厘清原理与信息 正确选择结晶的操作

在高中化学知识体系中，物质的分离与提纯是化学实验基本操作，是高考非常重要的一个考查知识点，在实验题或工业流程题中都经常出现。其中结晶与重结晶方法的选择因为在初中学习过，但仅是比较简单的学习，加上到高三时时间相隔比较长，使很多学生模棱两可，不知如何选择用哪种方法。从平时考试的得分率和课后与同学交谈了解到，大约百分之四十以上的同学不能理解或者不全理解其内涵，所以有必要要让学生弄清楚这个知识点。题目是千变万化的，但不管怎么样的题，首先要吃透概念，理解清楚原理，才能对症下药。

溶质以一定几何形状的晶体从溶液中析出的过程叫做结晶。几种可溶性固态物质的混合物，根据它们在同一种溶剂里的溶解度不同，可用结晶的方法加以分离。结晶的原理是，通过蒸发减少溶剂或降低温度，使溶质溶解的量减小，溶质以晶体析出。使结晶出的晶体溶在适当溶剂里，再经过加热、蒸发、冷却等步骤，重新得到晶体，叫做重结晶。重结晶常用于精制晶体。

1. 结晶的操作

结晶操作分为冷却热饱和溶液法和蒸发溶剂法两种。

（1）冷却热饱和溶液法 这种方法适用于温度升降时溶解度变化较大的固体物质如KNO3的提纯。把试样（如是块状固体应先充分粉碎）放入烧杯中，加入少量溶剂，加热、搅拌，使固体溶解，恰好制成饱和溶液，然后自然冷却或用冰水浴冷却，待晶体全部析出后，用过滤方法得到晶体。如果需要制备高纯度的晶体，即再进行重结晶。但如果所得饱和溶液如果有不溶性杂质，可以用保温漏斗趁热过滤，然后再冷却结晶。

（2）蒸发溶剂法 对于溶解度受温度影响不大的固态溶质如NaCl，一般用蒸发溶剂的方法得到晶体。在常温下把物质制成饱和溶液，过滤除去不溶性杂质，把滤液放在蒸发皿里，让溶剂慢慢蒸发。溶剂挥发后，滤液会成为过饱和状态，其中达到饱和溶液超出部分的溶质就以晶体析出。如果此时还有溶解度受温度影响较大的杂质在溶液中，如NaCl有少量KNO3，则不能把全部溶剂蒸发干，而是在大部分晶体析出，停止加热，趁热过滤出析出的晶体，把杂质留在温度高的少量溶剂中。

2. 重结晶

重结晶是提纯物质（晶体）的一种方法。第一次结晶所得到的晶体纯度，往往是不符合要求的，需要进行纯制。重结晶就是用少量溶剂使含有杂质的晶体溶解，然后再进行蒸发和结晶。下面笔者对这方面的题目做一个简单的分析归纳。

3. 例题及解答

[2012・广东理综・33题节选]苯甲酸广泛应用于制药和化工行业。某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。反应原理：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

已知：苯甲酸分子量是122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点。

（1）操作Ⅰ为 ，操作Ⅱ为 。

（2）无色液体A是 ，定性检验A的试剂是 ，现象是 。

（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确。请在答题卡上完成表中内容。

分析：从题干的信息可知该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，而且在后面二步的结论中也分别得到了“滤液含有Cl―”和“白色晶体是苯甲酸”的论断，那么步骤①根据其所描述的实验现象“得到白色晶体和无色溶液” 说明在此步骤中是要分离得到白色晶体苯甲酸和无色KCl溶液，则按其提供的苯甲酸分子量是122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；等信息，不难得出分离此混合物应该采用冷却结晶后再过滤的方法。

附答案：（1）分液，蒸馏（2）甲苯，酸性KMnO4溶液，溶液褪色。（3）①冷却结晶、过滤，②滴入2-3滴AgNO3溶液，③加热使其融化，测其熔点；熔点为122.4℃