高中化學《硝酸鉀制備及提純實驗》學案

預備知識：

已知A、B兩種物質在水中的的溶解度數據

如圖所示，完成下列A、B混合物的分離提

純表格：

⑴大量的A和少量的B進行分離提純

50gA和10gB混合物50gA和10gB

m(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/gm(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/g

操作操作

溶液中固體溶液中固體溶液中固體溶液中固體

100℃>1003

100g水100g水

100℃

蒸發(fā)至

蒸發(fā)70g

有晶膜

H2O

100℃

冷卻到

蒸發(fā)90g

0℃

H2O

方法：

⑵大量的B和少量的A進行分離提純

10gA和50gB混合物10gA和50gB

m(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/gm(A)/gm(A)/gm(B鹿m(B)/g

操作操作

溶液中固體溶液中固體溶液中固體溶液中固體

100℃>100℃>

100g水100g水

100℃100℃

蒸發(fā)90g蒸發(fā)

H2O90gH2O

冷卻到

0℃

方法:

硝酸鉀制備及提純實驗學案

實驗人：同組人：實驗時間：

【實驗目的】：

1.通過實驗加深對復分解反應發(fā)生條件的理解，加深對溶解度概念的理解；

2.了解從溶液中獲得可溶性固體的常用方法，能根據實際情景正確選擇適合的方法，表述相

關操作

3.掌握用重結晶法對物質進行分離提純的實驗原理和操作步驟

4.熟悉過濾、結晶、洗滌結晶、干燥結晶等操作

5.初步有通過對比檢驗物質純度的意識

6.通過習題歸納相關物質分離提純方法，并能在不同的習題情景中加以運用

【實驗原理】：

1.硝酸鉀的制備原理

工業(yè)上多以硝酸鈉和氯化鉀為主要原料生產硝酸鉀，副產品為氯化鈉，請嘗試寫出該反應的反應方

程式：_____________________________________________________________________________

以下是四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）【表1】

T(℃)100120

KNO313.320.931.645.863.9110169246

KC127.631.034.037.040.045.551.156.7

NaNO3738148180

NaCl35.735.836.036.336.637.338.439.8

你能否根據以上數據分析該反應發(fā)生的條件？這個反應為什么能夠發(fā)生?

以上反應所得產品KNO3是否純凈？含什么雜質離子?

2.重結晶原理

溶解度（S）一定溫度下，在飽和溶液中，100g溶劑（通常是水）所能溶解的溶質的質量

計算公式：工=鞏於）

100g雙溶劑）

請根據以上計算公式和【表1】中的相關數據，完成下列兩個計算：

（1）設有l(wèi)OgKNCh和lOgNaCl的混合物，要在80℃將其溶解，最少需要加入水的體積是多少毫升？

將該溶液蒸發(fā)濃縮至溶劑體積減半，此時是否有晶體析出？是什么晶體？此時趁熱過濾，濾出的溶

質是什么？將該濾液冷卻至20℃,析出的晶體成分又是什么？

(2)設混合物樣品中含9gA和2gB,A和B在水中的溶解度都是lg/100mL(20℃)和

10g/100mL(100℃),將這個樣品用100mL溶劑在100℃下溶解，問：A和B是否能完全溶解？將此

時的溶液冷卻至20°C,會否有結晶析出？析出多少？此時析出物的組成如何？再將得到的析出物

依上述方法溶解、冷卻，過濾，是否有物質析出？是什么？

根據計算，請分析，重結晶的步驟應為:

甲、乙兩物質的溶解度隨溫度變化如下，從甲、乙的混合溶液中分離得到甲和乙固體的操作是:

【實驗用品】：硝酸鈉、氯化鉀固體、蒸儲水、漏斗、帶鐵圈的鐵架臺、濾紙、玻璃棒、燒杯、酒精

燈、(熱濾漏斗)

