2019年最新高中化学 专题1课题三 硝酸钾晶体的制备教学案 苏教版选修6(考试专用)

课题三 硝酸钾晶体的制备【学考报告】一、硝酸钾晶体的制备原理 1．盐的溶解度随温度的变化氯化钠的溶解度随温度变化不大，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，而硝酸钾的溶解度则急剧下降。

本实验利用不同物质的溶解度随温度改变而发生不同变化的原理，用NaNO 3和KCl 通过复分解反应来制取KNO 3，其反应的化学方程式为NaNO 3＋KCl=====常温KNO 3↓＋NaCl 。

在NaNO 3和KCl 的混合溶液中，同时存在Na ＋、K ＋、Cl －和NO －3四种离子。

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NaCl 晶体析出。

趁热过滤，即可分离出NaCl 晶体。

将滤液冷却至室温，可使KNO 3晶体析出。

经减压过滤分离出的硝酸钾粗产品可用重结晶法加以提纯。

2．结晶和重结晶结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程，其原理是根据混合物中各成分在某种溶剂里溶解度的不同，通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度减小，从而使晶体析出，分为蒸发结晶和冷却结晶。

将第一次结晶得到的晶体溶于少量溶剂中，然后再进行蒸发(或冷却)、结晶、过滤，如此反复的操作称为重结晶。

3．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，或溶剂的蒸发速率越快，或溶液冷却得越快，析出的晶粒就越细小。

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，或投入几粒晶体(晶种)，都可促使晶体析出。

思考1：如果要制备颗粒较大的硝酸钾晶体，应该怎样选择结晶条件？提示溶质的溶解度越大，或溶液的浓度越小，或溶剂蒸发速率越慢，或溶液冷却得越慢，析出的晶粒就越大。

二、硝酸钾晶体的制备实验步骤1．固体溶解称取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：烧杯、玻璃棒、三脚架、石棉网、酒精灯。

2．蒸发、热过滤继续加热、搅拌，使溶液蒸发浓缩，氯化钠晶体逐渐析出。

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蒸馏水，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、漏斗、滤纸。

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硝酸钾晶体。

用到的仪器及用品：布氏漏斗、滤纸、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵。

思考2：冷却、减压过滤得到的KNO3晶体纯度如何？主要含有什么杂质？提示冷却、减压过滤得到的是KNO3粗产品，含有NaCl杂质。

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，得到较高纯度的硝酸钾晶体。

5．称量晶体用干燥的滤纸吸干，放在表面皿上称量，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 mol·L－1 HNO3溶液酸化，再各滴入2滴0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，观察到的现象是粗产品、重结晶产品的溶液中产生浑浊的程度不同。

点拨一、硝酸钾晶体制备的理论依据1．化学反应：转化法制备KNO 3的化学方程式为NaNO 3＋KCl KNO 3＋NaCl ，这是一个平衡移动的过程，利用KNO 3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如下图。

可以看出，NaNO 3、KNO 3、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，NaNO 3、KCl 有明显变化，而硝酸钾的溶解度随温度的升高急剧增大。

(2)加热蒸发时的一系列变化。

NaNO 3和KCl 的混合液――――――→加热浓缩溶剂减少――――――――――→因NaCl 的溶解度随温度变化小NaCl 晶体析出―――――→趁热过滤含大量KNO 3少量NaCl 的溶液 ――――――――――――――――→冷却至室温，KNO 3溶解度急剧降低析出KNO 3晶体――――――→减压过滤KNO 3粗产品含NaCl 杂质―――→重结晶较纯KNO 3晶体点拨二、减压过滤减压过滤：为了加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，可进行减压过滤。

