2019年高中化学 专题1课题2 用纸层析法分离铁离子和铜离子教学案 苏教版选修6.doc

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1、1课题课题 2 2 用纸层析法分离铁离子和铜离子用纸层析法分离铁离子和铜离子浙江选考加试要求1层析法的基本原理。2氨水使铁离子、铜离子显色的原理。3纸层析法分离溶液中铁离子和铜离子的操作方法和步骤。1纸层析原理(1)分配层析的原理是，利用混合物各组分在流动相和固定相两种不同溶剂中的分配系数差异，将它们分离。(2)在纸层析中的流动相是指层析液，在毛细拉力作用下，层析液能不断由下向上流动。固定相是指被吸附在滤纸纤维之间的水分。由于纤维素上的羟基具有亲水性使这部分水束缚在纤维素周围，不易扩散而成为固定相。在层析过程中，当层析液在毛细拉力作用下，上升流经色素滤液细线时，滤液细线上的色素就相继融入层析液

2、，随着层析液上升，并发生再分配，即有一部分色素从层析液分配溶解到固定相中，直到平衡。由于分配系数的不同，那些分配系数大的色素分子，随层析液向上移动得快，形成的色素带集中在滤纸的上部；而分配系数小的色素分子，随层析向上移动得慢，形成的色素带集中在滤纸的下面。2用纸层析法分离铁离子和铜离子(1)装置制作：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 2_cm 处用铅笔画一个小圆点作为原点。(2)点层析试样：取一只表面皿，加入 1 mL 饱和 FeCl3溶液和 1 mL 饱和 CuSO4溶液，混合后作为层析试样。用毛细管蘸取试样在滤纸条的

3、原点处轻轻点样，晾干后再点，重复35 次，要求留下斑点的直径小于 0.5_cm。将晾干的滤纸条夹持在橡胶塞下面的回形针上。1.了解纸层析法了解纸层析法(又称纸色谱法又称纸色谱法)的基本原理的基本原理 。2理解利用氨水使理解利用氨水使 Fe3、Cu2显色的原理。显色的原理。3熟悉用纸层析法分离溶液中熟悉用纸层析法分离溶液中 Fe3 和和 Cu2 的操作方的操作方法和步骤。法和步骤。4通过用纸层析法进行微量物质的分离，来加深对纸层通过用纸层析法进行微量物质的分离，来加深对纸层析法的认识。析法的认识。5培养细致、认真的科学态度。培养细致、认真的科学态度。实验要素先知道实验要素先知道2(3)配制展开剂

4、：另取一支试管，加入 9 mL 丙酮和 1 mL 6 molL1盐酸，混合均匀，作为展开剂。(4)层析操作：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。(5)显色反应：用镊子取下滤纸条，放在盛有浓氨水的试剂瓶瓶口上方，进行氨熏。得到晾干清晰斑点，从上到下依次为红棕色(Fe3)、深蓝色(Cu2)。3Fe3和 Cu2的显色反应在层析法分离 Fe3和 Cu2的实验中，层析操作后，滤纸未经氨熏，可观察到滤纸表面有蓝色(或浅蓝

5、色)和棕黄色(或黄色)的斑痕。为使观察效果更明显，实验中采用氨熏显色。Fe3、Cu2分别与足量氨水反应的离子方程式为Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH、 4Cu24NH3H2O=Cu(NH3)424H2O。器材与原理相关器材 大试管、滤纸、小刀、烧杯、量筒、玻璃棒、滴管、毛细管、橡胶塞、回形针、表面皿、镊子、剪刀。相关原理(1)原理：本实验的原理是将含有 Cu2和 Fe3的溶液涂在滤纸一端，并在这一端用丙酮作展开剂，在滤纸的毛细作用下，展开剂携带待分离的物质沿滤纸纤维向上移动。由于Cu2和 Fe3的移动速度不同，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。Cu2

6、和 Fe3可用氨熏显色。(2)操作：本实验包括装置制作、试液准备、点样、配制展开剂、展开(层析)、显色等纸层析法的基本操作技术，较完整地反映了纸层析法的操作流程。实验与拓展实验流程(1)裁纸：以层析专用滤纸为好。若无层析滤纸，也可选取质量均一、平整、纸纹一致的干净滤纸代替。将滤纸裁成约 1.5 cm20 cm 的长方形。将滤纸条的一端弯折 1 cm 后，用弯成直角的大头针横向别住，以便滤纸条能挂在橡皮塞下面的钩子上。(2)点样：点层析试样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。将饱和 FeCl3和实验过程详剖析实验过程详剖析3CuSO4混合液按 11 的体积比配成溶液。用毛细管吸取样品溶液，在离

