1. 首页
  2. 化学
  3. 初中化学
  4. 过滤称量器—天平结晶关于溶液的计算固体溶解度

以下是某化学兴趣小组实施的从硝酸钾、氯化钠、氯化钾的混合物(其中氯化钠和氯化钾的质量和小于总质量的3%)中分离出硝酸钾的实验步骤:(三种物质的溶解度曲线见图)Ⅰ.用托盘天

一、题文

以下是某化学兴趣小组实施的从硝酸钾、氯化钠、氯化钾的混合物(其中氯化钠和氯化钾的质量和小于总质量的3%)中分离出硝酸钾的实验步骤:(三种物质的溶解度曲线见图)
Ⅰ.用托盘天平称得样品的总质量为87.5g;
Ⅱ.配制成80℃左右的饱和溶液;
Ⅲ.将热饱和溶液冷却至室温(20℃)后进行过滤,并用少最水洗涤2~3次;
Ⅳ.取出过滤器中的固体干燥后分装.
请回答以下问题:
(1)用天平称取87.5g样品时,砝码应放在天平的______盘;
(2)某同学发现,无论将称量物还是砝码放置于托盘中时,天平均不发生偏转,原因是______.
A、天平未放置于水平桌面上B、天平没有调零
C、托盘下的垫圈未取下D、游码未归零
(3)将这些样品制成80℃左右的热饱和溶液,约需______水(填序号);
A、12.5mL        B、50 mL        C、100 mL         D、112.5mL
(4)该实验中,玻璃棒除了用于搅拌和引流外,还用于______;
(5)步骤Ⅲ中,只能用少量水洗涤固体的原因是______;
(6)过滤并洗涤后,氯化钾存在于______中;
(7)如果实验中热饱和溶液未完全冷却至室温就进行过滤将会影响晶体的产量,理由是______.

考点提示:过滤,称量器—天平,结晶,关于溶液的计算,固体溶解度

二、答案

(1)用托盘天平称量物体时应遵循左物右码的原则.故答案为:右
(2)天平在使用前应先把托盘下的垫圈取下,不然会出现无论将称量物还是砝码放置于托盘中时,天平均不发生偏转.
故选C
(3)从表格数据中得到80℃时硝酸钾的溶解度大约是170g,所以溶解大约87.5g的硝酸钾用水量≈
87.5×100
170
≈51mL.故选B
(4)当过滤结束后,含需要把滤纸上的晶体取下来放到其它容器中,此时就要用到玻璃棒,故答案为:转移固体.
(5)过滤结束后还需要把晶体表面的离子洗去,但洗涤时不能用水太多,因为此晶体是可溶性的,若用水太多,会损失的晶体较多,故答案为;因为晶体易溶于水,洗涤晶体时用水越少,晶体损失越少.
(6)因为氯化钾、氯化钠的溶解度随温度变化不大,而硝酸钾的溶解度随温度变化很大,当把热的饱和溶液冷却到室温后,绝大多数的硝酸钾会从溶液中析出来,而氯化钠、氯化钾仍然留在溶液中,故答案为:滤液.
(7)如果实验根据溶解度曲线可知,若硝酸钾饱和溶液在较高温度下结晶,析出的晶体质量较少.影响硝酸钾的析出量.故答案为:根据溶解度曲线可知,若硝酸钾饱和溶液在较高温度下结晶,析出的晶体质量较少.

三、考点梳理

知名教师分析,《以下是某化学兴趣小组实施的从硝酸钾、氯化钠、氯化钾的混合物(其中氯化钠和氯化钾的质量和小于总质量的3%)中分离出硝酸钾的实验步骤:(三种物质的溶解度曲线见图)Ⅰ.用托盘天》这道题主要考你对 过滤称量器—天平结晶关于溶液的计算固体溶解度 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:过滤,称量器—天平,结晶,关于溶液的计算,固体溶解度

考点名称:过滤
  • 过滤定义:
    利用介质滤除水中杂质的方法。

    通过特殊装置将流体提纯净化的过程,过滤的方式很多,使用的物系也很广泛,固-液、固-气、大颗粒、小颗粒都很常见。
    在推动力或者其他外力作用下悬浮液(或含固体颗粒发热气体)中的液体(或气体)透过介质,固体颗粒及其他物质被过滤介质截留,从而使固体及其他物质与液体(或气体)分离的操作。

