高一化學(xué)硝酸鉀晶體的制備

硝酸鉀晶體的制備和提純實(shí)驗(yàn)化學(xué)專題1：物質(zhì)的分離提純化學(xué)1：拓展視野

自然界中存在天然純堿主要來自于堿湖和固體堿礦。工業(yè)上以氯化鈉為原料生產(chǎn)純堿。我國化工專家侯德榜發(fā)明的侯氏制堿法的原理是將二氧化碳通入到氨水的氯化鈉飽和溶液中，其原理為：

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl

然后分離得到NaHCO3，使其受熱分解得到Na2CO3。問題情景：工業(yè)上生產(chǎn)硝酸鉀是以NaNO3和KCl為原料，其原理為：NaNO3+KClNaCl+KNO3。請你根據(jù)以下表中的數(shù)據(jù)分析工業(yè)制備KNO3的原理為何可行？T(℃)0102030406080100KNO3

13.320.931.645.863.9110169246KCl27.631.034.037.040.045.551.156.7NaNO3

73808896104124148180NaCl35.735.836.036.336.637.338.439.8表1KNO3等四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）

根據(jù)NaCl、KNO3溶解度隨溫度變化的明顯差異，以及前面所學(xué)的分離方法，考慮如何除去NaCl？結(jié)晶：通過減少溶劑或降低溫度使溶質(zhì)從飽和溶液中以晶體形式析出的過程。1、蒸發(fā)結(jié)晶：通過加熱蒸發(fā)溶液，減少一部分溶劑，使溶液達(dá)到飽和而析出晶體。（適用于溶解度隨溫度變化不大的物質(zhì)，如NaCl）2、冷卻結(jié)晶：通過加熱濃縮得到飽和溶液，再通過降低溫度（冷卻至室溫），使晶體從飽和溶液析出。（適用于溶解度隨溫度變化明顯的物質(zhì)，如KNO3）理論分析：根據(jù)KNO3、NaCl溶解度隨溫度的變化特點(diǎn)，可將混合液加熱濃縮，當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，由于KNO3溶解度增加很多，不析出，但NaCl的溶解度增加甚少，故隨溶劑的減少而析出。通過過濾除去NaCl后，再將此溶液冷卻至室溫，即有大量的KNO3晶體析出。T(℃)0102030406080100KNO3

13.320.931.645.863.9110169246KCl27.631.034.037.040.045.551.156.7NaNO3

73808896104124148180NaCl35.735.836.036.336.637.338.439.8表1KNO3等四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）

如何分離KNO3和NaCl呢？？實(shí)驗(yàn)方案組織1、稱取、溶解：稱取20gNaNO3和17gKCl放入100mL小燒杯中，加入35mL蒸餾水?？紤]：如何加快固體的溶解？加熱至沸并不斷攪拌2、蒸發(fā)結(jié)晶析出NaCl:繼續(xù)加熱、攪拌，減少水量考慮：蒸發(fā)到什么時(shí)候？溶液減少約為原來一半考慮：此時(shí)如何分離除去氯化鈉晶體以得到KNO3溶液？若用過濾對(duì)KNO3溶液的分離是否有影響？過濾存在問題：因過濾速度慢，導(dǎo)致KNO3溶液溫度降低而使KNO3晶體析出。知識(shí)更新：減壓過濾（也稱抽濾或吸濾）

原理：循環(huán)水真空泵使吸濾瓶內(nèi)減壓，由于瓶內(nèi)與布氏漏斗液面上形成壓力差，因而加快了過濾速度，并使沉淀抽吸得較干燥。注意漏斗的斜口與吸濾瓶的支管相對(duì)，便于抽濾。防倒吸兩則：1、增加安全瓶（注意進(jìn)出管長短）；2、先拆抽氣泵與吸慮瓶之間的橡皮管，再關(guān)閉水龍頭。知識(shí)更新：趁熱過濾

使過濾液保持在較高的溫度下，將不溶物或已析出的晶體過濾除去，以防溶液中溶質(zhì)以晶體形式析出。措施1：漏斗事先進(jìn)行預(yù)熱措施2：使用保溫漏斗保溫漏斗注意:熱過濾時(shí)一般不用玻璃棒引流，以免加速降溫；接受濾液的容器內(nèi)壁不要貼緊漏斗頸，以免濾液迅速冷卻析出晶體，堵塞漏斗口。實(shí)驗(yàn)方案組織3、趁熱過濾:當(dāng)溶液體積減少到約為原來一半時(shí)，迅速趁熱過濾。承接濾液的燒杯應(yīng)預(yù)先加2mL蒸餾水。考慮：過濾時(shí)燒杯為何要預(yù)先加2mL蒸餾水？使NaCl由飽和溶液變成不飽和溶液，以防其在KNO3冷卻結(jié)晶時(shí)因降溫而析出。4、冷卻結(jié)晶，減壓過濾得到KNO3晶體:把濾液(KNO3，含NaCl)冷卻到室溫，然后進(jìn)行減壓過濾得到較干燥的晶體。考慮：得到的硝酸鉀晶體純度如何？硝酸鉀粗產(chǎn)品（含NaCl）

