114學測自然 第30題 詳解

答案(A)(C)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   先抓各方法原理

   分離與純化的方法各有對應原理：再結晶利用「溶解度隨溫度的變化」、蒸餾利用「沸點高低」、萃取利用「在不同溶劑中的溶解度差異」、濾紙層析利用「各成分對濾紙與展開液的親和力差異」。再搭配「相似相溶」原則：極性物質溶於極性溶劑、非極性物質溶於非極性溶劑。判斷每個選項前先問一句：這個方法的原理，套在這組物質上合不合理？
2. 2

   判 (A)(B) 再結晶

   (A) 硝酸鉀 $\mathrm{KNO_3}$ 是離子化合物，極性大，依相似相溶原則可溶於極性的水，而且它在水中的溶解度隨溫度變化很大：高溫溶很多、冷卻時大量析出，正是再結晶需要的條件。汽油是非極性溶劑，$\mathrm{KNO_3}$ 幾乎不溶，連第一步的溶解都辦不到，所以用水比汽油合適，(A) 正確。(B) 飽和硫酸銅水溶液裡只有 $\mathrm{Cu^{2+}}$ 與 $\mathrm{SO_4^{2-}}$，完全沒有鈉離子，結晶時析出的是硫酸銅晶體，不可能憑空長出硫酸鈉，(B) 錯誤。
3. 3

   判 (C)(D) 蒸餾

   (C) 食鹽水加熱蒸餾時，水先汽化、經冷凝後收集得到純水；剩下的溶液因為水變少而愈來愈濃，達飽和後繼續濃縮就會析出氯化鈉晶體，這正是「蒸餾取水、結晶取鹽」的標準流程，(C) 正確。(D) 蒸餾餾出的一定是「沸點低、能汽化」的成分：乙酸乙酯沸點約 $77^{\circ}\mathrm{C}$，加熱時會先被餾出；葉綠素是分子量很大的色素，極難汽化，加熱只會留在蒸餾瓶底，不會被餾出，(D) 錯誤。
4. 4

   判 (E) 濾紙層析

   濾紙層析能分離混合物，靠的是各成分對濾紙（固定相）與展開液（移動相）的親和力不同，在濾紙上跑出不同的移動速率，典型應用是分離色素。硝酸鉀與氯化鉀溶於水後成為 $\mathrm{K^+}$、$\mathrm{NO_3^-}$、$\mathrm{Cl^-}$，都極易溶於水，隨展開液前進的行為幾乎相同，在濾紙上分不開，(E) 錯誤。要分離這兩種鹽，合適的做法是分級結晶：利用 $\mathrm{KNO_3}$ 溶解度隨溫度變化大、$\mathrm{KCl}$ 變化小的差異，降溫讓 $\mathrm{KNO_3}$ 先析出。
5. 5

   結論

   逐一檢核：(A) 水是硝酸鉀再結晶的合適溶劑，正確；(B) 溶液中沒有鈉離子，析不出硫酸鈉，錯誤；(C) 蒸餾取純水、濃縮結晶得氯化鈉，正確；(D) 葉綠素不會被餾出，錯誤；(E) 濾紙層析分不開兩種鉀鹽，錯誤。答案選 (A)(C)。

關鍵觀念：#再結晶 #蒸餾 #萃取 #層析