一、硝酸钾晶体的制备原理
1.盐的溶解度随温度的变化
氯化钠的溶解度随温度变化不大,而氯化钾、硝酸钠和硝酸钾在高温时具有较大的溶解度。温度降低时,氯化钾、硝酸钠的溶解度明显减小,而硝酸钾的溶解度则急剧下降。
本实验利用不同物质的溶解度随温度改变而发生不同变化的原理,用NaNO3和KCl通过复分解反应来制取KNO3,其反应的化学方程式为NaNO3+KClKNO3↓+NaCl。
在NaNO3和KCl的混合溶液中,同时存在Na+、K+、Cl-和NO四种离子。若将一定浓度的硝酸钠和氯化钾混合溶液加热至沸腾,使溶液浓缩,将有NaCl晶体析出。趁热过滤,即可分离出NaCl晶体。将滤液冷却至室温,可使KNO3晶体析出。经减压过滤分离出的硝酸钾粗产品可用重结晶法加以提纯。
2.结晶和重结晶
结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程,其原理是根据混合物中各成分在某种溶剂里溶解度的不同,通过蒸发减少溶剂或降低温度使溶解度减小,从而使晶体析出,分为蒸发结晶和冷却结晶。
将第一次结晶得到的晶体溶于少量溶剂中,然后再进行蒸发(或冷却)、结晶、过滤,如此反复的操作称为重结晶。
3.影响晶粒生成的条件
晶体颗粒的大小与结晶条件有关,溶质的溶解度越小,或溶液的浓度越高,或溶剂的蒸发速率越快,或溶液冷却的越快,析出的晶粒就越细小。在实际操作中,常根据需要,控制适宜的结晶条件,以得到大小合适的晶体颗粒。
当溶液发生过饱和现象时,振荡容器,用玻璃棒搅动或轻轻地摩擦器壁,或投入几粒晶体(晶种),都可促使晶体析出。
思考1:如果要制备颗粒较大的硝酸钾晶体,应该怎样选择结晶条件?
提示 溶质的溶解度越大,或溶液的浓度越小,或溶剂蒸发速率越慢,或溶液冷却得越慢,析出的晶粒就