  • 过滤归纳:

    过滤的原理其中一种能溶于水,另一种不能溶于水,则可以先把它们充分溶于水中,再进行过滤分离
    制作过滤器把一张圆形滤纸连续对折两次,得到一个四层的扇形滤纸,然后再用手捏住最外面一层滤纸展开,便得到一个一边是一层,另一边是三层的滤纸,用少量水润湿一下,把它贴在漏斗内壁上即可。
    用到的仪器铁架台(带铁圈)、烧杯、漏斗、玻璃棒、滤纸等
    过滤装置
    注意事项操作注意事项有:一贴、二低、三靠。
    一贴:滤纸紧贴漏斗内壁,以没有气泡为准,可加快过滤的速度;
    二低:滤纸边缘低于漏斗边缘;漏斗内液面低于滤纸边缘,防止液体从滤纸与漏斗之间的间隙流下,使过滤不充分;
    三靠:盛待过滤液体的烧杯紧靠引流的玻璃棒,防止液体溅到漏斗外丽;玻璃棒的下端紧靠在三层滤纸上,防止戳破滤纸;漏斗下端长的那侧管口紧靠烧杯内壁,防止液体溅出
    过滤失败的原因①滤纸破损;②过滤时液面高于滤纸边缘; ③收集滤液的烧杯不洁净
    过滤操作实验口诀斗架烧杯玻璃棒,滤纸漏斗角一样。
    过滤之前要静置,三靠两低不要忘。

  •  

考点名称:称量器—天平
  • 定义:
    天平是用于称量物体质量,狭义上也叫托盘天平(实验室中多用托盘天平)。

    常用的精确度不高的天平,由托盘、指针、横梁、标尺、游码、砝码、平衡螺母、分度盘等组成。分度值一般为0.1或0.2克。

    一种衡器:由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂每个臂上挂着一个盘,其中一个盘里放着已知重量的物体另一个盘里放待称重的物体,固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时的偏转就指示出待称重物体的重量。
            

  • 托盘天平的使用方法:
    (1)要放置在水平的地方。游码要归零。
    (2)调节平衡螺母(天平两端的螺母)调节零点直至指针对准中央刻度线。
    (3)左托盘放称量物,右托盘放砝码(左物右码)。根据称量物的性状应放在玻璃器皿或洁净的纸上,事先应在同一天平上称得玻璃器皿或纸片的质量,然后称量待称物质。
    (4)添加砝码从估计称量物的最大值加起,逐步减小。托盘天平只能称准到0.1克。加减砝码并移动标尺上的游码,直至指针再次对准中央刻度线。
    (5)过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称(或在特殊器皿中称量)。
    (6)物体的质量=砝码重量+游码所显示的度数
    (7)取用砝码必须用镊子轻拿轻放,取下的砝码应放在砝码盒中,称量完毕,应把游码移回零点。
    (8)称量干燥的固体药品时,应在两个托盘上各放一张相同质量的纸,然后把药品放在纸上称量。
    (9)易潮解的药品,必须放在玻璃器皿上(如:小烧杯、表面皿)里称量。
    (10)砝码若生锈,测量结果偏小;砝码若磨损,测量结果偏大。
  • 解题技巧:
    1、定物称量:是指对某一物质,用托盘天平称量其质量,例如要称出一铁块的质量。
    方法:
    ①先将游码归零,再调节托盘天平左、右的平衡螺母,至平衡。
    ②在左盘上放铁块。
    ③向右盘添加砝码,先加质量大的砝码,再加质量小的砝码,最后移动游码,直至天平平衡。砝码和游码的示数和即为铁块的质量。

