《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.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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.ppt（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题课题3硝酸钾晶体的制备硝酸钾晶体的制备学习目标学习目标1.理理解解实实验验室室中中利利用用NaNO3和和KCl制制取取KNO3的的原理。原理。2.了了解解重重结结晶晶的的基基本本原原理理，认认识识蒸蒸发发结结晶晶与与冷冷却却结结晶晶两两种种分分离离方方法法的的适适用用条条件件；掌掌握握用用重重结结晶法提纯物质的步骤和基本操作。晶法提纯物质的步骤和基本操作。3.了解减压过滤、热过滤。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。蒸发、结晶等常用实验操作。习一、一、实验原理原理1盐的溶解度随温度的的溶解度随温度的
2、变化化氯化化钠的溶解度随温度的溶解度随温度变化化_，而，而氯化化钾、硝酸硝酸钠和硝酸和硝酸钾在高温在高温时具有具有较大的溶解度。大的溶解度。温度降低温度降低时，氯化化钾、硝酸、硝酸钠的溶解度明的溶解度明显减减小，而小，而_的溶解度的溶解度则急急剧下降。下降。不大不大硝酸钾硝酸钾2结晶晶结晶晶是是提提纯固固态物物质的的重重要要方方法法。通通过蒸蒸发溶溶液液，减减少少一一部部分分溶溶剂，使使溶溶液液达达到到饱和和而而析析出出晶晶体体的的方方法法称称为_结晶晶，此此法法主主要要用用于于提提纯溶溶解解度度随温度随温度变化不大的物化不大的物质(如如氯化化钠)。通通过降低温度使溶液冷却达到降低温度使溶液冷
3、却达到饱和而析出晶体的和而析出晶体的方法称方法称为_结晶，此法主要用于提晶，此法主要用于提纯溶解度溶解度随温度下降明随温度下降明显减小的物减小的物质(如如KNO3)。在。在实际应用中常将两种用中常将两种结晶方法晶方法结合使用。合使用。蒸发蒸发冷却冷却在在NaNO3和和KCl的的混混合合溶溶液液中中，同同时存存在在Na、K、Cl和和NO四四种种离离子子。若若将将一一定定浓度度的的硝硝酸酸钠和和氯化化钾混混合合溶溶液液加加热至至沸沸腾，使使溶溶液液浓缩，将将有有_晶晶体体析析出出。趁趁热过滤，即即可可分分离离出出氯化化钠晶晶体体。将将滤液液冷冷却却至至室室温温，可可使使_晶晶体体析析出出。经减减压
4、过滤分分离离出出的的硝硝酸酸钾粗粗产品品可用可用_法加以提法加以提纯。氯化钠氯化钠硝酸钾硝酸钾重结晶重结晶3重重结晶晶若第一次若第一次结晶得到的晶体晶得到的晶体纯度不合乎要求，晶度不合乎要求，晶体中常会混有一些可溶性体中常会混有一些可溶性杂质，可将所得晶体，可将所得晶体溶于少量溶溶于少量溶剂中，然后再中，然后再进行行_ (或冷却或冷却)、结晶、晶、过滤，如此反复的操作称，如此反复的操作称为重重结晶。有晶。有些物些物质的提的提纯，需，需经过几次重几次重结晶才能使晶才能使产品品纯度合乎要求。每次度合乎要求。每次过滤后的母液中均含有一后的母液中均含有一些溶些溶质，所以，所以应将母液收集起来，将母液收