當(dāng)?shù)谝淮谓Y(jié)晶得到的晶體純度不合要求時(shí)，

重結(jié)晶：將所得的晶體溶于少量的水，然后再進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶或冷卻結(jié)晶、過濾的過程叫重結(jié)晶。5、重結(jié)晶，提純KNO3晶體:留下約0.1g粗產(chǎn)品，其余粗產(chǎn)品和水按照質(zhì)量比2：1混合，溶解、加熱濃縮、再冷卻結(jié)晶、過濾得到較高純度的硝酸鉀晶體?？紤]：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明重結(jié)晶后KNO3晶體純度提高？0.1g粗品KNO3＋2ml水0.1g晶體KNO3＋2ml水無白色AgCl↓有白色AgCl↓2滴AgNO32滴AgNO31、制備KNO3粗品實(shí)驗(yàn)方案整合趁熱過濾，回收NaCl晶體得KNO3飽和溶液(含NaCl溶液)濾液冷卻至室溫，析出KNO3晶體,（混有NaCl晶體）蒸發(fā)至溶液體積約為原來一半，析出NaCl晶體

加熱溶解：20gNaNO317gKCl、35ml水，加熱至沸抽濾：得KNO3晶體(混NaCl晶體)稱量：稱量得，粗KNO3質(zhì)量溶解：按KNO3∶H2O=2∶1加適量水溶解加熱：沸騰即止冷卻：有針狀KNO3析出抽濾：得KNO3晶體烘干：水浴烘干(在表面皿中）稱重:精品KNO3

2、KNO3提純（重結(jié)晶）實(shí)驗(yàn)方案整合問題討論：很多同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中的得到的硝酸鉀晶體大而美觀，但有少數(shù)同學(xué)的晶體顆粒較小。請結(jié)合教材分析可能的原因是什么？溶質(zhì)的溶解度小溶液的濃度高溶劑蒸發(fā)速度快溶液冷卻快析出的晶體細(xì)小遷移應(yīng)用：以氯化鈉和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產(chǎn)品硫酸鈉，工藝流程如下：

氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如圖所示，回答下列問題：（1）制備10.7gNH4Cl，理論上需NaCl

g。（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有燒杯、玻璃棒、酒精燈、

等。（3）“冷卻結(jié)晶”過程中，析出NH4Cl晶體的合適溫度為

。（4）不用其他試劑，檢查NH4Cl產(chǎn)品是否純凈的方法是

。（5）若NH4Cl產(chǎn)品中含有硫酸鈉雜質(zhì)，進(jìn)一步提純產(chǎn)品的方法是

。練習(xí)：1、某實(shí)驗(yàn)小組只領(lǐng)取了下列儀器或用品：鐵架臺(tái)、鐵圈、鐵夾、三角架、石棉網(wǎng)、燒杯、漏斗、分液漏斗、酒精燈、玻璃棒、量筒、蒸發(fā)皿、圓底燒瓶、火柴。只用上述儀器或用品，下列實(shí)驗(yàn)操作不能進(jìn)行的是()A、蒸發(fā)B、萃取

C、過濾D、蒸餾CD2、減壓吸濾裝備和普通的過濾裝置相比，除可加快過濾速度外，還具有的優(yōu)點(diǎn)是（）

A、可過濾膠狀沉淀

B、可過濾顆粒更小的沉淀

C、可使沉淀中的雜質(zhì)減少

D、可得到較干燥的沉淀D拓展課題：粗鹽的提純一、粗鹽中的雜質(zhì)用海水、井水、鹽湖水等直接制鹽，只能得到粗鹽。粗鹽中含有較多的雜質(zhì)，除了含有不溶性的泥沙，還含有氯化鈣、氯化鎂、硫酸鹽等可溶性的雜質(zhì)。二、除去粗鹽中的不溶性雜質(zhì)1.溶解①儀器：燒杯、玻璃棒②玻璃棒的作用：加快溶解速度2.過濾①儀器：帶鐵圈的鐵架臺(tái)、漏斗、燒杯、濾紙、玻璃棒②玻璃棒的作用：引流稱取適量粗鹽加到盛有蒸餾水的燒杯中，邊加邊用玻璃棒不斷攪拌，直至粗鹽不再溶解為止。組裝過濾器，將燒杯中的液體沿玻璃棒倒入過濾器中，進(jìn)行過濾。在操作過程中注意“一貼二低三靠”，即：一貼：將濾紙折疊好放入漏斗,加少量蒸餾水潤濕,使濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁．二低：濾紙邊緣應(yīng)略低于漏斗邊緣,漏斗中液體的液面應(yīng)略低于濾紙的邊緣．三靠：向漏斗中傾倒液體時(shí),燒杯嘴應(yīng)緊靠玻璃棒；玻璃棒下端應(yīng)緊靠三層濾紙?zhí)?漏斗頸的末端應(yīng)緊靠燒杯內(nèi)壁。若濾液渾濁，則再過濾一次。實(shí)驗(yàn)步驟：1．除SO42-、Mg2+、過量的Ba2+、Ca2+向上述澄清濾液中，加入過量的BaCl2

