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衡水二中学霸总结高中化学实验中的晶体洗涤大有讲究

2020-2-28 16:22| 发布者: admin| 查看: 570| 评论: 0


     化学高考试题中,经常涉及对所得晶体或固体残渣进行洗涤,洗涤大有讲究,要考虑几个方面,如:为什么要洗涤?用什么洗涤?怎样洗涤?怎样证明已经洗涤干净?等等。
  一、关于洗涤的目的
  关于晶体或残渣为什么要洗涤,即洗涤的目的,常见有:①除去杂质:除去晶体表面的可溶性杂质。②提高产率:洗涤过滤所得到的残渣,把有用的物质,如目标产物尽可能洗出来。③防止污染环境:如果滤渣表面有一些对环境有害的物质,如重金属离子或CN-,为了防止污染环境,往往对残渣进行洗涤。
  例1(北京卷改编)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略):
  I从废液中提纯并结晶处FeSO4·7H2O;

      II将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液;

      Ⅲ将浊液过滤;

      Ⅳ用90℃热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体;

      V煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体。

      已知:NH4HCO3在热水中分解。
  问题:IV中为什么要用热水洗涤?
  解析:FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,在得到FeCO3的浊液里含有杂质离子SO42-和过量的NH4HCO3,由于NH4HCO3在热水中会分解,这样就除去了NH4HCO3,另外也可除去SO42-。所以,答案为:可以除去可溶性的杂质SO42-和NH4HCO3
  例2(江苏题):钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2]等。某主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2,其部分工艺流程如下:  

衡水二中学霸总结高中化学实验中的晶体洗涤大有讲究

  问题:上述流程中洗涤的目的是 。
  解析:钡泥加入稀硝酸后BaCO3、BaSiO3变为Ba2+、CO2气体、H4SiO4(或H2SiO3)沉淀,BaSO3转化为BaSO4,Ba(FeO2)2转化为Ba2+和Fe3+,加入沉淀如BaCO3,可控制溶液的PH=4~5,把Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,接着加入Ba(OH)2可把少量的HNO3转化为Ba(NO3)2,这里洗涤的目的是把滤渣表面的硝酸钡除去,防止污染环境,这是标准答案。笔者认为把洗涤液又加入到初始的溶液中,相当于残液又被利用,提高了原料钡泥的利用率。所以,最佳答案为:减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染;提高原料钡泥的利用率。
  二、关于洗涤的试剂
  对于用什么洗涤,我们经常可以用以下几种:①蒸馏水;②冷水;③有机溶剂,如酒精、丙酮等;④该物质的饱和溶液。一般经常用的洗涤剂是蒸馏水,如果用其他的洗涤剂,必有其“独特”之处。用冷水可适当降低晶体因为溶解而造成损失。用酒精等有机溶剂洗涤的好处常见有:可以降低晶体因溶解而造成损失,可以除去表面的可溶性杂质和水分;酒精易挥发,晶体易干燥。注意:有特殊的物质其溶解度随温度升高而下降的,可以采用热蒸馏水洗涤。用该物质的饱和溶液可以使因为溶解造成的损失降到最低。
  例1(江苏题):硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过下列实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体:
  ①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废铁屑用水洗涤2~3遍;
  ②向洗涤过的废铁屑加入过量的稀硫酸,控制温度50~80℃之间至铁屑耗尽;
  ③趁热过滤,将滤液转入到密闭容器中,静置、冷却结晶;
  ④待结晶完毕后,滤出晶体化学论文化工论文,用少量冰水2~3次,再用滤纸将晶体吸干;
  ⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存。
  问题:实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体,其目的是_____________;_______________。
  解析:冰水作为洗涤剂,应该从两方面来说明。首先它是水,可以将某些可溶性的杂质溶解而除去;其次,要说明作为冰水温度低有什么好处。参考答案为:洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质;用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4

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