结晶定义:
水的结晶
1、物质从液态(溶液或溶融状态)或气态形成晶体的过程。
2、晶体,即原子、离子或分子按一定的空间次序排列而形成的固体。也叫结晶体。
结晶方法:
一般为两种,一种是蒸发结晶,一种是降温结晶。
1、蒸发结晶
(1)原理
蒸发结晶:蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的溶质就会呈晶体析出,叫蒸发结晶。例如:当NaCl和KNO
3的混合物中NaCl多而KNO
3少时,即可采用此法,先分离出NaCl,再分离出KNO
3。
可以观察溶解度曲线,溶解度随温度升高而升高得很明显时,这个溶质叫陡升型,反之叫缓升型。
当陡升型溶液中混有缓升型时,若要分离出陡升型,可以用降温结晶的方法分离,若要分离出缓升型的溶质,可以用蒸发结晶的方法,也就是说,蒸发结晶适合溶解度随温度变化不大的物质,如:氯化钠。
如硝酸钾就属于陡升型,氯化钠属于缓升型,所以可以用蒸发结晶来分离出氯化钠,也可以用降温结晶分离出硝酸钾。
(2)实验过程
在蒸发皿中进行,蒸发皿放于铁架台的铁圈上,倒入液体不超过蒸发皿容积的2/3,蒸发过程中不断用玻璃棒搅拌液体,防止受热不均,液体飞溅。看到有大量固体析出,或者仅余少量液体时,停止加热,利用余热将液体蒸干
2、降温结晶
先加热溶液,蒸发溶剂成饱和溶液,此时降低热饱和溶液的温度,溶解度随温度变化较大的溶质就会呈晶体析出,叫降温结晶。例如:当NaCl和KNO
3的混合物中KNO
3多而NaCl少时,即可采用此法,先分离出KNO
3,再分离出NaCl。
降温结晶后,溶质的质量变小;溶剂的质量不变;溶液的质量变小;溶质质量分数变小;溶液的状态是饱和状态。
(1)原理
①降温结晶的原理是温度降低,物质的溶解度减小,溶液达到饱和了,多余的即不能溶解的溶质就会析出。蒸发结晶的原理是恒温情况下或蒸发前后的温度不变,溶解度不变,水分减少,溶液达到饱和了即多余的溶质就会析出。例如盐碱湖夏天晒盐,冬天捞碱,就是这个道理。
②如果两种可溶物质混合后的分离或提纯,谁多容易达到饱和,就用谁的结晶方法,如氯化钠中含有少量的碳酸钠杂质,就要用到氯化钠的结晶方法即蒸发结晶,反之则用降温结晶。
③当然有关了。溶解度曲线呈明显上升趋势的物质,其溶解度随温度变化较大,一般用降温结晶,溶解度曲线略平的物质,其溶解随温度变化不大,一般用蒸发结晶。
④补充说明:“谁容易达到饱和”就是说两种可溶物质中的哪一种物质的含量较大,那么它就先达到饱和。这时它就容易析出,我们就采用它的结晶方法。
⑤氢氧化钙和气体除外,因为其溶解度曲线为随温度升高而降低,所以采用冷却热饱和溶液时,应降温,其余方法相同。
结晶法分离混合物:
对于几种可溶性固态物质的混合物可根据它们的溶解度受温度影响大小的不同,采用结晶法分离。如分离KNO
3和少量NaCl的混合物,可先将它们配制成热饱和溶液,然后再采用冷却热饱和溶液的方法进行分离。
知识梳理:
1 、固体 + 水
①实验步骤:计算—称量—量取—溶解
②实验器材:托盘天平 + 药匙(或镊子) ;合适的量筒 + 胶头滴管;烧杯 + 玻璃棒
③注意事项:计算、称量和量取都要准确,溶解时固体要溶解完全
2 、液体 + 水
①实验步骤:计算—量取—溶解
②实验器材:合适的量筒 + 胶头滴管;烧杯 + 玻璃棒
③注意事项:计算、量取都要准确,同时需要两种不同规格的量筒
配制溶液的步骤:
(1)用溶质和水配制一定溶质质量分数的溶液①实验用品:托盘天平、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、药匙等。
②实验步骤:
计算→称量药品→量取水→搅拌溶解
a.计算所需溶质和水的质量;
b.用托盘天平称量所需溶质,倒入烧杯中;
c.把水的密度近似看作1g/cm
3,用量筒量取一定体积的水,倒入盛有溶质的烧杯里,用玻璃棒搅拌,使溶质溶解;
