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“趁热过滤”的原理及其应用

来源:未知作者:化学自习室 点击: 次 所属专题: 过滤

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1.原理: 为了防止过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出,将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤。 使用热过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤,

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1.原理:

为了防止过滤过程中因混合物温度降低而使溶质析出,将温度较高的固液混合物直接使用常规过滤操作进行过滤。

使用热过滤仪器、将固液混合物的温度保持在一定范围内进行过滤,又称为热过滤。

2. 装置:

1.jpg

还可以用:

2.jpg

3.应用实例:

①“重结晶法”提纯苯甲酸

2023版人教版 高中教材《化学》(选择性必修 3) P.14

2023版人教版 高中教材《化学》(选择性必修 3) P.15

在以上“重结晶法提纯苯甲酸”实验中,实验步骤的简单概括就是:

①加热溶解——加热促溶解,粗品变溶液;

②趁热过滤——除泥沙,防结晶;

③冷却结晶——苯甲酸结晶出,氯化钠留母液;

④过滤——苯甲酸、氯化钠,各回各家;

⑤洗涤——氯化钠吸附,洗洗更干净;

⑥干燥——洗后一身湿,烘晾正合适。

其中,“趁热过滤”操作的目的是:除去泥沙杂质,并避免在过滤过程中降温导致苯甲酸晶体析出。

“趁热过滤”出的固体是难溶性杂质——泥沙。

②(重)结晶法除杂

在此实验中,根据NaCl晶体和KNO3晶体的溶解度随温度的变化趋势的不同,采取“加热溶解—蒸发结晶—趁热过滤—洗涤—干燥”的一系列操作,达到除杂提纯目的。通过“趁热过滤”操作,得到NaCl晶体,同时又避免“过滤”过程中因温度降低而导致KNO3晶体析出,KNO3作为杂质留在母液中。

“趁热过滤”出的固体是产品——NaCl晶体。

4.练习实例:

①.已知COCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴沉淀中加入足量稀盐酸边加热边搅拌至完全溶解后,需趁热过滤的原因是______________。

6.jpg

【答案】 防止因温度降低,COCl2晶体析出

【析】因为此题为节选(没有找到原题),题中应有“COCl2晶体”实际上是“COCl2·6H2O”。

从溶液中获得结晶水化物,应选用“冷却结晶”的原理。

题中“趁热过滤”操作目的为过滤法除去难溶杂质。

②.硫酸锰在不同温度下结晶,可分别得到MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O和MnSO4·H2O。硫酸锰在不同温度下的溶解度和该温度范围内析出晶体的组成如图所示。

7.jpg

从过滤所得的滤液中获得较高纯度MnSO4·H2O的操作是:控制温度在80~90℃之间蒸发结晶、趁热过滤、使固体MnSO4·H2O与溶液分离、________、真空干燥。

【答案】趁热过滤用80~90℃的蒸馏水洗涤2~3次

【析】由MnSO4·H2O的溶解度曲线可以看出,“控制温度在80~90℃之间(温度越高,溶解度越小)”“使固体MnSO4·H2O与溶液分离”的必然是“趁热过滤”,答案就在题干中,如此操作可以使更多的MnSO4·H2O晶体析出,提高产品的产率。

至于下一个空,“(80℃~90℃)蒸发结晶、趁热过滤”后,当然是“洗涤”和“干燥”了。

③.Mg(ClO3)2常用作催熟剂、除草剂等,下图为制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的方法:

已知:①卤块的主要成分为MgCl2·6H2O,含有MgSO4、FeCl2等杂质。

②几种化合物的溶解度(s)随温度(T)的变化曲线如上图。

(1)加入BaCl2的目的是除_______,如何判断该离子已除尽:___________________。

(2)加入NaClO3饱和溶液会发生反应:MgCl2+2NaClO3==Mg(ClO3)2+2NaCl↓,请利用该反应,结合溶解度图,制取Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为:

①取样,加入NaClO3饱和溶液充分反应;②蒸发浓缩;③趁热过滤;④冷却结晶;⑤过滤、洗涤,获得Mg(ClO3)2·6H2O晶体。

答案 (1)SO42-静置,取上层清液加入BaCl2,若无白色沉淀,则SO42-已沉淀完全

(2)趁热过滤

【析】此题为典型的“冷却结晶”操作过程——

蒸发浓缩—趁热过滤—冷却结晶—过滤—洗涤—干燥

此处“趁热过滤”出的固体是反应中与产物Mg(ClO3)2同时生成的NaCl晶体(相对地溶解度较小)。

5.高考真题:

①(2023·全国甲卷·T27)钴配合物[CO(NH3)6]Cl3溶于热水,在冷水中微溶,可通过如下反应制备:

具体步骤如下:

Ⅰ.称取2.0g NH4Cl,用5mL 水溶解。

Ⅱ.分批加入3.0g COCl2·6H2O后,将溶液温度降至10℃以下,加入1g 活性炭、7mL 浓氨水,搅拌下逐滴加入10mL 6%的双氧水。

Ⅲ.加热至55~60℃反应20min。冷却,过滤。

Ⅳ.将滤得的固体转入含有少量盐酸的25mL 沸水中,趁热过滤。

Ⅴ.滤液转入烧杯,加入4mL 浓盐酸,冷却、过滤、干燥,得到橙黄色晶体。

(4)步骤Ⅳ中,趁热过滤,除掉的不溶物主要为______________________。

【答案】(4)活性炭

②(2024·全国新课标卷·T27)吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1-(4-甲氧基苯基)-2,5-二甲基吡咯(用吡咯x表示)的反应和方法如下:

8.jpg

实验装置如图所示,将100 mmol己-2,5-二酮(熔点:-5.5℃,密度:0.737g/cm3与100 mmol 4-甲氧基苯胺(熔点:57℃)放入①中,搅拌。

待反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体。加热至65℃,至固体溶解,加入脱色剂,回流20 min,趁热过滤。滤液静置至室温,冰水浴冷却,有大量白色固体析出。经过滤、洗涤、干燥得到产品。

(6)“趁热过滤”的目的是_________ ;用__________洗涤白色固体。

【答案】(6)防止产品结晶损失,提高产率  50%的乙醇溶液

【析】“趁热过滤”的目的是:防止过滤时吡咯x晶体结晶析出而降低产率

“过滤”出的固体是之前加入的脱色剂(常见的应为活性炭)。

之前加入“50%的乙醇溶液”时已经析出固体(晶体),“趁热过滤”后,后续步骤为“冷却结晶、过滤、洗涤、干燥”。

(责任编辑:化学自习室)
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