基础化学实验理论辅导

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无机化学部分

实验六 粗食盐的提纯

实验原理：

粗食盐中含有不溶性杂质（如泥砂等）和可溶性杂质（主要是Ca 2+、Mg 2+、K +、SO 42-）。

不溶性杂质可用溶解过滤方法除去。

可溶性杂质可用下列方法除去：在粗食盐溶液中加入稍过量的BaCl 2溶液时，可将SO 42-转化为

难溶解的BaSO 4沉淀而除去。

Ba 2++ SO 42- == BaSO 4↓

溶液过滤，除去BaSO 4沉淀。再加NaOH 和Na 2CO 3溶液，由于发生了下列反应：

Mg 2+ + 2OH - == Mg(OH)2↓

Ca 2+ + CO 32- == CaCO 3↓

Ba 2+ + CO 32- == BaCO 3↓

粗食盐中的杂质Mg 2+，Ca 2+及沉淀SO 42-时加入的过量Ba 2+便相应地转化为难溶的Mg(OH)2，

CaCO 3，BaCO 3沉淀而过滤除去。过量的NaOH 和Na 2CO 3可用纯盐酸中和除去。少量可溶性杂质（如KCl ）由于含量很少，在蒸发浓缩和结晶过程中仍留在母液中。

思考题：

①为什么选用BaCl 2 、Na 2CO 3和NaOH 作沉淀剂而不用其他的钡盐，碳酸盐或强碱溶液？

答：是为了在除杂的过程中不引入杂质离子。

（同样地，使用盐酸而不用其他的酸来调节溶液的pH 值也是这个道理。）

②为什么先除去SO 42-，后除去Ca 2+ 和Mg 2+，其除去的顺序能否颠倒？

答：不能，因为除去SO 42-用的沉淀剂是BaCl 2，过量的Ba 2+可随Ca 2+一起除去，如果先除去Ca 2+ 和Mg 2+，则在随后除去SO 42-之后，还要再除去过量的Ba 2+。

③加热浓缩结晶时，为什么不能将溶液蒸干？

答：可溶性杂质如KCl 由于含量很少，其溶解度又较大，在蒸发浓缩和结晶过程中仍留在母液中，从而与NaCl 分离。如果溶液蒸干了，则KCl 也会随NaCl 一道析出。

实验十五 二氧化碳的制备及相对分子量的测定

实验原理：

使用气体相对密度法来测定分子量。

根据理想气体状态方程： PV n m m PV RT PV RT M M RT =⇒=

⇒= 在P 、V 和T 皆相同时，1212m m M M =即 1122

m M D m M == (D -气体的相对密度) 在本实验中是把同体积的二氧化碳气体和空气（平均分子量为29.0）相比，来计算出二氧化碳气

体的分子量。

实验中第一次称量的锥形瓶质量m 1为锥形瓶质量+塞子质量+空气的质量。

第二次称量的锥形瓶质量m 2为锥形瓶质量+塞子质量+二氧化碳气体的质量。

第三次称量的锥形瓶质量m 3为锥形瓶质量+水的质量。 锥形瓶体积V m ρ=水

水，而31m m m m m -=-≈空气水水

29.0(273)

PV P V m M RT R t ⨯⨯=∙=+空气空气 CO 2

21()m m m m =-+空气 则CO 2

22CO 2CO CO m M m M M m M m =⇒=⨯空气空气空气空气

思考题：

①为什么m 1、m 2要在分析天平上称量，而m 3可在台秤上称量？

答：实验中二氧化碳的质量是通过m 2和m 1的差值计算出来的，由于这个差值比较小，所以要在分析天平上称量，以使试验结果的误差尽量小；而m 3是锥形瓶质量和其中水的质量之和，用来计算锥形瓶的体积，即使用台秤称量，得到的结果误差也比较小。

实验二十七 氢氧化镍溶度积的测定

实验原理：

１、氢氧化镍有如下沉淀溶解平衡

Ni(OH)2 Ni 2＋ + 2OH

Ni(OH)2的溶度积常数可表示为

K sp = a Ni 2+• a 2OH - = a Ni 2+•(K w / a H +)2 （1）

式中a Ni 2+、a OH -、a H +和K w 分别表示溶液中Ni 2＋、OH -、H +的活度和水的离子积常数。（１）式

两边同取对数，并整理得

pH = 0.5lg K sp -0.5lg a Ni 2+ -lg K w （２）

如果测定出开始生成Ni(OH)2时Ni 2＋的活度a Ni 2+和溶液的pH 值，就可用式（２）求出Ni(OH)2 的

K sp 值。当溶液的浓度不太大时，可用浓度Ｃ代替活度，（２）式就为

pH = 0.5lg K sp – 0.5lg C Ni 2+ - lg K w （３）

本实验采用pH 滴定法，测定氢氧化镍的溶度积常数。用标准氢氧化钠溶液滴定已知浓度的硫酸

镍溶液，在开始形成氢氧化镍以前，滴入的碱主要用于消耗溶液中的H +，使溶液的pH 值迅速上升。

开始形成氢氧化镍后，滴入的碱主要用于消耗溶液中的Ni 2＋，溶液pH 值几乎保持不变。当溶液中

Ni 2＋沉淀完全后，继续滴入的碱则基本不被消耗，使溶液的pH 值又迅速上升，典型的pH 滴定曲线

如上图所示。图中，水平线段所对应的pH 值，即为形成氢氧化镍的pH 值，根据曲线上第一次出现转折点的pH 值和金属离子的浓度，即可求出氢氧化镍的溶度积常数K w 。

思考题：

①以NiSO 4的浓度代替活度计算K sp 对结果有何影响？

答：本实验中使用的NiSO 4的浓度不大，用浓度代替活度，误差较小，对结果没有明显的影响。

②如何计算开始形成Ni(OH)2沉淀时溶液中Ni 2+离子的浓度？

答：以Ni(OH)2刚开始析出到沉淀完全（即pH 滴定曲线中BC 段）所消耗的NaOH 溶液的体积来计算Ni 2+离子的浓度。