化,不影响实验效果。
氨熏需在通风橱中或通风实验室内进行。
知识点1物质分离和提纯的方法
【例题1】实验室需要纯净的NaCl溶液,但现有的NaCl晶体混有少量Na2SO4和(NH4)2CO3,请设计实验除去杂质,并回答下列问题:
(1)除去(NH4)2CO3用加热好还是加强碱后再进行加热好?
你选择的是________,其理由是_____________________________________________。
判断(NH4)2CO3已除尽的方法是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)除去SO42—的方法是____________________________________________________
判断SO42—已除尽的方法是_________________________________________________
解析:
比较NaCl和(NH4)2CO3的性质差异结合除杂的基本原则,不难得出加热好。
判断(NH4)2CO3是否被除尽时,要注意的是只能用盐酸,否则会带来杂质。
除去SO
时先用过量的BaCl2溶液,再用过量的Na2CO3溶液除去过量的BaCl2(二者不能颠倒),最后用适量的盐酸除去过量的Na2CO3。
答案:
(1)加热好 因加热操作简单,节省试剂,且不引入新的杂质 将残留物溶于水后加盐酸,看是否有气泡产生
(2)先加入过量BaCl2溶液,再加入过量Na2CO3溶液,过滤后,滤液中加入盐酸 取加入BaCl2后的上层清液,再滴入少量BaCl2,看是否有白色沉淀生成
点拨:
除杂时加入的试剂都要过量,以达到分离完全、除杂彻底的目的,但过量的试剂必须采用适当的方法将其除去,除杂后的物质中不能带入新杂质,同时被提纯的物质需恢复原状态。
知识点2纸上层析的实验原理
【例题2】Fe3+和Cu2+能够在滤纸上彼此分离开的原因是( )。
A.饱和FeCl3和CuSO4溶液已经分层
B.阳光的照射使Fe3+和Cu2+能彼此分开
C.滤纸对Fe3+和Cu2+的吸附力不同
D.Fe3+和Cu2+在流动相溶剂中的溶解能力、扩散速度不同
纸上层析分离Fe3+和Cu2+时,含有Cu2+和Fe3+的溶液涂在滤纸一端,丙酮作流动相溶剂,在滤纸的毛细作用下,展开剂携带Cu2+和Fe3+沿滤纸纤维向上移动,因为速度不同(溶解能力的不同),一段时间后,Cu2+和Fe3+距起点的距离会不同,从而达到分离的目的。
D
纸上层析是用滤纸作为支持剂(载体)的一种色层分析法,这种方法的基本原理一般认为主要是利用混合物中各组分在流动相和固定相间的分配比的不同而使之分离。
分配比较大的物质移动速度较快,移动的距离较远;
分配比较小的物质移动速度慢,移动的距离较近。
这样,便把试样中各组分分开,聚集在滤纸的不同位置上。
下方文件为赠送,方便学习参考
第三节酯化反应
教学目标
知识技能:
掌握酯化反应的原理、实验操作及相关问题,进一步理解可逆反应、催化作用。
能力培养:
培养学生用已知条件设计实验及观察、描述、解释实验现象的能力,培养学生对知识的分析归纳、概括总结的思维能力与表达能力。
科学品质:
通过设计实验、动手实验,激发学习兴趣,培养求实、探索、创新、合作的优良品质。
科学方法:
介绍同位素示踪法在化学研究中的使用,通过酯化反应过程的分析、推理、研究,培养学生从现象到本质、从宏观到微观、从实践到理论的科学思维方法。
教学方法:
研究探索式,辅以多媒体动画演示。
课时安排:
第1课时:
乙酸的性质及酯化反应实验(本文略去乙酸的其它性质部分)
第2课时:
酯化反应问题讨论
教学过程
第一课时
【过渡】我国是一个酒的国度,五粮液享誉海内外,国酒茅台香飘万里。
“酒是越陈越香”。
你们知道是什么原因吗?