5、集起来，进行适当行适当处理，以提高理，以提高产率。率。蒸发蒸发4影响晶粒生成的条件影响晶粒生成的条件晶晶体体颗粒粒的的大大小小与与结晶晶条条件件有有关关，溶溶质的的溶溶解解度度越越小小，或或溶溶液液的的浓度度越越高高，或或溶溶剂的的蒸蒸发速速度度越越快快，或或溶溶液液冷冷却却的的越越快快，析析出出的的晶晶粒粒就就越越细小小；反反之之，可可得得到到较大大的的晶晶体体颗粒粒。在在实际操操作作中中，常常根根据据需需要要，控控制制适适宜宜的的结晶晶条条件件，以以得得到到大大小小合适的晶体合适的晶体颗粒。粒。当溶液当溶液发生生过饱和和现象象时，振，振荡容器，用玻璃棒容器，用玻璃棒搅动或或轻轻地摩擦器壁或
6、地摩擦器壁或_，都可促使晶体析出。，都可促使晶体析出。投入几粒晶体投入几粒晶体(晶种晶种)二、二、实验步步骤1固体溶解固体溶解用小用小烧杯在天平上称取杯在天平上称取NaNO3 20 g，KCl 17 g，加入，加入35 mL蒸蒸馏水，加水，加热至沸至沸腾并不断并不断搅拌，拌，使固体溶解，在小使固体溶解，在小烧杯外壁杯外壁标注液面位置。用注液面位置。用到的到的仪器：器：_、_、三脚架、石棉、三脚架、石棉网、酒精灯。网、酒精灯。烧杯烧杯玻璃棒玻璃棒2蒸蒸发、热过滤继续加加热、搅拌拌，使使溶溶液液蒸蒸发浓缩，_晶晶体体逐逐渐析析出出。当当溶溶液液体体积减减小小到到约为原原来来的的一一半半时，迅迅速速
7、趁趁热过滤。承承接接滤液液的的烧杯杯应预先先加加2 mL _，以以防防降降温温时氯化化钠溶溶液液达达饱和和而而析析出出。用用到到的的仪器器及及用用品品：铁架架台台、石石棉棉网网、烧杯杯、酒精灯、玻璃棒、酒精灯、玻璃棒、_、_。3冷却、减冷却、减压过滤待待滤液冷却至室温，液冷却至室温，进行减行减压过滤得到得到较干燥的干燥的粗粗产品品_晶体。用到的晶体。用到的仪器及用品：器及用品：_、_、_、安全瓶、抽气、安全瓶、抽气泵。氯化钠氯化钠蒸馏水蒸馏水漏斗漏斗滤纸滤纸硝酸钾硝酸钾布氏漏斗布氏漏斗滤纸滤纸吸滤瓶吸滤瓶4重重结晶晶留下留下约0.1 g粗粗产品品(作作纯度度对比比检验用用)，其余，其余按粗按粗
8、产品、水的品、水的质量比量比为21混合，配成溶液，混合，配成溶液，加加热、搅拌，待晶体全部溶解后停止加拌，待晶体全部溶解后停止加热(若若溶液沸溶液沸腾时晶体晶体还未全部溶解，可再加入少未全部溶解，可再加入少量蒸量蒸馏水使其溶解水使其溶解)。等溶液冷却至室温有大。等溶液冷却至室温有大量晶体析出后减量晶体析出后减压过滤，得到，得到较高高纯度的度的_晶体。晶体。硝酸钾硝酸钾5称重称重晶晶体体用用干干燥燥的的_吸吸干干，放放在在表表面面皿皿上上称称重重，并并观察察其其外外观。分分别取取0.1 g粗粗产品品和和重重结晶晶后后得得到到的的硝硝酸酸钾晶晶体体放放入入两两支支小小试管管中中，各各加加入入2 m
9、L蒸蒸馏水配成溶液。水配成溶液。6检验Cl向溶液中分向溶液中分别滴入滴入1滴滴1 molL1 HNO3溶液酸化，溶液酸化，再各滴入再各滴入2滴滴0.1 molL1 AgNO3溶液，溶液，观察到的察到的现象是象是_。滤纸滤纸 粗产品、重结晶产品的溶液中产生浑浊粗产品、重结晶产品的溶液中产生浑浊的程度不同的程度不同思考感悟思考感悟制制备硝酸硝酸钾晶体晶体时，为什么要趁什么要趁热过滤？【提示提示】由于由于实验中所用的液体量中所用的液体量较少，液少，液体在空气中降温体在空气中降温较快，因此，必快，因此，必须迅速迅速进行行热过滤，以防止由于温度下降造成，以防止由于温度下降造成KNO3析出混入析出混入Na
