硝酸钾晶体的制备.ppt

课题3硝酸钾晶体的制备,学习目标1.理解实验室中利用NaNO3和KCl制取KNO3的原理。2.了解重结晶的基本原理，认识蒸发结晶与冷却结晶两种分离方法的适用条件；掌握用重结晶法提纯物质的步骤和基本操作。3.了解减压过滤、热过滤。4.进一步掌握并能熟练运用溶解、过滤、加热蒸发、结晶等常用实验操作。,课堂互动讲练,知能优化训练,课前自主学案,探究整合应用,课题3,课前自主学案,一、实验原理1盐的溶解度随温度的变化氯化钠的溶解度随温度变化_，而氯化钾、硝酸钠和硝酸钾在高温时具有较大的溶解度。温度降低时，氯化钾、硝酸钠的溶解度明显减小，而_的溶解度则急剧下降。,不大,硝酸钾,2结晶结晶是提纯固态物质的重要方法。通过蒸发溶液，减少一部分溶剂，使溶液达到饱和而析出晶体的方法称为_结晶，此法主要用于提纯溶解度随温度变化不大的物质(如氯化钠)。通过降低温度使溶液冷却达到饱和而析出晶体的方法称为_结晶，此法主要用于提纯溶解度随温度下降明显减小的物质(如KNO3)。在实际应用中常将两种结晶方法结合使用。,蒸发,冷却,在NaNO3和KCl的混合溶液中，同时存在Na、K、Cl和NO四种离子。若将一定浓度的硝酸钠和氯化钾混合溶液加热至沸腾，使溶液浓缩，将有_晶体析出。趁热过滤，即可分离出氯化钠晶体。将滤液冷却至室温，可使_晶体析出。经减压过滤分离出的硝酸钾粗产品可用_法加以提纯。,氯化钠,硝酸钾,重结晶,3重结晶若第一次结晶得到的晶体纯度不合乎要求，晶体中常会混有一些可溶性杂质，可将所得晶体溶于少量溶剂中，然后再进行_(或冷却)、结晶、过滤，如此反复的操作称为重结晶。有些物质的提纯，需经过几次重结晶才能使产品纯度合乎要求。每次过滤后的母液中均含有一些溶质，所以应将母液收集起来，进行适当处理，以提高产率。,蒸发,4影响晶粒生成的条件晶体颗粒的大小与结晶条件有关，溶质的溶解度越小，或溶液的浓度越高，或溶剂的蒸发速度越快，或溶液冷却的越快，析出的晶粒就越细小；反之，可得到较大的晶体颗粒。在实际操作中，常根据需要，控制适宜的结晶条件，以得到大小合适的晶体颗粒。当溶液发生过饱和现象时，振荡容器，用玻璃棒搅动或轻轻地摩擦器壁或_，都可促使晶体析出。,投入几粒晶体(晶种),二、实验步骤1固体溶解用小烧杯在天平上称取NaNO3 20 g，KCl 17 g，加入35 mL蒸馏水，加热至沸腾并不断搅拌，使固体溶解，在小烧杯外壁标注液面位置。用到的仪器：_、_、三脚架、石棉网、酒精灯。,烧杯,玻璃棒,2蒸发、热过滤继续加热、搅拌，使溶液蒸发浓缩，_晶体逐渐析出。当溶液体积减小到约为原来的一半时，迅速趁热过滤。承接滤液的烧杯应预先加2 mL _，以防降温时氯化钠溶液达饱和而析出。用到的仪器及用品：铁架台、石棉网、烧杯、酒精灯、玻璃棒、_、_。3冷却、减压过滤待滤液冷却至室温，进行减压过滤得到较干燥的粗产品_晶体。用到的仪器及用品：_、_、_、安全瓶、抽气泵。,氯化钠,蒸馏水,漏斗,滤纸,硝酸钾,布氏漏斗,滤纸,吸滤瓶,4重结晶留下约0.1 g粗产品(作纯度对比检验用)，其余按粗产品、水的质量比为21混合，配成溶液，加热、搅拌，待晶体全部溶解后停止加热(若溶液沸腾时晶体还未全部溶解，可再加入少量蒸馏水使其溶解)。等溶液冷却至室温有大量晶体析出后减压过滤，得到较高纯度的_晶体。,硝酸钾,5称重晶体用干燥的_吸干，放在表面皿上称重，并观察其外观。分别取0.1 g粗产品和重结晶后得到的硝酸钾晶体放入两支小试管中，各加入2 mL蒸馏水配成溶液。6检验Cl向溶液中分别滴入1滴1 molL1 HNO3溶液酸化，再各滴入2滴0.1 molL1 AgNO3溶液，观察到的现象是_。,滤纸,粗产品、重结晶产品的溶液中产生浑浊的程度不同,思考感悟制备硝酸钾晶体时，为什么要趁热过滤？【提示】由于实验中所用的液体量较少，液体在空气中降温较快，因此，必须迅速进行热过滤，以防止由于温度下降造成KNO3析出混入NaCl晶体中，使产品的产率降低。,1(2011年金华高二检测)如图表示物质A在4种溶剂W、X、Y、Z中的溶解度曲线。据此，用重结晶法提纯A时，最宜采用的溶剂是()AWBXCY DZ解析：选D。根据重结晶的基本原理，分析物质A在4种溶剂W、X、Y、Z中的溶解度曲线可知，A在Z溶剂中的溶解度受温度变化的影响最大。,2粗盐提纯使用的主要仪器有()A漏斗、烧杯、蒸发皿、酒精灯B量筒、烧杯、试管夹、蒸发皿C玻璃棒、蒸发皿、漏斗、集气瓶D铁架台、天平、长颈漏斗、酒精灯解析：选A。