高二化学同步课件：12用纸层析法分离铁离子和铜离子苏教版选修.ppt

课题2用纸层析法分离铁离子和铜离子学习目标1.了解纸层析法(又称纸色谱法)的实验原理。2.理解利用氨水使Fe3、Cu2 显色的原理。3.熟悉用纸层析法分离溶液中Fe3 和Cu2 的操作方法和步骤，掌握用纸层析分离混合物的方法。课前自主学案自主学习一、实验原理1纸层析法的基本原理纸层析以_作为惰性支持物。滤纸纤维上的_具有亲水性，它所吸附的水作为_，通常把不与水混溶的有机溶剂作为_。由于吸附在滤纸上的样品的各组分在水或有机溶剂中的溶解能力各不相同，各组分会在两相之间产生不同的分配现象。滤纸羟基固定相流动相亲 脂 性 强 的 成 分 在_ 中 分 配 的 多 一 些，随流 动 相 移 动 的 速 度 就 快 一 些；而 亲 水 性 强 的 成分 在_中 分 配 的 多 一 些，随 流 动 相 移 动 的速 度 就 慢 一 些。这 样，性 质 不 同 的 组 分 就 分 离在 滤 纸 的 不 同 位 置 上。这 种 分 离 过 程 叫_，因此，流动相溶剂又叫做_。流动相固定相纸层析展开剂思考感悟1检验Fe3 除用氨水外还可以用什么试剂？【提示】检验Fe3 还可以用KSCN 溶液，现象是出现血红色。或向溶液中加入K4Fe(CN)6(亚铁氰化钾)，如果有蓝色沉淀生成，说明溶液中含有Fe3；反应的离子方程式分别为：Fe3 SCN Fe(SCN)2(血红色)、Fe3 KFe(CN)64=KFeFe(CN)6(普鲁士蓝)。二、实验步骤1实验用品仪 器(必 要 用 品)：大 试 管、_、小 刀、烧 杯、量 筒、玻 璃 棒、滴 管、_、橡 胶 塞、回 形 针、表 面皿、镊子、剪刀。试剂：饱和FeCl3溶液、饱和CuSO4溶液、_、6 molL1盐酸、_。滤纸毛细管浓氨水丙酮2实验操作取 一 支 大 试 管，配 一 个 合 适 的 橡 胶 塞。在 橡 胶 塞的 下 部 用 小 刀 切 开 一 条 缝，插 入 回 形 针 以 夹 持 滤纸 条。在 距 滤 纸 条 末 端 约_ cm 处 用 铅 笔 画 一 个小圆点作为原点。取一只表面皿，加入1 mL饱和FeCl3溶液和 1 mL 饱和CuSO4溶液，混合后作为_。用毛细管蘸取试样在滤纸条的原点处轻轻点样，晾干后再点，重复_次，要求留下斑点的直径小于_cm。将晾干的滤纸条夹持在橡胶塞下面的回形针上。2层析试样350.5 另 取 一 支 试 管，加 入9 mL丙 酮 和1 mL 6 molL1盐酸，混合均匀，作为_。用滴管吸取一定量展开剂，小心地注入大试管的底部，注意不要沾到试管壁。将橡胶塞和点有试样的滤纸条慢慢伸入试管内，使纸条末端浸入展开剂中约0.5 cm，注意不要让试样点接触展开剂。塞紧橡胶塞，将大试管垂直静置，等待展开剂展开。约35 min 后，展开剂上升至滤纸条的上端。展开剂用 镊 子 取 下 滤 纸 条，放 在 盛 有 浓 氨 水 的 试 剂 瓶瓶 口 上 方，进 行_。得 到 两 个 清 晰 斑 点，从 上 至 下 依 次 呈 _(说 明 含 Fe3)、_(说明含Cu2)。氨熏红棕色深蓝色思考感悟2 点 层 析 试 样 是 决 定 能 否 取 得 理 想 实 验 效 果 的 重要操作，在操作过程中应注意哪些事项？【提 示】(1)点 样 原 点 距 滤 纸 一 端 约2 cm 为 宜，点 样 仪 器 一 般 要 采 用 内 径 小 于1 mm 的 毛 细 玻 璃 管，且管口要平整。(2)点样动作要轻，不可刺破滤纸。(3)点 样 用 量 对 分 离 效 果 有 很 大 影 响，一 般 在0.002 mL0.01 mL之 间，样 品 太 少 斑 点 不 清 楚，样 品太多斑点太大或出现拖尾现象以至不易分开。