10、Cl晶体中，使晶体中，使产品的品的产率降低。率降低。自自1如如图表表示示物物质A在在4种种溶溶剂W、X、Y、Z中中的的溶溶解解度度曲曲线。据据此此，用用重重结晶晶法法提提纯A时，最最宜宜采用的溶采用的溶剂是是()AWBXCY DZ解析：解析：选D。根据重。根据重结晶的基本原理，分析物晶的基本原理，分析物质A在在4种溶种溶剂W、X、Y、Z中的溶解度曲中的溶解度曲线可知，可知，A在在Z溶溶剂中的溶解度受温度中的溶解度受温度变化的影响最大。化的影响最大。2粗粗盐提提纯使用的主要使用的主要仪器有器有()A漏斗、漏斗、烧杯、蒸杯、蒸发皿、酒精灯皿、酒精灯B量筒、量筒、烧杯、杯、试管管夹、蒸、蒸发皿皿C玻
11、璃棒、蒸玻璃棒、蒸发皿、漏斗、集气瓶皿、漏斗、集气瓶D铁架台、天平、架台、天平、长颈漏斗、酒精灯漏斗、酒精灯解析：解析：选A。粗。粗盐提提纯主要包括溶解、主要包括溶解、过滤、蒸蒸发、洗、洗涤几步。用到的主要几步。用到的主要仪器有：器有：烧杯、杯、漏斗、蒸漏斗、蒸发皿、坩皿、坩埚钳、酒精灯等。、酒精灯等。3检验所所得得产品品中中是是否否含含有有Cl的的目目的的是是什什么么？检验Cl应注意什么注意什么问题？答案：答案：检验所得所得产品中是否含有品中是否含有Cl的目的是的目的是检验所得所得产品品(KNO3)中是否混有中是否混有NaCl。通。通过检验Cl来来检验产品品纯度。度。检验产品品纯度度时，应将
12、粗将粗产品和重品和重结晶晶产品一起品一起检验，对比比实验现象。一象。一次重次重结晶后的晶后的产物中物中还是会有少量是会有少量Cl存在，所存在，所以加入硝酸以加入硝酸银溶液有溶液有浑浊现象。但象。但对比比观察后可察后可发现，粗，粗产品、重品、重结晶晶产品的溶液中品的溶液中产生生浑浊的的程度明程度明显不同。不同。要点一要点一结晶和重结晶结晶和重结晶1结晶晶2.重重结晶晶假假如如第第一一次次得得到到的的晶晶体体纯度度达达不不到到要要求求，可可将将所所得得晶晶体体溶溶于于少少量量溶溶剂中中，然然后后进行行蒸蒸发(或或冷冷却却)结晶晶、过滤，如如此此反反复复的的操操作作称称为重重结晶晶。进行行重重结晶晶
13、操操作作时，应将将每每次次结晶晶得得到到的的母母液液收集起来，收集起来，进行适当行适当处理，以提高理，以提高产率。率。重重结晶提晶提纯法的一般法的一般过程：程：选择溶溶剂溶解固溶解固体体除去除去杂质晶体析出晶体析出晶体的收集与洗晶体的收集与洗涤晶体的干燥晶体的干燥 某某工工厂厂生生产硼硼砂砂过程程中中产生生的的固固体体废料料，主主 要要 含含 有有 MgCO3、 MgSiO3、 CaMg(CO3)2、Al2O3和和Fe2O3等，回收其中等，回收其中镁的工的工艺流程如下：流程如下：例例例例1 1部部分分阳阳离离子子以以氢氧氧化化物物形形式式完完全全沉沉淀淀时溶溶液液的的pH见上表，上表，请回答下
14、列回答下列问题：(1)“浸浸出出”步步骤中中，为提提高高镁的的浸浸出出率率，可可采采取取的的措施有措施有_(要求写出两条要求写出两条)。(2)滤渣渣的主要成分有的主要成分有_。(3)从从滤液液中可回收利用的主要物中可回收利用的主要物质有有_。(4)Mg(ClO3)2在在农业上上可可用用作作脱脱叶叶剂、催催熟熟剂，可采用复分解反可采用复分解反应制制备：MgCl22NaClO3=Mg(ClO3)22NaCl已知四种化合物的溶解度已知四种化合物的溶解度(S)随温度随温度(T)变化曲化曲线如如图所示：所示：将将反反应应物物按按化化学学反反应应方方程程式式计计量量数数比比混混合合制制备备Mg(ClO3)