粗盐提纯主要包括溶解、过滤、蒸发、洗涤几步。用到的主要仪器有：烧杯、漏斗、蒸发皿、坩埚钳、酒精灯等。,3检验所得产品中是否含有Cl的目的是什么？检验Cl应注意什么问题？答案：检验所得产品中是否含有Cl的目的是检验所得产品(KNO3)中是否混有NaCl。通过检验Cl来检验产品纯度。检验产品纯度时，应将粗产品和重结晶产品一起检验，对比实验现象。一次重结晶后的产物中还是会有少量Cl存在，所以加入硝酸银溶液有浑浊现象。但对比观察后可发现，粗产品、重结晶产品的溶液中产生浑浊的程度明显不同。,课堂互动讲练,1结晶,2.重结晶假如第一次得到的晶体纯度达不到要求，可将所得晶体溶于少量溶剂中，然后进行蒸发(或冷却)结晶、过滤，如此反复的操作称为重结晶。进行重结晶操作时，应将每次结晶得到的母液收集起来，进行适当处理，以提高产率。重结晶提纯法的一般过程：选择溶剂溶解固体除去杂质晶体析出晶体的收集与洗涤晶体的干燥,某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：,部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表，请回答下列问题：(1)“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有_(要求写出两条)。(2)滤渣的主要成分有_。(3)从滤液中可回收利用的主要物质有_。,(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：MgCl22NaClO3=Mg(ClO3)22NaCl已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示：,将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2。简述可制备Mg(ClO3)2的原因：_。按中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：_。除去产品中该杂质的方法是：_。,【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)理解生产过程的步骤及每步发生的变化及反应；(2)转化法制备物质的原理及过程。【解析】(1)提高镁的浸出率，即尽可能使镁盐转化成MgSO4，可以增大硫酸浓度、加热升高温度，边加酸边搅拌，增加浸出时间等。,(2)(3),(4)制备Mg(ClO3)2的原因：该反应的生成物为Mg(ClO3)2和NaCl的混合溶液，NaCl的溶解度随温度变化不大，Mg(ClO3)2的溶解度随温度升高迅速增大。利用两物质的溶解度差异，通过加热蒸发，析出NaCl结晶，过滤之后冷却溶液，Mg(ClO3)2因溶解度下降而使溶液达到饱和析出晶体，制得Mg(ClO3)2。,按中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：在蒸发析出NaCl结晶后，NaCl为饱和溶液，在冷却结晶过程中，NaCl的溶解度也在降低，所以会有少量NaCl随Mg(ClO3)2析出。除去产品中该杂质的方法是：重结晶。,【答案】(1)增大H2SO4浓度、升高温度、增加浸出时间、边加酸边搅拌等(写出两条即可)(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Na2SO4(4)加热蒸发时由于NaCl的溶解度随温度升高变化不大，先达到饱和而析出NaCl晶体，过滤之后冷却溶液，Mg(ClO3)2因溶解度下降而使溶液达到饱和析出晶体降温前溶液中的NaCl已饱和；降温过程中NaCl溶解度降低，会有少量晶体析出重结晶,变式训练1下表是几种物质在指定温度下的溶解度(g)。现将相同物质的量的NaCl、CO2、NH3在30 时制成溶液，此时溶液中无晶体，当降温至某温度时，开始析出晶体，此晶体是(),A.NH4ClBNH4HCO3CNaHCO3 DNaCl,1化学反应转化法制备KNO3的化学方程式为：NaNO3KCl KNO3NaCl，这是一个平衡移动的过程，利用KNO3的结晶控制化学反应的方向。,2制备原理(1)盐的溶解度随温度的变化由右图可以看出，NaNO3、KNO3、NaCl、KCl四种盐的溶解度在不同温度下的差别是非常显著的。