高中化学 专题一 物质的分离与提纯 课题3 硝酸钾晶体的制备（第1课时）课件 苏教版选修6.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 习 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nano320g kcl17g 加入35ml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2ml 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 1g粗产品 作纯度对比检验用 其余按粗产品 水的质量比为2 1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 1g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2ml蒸馏水配成溶液 6 检验cl 向溶液中分别滴入1滴1mol l 1hno3溶液酸化 再各滴入2滴0 1mol l 1agno3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 自 1 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 a wb xc yd z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 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 mgcl2 2naclo3 mg clo3 2 2nacl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 nh4clb nh4hco3c nahco3d nacl 1 化学反应转化法制备kno3的化学方程式为 nano3 kcl kno3 nacl 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1 1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 cl na 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 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