對一個初中化學實驗的探討

1、對一個初中化學實驗的探討 用結晶的方法分離可溶性固體混合物，是初中化學中一個十分重要的教學內容。課本較為詳盡地說明了其原理和過程，并安排了一個演示實驗。 1.對課本中演示實驗的定量處理 為了討論方便，按課本中的規(guī)定：設10 g混合物中kno3為9 g，nacl為1 g（食鹽的含量較少）。 定量處理結果見表1。 上述結果表明，課本的演示實驗是切實可行的，其步驟是正確的，其理論是可靠的。但美中不足的是kno3收率較低，多數(shù)（或一半）kno3仍滯留于母液中。能否改變個別條件，使其更趨完美呢？ 2.減少加水量，適當提高加熱溫度 按同樣的步驟，加入10 g水，加熱到52。定量處理結果見表2。 僅僅改變了

2、加水量，適當提高了加熱溫度，就使收率由47.3%提高到了64.9%。 筆者又對最少的加水量、理論上最大的收率進行了定量處理，其結果見表3。 同樣的條件，同樣的步驟，得到了不同的結果（見表4）。 可見，加水量對于結晶分離方案的設計是至關重要的，是要進行事先定量計算來獲得的。 3.混合物中各成分的相對含量對方案的影響 課本中規(guī)定的食鹽的含量較少。若kno3和nacl含量各半即各為5 g，其結果見表5。 由于混合物中各成分的相對含量發(fā)生了改變，沿襲課本的步驟將無法實現(xiàn)分離的目的，因此需要根據(jù)變化了的情況重新設計方案。 首先考察kno3和nacl的溶解度差以100為最大（大于100，水成為氣體）。第一

3、步用100的水處理上述混合物，使大部分食鹽首先以晶體形式分離出來。這里關鍵的一步是加水量。若加水量不足，kno3不能完全溶解，不溶解的部分就將混入nacl晶體而使其玷污；若加水量過多，則母液中食鹽較多，這會影響到食鹽的收率。因此，最適宜的水量是使kno3完全溶解，所需水m（h2o）可以粗略計算為： 100 g 246 g=m（h2o） 5 m（h2o）=2.03 g 故第一步加入100水2.03 g（100時的水揮發(fā)很快，為防止kno3因水分揮發(fā)而結晶析出，實際加水量應略多于計算值，并應不斷補充因蒸發(fā)而消耗的水分）。這樣，大部分nacl留在固相中，溶液中的食鹽m（nacl）為： 100 g 3

4、9.8 g=2.03 g m（nacl） m（nacl）=0.808 g 可以得到的食鹽晶體為： 5 g-0.808 g=4.19 g 收率：4.19 g5 g100%=83.8% 這樣，經(jīng)過第一步處理就可以分離出大部分nacl。為使晶體中不含或少含kno3，必須立即進行第二步：趁熱過濾，將kno3富集于母液中。第三步將其冷至20。冷卻過程中不但有kno3析出，也有nacl析出。為防止因nacl晶體的析出玷污kno3晶體，可在冷卻前先加少量水。加水量計算： 設冷卻到20，此時nacl的溶解度為36.0 g，習慣性在母液中含nacl 0.808 g，若加水至20成為食鹽飽和溶液，則nacl不能析出。 100 g 36.0 g=m（h2o） 0.808 g m（h2o）=2.24 g 應加水：2.24 g-2.03 g=0.11 g（為了保證nacl不析出，實際上加水應稍多） 20時母液中溶解的kno3為： 100 g 31.6 g=2.44 g m（kno3） m（kno3）=0.771 g 冷卻到20時得kno3晶體為：5 g-0.771 g=4.23 g 收率：4.23 g5 g100%=