    2、定量称量:是指用托盘天平称量出一定质量的某物质。例如要称量5.5gNaCl。
    方法:
    ①调节托盘天平平衡螺母至天平平衡。
    ②在左、右两盘各放一张质量相同的纸。
    ③向右盘添加5g砝码,再移动游码至0.5g处。
    ④向左盘不断地加入NaCl.
  • 天平的分类:
    有狭义和广义之分。
    狭义的天平专指双盘等臂机械天平,是利用等臂杠杆平衡原理,将被测物与相应砝码比较衡量,从而确定被测物质量的一种衡器。
    广义的天平则包括双盘等臂机械天平、单盘不等臂机械天平和电子天平3类。
    双盘等臂机械天平,一般按结构分为普通标牌天平、微分标牌天平和架盘天平3种。
    也可按用途分为检定天平、分析天平、精密天平和普通天平4种。
    ①检定天平:是计量部门、商检部门或其他有关部门或工厂专门用来检查或校准砝码的天平。
    ②分析天平:是用于化学分析和物质精确衡量的高准确度天平。在大多数情况下,这类天平的最小分度值都小于最大称量的 10-5。分析天平可按衡量范围和最小分度值分为常量天平(称量和最小分度值分别为100~200g和0.01~1mg)、半微量天平(30~100g和1~10g)、微量天平(3~30g和0.1~1g)和超微量天平(3~5g和0.1g以下)。
    ③精密天平:广泛应用于各种物质的精密衡量,其最小分度值通常为最大称量的10-5~10-4。
    ④普通天平:用作物质的一般衡量。最小分度值等于或大于最大称量的10-4。
考点名称:结晶
  • 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KNO3的混合物中NaCl多而KNO3少时,即可采用此法,先分离出NaCl,再分离出KNO3
    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KNO3的混合物中KNO3多而NaCl少时,即可采用此法,先分离出KNO3,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KNO3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。
考点名称:关于溶液的计算
  • 溶质质量分数:
    1.  概念:溶液中溶质的质量分数是溶质质量与溶液质量之比。

    2. 表达式:
    溶质质量分数==

    3. 含义:溶质质量分数的含义是指每100份质量的溶液中含有溶质的质份为多少。如100g10%的NaCl溶液中含有10gNaCl.。不要误认为是100g水中含有10gNaCl。
  • 应用溶质质量分数公式的注意事项:
    ①溶质的质量是指形成溶液的那部分溶质,没有进入溶液的溶质不在考虑范围之内。如在20℃时,100g水中最多能溶解36gNaCl,则20gNaCl放入50g 水中溶解后,溶质的质量只能是18g。

    ②溶液的质量是该溶液中溶解的全部溶质的质量与溶剂的质量之和(可以是一种或几种溶质)。

    ③计算时质量单位应统一。

    ④由于溶液的组成是指溶液中各成分在质量方面的关系,因此,对溶液组成的变化来说,某物质的质量分数只有在不超过其最大溶解范围时才有意义。
    例如在20℃时,NaCl溶液中溶质的质量分数最大为26.5%,此时为该温度下氯化钠的饱和溶液,再向溶液中加入溶质也不会再溶解,浓度也不会再增大。因此离开实际去讨论溶质质量分数更大的NaCl溶液是没有意义的。

    ⑤运用溶质质量分数表示溶液时,必须分清溶质的质量、溶剂的质量和溶液的质量。
    a.结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。如CuSO4·5H2O溶于水时,溶质是CuSO4
    溶质质量分数= ×100%
    b.当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na2O溶于水时发生如下反应:Na2O+H2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
    溶液的溶质质量分数=
    c.若两种物质能发生反应,有沉淀或气体生成,此时溶液中的溶质质量分数=
  • 影响溶质质量分数的因素:
    (1)影响溶质质量分数的因素是溶质、溶剂的质录,与温度、是否饱和无关。在改变温度的过程中若引起溶液中溶质、溶剂质量改变,溶质的质量分数也会改变,但归根结底,变温时必须考虑溶质、溶剂的质量是否改变。因而,影响溶质的质量分数的因素还是溶质、溶剂的质量。例如:
    ①将饱和的NaNO3溶液降低温度,由于析出品体,溶液中溶质的质缺减少,溶剂的质量不变,所以溶液中溶质的质量分数变小。
    ②将饱和的NaNO3溶液升高温度,只是溶液变成了不饱和溶液,溶液中溶质、溶剂的质量不变,因而溶液中溶质的质量分数不变。
    (2)不要认为饱和溶液变成不饱和溶液,溶质的质量分数就变小;也不要认为不饱和溶液变成饱和溶液,溶质的质量分数就变大;要具体问题具体分析。

