ろ過・蒸留の分離法を図を用いてわかりやすく解説!【実践問題付】

ろ過・蒸留はポイントを押さえればOK!

悩む人

ろ過とか蒸留とか、仕組みがよくわからない…

こんな悩みで手が止まっていませんか?

混合物の分離法はいっぱいあるように見えて実はたった6つに分類されます。

その中でも、ろ過と蒸留はよく問題にも出される分離法です。

そこで、今回は

ろ過・蒸留分離法について、実践問題を通してわかりやすく解説していきます!

本記事は以下のような人におすすめです!

  • ろ過・蒸留の分離方法を確認したい。
かんた

この記事を読んで、ろ過・蒸留の分離法を完全理解しよう!

目次

問題1:ろ過

ろ過の方法で最も適当なものを次の(ア)~(エ)のうちから選べ。

2020セミナー化学基礎 | 第一学習社
略解1

(ウ)

テキスト1:ろ過

ろ過

まず、ろ過という分離操作の定義を確認しましょう。

ろ過:液体とその液体に溶けない固体の物質の混合物を、ろ紙などを用いて分離する操作。

ろ過は、上記のような装置を用いて行います。

例えば、汚れた泥水をろ過装置に通すと、泥を除いたきれいな水がとれますね。

このように、液体に溶けない個体を除去するときなどに用いる操作はろ過です。

ここで、ろ過を行う際に注意するポイントがあります。

かんた

ろ過をするときに注意するポイントは主に3つだよ!

(a) ガラス棒を伝わせて入れる。
(b) ろ紙を水でぬらして、ろうとに密着させる。
(c) ろうとの先をビーカーの内壁につける。

(a)、(c)はどちらも液体がはねたりこぼれたりするのを防止するためにあるものです。

(b)は、ろ紙がろうとに密着していないと分離前の液体が隙間から下のビーカーに流入してしまうので、分離操作の意味がなくなってしまいます。

この3つがよく問題で問われるのでしっかり押さえておきましょう。

これらを踏まえて、解説を確認していきます。

解説1

ろ過の方法で最も適当なものを次の(ア)~(エ)のうちから選べ。

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(ア) ろうとの先が内壁についていない、ガラス棒を伝わせていないため不適切です。
(イ) ガラス棒を伝わせていないため不適切です。
(エ) ろうとの先が内壁についていないため不適切です。
(ウ)は、漏斗の先が内壁についていて、ガラス棒を伝わえているため適切であると言えます。

A. (ウ)

問題2:蒸留

図は、塩化ナトリウム水溶液を蒸留するための実験装置である。次の各問いに答えよ。
(1) 図中の(ア)~(オ)の器具の名称を記せ。
(2) 冷却水はどちら側から流し入れるか。AまたはBの記号で答えよ。
(3)器具(イ)の底には沸騰石が加えてある。加える理由を10字程度で記せ。
(4) 器具(ア)の下端を器具(イ)のえだの付け根の高さの位置にさせる理由を簡潔に述べよ。

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略解2

(1) (ア)温度計、(イ)枝付きフラスコ、(ウ)ガスバーナー、(エ)リービッヒ冷却器、(オ) 三角フラスコ
(2) B
(3) 突沸を防ぐため。
(4) 冷却器に向かう蒸気の温度を測るため。

テキスト2:蒸留

ここでは、蒸留というものが何かを確認します。

蒸留

ろ過と同様に、まず蒸留の定義を確認しましょう。

蒸留:2種類以上の物質を含む液体を加熱して沸騰させ、生じた蒸気を冷却して液体にすることにより、蒸発しやすい成分を、蒸発しにくい成分から分離する操作。

文章で書かれても全くイメージが付きませんよね。

では、次は実際に蒸留操作で使用する実験装置を見てみましょう。

蒸留装置の仕組みを説明します。

  • 2種類以上の物質を含む液体を枝付きフラスコに入れます。
  • ガスバーナーで加熱します。
  • 蒸発しやすい成分は気体となり、リービッヒ冷却器に入ります。
  • リービッヒ冷却器の水によって冷やされた気体は液体となり三角フラスコで回収されます。

ガスバーナーで温められるときに、蒸発しやすい成分が気体となって分離されるのがポイントです。

では、蒸留操作の注意点は何でしょうか?

