Question

為了從酒精和水的混合物中分離水和酒精，張小同學(xué)依據(jù)已學(xué)過(guò)的知識(shí)，提出一種方案：依據(jù)水和酒精凝固點(diǎn)不同可將水和酒精分開(kāi)．為此，他利用家中的電冰箱的冷凍室做了如下實(shí)驗(yàn)：他將配有不同比例的水和酒精的混合物放入冷凍室中，并用溫度計(jì)監(jiān)測(cè)混合液的溫度，定時(shí)觀察，他所測(cè)數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象如下表：

V酒精/mL	V水/mL	V酒精/V水	觀察現(xiàn)象
12.5	12.5	1/2	-8℃未發(fā)現(xiàn)凝固
12.5	30	1/4	-8℃未發(fā)現(xiàn)凝固
12.5	75	1/6	-8℃混合液開(kāi)始凝固
12.5	370	≈1/30	-6℃混合液開(kāi)始凝固，酒精并未從水中分離出來(lái)
12.5	750	≈1/60	-4℃混合液開(kāi)始凝固，酒精并未從水中分離出來(lái)

（1）請(qǐng)你仔細(xì)看一看表中的數(shù)據(jù)和記錄的現(xiàn)象，張小同學(xué)是否能將水和酒精從混合液中分開(kāi)？
（2）在水中添加酒精對(duì)水的凝固點(diǎn)有何影響？
（3）請(qǐng)你來(lái)設(shè)計(jì)一種能將酒精和水從混合液中分離的實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析：（1）要分析張小同學(xué)是否能將水和酒精從混合液中分開(kāi)，關(guān)鍵要看實(shí)驗(yàn)中水、酒精中有沒(méi)有一種凝固了，如果其中一種凝固了，而另一種仍然保持液體狀態(tài)，或者兩者同時(shí)凝固，則說(shuō)明將兩者物質(zhì)分離了；否則就沒(méi)有分開(kāi)．
（2）正常情況下水的凝固點(diǎn)是0℃，可以從表格中觀察，看在水中添加酒精后，水的凝固點(diǎn)與0℃的關(guān)系，便不難找出具體影響．
（3）除了本題猜想中的利用凝固點(diǎn)進(jìn)行分離，還可以考慮用其他物態(tài)變化進(jìn)行分離，如根據(jù)沸點(diǎn)不同來(lái)設(shè)計(jì)方案．

解答：解：（1）從實(shí)驗(yàn)表格的最后一列可以看出，水和酒精剛開(kāi)始沒(méi)有凝固，而當(dāng)體積比達(dá)到一定值時(shí)，混合液可以凝固，但是并沒(méi)有將水和酒精分離開(kāi)，所以用張小同學(xué)的方案不能將水和酒精從混合液中分開(kāi)．
（2）通常情況下水的凝固點(diǎn)是0℃，從表格的最后一列不難看出，在水中添加酒精后，凝固點(diǎn)低于0℃，所以添加酒精后會(huì)導(dǎo)致水的凝固點(diǎn)降低．
（3）既然不能用凝固的方法將二者分離，則可以考慮用汽化的方法來(lái)分離，因?yàn)樗�的沸點(diǎn)是100℃，而酒精的沸點(diǎn)是78.5℃，所以可以將混合液放在容器中加熱，然后用冷凝管進(jìn)行收集即可．
故答案為：（1）不能；（2）水的凝固點(diǎn)會(huì)變低；（3）可將它們加熱至78.5℃，酒精全部汽化，水汽化很少，如果將揮發(fā)出的氣體收集起來(lái)，通入冷凝管．最后將冷凝管中的液體收集起來(lái)，這就是酒精，則能達(dá)到分離水與酒精的目的．

點(diǎn)評(píng)：本題的前兩問(wèn)并不難，只要觀察表格中的數(shù)據(jù)，是很容易得到答案的．關(guān)鍵是第三問(wèn)，屬于開(kāi)放性問(wèn)題，解答時(shí)要注意思考的方向，把握住從各種物態(tài)變化入手進(jìn)行考慮，因?yàn)樗�和酒精混合是液體，既然不能通過(guò)“液→固”的方向?qū)崿F(xiàn)分離，則可以考慮通過(guò)“液→氣”的方向?qū)崿F(xiàn)分離，這樣就不難相等汽化了．