基础化学实验I(无机化学部分)

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实验八 氯化钠的提纯 一、实验目的

1.学会用化学方法提纯粗食盐,同时为进一步精制成试剂级纯度的氯化钠提供原料;

2.练习台秤的使用以及加热、溶解、常压过滤、减压过滤、蒸发浓缩、结晶、干燥等基本操作; 3.学习食盐中Ca2+、Mg2+、SO42-的定性检验方法。 二、实验原理

1.在粗盐中滴加BaCl2除去SO42- Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

2.在滤液中滴加NaOH、Na2CO3除去 Mg2+ 、Ca2+、Ba2+、Fe3+

Mg2++2OH- = Mg(OH)2↓ Ca2++CO32- = CaCO3↓ Ba2++CO32- = BaCO3↓ Fe3+ + 3OH - = Fe(OH)3↓

3.用HCl中和滤液中过量的OH -、CO32- H+ + OH - = H2O CO32- + 2H+ = CO2↑ + H2O [教学重点]

常压过滤、减压过滤、蒸发(浓缩)、结晶等操作

[教学难点]

常压过滤、减压过滤、蒸发(浓缩)、结晶等操作

[实验用品]

仪器:烧杯、量筒、长颈漏斗、吸滤瓶、布氏漏斗、石棉网、泥三角、蒸发皿、

台秤、循环水真空泵

L-1Na2CO3、 m l L-1NaOH 、2 m l L-1HCl、1 m l L-1BaCl2、 药品: 1 m l

粗食盐

材料:定性滤纸(Φ1 .5、11、9)、广泛pH试纸 [基本操作] 补充内容 1.固体溶解 2.固液分离 (1)倾析法 (2)过滤法

A常压过滤:滤纸的选择、漏斗、滤纸的折叠、过滤和转移、洗涤 B减压过滤: C热过滤 (3)离心分离法 3.蒸发(浓缩) 4.结晶(重结晶) 三、实验步骤 1.粗食盐的提纯

2.产品纯度的检验 实验现象 检验项目 SO42- Ca2+ Mg2+ 3.实验结果 产品外观: 产品质量(g): 产率(%): 四、注意事项

1.常压过滤,注意“一提,二低,三靠”,滤纸的边角撕去一角。

2.减压过滤时,布氏漏斗管下方的斜口要对着吸滤瓶的支管口;先接橡皮管,开水泵,后转入

结晶液;结束时,先拔去橡皮管,后关水泵。

3.蒸发皿可直接加热,但不能骤冷,溶液体积应少于其容积的2/3。

4.蒸发浓缩至稠粥状即可,不能蒸干,否则带入K+(KCl溶解度较大,且浓度低,留在母液中)。 五、问题与讨论 1.误差分析。

检验方法 粗食盐 加入BaCl2溶液 加入(NH4)2C2O4溶液 加入NaOH溶液和镁试剂 纯NaCl 2.怎样检验溶液中的SO42-、Ca2+、Mg2+等离子是否沉淀完全? 3.为什么要分两步过滤?

答:因为 KspBaSO4 = 1.08×10-10 KspBaCO3 = 8.1×10-9

KspBaSO4略小于 KspBaCO3,如不先除去BaSO4沉淀,由于加入Na2CO3,使[CO32-]增大,则BaSO4沉淀转为BaCO3沉淀,使SO42-留在溶液中。

实验九 硫酸亚铁铵的制备及检验 一、实验目的

1.了解复盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的制备原理; 2.练习水浴加热、过滤、蒸发、结晶、干燥等基本操作; 3.学习Fe3+的限量分析方法—目视比色法。 [教学重点]

复盐的制备 [教学难点]

水浴加热、减压过滤 [实验用品]

仪器:台秤、锥形瓶、水浴锅、布氏漏斗、吸滤瓶

试剂:(NH4)2SO4(s)、3 mol·L-1H2SO4、10%Na2CO3、95%乙醇、1.0 mol·L-1KCNS、2.0 mol·L-1HCl、0.01

mg·mL-1Fe3+标准溶液、铁屑或还原铁粉

二、实验原理

(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(392)即莫尔盐,是一种透明、浅蓝绿色单斜晶体。由于复盐在水中的溶解度比组成中的每一个组分的溶解度都要小,因此只需要将FeSO4(152)与(NH4)2SO4(132)的浓溶液混合,反应后,即得莫尔盐。