ろ過と同様、重要事項は3つです。

(a) 蒸気の温度を計るため、温度計の球部はフラスコの枝の付け根の高さにする。
(b) 枝付きフラスコの中には、急激な沸騰(突沸)を防ぐために沸騰石が入っている。
(c) 冷却水は図の矢印のように、下から注入して上から抜けるようにする。

それぞれについて説明します。

(a) 蒸気の温度を計るため、温度計の球部はフラスコの枝の付け根の高さにする。

蒸留でポイントと成るのは、蒸発しやすい成分が気体になる、という点でした。

よって、気体が生じたときの温度が重要なパラメーターになります。

気体の温度を計るには、温度計を水に浸けてはいけません。

(b) 枝付きフラスコの中には、急激な沸騰(突沸)を防ぐために沸騰石が入っている。

蒸発しやすい成分としにくい成分が混在しているということは、どちらか一方が先に沸点に達するということです。

先に沸点に達する気体がどの程度の温度で沸騰するかわからないため、沸騰石を入れて急な沸騰を防止します。

(c) 冷却水は図の矢印のように、下から注入して上から抜けるようにする。

重要なことは、リービッヒ冷却器を常に水で満たす、ということです。

もし、上から水を注入してしまうと、下の穴から水が抜けてしまうためリービッヒ冷却器が水で満たされることはありません。

下から水を注入すれば、少しすればリービッヒ冷却器内が水で満たされることが想像できるはずです。

かんた

リービッヒ冷却器は気体を冷やすことが目的だから、常に冷たい水で充満していないとだめだね!

これら3つを押さえておけば、大抵の問題は解けると思って大丈夫です。

これらを踏まえて、問題の解説を確認していきましょう。

解説2

図は、塩化ナトリウム水溶液を蒸留するための実験装置である。次の各問いに答えよ。
(1) 図中の(ア)~(オ)の器具の名称を記せ。
(2) 冷却水はどちら側から流し入れるか。AまたはBの記号で答えよ。
(3)器具(イ)の底には沸騰石が加えてある。加える理由を10字程度で記せ。
(4) 器具(ア)の下端を器具(イ)のえだの付け根の高さの位置にさせる理由を簡潔に述べよ。

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(1) 図中の(ア)~(オ)の器具の名称を記せ。

それぞれの名称をテキスト2の図より確認してください。特に、リービッヒ冷却器は問われることが多いので覚えておくと良いでしょう。

A. (ア)温度計、(イ)枝付きフラスコ、(ウ)ガスバーナー、(エ)リービッヒ冷却器、(オ) 三角フラスコ

(2) 冷却水はどちら側から流し入れるか。AまたはBの記号で答えよ。

冷却水は下から注入して上から排出するので、流し入れる方はBです。

A. B

(3)器具(イ)の底には沸騰石が加えてある。加える理由を10字程度で記せ。

沸騰石は急激な沸騰(突沸)を防ぐために入れられています。

A. 突沸を防ぐため。

(4) 器具(ア)の下端を器具(イ)のえだの付け根の高さの位置にさせる理由を簡潔に述べよ。

蒸留は蒸発しやすい成分と、しにくい成分を分離する操作です。よって蒸気の温度が重要なパラメーターとなるため、温度計で測るのは蒸気の温度です。

A. 冷却器に向かう蒸気の温度を測るため。

まとめ

今回は、ろ過と蒸留について解説しました。

ろ過と蒸留はポイントとなる点が明白なので、問題集等でもよく目にすると思います。

本記事の重要事項を以下にまとめました。ぜひ復習に役立ててください!

ろ過:液体とその液体に溶けない固体の物質の混合物を、ろ紙などを用いて分離する操作。

蒸留:2種類以上の物質を含む液体を加熱して沸騰させ、生じた蒸気を冷却して液体にすることにより、蒸発しやすい成分を、蒸発しにくい成分から分離する操作。

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