【板书】乙酸的酯化反应
【学生实验】乙酸乙酯的制取:
学生分三组做如下实验,实验结束后,互相比较所获得产物的量。
第一组:
在一支试管中加入3mL乙醇和2mL乙酸,按教材P71,图3-16连接好装置,用酒精灯缓慢加热,将产生的蒸气经导管通到盛有饱和碳酸钠溶液的接受试管的液面上,观察现象。
第二组:
在一支试管中加入3mL乙醇,然后边振荡边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙酸,按教材P71,图3-16连接好装置,用酒精灯缓慢加热,将产生的蒸气经导管通到盛有水的接受试管的液面上,观察现象。
第三组:
在一支试管中加入3mL乙醇,然后边振荡边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙酸,按教材P71,图3-16连接好装置,用酒精灯缓慢加热,将产生的蒸气经导管通到盛有饱和碳酸钠溶液的接受试管的液面上,观察现象。
强调:
①试剂的添加顺序;
②导管末端不要插入到接受试管液面以下;
③加热开始要缓慢。
【师】问题①:
为什么要先加入乙醇,然后边振荡边慢慢加入浓硫酸和乙酸?
【生】此操作相当于浓硫酸的稀释,乙醇和浓硫酸相混会瞬间产生大量的热量,并且由于乙醇的密度比浓硫酸小,如果把乙醇加入浓硫酸中,热量会使得容器中的液体沸腾飞溅,可能烫伤操作者。
【师】问题②:
导管末端为什么不能插入到接受试管液面以下?
【生】防止加热不均匀,使溶液倒吸。
【追问】除了采用这样一种方法防止倒吸外,此装置还有哪些其它改进方法?
【生】可以将吸收装置改为导管连接干燥管,干燥管下端插入液面以下防止倒吸(或其它合理方法)。
【师】问题③:
为什么刚开始加热时要缓慢?
【生】防止反应物还未来得及反应即被加热蒸馏出来,造成反应物的损失。
【师】所以此装置也可以看作是一个简易的蒸馏装置,那么,装置的哪一部分相当于蒸馏烧瓶?
哪一部分相当于冷凝管?
【生】作为反应容器的试管相当于蒸馏烧瓶,导管相当于冷凝管,不是用水冷却而是用空气冷却。
【追问】开始时缓慢加热是不是在产物中就不会混入乙酸和乙醇了?
如何验证?
【生】用蓝色石蕊试纸来检验,如果变红,说明有乙酸;
乙醇可以用红热的铜丝与之反应后显红色来检验。
【师】①盛有饱和碳酸钠溶液的试管不能用石蕊来检验是否含有乙酸,其实只要将试管振荡一下,看是否有气泡逸出就可以了;
②接受试管中有大量的水,其中溶解的少量乙醇可能无法通过CuO与乙醇的反应来验证,但可根据有乙酸挥发出来,推知也会有乙醇挥发出来。
【师】接受试管中有什么现象?
所获得产物的量多少如何?
【总结】第一组接受试管内无明显现象,第二、三组实验中接受试管内有分层现象,并有浓厚的果香气味。
从对比结果来看,第一组做法几乎没有收集到产物;
第二组做法得到一定量的产物;
第三组做法收集到的产物的量最多。
【布置课后讨论题】
①为什么第一组做法几乎没有得到乙酸乙酯?
②第二组做法比第三组做法得到的乙酸乙酯的量明显少,试分析原因,并设计实验证明你的分析是正确的(欢迎大家到实验室进行实验)。
③你对酯化反应有哪些方面的认识?
请查阅相关资料后回答。
第二课时
【引入】回忆上节课的实验和课后讨论题。
问题①:
为什么第一组做法几乎没有得到乙酸乙酯?
【答】CH3COOH跟C2H5OH发生酯化反应是有机物分子间的反应,在不加浓硫酸时,即使在加热条件下,反应速率仍很慢,所以当混合物加热时,蒸气成分是CH3COOH和C2H5OH的蒸气,乙酸乙酯的蒸气极少甚至可以说没有,当然在Na2CO3溶液的液面上不会收集到乙酸乙酯。
由此可见,浓硫酸主要起催化作用,其次,因为制取乙酸乙酯的反应是可逆的,所以浓硫酸也能除去生成物中的水,有利于反应向生成物方向进行。
【板书】1、浓硫酸的作用:
催化剂;
除去生成物中的水,使反应向生成物方向进行。
【师】在该反应中,为什么要强调加冰醋酸和无水乙醇,而不用他们的水溶液?