15、2。简述可制备。简述可制备Mg(ClO3)2的原因：的原因：_。按按中中条条件件进进行行制制备备实实验验。在在冷冷却却降降温温析析出出Mg(ClO3)2过程中，常伴有过程中，常伴有NaCl析出，原因是：析出，原因是：_。除除 去去 产产 品品 中中 该该 杂杂 质质 的的 方方 法法 是是 ：_。【思路点思路点拨】解答本解答本题要注意以下两点：要注意以下两点：(1)理理解解生生产过程程的的步步骤及及每每步步发生生的的变化化及反及反应；(2)转化法制化法制备物物质的原理及的原理及过程。程。【解析解析】(1)提高提高镁的浸出率，即尽可能的浸出率，即尽可能使使镁盐转化成化成MgSO4，可以增大硫酸，
16、可以增大硫酸浓度、度、加加热升高温度，升高温度，边加酸加酸边搅拌，增加浸出拌，增加浸出时间等。等。(2)(3)(4)制制备Mg(ClO3)2的的原原因因：该反反应的的生生成成物物为Mg(ClO3)2和和NaCl的的混混合合溶溶液液，NaCl的的溶溶解解度度随随温温度度变化化不不大大，Mg(ClO3)2的的溶溶解解度度随随温温度度升升高高迅迅速速增增大大。利利用用两两物物质的的溶溶解解度度差差异异，通通过加加热蒸蒸发，析析出出NaCl结晶晶，过滤之之后后冷冷却却溶溶液液，Mg(ClO3)2因因溶溶解解度度下下降降而而使使溶溶液液达达到到饱和和析析出出晶体，制得晶体，制得Mg(ClO3)2。按按中
17、中条条件件进行行制制备实验。在在冷冷却却降降温温析析出出Mg(ClO3)2过程程中中，常常伴伴有有NaCl析析出出，原原因因是是：在在蒸蒸发析析出出NaCl结晶晶后后，NaCl为饱和和溶溶液液，在在冷冷却却结晶晶过程程中中，NaCl的的溶溶解解度度也也在在降降低低，所所以以会会有有少少量量NaCl随随Mg(ClO3)2析析出出。除除去去产品中品中该杂质的方法是：重的方法是：重结晶。晶。【答答案案】(1)增增大大H2SO4浓度度、升升高高温温度度、增增加加浸出浸出时间、边加酸加酸边搅拌等拌等(写出两条即可写出两条即可)(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Na2SO4(4)加加热蒸蒸发时由由
18、于于NaCl的的溶溶解解度度随随温温度度升升高高变化化不不大大，先先达达到到饱和和而而析析出出NaCl晶晶体体，过滤之之后后冷冷却却溶溶液液，Mg(ClO3)2因因溶溶解解度度下下降降而而使使溶溶液达到液达到饱和析出晶体和析出晶体降温前溶液中的降温前溶液中的NaCl已已饱和；降温和；降温过程中程中NaCl溶解度降低，会有少量晶体析出重溶解度降低，会有少量晶体析出重结晶晶变式式训练1下下表表是是几几种种物物质在在指指定定温温度度下下的的溶溶解解度度(g)。现将将相相同同物物质的的量量的的NaCl、CO2、NH3在在30 时制制成成溶溶液液，此此时溶溶液液中中无无晶晶体体，当当降降温至某温度温至某
19、温度时，开始析出晶体，此晶体是，开始析出晶体，此晶体是()A.NH4ClBNH4HCO3CNaHCO3 DNaCl要点二要点二转化法制备转化法制备KNO3的理论依据的理论依据1化学反应化学反应转转化化法法制制备备KNO3的的化化学学方方程程式式为为：NaNO3KCl KNO3NaCl，这这是是一一个个平平衡衡移移动动的的过过程程，利利用用KNO3的的结结晶晶控控制化学反应的方向。制化学反应的方向。2制制备原理原理(1)盐的溶解度随温度的的溶解度随温度的变化化由右由右图可以看出，可以看出，NaNO3、KNO3、NaCl、KCl四种四种盐的溶解度在不同温度下的差的溶解度在不同温度下的差别是非常是非
