厘清原理與信息 正確選擇結晶的操作

在高中化學知識體系中，物質的分離與提純是化學實驗基本操作，是高考非常重要的一個考查知識點，在實驗題或工業流程題中都經常出現。其中結晶與重結晶方法的選擇因為在初中學習過，但僅是比較簡單的學習，加上到高三時時間相隔比較長，使很多學生模棱兩可，不知如何選擇用哪種方法。從平時考試的得分率和課后與同學交談了解到，大約百分之四十以上的同學不能理解或者不全理解其內涵，所以有必要要讓學生弄清楚這個知識點。題目是千變萬化的，但不管怎么樣的題，首先要吃透概念，理解清楚原理，才能對癥下藥。

溶質以一定幾何形狀的晶體從溶液中析出的過程叫做結晶。幾種可溶性固態物質的混合物，根據它們在同一種溶劑里的溶解度不同，可用結晶的方法加以分離。結晶的原理是，通過蒸發減少溶劑或降低溫度，使溶質溶解的量減小，溶質以晶體析出。使結晶出的晶體溶在適當溶劑里，再經過加熱、蒸發、冷卻等步驟，重新得到晶體，叫做重結晶。重結晶常用于精制晶體。

1. 結晶的操作

結晶操作分為冷卻熱飽和溶液法和蒸發溶劑法兩種。

（1）冷卻熱飽和溶液法 這種方法適用于溫度升降時溶解度變化較大的固體物質如KNO3的提純。把試樣（如是塊狀固體應先充分粉碎）放入燒杯中，加入少量溶劑，加熱、攪拌，使固體溶解，恰好制成飽和溶液，然后自然冷卻或用冰水浴冷卻，待晶體全部析出后，用過濾方法得到晶體。如果需要制備高純度的晶體，即再進行重結晶。但如果所得飽和溶液如果有不溶性雜質，可以用保溫漏斗趁熱過濾，然后再冷卻結晶。

（2）蒸發溶劑法 對于溶解度受溫度影響不大的固態溶質如NaCl，一般用蒸發溶劑的方法得到晶體。在常溫下把物質制成飽和溶液，過濾除去不溶性雜質，把濾液放在蒸發皿里，讓溶劑慢慢蒸發。溶劑揮發后，濾液會成為過飽和狀態，其中達到飽和溶液超出部分的溶質就以晶體析出。如果此時還有溶解度受溫度影響較大的雜質在溶液中，如NaCl有少量KNO3，則不能把全部溶劑蒸發干，而是在大部分晶體析出，停止加熱，趁熱過濾出析出的晶體，把雜質留在溫度高的少量溶劑中。

2. 重結晶

重結晶是提純物質（晶體）的一種方法。第一次結晶所得到的晶體純度，往往是不符合要求的，需要進行純制。重結晶就是用少量溶劑使含有雜質的晶體溶解，然后再進行蒸發和結晶。下面筆者對這方面的題目做一個簡單的分析歸納。

3. 例題及解答

[2012·廣東理綜·33題節選]苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業。某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸。反應原理：

實驗方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯。

已知：苯甲酸分子量是122，熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；純凈固體有機物一般都有固定熔點。

（1）操作Ⅰ為 ，操作Ⅱ為 。

（2）無色液體A是 ，定性檢驗A的試劑是 ，現象是 。

（3）測定白色固體B的熔點，發現其在115℃開始熔化，達到130℃時仍有少量不熔。該同學推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，設計了如下方案進行提純和檢驗，實驗結果表明推測正確。請在答題卡上完成表中內容。

分析：從題干的信息可知該同學推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，而且在后面二步的結論中也分別得到了“濾液含有Cl—”和“白色晶體是苯甲酸”的論斷，那么步驟①根據其所描述的實驗現象“得到白色晶體和無色溶液” 說明在此步驟中是要分離得到白色晶體苯甲酸和無色KCl溶液，則按其提供的苯甲酸分子量是122，熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；等信息，不難得出分離此混合物應該采用冷卻結晶后再過濾的方法。

附答案：（1）分液，蒸餾（2）甲苯，酸性KMnO4溶液，溶液褪色。（3）①冷卻結晶、過濾，②滴入2-3滴AgNO3溶液，③加熱使其融化，測其熔點；熔點為122.4℃

責任編輯 潘孟良