(4)如果色斑颜色很浅，要待溶剂完全挥发后，在同一个位置再次点样。自主体验1(2011 年 福 州 高 二 检 测)层 析 实 验 中 点 样 操 作 正确的是()A 可用玻璃棒蘸取试样溶液，滴在滤纸上B 点 样 时 应 尽 量 蘸 取 较 多 的 试 样 滴 在 滤 纸 上，使点样一次成功C 蘸 取 样 品，在 原 点 处 轻 轻 点 样，晾 干 后 再 点，重复数次D 点 样 后 应 在 滤 纸 上 形 成 一 个 直 径 较 大 的 样 斑，以便实验观察时现象明显解析：选C。点样时不能用玻璃棒，应用毛细管蘸取试样在原点轻轻点样，晾干后再点。2 在 进 行Fe3 和Cu2 分 离 实 验 时，不 能 让 层 析液(展开剂)没及试样斑点的原因是()A Fe3 和Cu2 会 溶 解 在 层 析 液 中，使 实 验 结 果不明显B 滤纸上Fe3 和Cu2 会扩散不均影响实验效果C 滤 纸 上 的 滤 液 细 线 会 变 粗 而 使Fe3 和Cu2 太分散D 滤纸上的Fe3 和Cu2 会混合起来不分散解析：选A。若层析液没及试样斑点，容易造成Fe3、Cu2 混杂在一起不能完全分离开，导致效果不明显。3 用 粉 笔 进 行 层 析 分 离 时，选 取 的 粉 笔 最 好是()A 任何粉笔B 加水润湿的白色粉笔C 彩色粉笔 D 干燥、洁净的白色粉笔解析：选D。选用干燥洁净、多孔的粉笔进行实验，以保证其具有强吸附性。课堂互动讲练要点一纸层析法的基本原理纸 层 析 法 是 一 种 色 谱 分 析 法，它 以 滤 纸 为 惰 性支 持 物。滤 纸 纤 维 上 的 羟 基 具 有 亲 水 性，它 所吸 附 的 水 作 为 固 定 相，不 与 水 混 溶 的 有 机 溶 剂作为流动相。样品中各组分在水或有机溶剂中的溶解能力不同，各组分在两相之间有不同的分配现象。亲脂性强的成分在流动相中分配得多，随流动相移动的速度快；而亲水性强的成分在固定相中分配得多，随流动相移动的速度慢。(2011 年 金 华 高 二 检 测)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 在展开剂中的溶解能力、扩散速度不同例 例1 1【解 析】纸 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 展 开 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。【答案】D【规 律 方 法】纸 层 析 法 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。变 式 训 练1 色 谱 分 析 法 是 现 代 分 离 实 验 技 术 中的一种，试回答下列问题：(1)已 知 两 种 有 机 色 素A 与B 混 合 在 一 起，经 测 定知A 的 极 性 比B 强，欲 分 离A 和B，则 下 列 说 法正确的是_。A 用溶解过滤法，B 不溶，A 溶于水B 用萃取法，A 易溶于有机溶剂B 不溶C 用蒸馏法，因为A 的熔、沸点高D 用纸层析法，丙酮为展开剂，下端为A，上端为B(2)纸层析法的原理是_。A 萃取原理B 毛细现象C 蒸馏原理 D 相似相溶原理解 析：(1)可 用 纸 层 析 法 来 分 离 色 素A 和B。由 于A 的 极 性 比B 强，故A 与 极 性 分 子H2O(固 定 相)的相 互 吸 引 力 较 强，流 动 速 率 较 小，当 用 丙 酮 展 开时，A 在 下B 在 上。(2)纸 层 析 法 的 主 要 原 理 是 由于 各 组 分 在 水 或 有 机 溶 剂 中 的 溶 解 能 力 各 不 相 同，各 组 分 会 在 两 相 之 间 产 生 不 同 的 分 配 现 象，亲 脂性 强 的 成 分 在 流 动 相 中 分 配 得 多 一 些，随 流 动 相移 动 的 速 度 就 快 一 些；反 之 亲 水 性 强 的 成 分 流 动速度就慢一些。