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

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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。