20、常显著的。著的。NaCl的溶的溶解度随温度解度随温度变化不大，化不大，NaNO3、KCl有明有明显变化，化，而硝酸而硝酸钾的溶解度随温度的的溶解度随温度的升高急升高急剧增大。增大。下面是四种下面是四种盐在不同温度下的溶解度在不同温度下的溶解度(g)：例例例例2 2(假假设：盐类共共存存时不不影影响响各各自自的的溶溶解解度度；分分离晶体离晶体时，溶，溶剂的的损耗忽略不耗忽略不计。)某同学某同学设计用物用物质的量之比的量之比为11的的NaNO3和和KCl为原料，加入一定量的水制取原料，加入一定量的水制取KNO3的的实验，其，其流程如流程如图所示。所示。(1)在在和和的的实验过程程中中，关关键的的实
21、验条条件件是是_。(2)分分离离出出晶晶体体的的和和两两操操作作是是_(填填“倾倒倒”、“蒸蒸发”、“结晶晶”或或“过滤”中中的的某某种种操操作作)。KNO3是晶体是晶体_(填填“A”或或“C”)。(3)粗粗产品品中中可可能能含含有有的的杂质离离子子是是_，检验的方法是的方法是_。(4)将将该粗粗产品提品提纯，可采取的方法是，可采取的方法是_。【解解析析】(1)等等物物质的的量量的的NaNO3和和KCl溶溶于于水水后后，所所形形成成的的四四种种物物质皆皆易易溶溶于于水水，要要分分离离它它们只只能能根根据据不不同同温温度度下下溶溶解解度度的的不不同同进行行，因因此此实验和和的关的关键条件是温度。
22、条件是温度。(2)分离分离KNO3(NaCl)晶体与溶液的操作晶体与溶液的操作为过滤。根据根据题目所目所给溶解度数据，溶解度数据，100 时蒸蒸发水后得水后得到到NaCl晶体晶体(NaCl溶解度最小溶解度最小)，冷却后得到的主，冷却后得到的主要是要是KNO3(溶解度之差最大溶解度之差最大)，故，故C是是KNO3。(3)在在100 时NaCl溶溶液液已已饱和和，故故降降温温冷冷却却过程程中中，在在得得到到KNO3晶晶体体的的同同时，有有少少量量NaCl析析出出，即即晶晶体体中中含含Na、Cl，Na用用焰焰色色反反应检验，Cl用用AgNO3溶液和稀溶液和稀HNO3检验。(4)对含含有有少少量量Na
23、Cl杂质的的KNO3可可用用重重结晶晶的的方法提方法提纯。【答案答案】(1)温度温度(2)过滤C(3)Na、Cl Na用用焰焰色色反反应检验，Cl用用AgNO3溶液和稀溶液和稀HNO3检验(4)重重结晶晶【规律律方方法法】用用转化化法法制制备硝硝酸酸钾的的根根本本理理论依依据据是是：当当溶溶于于水水中中的的各各种种离离子子可可组成成多多种种物物质时，在在降降温温结晶晶过程程中中，先先达达到到饱和的物和的物质先析出。先析出。变式式训练2实验室室以以氯化化钾和和硝硝酸酸钠为原原料制料制备硝酸硝酸钾的的实验流程如下：流程如下：硝硝酸酸钾等等四四种种物物质的的溶溶解解度度随随温温度度的的变化化如如图所