答案：(1)D(2)BD要点二纸层析法的操作步骤1制作层析纸取 一 张 滤 纸，按 需 要 剪 成 条 状，将 滤 纸 条 的 一 端弯 折1 cm，以 便 滤 纸 条 能 挂 在 橡 胶 塞 下 部 的 回 形针 上。滤 纸 条 的 长 度 以 下 端 能 浸 入 展 开 剂 中0.5 cm 为 宜，用 铅 笔 在 离 滤 纸 条 末 端 约2 cm 处 画 一 个小圆点作为原点(或画一条线)。2点样将试样溶于适当溶剂中配成溶液，用内径小于1 mm 的毛细管吸取样品溶液在滤纸的原点处点一直径小于0.5 cm 的斑点，如果溶液太稀，可在溶液挥发晾干后在原点处重复点样35次，每次点在同一位置上，晾干后备用。3展开在 一 支 大 试 管 中，加 入 适 当 的 溶 剂 系 统(一 般 含有 机 溶 剂)作 展 开 剂，所 点 试 样 的 滤 纸 条 平 整 地悬 挂 在 橡 胶 塞 下 的 回 形 针 上(不 可 触 及 试 管 的 内壁)，使 滤 纸 条 下 端 浸 入 展 开 剂 中 约0.5 cm(切 勿使所点试样沾湿)，塞紧橡胶塞。4显色若分离的物质是有色的，有色物质展开后得到不同颜色的色斑；若为无色物质，可根据该物质的特性，在滤纸上喷显色剂，以显现出斑点。5分离若要将层析分离物提取出来，可将滤纸上分离物质的斑点剪下，浸于有关溶剂中，即可提取纸上层析物。有 人 用 氯 化 铁、硫 酸 铜 混 合 溶 液 进行 纸 层 析 分 离 实 验，实 验 装 置 如 图 所 示，试回答下列问题。例 例2 2(1)烧 杯 中 所 加 展 开 剂 的 主 要 成 分 是_。(2)请指出装置中的3处错误。_；_；_。(3)图 中 滤 纸 剪 去 两 角 有 利 于 增 强 层 析 的 实 验 效 果，其作用是_。(4)层 析 操 作 结 束 后 应 进 行 显 色 反 应，若 实 验 用 氨水 作 为 显 色 试 剂，写 出 本 实 验 中 进 行 显 色 反 应 的操作方法：_。(5)显 色 反 应 后，可 观 察 到_。写 出 显 色 反 应 时 所 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式：_。【思路点拨】解答本题应注意以下两点：(1)熟练掌握层析法分离物质的基本操作及原理。(2)注意实验操作的特殊要求，如点样的要求，展开操作的要求等。【解 析】(1)展 开 剂 应 用 丙 酮，为 防 止Fe3 和Cu2 水解，常在展开剂中加入少量盐酸酸化。(2)在进行纸层析法操作时，层析液不能与点样点或点样线接触，因为点样中的成分是易溶于展开剂的，否则会使实验失败；原点直径太大或细线过粗，会使样品中的成分分离不清晰，降低实验效果；展开操作的过程需要在密闭空间内进行，因此要给烧杯加盖或给试管塞上橡胶塞。互动探究氨 熏 时 为 防 止 污 染，应 在 何 处 进 行？若 不 采 用氨熏还可用什么溶液代替？【提 示】氨 熏 应 在 通 风 橱 中 进 行，不 采 用 氨熏 可 用NaOH 溶 液 代 替，Fe3 与 之 反 应 生 成 红 棕色沉淀，Cu2 与之反应生成蓝色沉淀。变 式 训 练2(2011 年 扬 州 高 二 检 测)下 列 关 于 纸 色谱法分离Fe3 和Cu2 操作正确的是()A 裁滤纸应垂直纤维方向裁开B 点 样 时，斑 点 尽 量 小，且 再 点 时 必 须 在 同 一位置C 展开时，用展开剂刚好淹过色斑进行展开D 当展开剂上升至滤纸上沿时，取出晾干观察解析：选B。