实验二十五 三元水盐系溶解度测定一、实验目的水盐系是自然界（海水、盐湖）和无机化工生产中（肥料、碱、盐）常见的 反应体系在无机盐生产中常常要将可溶性盐或原料溶解在水溶液中，或者需要 将某种盐从水溶液种结晶出来在发生溶解、结晶、混合、蒸发、冷却、分离等 水盐体系的相变化过程时，首先需要了解盐类的溶解度关系将水盐体系平衡状 态下的溶解度实验数据标绘在坐标纸上而得到的图即为相图它不仅能给出盐类 的溶解或结晶顺序、名称和组成，还能进行物料量的计算，并能对工艺过程及其 操作条件乃至反应器的设计提供基本要求无机化工生产中最常用的是三元水盐 体系，因此设置本实验，提出如下要求：（1）学习三元水盐体系液固相平衡数据的测定方法2）通过绘制 NaCl-NH4Cl-H2O 三元体系等温相图，学会相图的绘制与应 用；（3）复习液固相平衡知识，训练恒温、取样、称量、分析等基本操作技术二、实验原理与方法根据 NaCl、NH4Cl 在水中溶解度的不同，配制不同重量组成的一系列样品 溶液，在恒温下搅拌一定时间后，对各饱和溶液进行分析，用所得数据在坐标纸 上绘出一系列点同时，测定与饱和溶液相平衡的固相组成，以所得数据在图上 绘出的点与相应的饱和溶液点相连即得相应的直线。
连接各饱和溶液即为该温度 下的 NaCl、NH4Cl 溶解度曲线至此，该三元水盐体系的等温相图的绘制即告 结束三元水盐体系溶解度与相图实验测定有湿固相法、合成复合体法和物理化学 分析法，本实验采用湿固相法湿固相法以连线规则为基础，当液固相达平衡后，分别取出饱和溶液和含饱 和溶液的湿固相加以分析，所得的点可连成几条不同的直线，它们的交点就是这 些饱和溶液所平衡的固相点如果交点正好落在代表一种盐的顶点，则为该盐的 无水盐点；如果交点刚好落在两直线角边上，则固相点为水合物；如果交点落在 直角三角形的斜边上，则固相为无水复盐；交点落在三角形内任一点，固相均为 水合复盐另外，如果有两条或两条以上的相邻连线都从液相的同一点出发，则 这液相点为两盐的共饱和点图 1 三元水盐体系相图示例如图1所示，l］、12、…为饱和溶液点；厂］、厂2、…为对应的湿固体点；A点 为 A 盐的无水盐点； C 点为 B 盐的水合物； D 点为无水 A 、 B 复盐； E 点为水合 复盐； F、 G 点为两盐的共饱点三、实验装置实验主要装置如图 2所示图 2 溶解度实验装置1— 恒温水浴；2—温度计；3—溶解度瓶；4—搅拌器；5—精密温度计；6—加热棒；7—温控仪；8—变压器。
四、实验操作要点1．称量测定三元相图的溶解度要以二元系统的溶解度数据为基础由手册查得下列温度下NaCl与NH4C1在水中的溶解度数据，见表1表1 二种温度下NaCl与NH£1的溶解度温度（°C） ——— r 4 溶解度］(g)0 gH O2NaClNH Cl43035.7441.366037.353.2欲使溶液与固相呈平衡，必须有过量的固体存在，为此，称量的 NaCl、NH4Cl 一般比理论量过量20% 表2为样品配料示例表2 实验配料量示例样品号样品理论组成（％）理论称量50 gHo2NaCl占溶解度NH Cl4 占溶解度NaClNH Cl4H2O110010012.3912.915021002017.874.145030 C3201003.5720.6850110010013.1020.375060 C21002018.655.62503201003.7327.6502．安装 将恒温槽加入一定量水，以使溶解度瓶能大部分浸入水中开启温控仪，调 至实验温度后恒温把称量好的 NaCl、NH4Cl、H2O 样品加入溶解度瓶，轻轻 摇动溶解度瓶，使溶液均匀，再放入恒温水浴内固定好再溶解度瓶口安上带有 搅拌桨的水封盖，用橡皮管与转动马达连接。
开动搅拌马达，使固体全部处于悬 浮状态3．取样取样在搅拌 1 小时后进行取样正确与否，是实验成败的关键取液样时，既不允许吸入固相，又不能在取样时破坏原来的温度而影响平衡因此， 取样管应经预热至实验温度，待溶解度瓶停止搅拌片刻后，插入瓶中清液层 吸取3~5ml清液，放入已恒重的称量瓶中，再稀释至250ml容量瓶中进行分 析取湿固体时，应将溶解度瓶拿出，快速摇动后将固体和液体倒入预先准 备好的（已烘过的）烧杯中，迅速将溶液倒掉，用牛角勺取出1~2g湿固相放 入已恒重的称量瓶中，称量后稀释至250ml容量瓶中进行分析五、分析方法1．NaCl 含量分析采用莫尔法测定Cl-的含量，用标准AgNO3溶液以K2CrO4为指示剂直接滴 定Cl-取25ml稀释液，以甲基红为指示剂，用NaOH溶液滴至溶液呈微红色, 然后加入4滴15%K2CrO4指示剂，用标准的AgNO3溶液滴定至有砖红色Ag2CrO4 产生NaCl%=(NV - NV ) x 58.44 x 10^-1 2 2W x1000总x100%(1)式中N］、V1——AgNO3的当量浓度与耗量，（ml）N2、 V2——NaOH 的当量浓度与耗量， （ml）W 总——取样量，（ g）。
2．NH4Cl 含量的分析采用甲醛法测定NH4+，用甲醛液与NH4Cl反应生成HCl，然后用NaOH反 滴HCl，反应式为：4NH Cl+6HCOOH==C H N +4HCl+6H O，4 6 12 4 24HCl+4NaOH==4NaCl+4H2O具体操作是:取10ml30%甲醛置于锥形瓶中，加酚酞2~3 滴,用标准的NaOH 滴定至呈微红色，然后再取25ml稀释好的湿固相溶液，加20ml蒸馏水稀释， 再用NaOH溶液滴定至浅红色（在0.5~1min内不消失）为终点W = 53.49x 1°xN V， （2）NH 4Cl 100 2 2NH4Cl %=WN^C- x 100%W总3）式中W 为样品中NH4Cl的量，（g）NH 4Cl 4其余符号意义同上六、实验数据记录表 实验数据记录项目见表3所示表 3 三元水盐体系溶解度实验数据记录表项目序号配料量，（g）取样 时间（h）取样 量（g）耗液量，（ml）NaClNH4ClH2OAgNO3NaOH")NaOH ⑵12七、实验报告项目（1）说明本实验的目的与要求；（2）简述本实验的原理与方法；（3）描述主要设备特征；（4）归纳实验操作步骤与要求；（5）列出各点实验数据与分析结果；（6）在坐标纸上绘出直角等腰三角形表示的三元水盐体系相图（7）分析评论本实验结果与实验方法。
八、讨论题（1）本实验条件下的结果与标准值有何差异，为什么？（2）取样操作不当，会产生那些可能情况？参考文献[1] 科培列夫等著，普通化学工艺学实验指导，高等教育出版社，1955[2] 华东化工学院等编，分析化学，高等教育出版社，1989。