1．装置减压过滤操作需要用到的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵。

其基本装置如图所示。

2．原理装置中抽气泵给吸滤瓶减压，造成瓶内与布氏漏斗液面上产生压力差，从而加快过滤速度。

吸滤瓶用于承接滤液，安全瓶用于防止水泵中水产生溢流而倒灌入吸滤瓶中。

3．操作方法(1)剪滤纸：取一张大小适中的滤纸，在布氏漏斗上轻压一下，然后沿压痕内径剪成圆形，此滤纸放入漏斗中，应是平整无皱折，且将漏斗的小孔全部盖严。

注意滤纸不能大于漏斗底面。

(2)将滤纸放在漏斗中，以少量蒸馏水润湿，然后把漏斗安装在吸滤瓶上(尽量塞紧)，微开水龙头，抽滤使滤纸贴紧。

(3)以玻璃棒引流，将待过滤的溶液和沉淀逐步转移到漏斗中，加溶液速度不要太快，以免将滤纸冲起。

随着溶液的加入，水龙头要开大。

注意布氏漏斗中的溶液不得超过漏斗容量的2/3。

(4)过滤完成(即不再有滤液滴出)时，先拔掉吸滤瓶侧口上的胶管，然后关掉水龙头。

(5)用搅拌棒轻轻揭起滤纸的边缘，取出滤纸及其上面的沉淀物。

滤液则由吸滤瓶的上口倒出。

注意吸滤瓶的侧口只作连接减压装置用，不要从侧口倾倒滤液，以免弄脏溶液。

如果实验中要求洗涤沉淀，洗涤方法与使用玻璃漏斗过滤时相同，但不要使洗涤液过滤太快(适当关小水龙头)，以便使洗涤液充分接触沉淀，使沉淀洗得更干净。

点拨三、粗盐提纯的实验设计思路分析：粗盐提纯步骤：溶解→除杂→过滤→结晶→洗涤实验设计[典例剖析]请填写下列空白。

(1)检验所得产品中是否有Cl －的目的是_____________________________ _______________________________________________________________。

结合⑤、⑥步实验得到的产品质量，计算初产品的纯度为____________ __________________________________________________。

(不考虑损失)(2)步骤③过滤使用了保温漏斗，用如下图所示装置，其主要作用是_____________________________________________________________。

(3)步骤③过滤装置如下图所示，采用这种装置过滤的主要优点是_______________________________________________________________。

这种装置工作的主要原理是_________________________________________ ______________________________________________________________。

解析 因为NaNO 3、KCl 、KNO 3在高温时具有较大的溶解度，温度降低时，NaNO 3、KCl 的溶解度明显减小，而KNO 3的溶解度则急剧下降；NaCl 的溶解度随温度变化不大，据此可知，蒸发溶剂首先结晶出的是NaCl ，冷却结晶出的是KNO 3；经初次结晶出的KNO 3产品中仍有少量的氯离子杂质，加入硝酸银溶液后产生白色沉淀。

答案 ①NaNO 3 KCl KNO 3 NaCl ②NaCl ③KNO 3 ④KNO 3 NaCl⑦⑤中有白色沉淀生成，⑥中无明显现象 (1)鉴定得到的产品是否纯净m 2m 1×100% (2)在热过滤时，防止NaCl 结晶析出 (3)过滤速度较快；可以得到比较干燥的固体当自来水龙头打开时，把装置内部的气体随水流带走，导致装置内部的压强降低，使过滤的速度加快 [跟踪训练]工业废铁屑表面常有铁锈(成分为Fe 2O 3)，并沾有油污。

某校研究性学习小组设计实验方案，按以下①～④步骤用废铁屑制备绿矾(FeSO 4·7H 2O)晶体。

废铁屑――――――――――――→①加NaOH 溶液，加热过滤铁屑―――――――――――→②加一定量稀硫酸不断搅拌溶液(留有少量铁屑)――――――――――→③将溶液稍加热趁热过滤滤液―――――→④冷却结晶绿矾晶体根据该实验方案，回答下列问题：(1)步骤①中废铁屑与NaOH溶液共热的目的是_____________________________________________________________________________________。

(2)步骤②中烧杯底部留有少量铁屑的理由是________________________________________________________________________________________。

说明剩余铁屑作用的离子方程式为______________________________________________________________________________________________。

(3)在步骤③中，该小组采用如图抽气过滤(减压过滤)装置代替普通漏斗，其目的是___________________________________________________________；_____________________________________________________________。

(4)检查步骤③的滤液中没有Fe3＋的方法是__________________________________________________________________________________________。

解析制备FeSO4·7H2O晶体，关键是要避免Fe2＋被空气氧化，利用抽气过滤，可提高过滤速率，趁热过滤还可以防止FeSO4结晶。

答案(1)除去铁屑表面的油污(2)防止Fe2＋被氧化为Fe3＋2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(3)使吸滤瓶内的压强减小，提高过滤的速率；减少滤液与空气的接触，避免Fe2＋被氧化(4)取少许滤液，加入KSCN溶液，无血红色出现归纳总结抽滤操作注意事项(1)漏斗下端斜口正对吸滤瓶支管；(2)滤纸要比漏斗底部略小且把孔覆盖；(3)过滤前先用蒸馏水润湿滤纸，抽气使滤纸紧紧贴在漏斗上；(4)把过滤混合物均匀分布在整个滤纸面上；(5)用少量滤液将黏附在容器壁上的晶体洗出，继续抽气，并用玻璃棒挤压晶体，尽量除去母液。