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑

FeSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O = (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O

三、实验步骤

1.硫酸亚铁铵的制备

(1)简单流程:废铁屑先用纯碱溶液煮10分钟,除去油污

Fe(2.0g) + 20 mL3mol·L-1 H2SO4水浴加热约30 min, 至不再有气泡,再加1 mLH2SO4 ↓趁热过滤 加入(NH4)2SO4(4.0g)小火加热溶解、蒸发至表面出现晶膜,冷却结晶 ↓减压过滤 95%乙醇洗涤产品,称重,计算产率,检验产品质量 (2)实验过程主要现象

2.硫酸亚铁铵的检验(Fe3+的限量分析—比色法) (1)Fe3+标准溶液的配制

用移液管吸取0.01 mol·L-1Fe3+标准溶液分别为:5.00 mL、10.00 mL和20.00 mL于3支25 mL比色管中,各加入2.00 mL 2.0 mol·L-1HCl溶液和0.50 mL 1.0 mol·l-1KCNS溶液,用含氧较

少的去离子水稀释至刻度,摇匀。得到25.00 mL溶液中含Fe3+0.05 mg、0.10 mg、0.20 mg三个级别Fe3+的标准溶液,它们分别为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级试剂中Fe3+的最高允许含量。 (2)试样溶液的配制

称取1.00 g产品于25 mL比色管中,加入2.00 mL 2.0 mol·L-1HCl溶液和0.50 mL 1.0 mol·l-1KCNS溶液,用含氧较少的去离子水稀释至刻度,摇匀。与标准色阶比较,确定产品级别。 (3)实验结果:产品外观 产品质量 (g)

产率(%) 产品等级

四、注意事项

1.第一步反应在150 mL锥形瓶中进行,水浴加热时,应添加少量H2O,以防FeSO4晶体析出;补加1 mLH2SO4防止Fe2+ 氧化为 Fe3+;

2.反应过程中产生大量废气,应注意通风;

3.、热过滤时,应先将布氏漏斗和吸滤瓶洗净并预热;

4.第二步反应在蒸发皿中进行,FeSO4∶(NH4)2SO4 = 1∶0.75(质量比),先小火加热至(NH4)2SO4溶解,继续小火加热蒸发,至表面有晶体析出为止,冷却结晶,减压过滤。 五、提问

1.在蒸发、浓缩过程中,若溶液变黄,是什么原因?如何处理?

答:溶液变黄是因为酸少,Fe2+变氧化为Fe3+(黄),处理方法是在溶液中加Fe屑,转为绿色溶液后,再加1 mLH2SO4. 六、产率分析

产率偏低:(1)热过滤时,部分产品流失;(2)反应不充分。 产率偏高:(1)出现Fe3+后又加Fe屑;(2)可能含部分(NH4)2SO4。

实验十 五水硫酸铜的制备 一、实验目的

1. 了解由不活泼金属与酸作用制备盐的方法; 2. 学会重结晶法提纯五水硫酸铜的方法及操作;

3. 掌握水浴加热、溶解与结晶、减压过滤、蒸发与浓缩等基本操作; 4. 巩固台秤、量筒、pH试纸的使用等基本操作。 [重点难点]

重点:五水硫酸铜的制备及提纯 难点:趁热过滤、蒸发浓缩、重结晶 [基本操作]

倾析法、水浴加热、趁热过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、重结晶 二、实验原理

制备方法:

方案1 Cu + 2HNO3 + H2SO4 == CuSO4 + 2NO2↑+ H2O 方案2 Cu + H2O2 + H2SO4 == CuSO4 + 2H2O 方案3 Cu + O2 == 2CuO

CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O

重结晶法提纯:由于废铜屑不纯,所得CuSO4溶液中常含有一些不溶性杂质或可溶性杂质,不溶性杂质可过滤除去,可溶性杂质常用化学方法去除。

由于五水硫酸铜在水中的溶解度随温度升高而明显增大,因此,硫酸铜粗产品中的杂质可通过重结晶法提纯使杂质留在母液中,从而得到纯度较高的硫酸铜晶体。 三、[实验步骤

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