    有关溶质质量分数计算的类型
    (1)利用公式的基本计算
    ①已知溶质、溶剂的质量,求溶质的质量分数。
    直接利用公式:溶质的质量分数=×100%
    ②已知溶液、溶质的质量分数,求溶质、溶剂的质量。
    利用公式:溶质的质量=溶液的质量×溶质的质量分数
    溶剂的质量=溶液的质量一溶质的质量
    ③已知溶质的质量、溶质的质量分数,求溶液的质量。
    利用公式:溶液的质量=溶质的质量÷溶质的质量分数
    ④质量、体积、密度与溶质质量分数的换算
    当溶液的量用体积表示时,计算时应首先将溶液的体积换算成质量后再进行相关计算。因为计算溶质的质量分数的公式中各种量都是以质量来表示的,不能以体积的数据来代替。
    利用公式:溶液的质量=溶液的体积×溶液的密度

    (2)溶液的稀释与浓缩
    方法计算依据计算公式
    溶液的稀释①加水稀释
    ②加稀溶液稀释
    ①加水稀释前后,溶液中溶质的质量不变
    ②用稀溶液稀释浓溶液时。稀溶液中溶质的质量与浓溶液中溶质的质量之和等于混合后溶液中溶质的质量
    加水稀释:稀释前后溶液中溶质的质量不变 m×ω%=(m+m)×ω%
    溶液的浓缩①添加溶质 ②蒸发溶剂 ③加入浓溶液①原溶液中的溶质与后加入的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量
    ②蒸发溶剂前后溶液中溶质的质量不变(没有溶质析出)
    ③原溶液中的溶质与后加入浓溶液中的溶质质量之和等于混合后溶液中的溶质质量
    蒸发浓缩:浓缩前后溶液中溶质的质量不变(m-m)×ω%=m×ω%
    注意:
    a.几种溶液混合,溶液的体积不能简单相加,即V≠VA+VB
    b.混合后溶液的质量、溶质的质量可以相加,即m=mA+mB
    c. 要求混合后溶液的总体积,必须依据公式V=m/ρ,所以要知道混合溶液的密度才能求出总体积。

    (3)饱和溶液中溶质质量分数的计算
    a. 固体溶解度的计算公式
    根据固体溶解度的计算公式[溶解度(S)=×100g]可推导出:
    b. 溶解度与溶质质量分数的关系
    溶解度溶质质量分数
    意义物质溶解性的量度,受外界温度的影响表示溶液中溶质质量的多少,不受外界条件影响
    容积要求100g无要求
    温度要求与温度有关一般与温度无关
    溶液是否饱和一定达到饱和不一定饱和
    计算公式×100g
    单位无单位
    联系饱和溶液中溶质的质量分数=

    特殊的溶质质量分数的计算:
    (1)结晶水合物溶于水时,其溶质指不含结晶水的化合物。
    如CuSO4·5H2O溶于水时,溶质是CuSO4
    溶质质量分数= ×100%

    (2)溶质只能是已溶解的那一部分,没有溶解的不能做溶质计算
    如20℃时,20gNaCl投入到50g中水中(20℃时,NaCl的溶解度为36g)。20℃时50g水最多只能溶解18gNaCl,如溶质的质量为18g,而不是20g,所以该NaCl溶液的质量分数=18g/(50g+18g)×100%=26.5%。

    (3)当某些化合物溶于水时与水发生了反应,此时溶液中的溶质是反应后生成的物质。如Na2O溶于水时发生如下反应:Na2O+H2O==2NaOH。反应后的溶质是NaOH,此
    溶液的溶质质量分数=

    (4)某混合物溶于水,要计算某一溶质的质量分数,溶液的质量包括混合物与水的质量
    如5gNaCl和1gKNO3的混合物溶于100g水,计算NaCl的溶质质量分数:
    ω(NaCl)=5g/(5g+1g+100g)×100%=4.7%。

    (5)利用元素的质量分数进行计算
    溶液中溶质的质量分数与溶质中某元素的质量分数之间有着联系。溶液的溶质质量分数×溶质中某元素的质量分数=溶液中某元素的质量分数。