裁纸时注意使滤纸纤维为竖直走向，展开剂的液面低于色斑，当展开剂上升至滤纸条的上端(距滤纸上沿约1 cm 处)时，取出滤纸，用铅笔在展开剂前沿处画一条线，再晾干。探究整合应用菠菜的叶绿体中色素的提取和分离1菠菜中色素的成分及性质色素成分 颜色 溶解性叶绿素a 蓝绿色 都能溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、乙醚等，但不同溶剂中的溶解度不同叶绿素b 黄绿色胡萝卜素 橙黄色叶黄素 黄色2.纸层析法分离色素的原理菠菜的叶绿体中所含的四种色素都能溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂中，所以可用有机溶剂提取叶绿体中的色素。叶绿体中的色素在展开剂中的溶解度不同，溶解度大的色素随展开剂在滤纸上扩散的速度快，溶解度小的色素随展开剂在滤纸上扩散的速度慢，所以可用纸层析法将色素分离。如 图 是 叶 绿 体 中 色 素 的 提 取 和 分 离 实 验的部分材料和用具。据图回答下列问题：例 例(1)图 中 步 骤 加 入 研 钵 内 的 物 质：A_，作 用 是_；B_ 少 许，作 用 是 研 磨 的 充 分；C_ 少许，作用是_。(2)图 中 步 骤 将 糨 糊 状 的 研 磨 液 倒 入 漏 斗 中，漏斗底部放有_。(3)中的实验现象是_。(4)若 在 研 磨 时 分 别 在1号、2号、3号 三 个 研 钵 中加2 g剪 碎 的 新 鲜 菠 菜 绿 叶，并 按 下 表 所 示 添 加试 剂，经 研 磨、过 滤 得 到 三 种 不 同 颜 色 的 溶 液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。处理 1 号 2 号 3 号A B C 蒸馏水 注：“”表示加，“”表示不加。试回答：1号 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是_，原 因 是_。2号 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是_，原 因 是_。3号 处 理 得 到 的 溶 液 颜 色 是_，原 因 是_。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)提 取 叶 绿 体 色 素 时 所 用 仪 器、药 品 的 作 用 和 使用方法。(2)叶绿体中的色素易溶于有机溶剂而难溶于水。【解 析】(1)在 从 叶 绿 体 中 提 取 色 素 时，研 磨时 应 加 入 有 机 溶 剂 如 丙 酮、乙 醇 等 和SiO2、CaCO3，SiO2可 使 研 磨 充 分，CaCO3可 以 保 护叶 绿 素 等 色 素 免 受 破 坏，叶 绿 体 中 的 色 素 是 脂溶 性 物 质，能 够 溶 解 于 丙 酮 和 乙 醇 等 有 机 溶 剂中，但不能溶于水。(2)为防止固体颗粒进入滤液，应加纱布过滤。(3)(4)1 号 不 加CaCO3，也 不 加 水，没 有CaCO3的 保护，部 分 叶 绿 素 可 能 受 到 破 坏，所 以 提 取 液 呈黄 绿 色(或 褐 色)；2号 不 加 丙 酮(或 乙 醇)，只 加SiO2、CaCO3、水，叶 绿 体 中 色 素 无 法 被 溶 解，提 取 不 出 来，所 以 提 取 液 几 乎 无 色；只 有3号 才能得到正常的提取液，呈现深绿色。【答 案】(1)丙 酮(或 乙 醇)溶 解 色 素 SiO2CaCO3防止色素被破坏(2)纱布(3)从 上 到 下 依 次 出 现 橙 黄、黄、蓝 绿、黄 绿 色4条色素带(4)黄绿色(或褐色)部分叶绿素受到破坏几乎无色叶绿体中色素不溶于水深绿色大量叶绿素溶于丙酮(或乙醇)中