NaCl的溶解度随温度变化不大，NaNO3、KCl有明显变化，而硝酸钾的溶解度随温度的升高急剧增大。,下面是四种盐在不同温度下的溶解度(g)：,(假设：盐类共存时不影响各自的溶解度；分离晶体时，溶剂的损耗忽略不计。)某同学设计用物质的量之比为11的NaNO3和KCl为原料，加入一定量的水制取KNO3的实验，其流程如图所示。,(1)在和的实验过程中，关键的实验条件是_。(2)分离出晶体的和两操作是_(填“倾倒”、“蒸发”、“结晶”或“过滤”中的某种操作)。KNO3是晶体_(填“A”或“C”)。(3)粗产品中可能含有的杂质离子是_，检验的方法是_。(4)将该粗产品提纯，可采取的方法是_。,【解析】(1)等物质的量的NaNO3和KCl溶于水后，所形成的四种物质皆易溶于水，要分离它们只能根据不同温度下溶解度的不同进行，因此实验和的关键条件是温度。(2)分离KNO3(NaCl)晶体与溶液的操作为过滤。根据题目所给溶解度数据，100 时蒸发水后得到NaCl晶体(NaCl溶解度最小)，冷却后得到的主要是KNO3(溶解度之差最大)，故C是KNO3。,(3)在100 时NaCl溶液已饱和，故降温冷却过程中，在得到KNO3晶体的同时，有少量NaCl析出，即晶体中含Na、Cl，Na用焰色反应检验，Cl用AgNO3溶液和稀HNO3检验。(4)对含有少量NaCl杂质的KNO3可用重结晶的方法提纯。【答案】(1)温度(2)过滤C(3)Na、ClNa用焰色反应检验，Cl用AgNO3溶液和稀HNO3检验(4)重结晶,【规律方法】用转化法制备硝酸钾的根本理论依据是：当溶于水中的各种离子可组成多种物质时，在降温结晶过程中，先达到饱和的物质先析出。,变式训练2(2011年邯郸高二检测)实验室以氯化钾和硝酸钠为原料制备硝酸钾的实验流程如下：,硝酸钾等四种物质的溶解度随温度的变化如图所示。回答下列问题：,(1)为了加速固体的溶解，可采取的措施是_。(2)实验室进行蒸发浓缩操作时，将蒸发皿置于铁圈上，用酒精灯加热。取用蒸发皿应使用_(填仪器的名称)，为了防止液滴飞溅，需进行的操作是_。,(3)“趁热过滤”操作中，滤渣的主要成分是(填化学式)_。(4)“趁热过滤”后，有时先往滤液中加入少量水，加热至沸，然后再“冷却结晶”，目的是_。,解析：由题中四种物质的溶解度曲线图可知，KNO3的溶解度受温度影响最大，而氯化钠、氯化钾的溶解度几乎不受温度的影响，所以将氯化钾和硝酸钠的混合物配制成高温时的饱和溶液，溶液中相当于溶解了大量的硝酸钾和氯化钠，蒸发结晶时，首先析出氯化钠，所以趁热过滤时，滤液中含有大量的硝酸钾，滤渣为氯化钠。将滤液冷却结晶后，得到大量的硝酸钾，含有少量的氯化钠，再在低温下加入少量水溶解，由于硝酸钾的溶解度小，只溶解了少量，而氯化钠由于量少且溶解度大，可以全部溶解，再次过滤，即可除去结晶所得晶体中的氯化钠，然后洗涤、干燥就可得到纯净的硝酸钾。,答案：(1)搅拌、加热(2)坩埚钳用玻璃棒不断搅拌溶液(3)NaCl(4)稀释滤液，防止降温过程中NaCl析出，提高产品纯度,探究整合应用,粗盐的提纯粗盐中除含有泥沙等不溶于水的杂质外，还含有钙、镁、钾的氯化物和硫酸盐等可溶性杂质。不溶性杂质可通过过滤法除去，可溶性杂质可采用化学方法，加入某些化学试剂，使之转化为沉淀而除去。其基本流程为：,(1)判断BaCl2已过量的方法是_。(2)第步中，相关的离子方程式是_。,(3)若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是_。(4)为检验精盐纯度，需配制150 mL 0.2 mol/L NaCl(精盐)溶液，如图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是_。,(3)要特别注意的是，此时生成的BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等沉淀要通过过滤与滤液分离，否则，其中的Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等沉淀在第步加适量盐酸时将重新溶解。(4)容量瓶有一定的规格，该题图中所示的容量瓶为100 mL，显然不能用于配制150 mL溶液。容量瓶的口径比较小，直接加入溶液时容易洒落，应用玻璃棒引流。,知能优化训练,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,