在环境案例中,题目给你一个混合水样,要求你设计或解读一套分离步骤。每一步都需要写出方法的名称,以及一个涉及物质之间差异的理由。
本课属于混合任务中的化学推理。下面的数据是为教学虚构的,并已标明。这里只讲推理,危险性只做概念性的讨论。
哪种方法对应哪种差异?
- 过滤把不溶的固体与液体分开,因为固体颗粒太大,无法穿过滤纸。
- 蒸发或结晶把溶解的固体与溶剂分开,因为溶剂变成蒸气离开,固体留下。
- 简单蒸馏把纯溶剂从溶液中分离出来,因为溶剂沸腾后被冷凝并收集。
- 分液漏斗把两种互不相溶的液体分开,因为一种浮在另一种上面。
例题(虚构数据)
从一条海边排水沟取得 500 cm³ 的水样。水样含有沙泥、表面一层薄薄的油和溶解的盐。
题目: 提出一套得到纯水的分离步骤,并说明每一步的理由。然后求沙泥的浓度和盐的浓度。
第 1 步,除去油。 油与水不相溶并浮在水面,所以先用分液漏斗(或小心撇去)把它取走。
第 2 步,过滤。 沙泥不溶于水。过滤把它们留在滤纸上,盐溶液则穿过滤纸。
第 3 步,蒸馏滤液。 水的沸点比盐低,盐不会沸腾离开。水蒸气被冷凝后收集为纯水,盐则留下。
第 4 步,固体的浓度。 干燥的沙泥质量为 4.0 g,来自 500 cm³。500 cm³ = 0.500 dm³,所以浓度 = 4.0 ÷ 0.500 = 8.0 g/dm³。
第 5 步,盐的浓度。 取 50.0 cm³ 滤液蒸发,留下 1.75 g 盐。50.0 cm³ = 0.0500 dm³,所以浓度 = 1.75 ÷ 0.0500 = 35.0 g/dm³。
检查: 8.0 × 0.500 = 4.0 g,35.0 × 0.0500 = 1.75 g,两者都和数据吻合。
要提防的错误
错误答案:“先过滤水样除去盐,再蒸发除去沙。”
这位学生把方法配错了物质。沙不溶,会被过滤截留;盐已溶解,会穿过滤纸。
纠正的办法是在选方法之前先问:“它是溶解了,还是没有溶解?”第二个常见错误是题目要求 g/dm³,却写成 g/cm³。
自我检测
1. 250 cm³ 水样得到 2.0 g 干燥的沙。沙的浓度是多少 g/dm³?
查看答案
250 cm³ = 0.250 dm³。浓度 = 2.0 ÷ 0.250 = 8.0 g/dm³。
2. 蒸发 20.0 cm³ 滤液,留下 0.70 g 盐。盐的浓度是多少 g/dm³?
查看答案
20.0 cm³ = 0.0200 dm³。浓度 = 0.70 ÷ 0.0200 = 35 g/dm³。
3. 为什么要用蒸馏而不是过滤,从滤液中得到纯水?
查看答案
盐是溶解的,它的粒子会和水一起穿过滤纸。蒸馏能把两者分开,因为水沸腾后被冷凝成液体收集,而盐不会沸腾离开。
接下来学什么?
接着学习把酸性证据与推测的物质类别联系起来,练习从测量结果得出结论。你可以回到把化学方程式与质量变化联系起来复习单位换算的习惯,混合练习里也有一道分离顺序题。
如果你的答案写对了方法却漏了理由,我们的老师可以在一对一线上综合科学补习中陪你练习这类表述。