    溶质质量分数的不变规律:
    (1)从一瓶溶液中不论取出多少溶液,取出溶液及剩余溶液的溶质质量分数与原来溶液中溶质质量分数相同。
    (2)溶质、溶质质量分数均相同的两种溶液混合,所得溶液的质量分数保持不变。
    (3)一定温度时,向某饱和溶液中加入该溶质,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
    (4)一定温度时,对某饱和溶液恒温蒸发溶剂,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
    (5)对于溶解度随温度升高而增大的物质来说,将其饱和溶液(底部没有固体时)升高温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。而对于溶解度随温度升高而减小的物质(熟石灰)来说,降低温度,所得溶液的溶质质量分数保持不变。
考点名称:固体溶解度
  • 概念:
    在一定温度下,某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在这种溶剂里,该温度下的溶解度。


  • 正确理解溶解度概念的要素:
    ①条件:在一定温度下,影响固体物质溶解度的内因是溶质和溶剂的性质,而外因就是温度。如果温度改变,则固体物质的溶解度也会改变,因此只有指明温度时,溶解度才有意义。
    ②标准:“在100g溶剂里”,需强调和注意的是:此处100g是溶剂的质量,而不是溶液的质量。
    ③状态:“达到饱和状态”,溶解度是衡址同一条件下某种物质溶解能力大小的标准,只有达到该条件下溶解的最大值,才可知其溶解度,因此必须要求“达到饱和状态”。
    ④单位:溶解度是所溶解的质量,常用单位为克(g)。
  • 概念的理解:
    ①如果不指明溶剂,通常所说的溶解度是指固体物质在水中的溶解度。
    ②溶解度概念中的四个关键点:“一定温度,100g 溶剂、饱和状态、溶解的质量”是同时存在的,只有四个关键点都体现出来了,溶解度的概念和应用才是有意义的,否则没有意义,说法也是不正确的。

    溶解度曲线:

    在平面直角坐标系里用横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度,画出某物质的溶解度随温度变化的曲线,叫这种物质的溶解度曲线。
    ①表示意义
    a.表示某物质在不同温度下的溶解度和溶解度随温度变化的情况;
    b.溶解度曲线上的每一个点表示该溶质在某一温度下的溶解度;
    c.两条曲线的交点表示这两种物质在某一相同温度下具有相同的溶解度;
    d.曲线下方的点表示溶液是不饱和溶液;
    e.在溶解度曲线上方靠近曲线的点表示过饱和溶液(一般物质在较高温度下制成饱和溶液,快速地降到室温,溶液中溶解的溶质的质量超过室温的溶解度,但尚未析出晶体时的溶液叫过饱和溶液)。

    ②溶解度曲线的变化规律
    a.有些固体物质的溶解度受温度影响较大,表现在曲线“坡度”比较“陡”,如KNO3
    b.少数固体物质的溶解度受温度的影响很小,表现在曲线“坡度”比较“平”,如NaCl 。
    c.极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小,表现在曲线“坡度”下降,如Ca(OH)2

    ③应用
    a.根据溶解度曲线可以查出某物质在一定温度下的溶解度;
    b.可以比较不同物质在同一温度下的溶解度大小;
    c.可以知道某物质的溶解度随温度的变化情况;
    d.可以选择对混合物进行分离或提纯的方法;
    e.确定如何制得某温度时某物质的饱和溶液的方法等。

    运用溶解度曲线判断混合物分离、提纯的方法:
         根据溶解度曲线受温度变化的影响,通过改变温度或蒸发溶剂,使溶质结晶折出,从而达到混合物分离、提纯的目的。如KNO3和NaCl的混合物的分离。 (KNO3,NaCl溶解度曲线如图)

     (1)温度变化对物质溶解度影响较大,要提纯这类物质。可采用降温结晶法。
    具体的步骤为:①配制高温时的饱和溶液,②降温,③过滤,④干燥。如KNO3中混有少量的NaCl,提纯KNO3可用此法。

    (2)温度变化对物质溶解度影响较小,要提纯这类物质,可用蒸发溶剂法。
    具体步骤为:①溶解,②蒸发溶剂,③趁热过滤,④干燥。如NaCl中混有少量KNO3,要提纯NaCl,可配制溶液,然后蒸发溶剂,NaCl结晶析出,而KNO3在较高温度下,还没有达到饱和,不会结晶,趁热过滤,可得到较纯净的NaCl。

本文来自投稿,不代表本站立场,如若转载,请注明出处:https://www.planabc.net/huaxue/148482.html