【實驗步驟】：

1.分別稱取8g硝酸鈉、氯化鉀固體，溶于約30mL水，如果難以溶解，；

2.將溶液蒸發(fā)濃縮至_______________________,再趁熱過濾％

3.將濾液冷卻結晶，并用少量乙醇洗滌所得晶體；

4.將所得的晶體取少量樣品用于檢驗純度，其余進行重結晶，再次檢驗得到的樣品純度。

思考：我們可以如何對比兩次得到的硝酸鉀晶體的純度呢？寫出你的實驗操作：

1該步驟要用到熱濾漏斗，詳見“參考資料”如沒有該設備可以采用傾析法趁熱分離固體和混合物。

【數據處理和實驗結果（包含誤差分析）］:

實驗數據記錄：

硝酸鉀的理論產量（g）硝酸鉀粗品質量（g）重結晶后硝酸鉀的質量（g）

純凈的硝酸鉀質量一

計算產率=

硝酸鉀理論產量一

數據分析：收率偏高或偏低的原因？（從實驗操作過程及原理進行分析）

【參考資料】：

1.趁熱過濾通常采用熱漏斗過濾,它的外殼是用金屬薄板制成的，其內裝有熱水，必要時還可在外

部加熱，以維持過濾液的溫度。如果沒有熱漏斗，可用普通漏斗在水浴上加熱，然后立即使用。此

時應注意選擇頸部較短的漏斗。（為什么？）

減壓過濾也就是抽濾，利用抽氣泵使抽濾瓶中的壓強降低，達到固液分離的目的，所需裝置：1抽

氣泵，2抽濾瓶，3布式漏斗以及膠管、濾紙等，其優(yōu)點是過濾速度快，固液分離較完全，得

到的固體較易干燥。

2.晶體的洗滌用水浸沒晶體后過濾，重復2?3次，除去晶體表面附著的母液?？梢愿鶕嶒炐?/p>

要采用水洗、冰水洗、乙醇洗等不同的洗滌方法，本實驗中采用乙醇洗，為什么？有條件的話，通

過實驗對比、體會一下這幾種洗滌方法有什么不同。

3.晶體的干燥過濾和洗滌后的結晶，表面上吸附有少量水，因此尚需用適當的方法進行干燥。固

體干燥的方法很多，要根據重結晶所用溶劑及結晶的性質來選擇：

?空氣晾干（不吸潮的低熔點物質在空氣中干燥是最簡單的干燥方法）。

?烘干（對空氣和溫度穩(wěn)定的物質烘箱中干燥，烘箱溫度應比被干燥物質的熔點低20—50℃。

?用濾紙吸干（此方法易將濾紙纖維污染到固體物上）。

【實驗思考】：

1.本實驗過程要使用的蒸儲水能否用自來水代替，為什么？

2.本實驗中我們用什么方法從溶液中獲得硝酸鉀晶體？回顧我們之前做的粗鹽提純實驗，我們又

是如何從溶液中得到氯化鈉晶體？兩者有什么不同？為什么？

3.根據你實驗的體會，歸納重結晶實驗中要獲得比較高的產率，關鍵是什么？

4.本實驗中我們進行了哪些物質分離提純的操作？請按下表歸納我們高中階段所學的物質分離提純

操作。

方法使用條件實例注意事項

蒸發(fā)

過濾

蒸儲

萃取

分液

結晶

滲析

【實驗習題】：

1.為了除去硝酸鉀晶體中所含的硫酸鈣和硫酸鎂，先將它配成溶液，然后先后加入KOH、K2c。3、

Ba(NO3)2等試劑，配以過濾、蒸發(fā)、結晶等操作，制成純凈的硝酸鉀晶體，其加入試劑的順序正確

的是()