d.把配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签(标签中应包括药品的名称和溶液中溶质的质量分数),放到试剂柜中。
③导致溶液质量分数变化的因素
a.称量时物质和砝码的位置放错,如止确称量5.8gNaCl,应在右盘放置5g砝码,再用0.8g游码,若放错位置,将砝码放在天平的左盘,则实际称量NaCl的质量为5g-0.8g=4.2g,这样会导致配制的溶液溶质质量分数变小;
b.量筒量取水的体积时读取示数错误,读取示数时仰视读数所量取水的实际体积大于理论值,将会使配制的溶液溶质质量分数变小;读取示数时俯视读数所量取水的实际体积小于理论值,将会使配制的溶液溶质质量分数变大;
c.将量筒中的水倒入烧杯时洒落到外面或未倒净,将导致溶液溶质质最分数偏大;
d.所用固体不纯,将会导致溶液溶质质量分数偏小;
e.计算错误可能会导致溶液溶质质量分数偏大或偏小。
配制溶液时导致溶质质量分数变化的原因:
在配制一定质量和一定质量分数的溶液过程中,经常会出现所得溶液溶质质量分数偏大或偏小的情况。
1. 所配溶液溶质质量分数偏小的原因:
①从计算错误角度考虑:水的质量算多了,溶质的质量算少了;
②从用托盘大平称量的角度考虑:天平读数有问题。药品和砝码放颠倒了,左盘放纸片但右盘没有放纸片,调零时,游码未拨回“0”刻度等;
③从用量筒量取液体的角度考虑:量取溶剂时,仰视读数了;
④从转移药品角度考虑:烧杯不干燥或烧杯内有水,量筒中的液体溶质未全部倒人烧杯中;
⑤从药品的纯度角度考虑:溶质中含有杂质
2. 所配溶液溶质质量分数偏大的原因
①称量时,所用砝码已生锈或沾有油污;②量取溶剂时,俯视读数了。
综合配制溶液的计算利用:
所提供的信息可选取多种方案配制所需的溶液。如现有KCl固体、蒸馏水、5%的KCl溶液、15%的KCl溶液,配制100g10%的KCl溶液,其方案有:
|
所需药品 |
主要步骤 |
一 |
10gKCl+90g蒸馏水 |
用天平称量10gKCl,用量筒量取90ml水,分别倒入烧杯,用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失 |
二 |
66.7g15%的KCl溶液33.3g蒸馏水 |
用量筒量取33.3mL水,用天平称66.7g15%的KCl溶液,混合均匀即可 |
三 |
5.3gKCl+94.7g 5%的KCl溶液 |
用天平称量5.3gKCl固体和94.7g 5%的KCl溶液,将5.3gKCl倒入94.7g5%的KCl溶液中,用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失 |
四 |
50g5%KCl溶液+50g15%KCl 溶液 |
用天平称量5%、15%的KCl溶液各50g,混合均匀即可 |
物质溶解性的概念:物质的溶解性表示在某温度和压强下,一种物质在另一种物质里溶解能力的大小。
影响因素:
溶解性的大小与溶质,溶剂的性质(内因)有关,也与温度,压强(外因)有关。
如:食盐易溶于水,却不易溶于油脂,油脂易溶于汽油里,却不易溶解在水里;气体溶质的溶解性与压强, 温度有关,而固体、液体溶质的溶解性一般只与温度有关,不考虑压强。
表示方法:溶解性即溶解能力的大小,常用易溶、可溶、微溶和难溶来表示。
物质溶解性和溶解度的关系:
①20℃时,根据各物质在水中的溶解度的大小,经物质的溶解性分类:
溶解度/g |
<0.01 |
0.01-1 |
1-10 |
>10 |
溶解性 |
难溶 |
微溶 |
可溶 |
易溶 |
②数周记忆法:
③绝对不溶于水的物质是不存在的。习惯上把难溶物质叫做“不溶”物质。
溶解性和溶解度的理解: 溶解性和溶解度都是物质的一种物理性质,不因溶质和溶剂的多少而改变,但与溶剂和溶质的性质有关,并受温度的影响。溶解性只是一般地说明某种物质在水里溶解能力的大小。通常用难溶(或不溶)、微溶、可溶、易溶等较粗略的概念表示;溶解度是衡量物质在某种溶剂里溶解性大小的尺度,是溶解性定量的表示方法。