【生】因为冰醋酸与无水乙醇基本不含水,可以促使反应向生成酯的方向进行。
【师】在上一节的实验中,为了获取更多的乙酸乙酯,我们除了利用浓硫酸除去生成物中的水,促使反应向生成物方向进行外,还用到了其它什么方法促使反应向生成物方向进行?
【生】制取乙酸乙酯的实验同时还是一个简易的蒸馏装置,边反应边蒸馏,使生成物及时从反应体系中分离出去,也有利于试管内的反应向生成物方向进行。
问题②:
第二组做法比第三组做法得到的乙酸乙酯的量明显少,试分析原因,并设计实验证明你的分析是正确的。
【答】由于加入了催化剂浓硫酸,反应速率大大加快了。
加热时,蒸馏出的蒸气的成分是乙酸乙酯、乙醇和乙酸,冷凝成液体后收集在盛水的试管中,但乙酸和乙醇是溶于水的,乙酸乙酯作为有机物,又易溶于乙酸和乙醇这样的有机溶剂中,所以必然有部分乙酸乙酯溶在乙酸和乙醇的水溶液中,因而收集量减少;
但试管中如果盛放Na2CO3溶液,可以除去乙酸,溶解乙醇,减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量,提高收集效率,并提高乙酸乙酯的纯度,因而收集量要多。
【板书】2、饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸,溶解乙醇,减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。
【实验证明】取等浓度、等体积的乙酸(或乙醇)溶液和碳酸钠溶液,分别盛放于两支试管中,再分别加入等体积乙酸乙酯,振荡后静置,结果是盛乙酸(或乙醇)溶液的试管中的乙酸乙酯变少,另一个几乎无变化。
(需要注意的是,在此,学生往往会提出乙醇没有与Na2CO3反应的问题,更进一步的解释应是“冷凝液中的乙酸被Na2CO3中和生成CH3COONa,CH3COONa和溶液中大量的Na2CO3都属于离子化合物,增强了溶剂的极性,降低了乙酸乙酯在溶液中的溶解量”。
但考虑到分子的极性和相似相溶原理在选修3《物质结构与性质》中才学习到,因此暂不宜引申)
问题③:
你对酯化反应有哪些方面的认识?
【答】酯化反应是指酸跟醇反应生成酯和水的反应(与将来在选修5中要讲到的醇跟氢卤酸的反应相区别)。
【板书】3、酯化反应:
酸跟醇反应生成酯和水的反应。
【设疑】在上述反应中,生成水的氧原子由乙酸的羟基提供,还是由乙醇的羟基提供?
用什么方法可以证明呢?
【分析】脱水有两种情况,
(1)酸脱羟基醇脱氢;
(2)醇脱羟基酸脱氢。
在化学上为了辨明反应历程,常用同位素示踪法。
即把某些分不清的原子做上记号,类似于侦察上的跟踪追击。
事实上,科学家把乙醇分子中的氧原子换成放射性同位素18O,结果检测到只有生成的乙酸乙酯中才有18O,说明脱水情况为第一种,即乙酸与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”。
放射性同位素示踪法可用于研究化学反应机理,是匈牙利科学家海维西(G.Hevesy)首先使用的,他因此获得1943年诺贝尔化学奖。
【板书】反应机理:
酸脱羟基醇脱氢
【动画演示】用3D动画演示乙酸与乙醇发生酯化反应的过程,使学生加深对反应机理的认识。
【师】还记得我们在讲酯化反应的开始提到的问题吗?
为什么“酒是越陈越香”?
请大家结合所学过的醇和酸的知识做出解释。
【生】酒在放置过程中,其中的乙醇有部分逐渐转化为乙酸,乙酸和乙醇缓慢反应生成了具有香味的乙酸乙酯。
【师】很多鲜花和水果的香味都来自酯的混合物。
现在还可能通过人工方法合成各种酯,用作各种饮料、糖果、香水、化妆品等的香料。
【小结】略
【作业布置】略
【板书设计】乙酸的酯化反应
1.浓硫酸的作用:
2.饱和碳酸钠溶液可以除去乙酸,溶解乙醇,减少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。
3.酯化反应:
反应机理:
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