7、滤纸条一端 2 cm 处点一直径为 0.30.5 cm 左右的斑点。注意斑点尽可能小。如果色斑颜色很浅，待溶液挥发后，在原处重复点样。重复点样 35 次后晾干备用。(3)展开：另取一支试管，加入 9 mL 丙酮和 1 mL 6 molL1盐酸，混合均匀，作为展开剂。将点过样的滤纸条平整地悬挂在橡皮塞下的钩子上，不可触及试管内壁；滤纸条下端浸入展开剂中约 1 cm，试样斑点必须在展开剂液面之上，塞紧橡皮塞。展开剂借助毛细作用逐渐向上移动，样品中各组分因向上移动速度不同而随之展开。若大试管太长，滤纸无法触及展开剂液面，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

8、皿形成气室。(4)显色：FeCl3和 CuSO4混合液经展开后得到不同颜色的色斑。为使观察效果更明显，采用氨熏显色。(5)分离：若要将层析分离物质提取出来，可将滤纸上的分离物质的斑点剪下，浸于有关溶剂中，可提取纸上的层析物。对点集训1下列关于纸层析的说法中不正确的是( )A纸层析以滤纸作为惰性支持物B应沿试管壁小心地将展开剂慢慢倒入试管底部C纸层析的实质是试样中的各组分在两相之间产生不同分配D点样后的滤纸需晾干后，才能将其浸入展开剂中解析：选 B 向试管中加入展开剂时，展开剂不能沾到试管壁，故 B 项错误。2油墨是由多种色素按一定比例混合而成，某同学欲用纸层析的方法将其主要色素分离开来，可用作

9、展开剂的物质是( )A盐酸 B酒精CNaOH 溶液 D丙酮盐酸解析：选 D 纸层析中要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度。拓展实验菠菜的叶绿体中色素的提取和分离1实验操作(1)取材：选取叶片深绿色或墨绿色的菠菜，这种菠菜叶绿体含量相对较高。另外，为减少提取液中的水分，可将选择好的材料去掉叶柄，放置一段时间，晾干到一定程度。(2)叶片的研磨：研磨时，加入少量的石英砂，目的是加快研磨，促使细胞破裂；加入碳酸钙是为了中和细胞液中的有机酸，防止色素被破坏；加入丙酮是为了提取研磨出来的叶绿体色素。研磨动作要迅速，以减少丙酮的挥发。(3)提取液的过滤：当材料研磨到呈绿色糊状，将其倒入纱布(4 层)中进

10、行过滤，即可4得到提取液。(4)点样：用毛细管直接在滤纸上画细线有时效果并不理想，此实验可做如下改进：滴12 滴提取液在干净的载玻片上，然后小范围涂匀。将准备好的滤纸条在距离滤纸条末端2 cm 处对折，用折缝轻轻蘸一下载玻片上的提取液，风干后重复几次，就可以得到一条很好的样线。2相关问题中国的饮食讲究“色香味” ，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。.提取叶绿素绿色叶片X碳酸钙提取液过滤液浓缩液叶绿素粗产品.探究 pH 对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约 25 )下进行实验，方法和结果如下表。实验组

11、号叶绿素溶液(mL)调 pH 至处理时间(min)溶液颜色3.0Y10绿色3.07.010绿色3.06.010黄绿色3.05.010黄褐色注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。根据所学知识和实验结果，请回答：(1)提取食用叶绿素的 X 应该为_，原因是_。(2)表中 Y 应该为_，原因是_。(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于_食品，否则_。(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。解析：(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇或丙酮提取绿叶中的色素。(2)该实验探究 pH 对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为 pH 的大小，

12、所以要设置一系列 pH 梯度，即 pH 为 8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在 pH 为 6.0、5.0 的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。5(4)由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。所以，可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。答案：(1)无水乙醇或丙酮 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中(2)8.0 pH 梯度差为 1.0，所以 Y 为 8.0(3)酸性 叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色(4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含

13、有其他色素。主要步骤：制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端 1 cm 处画一铅笔细线。画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。观察实验结果。1根据“相似相溶”原理，已知胡萝卜素易溶于石油醚，则可推出其易溶于( )A水 B苯C酒精 D甘油解析：选 B 极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。因为胡萝卜素易溶于石油醚，也易溶于非极性有机溶剂苯中。2从菠菜的叶绿体中提取色素时，没有涉及的基本操作为( )A过滤 B分液C萃取 D蒸馏解析

