用数据法解释“冷却热饱和溶液提纯晶体”
作者:ztshbzx 日期:2012-08-18
用数据法解释“冷却热饱和溶液提纯晶体”
在九年级化学中,当学生学完“溶液”后,经常会出现“冷却热饱和溶液提纯晶体”的习题。
例如:
(一)、问题:当硝酸钾(KNO3)中含有少量氯化钠(NaCl)时,怎样提纯而得到纯度较高的硝酸钾?
(二)、答案:用冷却热饱和溶液的方法。
(三)、具体操作:将混合物加入到存有适量水(常温下不能溶解完固体,要加热到较高温度时,才能将固体全部溶解。)的烧杯中,给烧杯加热,使其完全溶解,然后冷却到常温,过滤。
(四)、结论:滤出的晶体中硝酸钾的质量分数比原来高。
(五)、解释:硝酸钾的溶解度随温度升高而增大,并且影响很大;而氯化钠的溶解度受温度影响不大。
那么,学生会纳闷了:到底是不是“滤出的晶体中硝酸钾的质量分数比原来高”了呢?
我们不妨设计一个题,用“数据法”来加以分析说明:
题例:
现有20.74g硝酸钾和氯化钠的混合物(其中硝酸钾16.9g,氯化钠3.84g),试分析用冷却热饱和溶液的方法提纯硝酸钾晶体。(已知10℃时,硝酸钾的溶解度是20.9g,氯化钠的溶解度是35.8g;80℃时,硝酸钾的溶解度是169g,氯化钠的溶解度是38.4g)
分析:
(一)、原混合物中硝酸钾的质量分数为:
16.9g/(16.9g+3.84g)×100%=81.5%
(二)、提纯:
(1)、10℃时,将20.74g混合物倒入烧杯中,加入10g水,充分搅拌。不难计算,其中的硝酸钾和氯化钠都溶解不完。(说明,为了研究问题的方便,假设硝酸钾和氯化钠同时溶解在水中时,各自的溶解度不受影响。10℃时,10g水中最多溶解硝酸钾2.09g,最多溶解氯化钠3.58g)
(2)、加热到80℃,16.9g硝酸钾和3.84g氯化钠均恰好溶解完。
(3)、将温度降到10℃,待析出晶体后过滤。
析出的晶体中含硝酸钾的质量为:16.9g-2.09g=14.81g
析出的晶体中含氯化钠的质量为:3.84g-3.58g=0.26g
则析出的晶体中硝酸钾的质量分数为;
14.81g/(14.81g+0.26g) ×100%=98.3%
至此,学生很容易接受“滤出的晶体中硝酸钾的质量分数比原来高”的结论了。
在些基础上,教师可以进行相关补充:
(1)、上述“冷却热饱和溶液提纯晶体”的方法称为“结晶法”。
(2)、要想得到纯度更高的硝酸钾晶体,可以重复上述相关步骤,叫做“重结晶”或“再结晶”。
注:最近在教学中,碰到了这种情况,故在此写下本文。
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