粗盐中难溶性杂质的去除实验

1、粗盐中难溶性杂质的去除实验宋心琦“粗盐提纯”是一个传统的基础化学实验，新发布的初中化学课程标准推荐的必做实验（粗盐中难溶性杂质的去除）只相当于原来的“粗盐提纯”实验的前半部（可能和考虑到目前有些学校实验设备较差和学生实验操作熟练程度较低的实际情况有关）。如果只要求除去难溶性杂质，而不要求得到纯“盐”，可以选择的体系很多，只要组合中同时包含可溶性物质和不溶性物质就可以入选，未必一定要用粗盐。当实验条件具备时，我认为还是完成粗盐提纯实验的全过程为好，因为通过实验可以学到更多的化学。原理简介：粗盐提纯实验的物质体系为同时混有难溶性和可溶性杂质（此处的杂质并非一定指废弃物，系针对纯粹氯化钠而言）的固体

2、氯化钠。实验目的在于依据氯化钠和杂质在水中溶解度的差别使之分离并获得纯净的氯化钠晶体。虽然难溶性和可溶性杂质的去除都以溶解度差别为依据，但是前者基于可溶和难溶；后者基于温度对氯化钠在水中溶解度的影响远低于粗盐中所含可溶性杂质（如钙、镁、钾、铁等的氯化物；硫酸盐及硝酸盐等）所体现的差别，二者并不相同。为了简便实用，通常采用两次分离操作。难溶性杂质的分离采用简单的过滤分离法方案此外还有离心分离法、抽滤分离法、倾析（decantation）法、以及类似于化工厂常用的压滤法（filterpress）可供选择，易溶性杂质的分离则采用结晶分离法方案来完成。第一次过滤除去的是粒径大于滤纸孔的难溶性杂质，而不

3、是溶于水中的分子和离子（也包括能够穿过滤纸孔的胶体微粒）。水并不是唯一可用的溶剂，对目标物质和杂质具有不同的溶解性才是选择的依据。第二次过滤是为了把滤液蒸发后得到的氯化钠晶体和残余的母液中分离出来。结晶法分离基于在同一温度下，溶液中所含物质到达饱和浓度的先后次序的不同。以温度对溶解度影响的不同为依据的体系，只有少数的特例，其中以氯化钠最为典型。当溶液中氯化钠的含量远高于其他可溶性物质时，过程则更容易控制。以至于工艺条件相当粗放的海水晒盐法已经成为海盐生产的主要途径。简单的验纯方法：结晶分离法的实现，取决于一个基本原理，那就是在形成结晶时，晶体中不包含母液中的其他成分和溶剂分子（水合物中的水应计

4、入水合离子，少数因离子半径相近晶格相同的物质可以形成类似于固溶体的晶体除外），这种性质和晶体结构的规整性和组成微粒的密堆积特性有关。因此结晶法不仅用于分离，而且广泛地用于提纯（并发展为重结晶法和分级结晶法等）。所以可以把晶体中是否含有溶剂（此处为水），作为初步验纯的方法之一。晶态物质因晶格不同，外形随之有所不同，但是同一纯净物的晶体，大小可以各异，基本形状却大致相同。水晶是最为常见的一例（此外还有大家熟悉的五水硫酸铜和钾铝明矾等）。用放大镜或显微镜观察食盐晶体就可以见到同样的情形（例如面角不变），所以观察和比较晶体外形也可以作为一种简单的验纯方法。实验体系的特点：这是学生初次接触到的化学实验，

5、选择大家所熟悉的食盐（粗盐）作为实验体系，不仅因为价廉易得，提纯过程比较简单，而且效果明显。有助于使学生对所涉及的提纯方法、步骤和用到的基本操作能够留下比较深刻的印象。对于化学中所要求的“纯”，也能够有所体验和认识。此处的“纯”包括两重含义，即外观和内涵两个方面。由混有有色杂质的粗盐到晶莹剔透的氯化钠晶体；由和多种无色物质共存，到组成单一的纯物质。实验者可以观察到氯化钠的“真面目”，从而对它作出精确地描述。其次，因为氯化钠的溶解度和温度关系不大，通过控制结晶条件，分离效率很高，一般不需要进行重结晶，对于初学者的实验技巧和操作熟练程度要求较低。对实验目标完成情况的自我检查：既然实验的目的是粗盐提

6、纯，那么最后应当从产物纯净情况和收率两个方面进行自我检查和评价。基于初等化学的要求，建议增加验纯和观察所得氯化钠晶体（外形和晶体内是否含有水）两个方面的探究内容，并引导学生思考有关物理变化与化学变化、物理性质与化学性质、纯净物等概念在这个实验中的应用。实验后可供思考的问题：请根据学生情况进行选择，可以采用学生自行研讨和探究的方式，也可以采取教师边提问边讲解的方式，还可以选择直接讲解的方式。1.本实验要想除去的杂质具有什么特点，实验中建议采用的方法依据了什么原理？2.在实验过程中，要经过两次过滤，一次是为了除去不溶性杂质，另一次是为了把纯净氯化钠固体从母液中分离出来。完成两次过滤时，都要对滤纸上

7、的滤出物用少量蒸馏水淋洗。这是为什么？它们的目的相同吗？（一次是为了除去滤出物上沾附的食盐溶液；一次是为了除去食盐晶体上沾附的可溶性杂质。）3.去除粗盐中所含不溶性杂质的方法，除了这个实验用的过滤法外，还有其他方法可用吗？还可以用离心法和倾析法（即decantation），这些在化学实验中都是常见的方法4.所得氯化钠晶体中会有水存在吗？如何证明你的结论？（加热前后保持恒重；加热时上方的表玻璃上无水汽；碾碎后无水迹等，也都是实验中常用的方法。）5.假如粗盐中含有可溶性有色物质，现在用的方法也一定有效吗？（建议由学生自己探究，实验方法基本相同，更能体现化学的特点和科学精神的教育。）6.残液是否一定

8、是废弃物？（进行化学和环保、资源相关联的教育。）实验实施方案建议方案1.把这个实验放在学习过溶液和溶解度的有关知识之后进行。可以更好地巩固所学的知识，使得溶解度概念在实验中得到切实地应用，而且还可以扩展到对结晶过程、提纯过程中的缜密思考及采取的有效步骤（如对滤出物的淋洗）的初步认识以及对产物的检视等方面，都是在课堂上和书本上很难直接学到或体验到的。有助于三维教育目标的落实。预习要求除阅读实验讲义中的基本操作与实验步骤外，还要求对溶液和溶解度概念、溶解度与温度的关系图进行复习。并尝试回答教师事先设定的几个问题（由教师根据学生情况自己拟定，应包括实验目的和大致步骤，每个步骤希望达到的目的，氯化钠的

9、溶解度和温度的关系有何特点等）建议在学生的实验报告中增加以下项目：验纯结果；氯化钠的收率；实验过程中得失之处的反思。方案2.把这个实验分成两个，一个以学习过滤操作为主，可以放在学期之初。另一个放在学习了溶液和溶解度有关课程之后，着重于探究如何从溶有粗盐的混浊液的滤液获取纯净的氯化钠晶体。其他建议请参照方案1，不再赘述。作者注：为了推动和改进化学实验教学，本文尝试以新颁布的初中化学课程标准中规定的8个必做实验为研究对象，以已有的实验讲义和教学要求为基础，提出一些可供参考的建议。旨在从这些看似简单的实验中发掘出其中包含的极其丰富的化学教育元素，以及有助于学生提高学习兴趣和萌发有利于实践探究性学习的议题。力求在不失基本操作训练严格规范等优点的基础