14、：选 D 从菠菜的叶绿体中提取色素时，过程中涉及：菠菜研磨浸取、过滤、洗涤、干燥。洗涤中有分液、萃取。3在提取、分离菠菜中叶绿素、胡萝卜素、叶黄素等色素的实验中，要先用溶剂将菠菜中的色素溶取，下列溶剂中合适的是( )A乙醇蒸馏水 B乙醇石油醚C石油醚蒸馏水 D石油醚苯解析：选 B 胡萝卜素和叶绿素易溶于石油醚等非极性溶剂，在乙醇等极性溶剂中溶解度较小；叶黄素易溶于乙醇等极性溶剂，在石油醚等非极性溶剂中溶解度较小；石油醚与乙醇能混溶，因此，乙醇石油醚混合溶剂是溶取菠菜中色素的最佳溶剂。4用纸层析法分离菠菜的叶绿体中的四种色素的正确顺序应该是( )课后检测与提能课后检测与提能 6A进行纸层析制取滤

15、液在滤纸条上画线制取滤液再画线B制取滤液进行纸层析在滤纸条上画线制取滤液再画线C将实验材料剪碎、研磨在滤纸条上画线制取滤液进行纸层析D将实验材料剪碎、研磨制取滤液在滤纸条上画线进行纸层析解析：选 D 根据实验原理需要把实验材料剪碎后加入二氧化硅、碳酸钙研磨，同时还要加入丙酮使色素溶解，来提取各种色素，然后，过滤得到含色素的滤液。再在滤纸上画线，进行纸层析。5用有机溶剂提取菠菜中的色素所形成的色素石油醚溶液，要用干燥剂进行干燥以后再用纸色谱法进行色素分离。下列物质中可用作干燥剂的是( )A芒硝 B无水硫酸钠 C蓝矾 D明矾解析：选 B 芒硝Na2SO410H2O，无水硫酸钠Na2SO4，蓝矾Cu

16、SO45H2O，明矾KAl(SO4)212H2O。它们当中只有无水硫酸钠有吸水性，可用作干燥剂。6在层析实验中常要喷洒显色剂，其作用是( )A使试样中的各组分能更好地分离B使试样溶液呈现一定的颜色，有利于点样观察C使分离后的各组分呈现一定的颜色，便于观察D使分离后的各组分分布在滤纸的不同部位解析：选 C 喷洒显色剂主要是让分离后的各组分呈现不同颜色。如果分离的物质是有色的，则不需喷显色剂。7下列有关纸层析法实验的说法正确的是( )A滤纸作为固定相，滤纸上吸附的水作为流动相B滤纸作为惰性支持物，滤纸上吸附的水作为流动相C滤纸上吸附的水作为固定相，不溶于水的有机溶剂作为流动相D滤纸上吸附的水作为流

17、动相，不溶于水的有机溶剂作为固定相解析：选 C 纸层析以滤纸作为惰性支持物，滤纸上吸附的水作为固定相，通常把不与水混溶的有机溶剂制作为流动相。8某同学做“叶绿体中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下所述，结果实验失败，请指出其错误所在。(1)将 5 g 新鲜完整的菠菜叶放在研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨。(2)用毛细管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画 23 次。7(3)把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇动，以求加快色素在滤纸条上的扩散速度。答案：(1)未除去粗叶脉及将叶片剪碎，降低了叶绿素的提取率(2)上一次滤液细线未干燥，即进

18、行下一次画线，滤纸条被划断，色素分子不能再沿滤纸条向上扩散(3)由于摇动，层析液接触滤液线，溶解了色素9铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。 “速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水，但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中 Fe2的存在，设计并进行了如下实验：药片碾碎后加入试剂隔绝空气静置过滤淡绿色 溶液KSCN淡红色 溶液新制氯水血红色 溶液一段时间后溶液 褪色(1)试剂是_。(2)加入 KSCN 溶液后，在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其可能的原因是_。(3)在实验中发现放置一段时间，溶液的

19、颜色会逐渐褪去。为了进一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：编号猜想甲溶液中的3 价 Fe 又被还原为2 价 Fe乙溶液中的 SCN被过量的氯水氧化 丙新制的氯水具有漂白性，将该溶液漂白基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。(不一定填满，也可以补充)编号实验操作预期现象和结论解析：(1)由题给信息该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸，可知试剂为稀盐酸(或稀硫酸)；(2)未加入新制氯水而溶液变红，说明药品中的 Fe2部分被氧化为Fe3；(3)溶液变红的原因是 Fe3与 SCN生成了络合物，如果乙同学的猜想正确，则再加入 KSCN 溶液后，溶液应该变红。答案：(1)稀盐酸(或稀硫酸)8(2)少量的 Fe2被空气中氧气氧化成 Fe3(3)编号实验操作预期现象和结论取少量褪色后溶液，加入 KSCN 溶液如果溶液变红色，说明乙同学的猜想是合理的；如果溶液不变红色，说明乙同学的猜想是不合理的取少量褪色后溶液，加入 FeCl3溶液如果溶液仍不变红色，说明乙同学的猜想是合理的；如果溶液变红色，说明乙同学的猜想是不合理的