A.K2c。3——Ba(NO3)2——KOH——HNO3

B.Ba(NO3)2——KOH——HNO3——K2cCh

C.KOH——K2cCh——Ba（NO3）2——HNO3

D.Ba（NO3）2-----KOH------K2CO3------HNO3

2.用于分離或提純物質的已學方法有（）

A.萃取B.分液C.過濾D.加熱分解E.蒸發(fā)F.蒸儲

下列各組混合物的分離或提純應選用上述哪種方法最合適？（把選用方法標號填入括號內）

（1）除去Ca（OH）2溶液中懸浮的Ca（OH）2顆粒（）

（2）把飽和食鹽水中的食鹽提取出來（）（3）除去酒精中溶解的微量食鹽（）

（4）把澳水中的澳提取出來（）（5）用自來水制取醫(yī)用蒸儲水（）

（6）除去氧化鈣中的碳酸鈣（）（7）分離柴油和水的混合物（）

3.（07年廣東）以氯化鈉和硫酸鏤為原料制備氯化鏤及副產品硫酸鈉，工藝流程如下：

氯化錢和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如上圖所示。

回答下列問題：

（1）欲制備lO/gNHfl,理論上需NaClg。

（2）實驗室進行蒸發(fā)濃縮用到的主要儀器有、燒杯、玻璃棒、酒精燈等。

（3）“冷卻結晶”過程中，析出NH4cl晶體的合適溫度為。

（4）不用其它試劑，檢查NH4cl產品是否純凈的方法及操作是

（5）若NH4cl產品中含有硫酸鈉雜質，進一步提純產品的方法是0

4.（08年廣州一模）澳酸鉀（KBrC）3）為白色晶體，是一種常用的氧化劑和分析試劑，加熱到370℃

分解為澳化鉀和氧氣。用氯氣生產澳酸鉀的工藝流程如下：

(1)“合成”過程所發(fā)生的反應中，氧化劑是,還原劑是o反應的化學方

程式為O

(2)“復分解”過程中反應的化學方程式為o

(3)上述流程中第二次過濾的濾渣主要成分是o

(4)“趁熱過濾”過程中”趁熱”的原因是o

(5)澳酸鉀具有毒性，食用少量即可引起嘔吐和腎臟的損傷。然而美、日等國都允許在油炸薯片中

添加一定量澳酸鉀，以改善薯片的口感。我國也曾允許用作烘焙面包的添加劑，但已于2005年7月

開始全面禁止在食品中使用澳酸鉀。2007年，一批來自美國的油炸薯片在珠?？诎侗晃覈嘘P部門

檢出含有澳酸鉀而被禁止入境。從化學原理分析推測，有關國家認為在油炸薯片中添加澳酸鉀是“安

全”的理由是(用化學方程式表示),而我國認為不安全的理由是

5.紅磯鈉(重銘酸鈉：Na2Cr2O7-2H2O)是重要的基本化工原料，在印染工業(yè)、電鍍工業(yè)和皮革工

業(yè)中作助劑，在化學工業(yè)和制藥工業(yè)中也用作氧化劑，應用領域十分廣泛。工業(yè)制備紅磯鈉可用鋁

鐵礦(主要成分：FeOCr2O3)利用以下過程來制取。

(1)步驟I中鋁鐵礦被氧化，同時放出CO2氣體，寫出該反應的化學方程式:

在常溫下該反應速度極慢，下列措施中能使反應速率增大的是o

A.升高溫度B.通入過量的空氣C.將原料粉碎D.增加純堿的用量

(2)步驟H中所得溶液顯堿性，其中除含有NazCrCU外還含有鋁、硅元素的化合物，它們的化學式

可能是、O

(3)步驟m需將溶液的pH調至7?8并煮沸，其目的

是O

(4)步驟IV中發(fā)生反應的離子方程式為：o

(5)下圖是Na2Cr2O7-2H2O和Na2so4的溶解度曲線：步驟V得到Na2Cr2O7.2H2O晶體的操作是：

_________________________________，過濾，洗滌，干燥。

硝酸鉀的制備及提純學案參考答案

預備知識：

⑴大量的A和少量的B進行分離提純

50gA和10gB混合物50gA和10gB

m(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/gm(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/g

操作操作

溶液中固體溶液中固體溶液中固體溶液中固體

100℃>100℃,

500100500100

100g水100g水

100℃

蒸發(fā)至

蒸發(fā)70g3020100500100

有晶膜

H2O

100℃

冷卻到

蒸發(fā)90g40107.03.01040100

0℃

H2O

方法：蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，趁熱過濾，洗滌干燥

2、大量的B和少量的A進行分離提純

10gA和50gB混合物10gA和50gB

m(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/gm(A)/gm(A)/gm(B)/gm(B)/g

