“相似相溶”规律在演示实验中的典型应用分析

高秋玲

摘 要：物质相互溶解的性质十分复杂，通过对许多实验的观察和研究，得出了经验性的“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂.利用相似相溶规律分离物质的基本思路是：调节（增大或减小）溶剂的极性，拉大溶质与溶剂的极性差别，降低溶质与溶剂的相似性，降低溶质的溶解度，使溶质析出而达到分离的目的.

关键词：相似相溶规律;演示实验;典型应用分析

物质相互溶解的性质十分复杂，有许多制约因素，如温度、压强等.从分子结构的角度，存在“相似相溶”的规律.通过对许多实验的观察和研究，人们得出了一个经验性的“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂.水是极性溶剂，根据“相似相溶”，极性溶质比非极性溶质在水中的溶解度大.此外，“相似相溶”还适用于分子结构的相似性.

由上述表述可知，“相似相溶”只是由经验总结的规律，还不是原理.在人教版高中化学的必修和选修教材中，多次涉及相似相溶规律的应用，其中有两个教材演示实验，相似相溶规律的应用体现得非常充分.

典型应用一：萃取（人教版必修1 第8-9页）

利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来，这种方法叫做萃取.萃取在天然香料、药物的提取及核燃料的处理等技术中得到了广泛的应用.

【实验1-4】

（1）用量筒量取10ml碘的饱和水溶液，倒入分液漏斗，然后再注入4ml四氯化碳，盖好玻璃塞.

（2）用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来振荡，使两种液体接触;振荡后打开活塞，使漏斗内气体放出.

（3）将分液漏斗放在铁架台上，静置.

（4）待液體分层后，将分液漏斗颈上的玻璃塞打开，或使塞上的凹槽（或小孔）对准漏斗上的小孔，再将分液漏斗下面的活塞拧开，使下层液体慢慢沿烧杯壁流下.

分析：碘是非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶规律，非极性溶质碘微溶于极性溶剂水中，即便是碘的饱和水溶液，溶液中溶解的碘的量也很少.四氯化碳是非极性分子，是常见的有机溶剂，与极性分子水互不相溶，且不反应.非极性溶质碘易溶于非极性溶剂四氯化碳，因此碘从微溶的溶剂水中奔向易溶的溶剂四氯化碳中，即四氯化碳把碘从水中提取出来了，就实现了萃取.

归纳：萃取本质上依据的是相似相溶规律，即两种溶剂的极性差异很大，利用溶质在两种溶剂里溶解度的差异，用一种溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来.

典型应用二：乙酸乙酯的制备（人教版高中化学必修2第75页）

【实验3-4】在一支试管中加入3ml乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入2ml浓硫酸和2ml乙酸;按图1连接好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸汽经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上（如图所示），观察现象.

可以看到，液面上有透明的不溶于水的油状液体产生，并可以闻到香味.这种香味液体叫乙酸乙酯，该反应的化学方程式如下：

CH3COOH+HOC2H5浓H2SO4△CH3COOC2H5+H2O

分析：生成乙酸乙酯的反应是一个可逆反应，跟随产物乙酸乙酯被蒸发出来的还有反应物乙酸和乙醇，利用三者在物理性质和化学性质上的差异，利用饱和碳酸钠溶液将乙酸乙酯从混合物中分离出来.乙醇因与水在分子结构上的相似性，且乙醇分子与水分子之间能形成氢键，所以乙醇能与水以任意比互溶.乙酸具有酸性，能与碳酸钠等盐溶液反应，生成可溶于水的物质而除去.乙酸乙酯是弱极性有机物，在极性溶剂水中的溶解度很小，碳酸钠这样的离子化合物是强极性物质，把碳酸钠溶于水配成饱和溶液，能增强溶剂水的极性，使乙酸乙酯和水的极性差别进一步拉大，从而减少乙酸乙酯的溶解度.因此饱和碳酸钠溶液的作用是：溶解乙醇、反应乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层析出.

归纳：当溶质是弱极性物质，溶剂是极性物质时，可在溶剂中加入强极性的物质以增强溶剂极性，拉大溶剂与溶质的极性差别，进一步降低溶质与溶剂的相似性，从而降低溶质的溶解度，使溶质与溶剂分层析出.

典型应用三：一水合硫酸四氨合铜晶体的制备（人教版高中化学选修3 第42页）

【实验2-2】向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续添加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液;若加入极性较小的溶剂（如乙醇），将析出深蓝色的晶体.

分析：实验中得到的深蓝色透明溶液是[Cu（NH3）4]SO4（硫酸四氨合铜）的水溶液，溶质硫酸四氨合铜是离子化合物，具有强极性，溶剂水是极性溶剂，因此极性溶质硫酸四氨合铜溶解在极性溶剂水中形成溶液.加入极性较小的溶剂（如乙醇），乙醇能与水以任意比互溶，混溶后使溶剂的极性降低，拉大与溶质的极性差别，从而降低硫酸四氨合铜的溶解度，使其以结晶水合物的形式析出晶体.

归纳：当溶质是强极性物质，溶剂是极性物质时，可在溶剂中加入极性较小的物质以减小溶剂的极性，拉大溶质与溶剂的极性差别，进一步降低溶质与溶剂的相似性，从而降低溶质的溶解度，使溶质以固体形式析出.

关于相似相溶规律的常见应用举例：

（1）比较NH3和 CH4在水中的溶解度.怎样用相似相溶规律理解它们的溶解度不同？

（2）为什么在日常生活中用有机溶剂（如乙酸乙酯等）溶解油漆而不用水？

（3）碘在纯水还是在四氯化碳溶液中溶解性较好？为什么？

（4）怎样理解低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的溶解度却很小？

（5）怎样理解汽油在水中的溶解度很小？

（6）如果不慎将油汤洒到衣服上，可以用什么方法除去？

总结：利用相似相溶规律分离物质的基本思路是，通过调节（增大或减小）溶剂的极性，拉大溶质与溶剂的极性差别，进一步降低溶质与溶剂的相似性，从而降低溶质的溶解度，使溶质析出而达到分离的目的.