溶液，除去SO42-，稍靜置，取少量上層清液滴加BaCl2溶液，不再產(chǎn)生渾濁，證明BaCl2溶液已加過量；再加入過量的NaOH和Na2CO3溶液，除去Mg2+、Ca2+和過量的Ba2+（靜置，取少量上層清液，滴加NaOH和Na2CO3溶液，不再渾濁，說明溶液中不再含有Mg2+、Ba2+、Ca2+,NaOH和Na2CO3溶液已過量），過濾，得濾液。2．除過量的OH－、CO32－向上述濾液（含有Na+、OH－、Cl－、CO32－）中，加適量鹽酸至溶液PH為7，則已除去OH-和CO32－，得到NaCl溶液。三、除去粗鹽中的可溶性雜質(zhì)3.蒸發(fā)儀器：帶鐵圈的鐵架臺(tái)、蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒4.轉(zhuǎn)移玻璃棒的作用：轉(zhuǎn)移固體

將濾液倒入蒸發(fā)皿中，注意不超過蒸發(fā)皿容積的2／3為宜，然后用酒精燈加熱，同時(shí)用玻璃棒不斷攪拌溶液，以免液體局部過熱，致使液滴飛濺出來。等到蒸發(fā)皿中出現(xiàn)大量固體時(shí)，就停止加熱，利用余熱蒸發(fā)至干，即得純凈的食鹽晶體。注意：不要立即把蒸發(fā)皿直接放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,以免燙壞實(shí)驗(yàn)臺(tái)．如果需要立即放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,要墊上石棉網(wǎng)．5.計(jì)算產(chǎn)率提純后精鹽的質(zhì)量粗鹽的質(zhì)量X100%例1：為了除去粗鹽中的Ca2+，Mg2+，SO42-及泥沙，得到純凈的NaCl，可將粗鹽溶于水，然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序是（）①過濾；②加過量NaOH溶液；③加適量鹽酸；④加過量Na2CO3溶液；⑤加過量BaCl2溶液

A.④②⑤B.④①②⑤③

C.①②⑤④①③D.①④②⑤③C例2：要從KClO3和MnO2的混合物加熱制氧氣后的殘余物中回收MnO2,有以下操作：①蒸發(fā)②過濾③溶解④洗滌⑤烘干，正確操作順序?yàn)椋?/p>

）

A．③②④①B．③②⑤④

C．⑤②③④D．③②④⑤D例3：有一包白色固體，可能含有NaCl

,Na2SO4

,

BaCl2和Na2CO3中的一種或幾種。為探究其成分，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：⑴將此白色固體取樣，溶解于水，有白色沉淀生成;⑵過濾出沉淀并將沉淀移入試管中，加入稀鹽酸，沉淀完全溶解并有氣體生成。⑶向上述濾液中加入硝酸銀溶液，有白色沉淀生成，再加稀硝酸沉淀不溶解。通過上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：該白色固體一定含有的物質(zhì)是

；一定不含的物質(zhì)是

；不能確定的物質(zhì)是

。BaCl2和Na2CO3Na2SO4NaCl；/貓先生電競rtz41qts100條了。你有緣遇上了他們，他們救了你，也想幫助你。但是啊，你們的緣盡了，你們也就只能是分開了。這以后啊，耿大哥你的緣在咱們這里呢！咱們的兄弟緣分，尚兒、英子、武兒和你的父子、父女緣分，這都是上天給的??！”耿老爹聽了，心里豁然開朗了不少，說：“李大哥你說的極有理，隨緣最好，咱就隨緣吧！”到此時(shí)，李長善才與耿老爹互問了年庚，原來耿老爹還小李長善兩歲呢！于是，李長善夫婦倆就不再喊他耿大哥，而改稱耿兄弟了?？催@老哥兒倆說得如此投機(jī)，又想到李長善那已經(jīng)不可能康復(fù)的舊疾患，不但醫(yī)術(shù)超群，而且胸懷坦蕩的華老郎中想了很多，很多……69第七十三回華郎中妙手治頑疾|（華郎中遠(yuǎn)道南昌來，針灸精湛醫(yī)德高；連續(xù)數(shù)十日，記憶之門漸開啟。）真正是“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”，就在李長善夫婦倆無奈地決定了放棄為耿老爹繼續(xù)醫(yī)治的時(shí)候，李長善的外甥忽然從南昌遠(yuǎn)道來看望舅舅一家。聽舅舅詳細(xì)講述了耿老爹的病情，以及前前后后的醫(yī)治過程，還有眼下一直不見好轉(zhuǎn)的這樣一種情況后，這位同樣善良熱情的