操作操作

溶液中固體溶液中固體溶液中固體溶液中固體

100℃>100℃,

100500100500

100g水100g水

100℃100℃

蒸發(fā)90g1004.046蒸發(fā)1004.046

H2O90gH2O

冷卻到

2.08.03.047

0℃

方法：蒸發(fā)結晶，趁熱過濾，洗滌干燥

【實驗原理】：

1、NaNO3+KCl=NaCl+KNO3,因為在溫度較低時，硝酸鉀的溶解度在四個物質中最小，因此當

溶液達到飽和后，最先從溶液中析出，從而使反應平衡向生成硝酸鉀反向移動。該反應中得到的硝

酸鉀并不純凈，可能會混有氯化鈉雜質。

2、(1)27mL；有氯化鈉晶體析出，趁熱過濾時會濾出氯化鈉固體；冷卻后至20℃,析出的晶體中

含硝酸鉀5.73g,氯化鈉0.324g

(2)

結晶母液

[(IgA+lgB)[

[(IgA+IgBj|

重結晶操作步驟為:

分離甲乙的操作為：蒸發(fā)濃縮一趁熱過濾（得乙）一冷卻結晶一過濾一洗滌一干燥（得甲）

提純甲的操作為：蒸發(fā)濃縮一冷卻結晶一過濾一洗滌一干燥（得甲）

【實驗步驟】：

1,適當加熱至固體完全溶解

2.溶液中有較大量晶體析出

思考：取相等量的兩種晶體，溶于100mL蒸儲水，然后各取少量溶液加入稀硝酸和硝酸銀，觀察、

比較溶液的渾濁程度。

【實驗思考工

1.KNO3晶體純度的檢驗是通過檢驗cr來進行的，用自來水會引入c「，使檢驗結果不可靠。

2.

粗鹽提純（蒸發(fā)結晶）硝酸鉀重結晶（冷卻結晶）

通過冷卻熱飽和溶液使溶質溶解度降低而

原理通過加熱蒸發(fā)溶劑使可溶性溶質結晶

結晶析出

溶解度隨溫度變化小的可溶性固體；溶解度隨溫度變化大的可溶性固體；

適用范圍

加熱不易分解的固體含有結晶水或加熱易分解的固體

加熱配制熱的濃溶液

蒸發(fā)溶劑至固體幾乎全部析出，用余

主要操作（蒸發(fā)濃縮）

熱烘干所得固體

冷卻熱飽和溶液結晶

酒精燈、鐵架臺、鐵圈、蒸發(fā)皿、玻酒精燈、鐵架臺、石棉網、燒杯、（鐵圈、

儀器

璃棒蒸發(fā)皿）

3.控制溶解過程中溶劑的量，洗滌時要用乙醇洗等等。

4.分離、提純混合物的方法

方法使用條件實例注意事項

分離出溶于水的固體蒸發(fā)食鹽水得到氯加熱時玻璃棒攪拌溶

蒸發(fā)

化鈉液，防止發(fā)生暴沸

過濾從液體中分離出不溶固體分離沙子和食鹽“兩低三靠”

分離沸點相差較大的液蒸僧工業(yè)酒精制取蒸儲瓶中加沸石（或碎

蒸儲體混合物無水乙醇瓷片）防止暴沸；收集特定

沸點范圍的液體

一種溶質在兩種互不相用CC14萃取碘水中的碘選擇的萃取劑不與另

萃取溶的溶劑中溶解度存在差異一種溶劑互溶；加入萃取劑

后振蕩分液漏斗

分液分離互不相溶的液體分離水和汽油下層液體從下端放出，

上層液體從上口倒出

兩種或多種溶質在一種硝酸鉀重結晶蒸發(fā)減少溶劑，或降低

結晶溶劑中溶解度不同；溶質從溫度使溶質溶解的量減少，

溶液中析出晶體溶質以晶體析出

混合物中有能通過半透用滲析法提純淀粉要經常更換蒸儲水或

滲析膜的小分子或離子以及不能膠體使用流動水反復滲析

通過半透膜的膠?；虼蠓肿?/p>

【實驗習題工

1.D2.(1)C(2)E(3)F(4)ABF(5)F(6)D(7)B

3.(1)11.7(2)蒸發(fā)皿(3)35℃(