翻新时间:2015-07-27
对一个初中化学实验的探讨
用结晶的方法分离可溶性固体混合物,是初中化学中一个十分重要的教学内容。课本较为详尽地说明了其原理和过程,并安排了一个演示实验。
1.对课本中演示实验的定量处理
为了讨论方便,按课本中的规定:设10 g混合物中KNO3为9 g,NaCl为1 g(食盐的含量较少)。
定量处理结果见表1。
上述结果表明,课本的演示实验是切实可行的,其步骤是正确的,其理论是可靠的。但美中不足的是KNO3收率较低,多数(或一半)KNO3仍滞留于母液中。能否改变个别条件,使其更趋完美呢?
2.减少加水量,适当提高加热温度
仅仅改变了加水量,适当提高了加热温度,就使收率由47.3%提高到了64.9%。
笔者又对最少的加水量、理论上最大的收率进行了定量处理,其结果见表3。
同样的条件,同样的步骤,得到了不同的结果(见表4)。
可见,加水量对于结晶分离方案的设计是至关重要的,是要进行事先定量计算来获得的。
3.混合物中各成分的相对含量对方案的影响
课本中规定的食盐的含量较少。若KNO3和NaCl含量各半即各为5 g,其结果见表5。
由于混合物中各成分的相对含量发生了改变,沿袭课本的步骤将无法实现分离的目的,因此需要根据变化了的情况重新设计方案。
m(NaCl)=0.808 g
可以得到的食盐晶体为:
5 g-0.808 g=4.19 g
收率:4.19 g5 g×100%=83.8%
这样,经过第一步处理就可以分离出大部分NaCl。为使晶体中不含或少含KNO3,必须立即进行第二步:趁热过滤,将KNO3富集于母液中。第三步将其冷至20℃。冷却过程中不但有KNO3析出,也有NaCl析出。为防止因NaCl晶体的析出玷污KNO3晶体,可在冷却前先加少量水。加水量计算:
设冷却到20℃,此时NaCl的溶解度为36.0 g,习惯性在母液中含NaCl 0.808 g,若加水至20℃成为食盐饱和溶液,则NaCl不能析出。
m(H2O)=2.24 g
应加水:2.24 g-2.03 g=0.11 g(为了保证NaCl不析出,实际上加水应稍多)
20℃时母液中溶解的KNO3为:
m(KNO3)=0.771 g
收率:4.23 g5 g×100%=84.6%
这样,可将两者基本上完全分开,得到了各自纯度较高的晶体,收率都在80%以上。
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