24、示。回答下列所示。回答下列问题：(1)为了了加加速速固固体体的的溶溶解解，可可采采取取的的措措施施是是_。(2)实验室室进行蒸行蒸发浓缩操作操作时，将蒸，将蒸发皿置于皿置于铁圈上，用酒精灯加圈上，用酒精灯加热。取用蒸。取用蒸发皿皿应使用使用_(填填仪器的名称器的名称)，为了防止液滴了防止液滴飞溅，需需进行的操作是行的操作是_。(3)“趁趁热过滤”操操作作中中，滤渣渣的的主主要要成成分分是是(填填化学式化学式)_。(4)“趁趁热过滤”后后，有有时先先往往滤液液中中加加入入少少量量水水，加加热至至沸沸，然然后后再再“冷冷却却结晶晶”，目目的的是是_。解解析析：由由题中中四四种种物物质的的溶溶解解度
25、度曲曲线图可可知知，KNO3的的溶溶解解度度受受温温度度影影响响最最大大，而而氯化化钠、氯化化钾的的溶溶解解度度几几乎乎不不受受温温度度的的影影响响，所所以以将将氯化化钾和和硝硝酸酸钠的的混混合合物物配配制制成成高高温温时的的饱和和溶溶液液，溶溶液液中中相相当当于于溶溶解解了了大大量量的的硝硝酸酸钾和和氯化化钠，蒸蒸发结晶晶时，首首先先析析出出氯化化钠，所所以以趁趁热过滤时，滤液液中中含含有有大大量量的的硝硝酸酸钾，滤渣渣为氯化化钠。将将滤液液冷冷却却结晶晶后后，得得到到大大量量的的硝硝酸酸钾，含含有有少少量量的的氯化化钠，再再在在低低温温下下加加入入少少量量水水溶溶解解，由由于于硝硝酸酸钾的
26、的溶溶解解度度小小，只只溶溶解解了了少少量量，而而氯化化钠由由于于量量少少且且溶溶解解度度大大，可可以以全全部部溶溶解解，再再次次过滤，即即可可除除去去结晶晶所所得得晶晶体体中中的的氯化化钠，然后洗然后洗涤、干燥就可得到、干燥就可得到纯净的硝酸的硝酸钾。答案：答案：(1)搅拌、加拌、加热(2)坩坩埚钳用玻璃棒不断用玻璃棒不断搅拌溶液拌溶液(3)NaCl(4)稀稀释滤液，防止降温液，防止降温过程中程中NaCl析出，析出，提高提高产品品纯度度粗粗盐的提的提纯粗粗盐中除含有泥沙等不溶于水的中除含有泥沙等不溶于水的杂质外，外，还含含有有钙、镁、钾的的氯化物和硫酸化物和硫酸盐等可溶性等可溶性杂质。不溶性
27、不溶性杂质可通可通过过滤法除去，可溶性法除去，可溶性杂质可可采用化学方法，加入某些化学采用化学方法，加入某些化学试剂，使之，使之转化化为沉淀而除去。其基本流程沉淀而除去。其基本流程为：例例例例(1)判判 断断 BaCl2已已 过 量量 的的 方方 法法 是是_。(2)第第 步步 中中 ， 相相 关关 的的 离离 子子 方方 程程 式式 是是_。(3)若若先先用用盐盐酸酸调调pH再再过过滤滤，将将对对实实验验结结果果产产生影响，其原因是生影响，其原因是_。(4)为为检检验验精精盐盐纯纯度度，需需配配制制150 mL 0.2 mol/L NaCl(精精盐盐)溶溶液液，如如图图是是该该同同学学转转移
28、移溶溶液液的的示示意图，图中的错误是意图，图中的错误是_。(3)要要 特特 别 注注 意意 的的 是是 ， 此此 时 生生 成成 的的 BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等等沉沉淀淀要要通通过过滤与与滤液液分分离离，否否则，其其中中的的Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等等沉沉淀淀在在第第步步加加适适量量盐酸酸时将将重重新新溶溶解解。(4)容容量量瓶瓶有有一一定定的的规格格，该题图中中所所示示的的容容量量瓶瓶为100 mL，显然然不不能能用用于于配配制制150 mL溶溶液液。容容量量瓶瓶的的口口径径比比较小小，直直接接加加入入溶溶液液时容容易洒落，易洒落，应用玻璃棒引流。用玻璃棒引流。
