实验六：固液分离

一、实验目的：

1. 掌握几种常用固液分离方法的基本原理和操作步骤。

2. 理解每种分离方法的适用条件及其在实验中的实际应用。

3. 培养学生的实验动手能力，掌握如何选择合适的分离技术。

二、实验原理

固液分离是化学实验中非常常见的操作，通常用于将溶解在液体中的固体物质分离出来，或将不溶于液体的固体颗粒从液体中移除。常见的固液分离方法包括以下几种：

1. 过滤 (Filtration)

过滤是利用过滤介质（如滤纸、滤布等）将固体颗粒从液体中分离的过程。

适用情况：当固体颗粒较大且不溶于液体时，常用重力过滤或真空过滤。

实验步骤：

1.       折叠滤纸并放入漏斗。

2.       将混合物缓慢倒入漏斗，通过滤纸分离固体与液体。

3.       收集滤液，并将滤出的固体残渣晾干或进一步处理。

例子：从泥沙悬浊液中分离出沙粒，或从沉淀反应后分离出生成的固体沉淀物。

2. 离心 (Centrifugation)

利用高速旋转产生的离心力将固液分离。离心机可以有效地加速分离过程，尤其适合固体颗粒较小且悬浮在液体中的情况。

适用情况：分离细小固体颗粒和高粘度溶液中的悬浮颗粒。

实验步骤：

1.       将样品放入离心管中，确保平衡。

2.       启动离心机，设定适当的转速和时间。

3.       离心后，小心倒出上清液，保留沉淀。

例子：从溶液中分离小尺寸固体颗粒，如生物样品中的细胞、沉淀物。

3. 沉降 (Sedimentation)

利用重力作用使悬浮在液体中的固体颗粒自然沉降，再将上清液分离。

适用情况：当固体颗粒较大且密度大于液体时，沉降速度较快。

实验步骤：

1.       将混合物静置一段时间，等待固体沉降。

2.       用移液管或倾倒的方法小心移除上清液。

例子：从污水中分离泥沙等较大固体颗粒。

4. 蒸发与结晶 (Evaporation and Crystallization)

将液体加热使其蒸发，从而得到溶解在液体中的固体。

适用情况：当固体溶解在液体中且不易通过过滤或沉降分离时使用。

实验步骤：

1.       将溶液加热，控制温度以防止溶质分解。

2.       液体蒸发后，剩余溶质开始结晶。

3.       待溶液蒸发完全，收集晶体。

例子：从盐水中分离得到食盐晶体。

三、实验材料与器具

漏斗、滤纸、离心管、离心机、烧杯、玻璃棒、酒精灯或电热板；

需要分离的固液混合物（如泥沙悬浊液、沉淀反应生成物、盐溶液等）

四、实验步骤

1. 过滤法

1.       将滤纸折叠，放入漏斗中。

2.       缓慢将混合物倒入漏斗中，收集滤液。

3.       固体保留在滤纸上，液体流入烧杯中。

4.       将固体残渣晾干并记录实验结果。

5. 2. 离心法

6.       将样品加入离心管，并确保离心机内的管子重量平衡。

7.       设定离心速度并运行离心机。

8.       小心倒出上清液，收集沉淀物。

9. 3. 沉降法

将混合物静置10-30分钟，直到固体完全沉降。

用移液管移走上清液，并记录沉淀情况。

4. 蒸发与结晶法

将溶液加热，蒸发水分，直到固体晶体析出。

晾干晶体，记录其重量和形态。

5.实验内容

（1）取一小药勺 BaCl₂ （含杂质）固体于小烧杯中，加入15 mol蒸馏水，搅拌溶解，倾析法除掉泥沙与机械杂质，进一步常压过滤，得到BaCl₂溶液；

（2）在BaCl₂溶液中加入5滴H₂SO₄溶夜，生成BaSO₄沉淀，离心分离；

（3）取饱和CuSO₄溶液（饱和CuSO₄溶液浓度约为251g/L，每人每次20 ml）20 ml于蒸发皿中，水浴加热浓缩，减压过滤。

五、注意事项

1. 安全操作：使用离心机时，确保离心管重量平衡；操作加热设备时注意防止烫伤。

2. 操作规范：确保滤纸正确折叠，避免液体渗漏；蒸发过程应控制温度，避免溶质过度分解。

六、课后讨论题

1. 解释为何在某些情况下使用过滤，而在其他情况下则选择离心。

2. 当溶解在液体中的固体通过蒸发析出时，其晶体形态是否会受到温度的影响？为什么？