化学家园

“测定硝酸钾在水中的溶解度并绘制它的溶解度曲线图”实验和探索

                                      

一、实验目的

1.明确本实验在初中化学教学中的作用及实验目的。2.探讨减小这个实验误差的方法。掌握做好这个实验的技术关键。3.进一步培养准备学生实验课的能力。

 

二、实验原理

固体的溶解度，是在一定温度下，某物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的量（单位为克）。

或表示为：

由上式可知，测定某固体物质的溶解度，就需要测知某物质在配制成饱和溶液时的温度、饱和溶液中某物质的质量和溶剂的质量。为此，可以通过两种途径来达到。

一种是固定温度，测定该温度下的饱和溶液及其中所含溶质（某物质）的质量。从而计算出这个温度下的某物质的溶解度。这就是溶质质量法。

另一种是固定溶质（某物质）和溶剂二者的质量，测定制成的溶液处于饱和状态——开始析出结晶时的温度。从而计算出所测温度下的某物质的溶解度。这就是结晶析出法。

本实验测定不同温度下硝酸钾在水中的溶解度，根据实验目的，采用了溶质质量法和结晶析出法。

 

三、实验用品

仪器

托盘天平（带砝码）                            一台

烧怀（250ml）                                 一只

烧怀（50ml）                                  一只

试管（ 35mm×130  mm，带双孔塞）              一支

试管（18mm×180mm）                           五支

玻璃棒                                        五根

温度计（ 100℃）                              一支

量筒（10ml）                                  一只

移液管（5ml，带刻度）                         一支

坩埚钳                                        一把

带圈玻璃搅拌器（大圈）                        一支

带圈玻璃搅拌器（小圈）                        一支

铁架台                                        一个

铁夹                                          二个

铁圈                                          一个

石棉网                                        一块

酒精灯                                        一盏

蒸发皿                                        一只

干燥器（带干燥剂CaCl₂）                       一个

洗瓶                                          一只

胶头滴管                                      一支

药品

硝酸钾（已经烘去水分并研细）（化学纯）

 

四、实验步骤

实验前认真钻研初中化学课本中有关这个实验的内容明确该实验的实验目的，了解实验步骤。然后再进行实验。

1.溶质质量法

（1）称量蒸发皿的质量

用托盘天平准确称量一只清洁、干燥的蒸发皿的质量（ml），将称量的数值记入表9-1中。

（2）安装仪器，制取指定温度下的硝酸钾饱和溶液。仪器安装如图9－1。

用量筒量取10ml蒸馏水，倒入大试管中。（大试管也可用50ml的小烧杯代替，这样有利于下一步迅速地倾出恒定温度下的饱和溶液。如改用小烧杯，则需倒入15—20ml蒸馏水。）然后把一支温度计放在试管里。在一只250ml的烧杯里倒入约150ml水作为水浴。将大试管固定在烧杯中，使试管内的液面低于烧怀中的水面，而且试管底不与烧杯底接触。安装完毕，进行水浴加热。利用控制水浴温度，使试管里的温度保持恒定在指定的温度（如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃）。同时逐渐向试管里加入少量硝酸钾晶体，边加边用玻璃棒充分搅拌，促使硝酸钾迅速溶解，直到在恒定温度下五分钟内不再溶解为止。这时，溶液已达饱和状态。

（3）倾倒溶液，称量（蒸发皿＋饱和溶液）的质量。

在恒温下静置，待未溶解的硝酸钾晶体沉到管底后，取下试管，把里面澄清的硝酸钾饱和溶液迅速倾倒在已称量过的蒸发皿里（注意！既不要把未溶解的硝酸钾晶体倒入蒸发皿中，又要防止饱和溶液在流经试管中途时温度下降而析出晶体）。然后冷却称量，即得（蒸发皿＋饱和溶液）的质量（m₂）。把数值记入表9－1中。

 

（4）蒸发、冷却、称量（蒸发皿＋晶体）的质量。

把蒸发皿放到石棉网上用酒精灯加热，边加热边搅拌（注意防止溶液外溅，或改用水浴加热）。待析出晶体较多时，改用微火加热，继续边加热边搅拌（防止晶体外溅），直到水分完全蒸发掉为止（防止强热使晶体熔融、分解）。待稍冷后，把蒸发皿放入干燥器中冷却，冷却后，称量。再重复加热、冷却、称量，直到两次称量的结果相差不超过0.1g为止，此即（蒸发皿+晶体）的质量（m₃）。把数值记入表 9－l中。

（5）数据处理，计算溶解度

处理以上所测数据，根据下式计算出硝酸钾在指定温度下的溶解度（S）。把溶解度数值记入表9—l中。

计算公式：

（6）绘出溶解度曲线

以横坐标表示温度，以纵坐标表示溶解度，根据本实验所得数据，绘出硝酸钾20℃—70℃的溶解度曲线。

2.结晶析出法

按照初中化学课本中编写的这个实验的步骤以及下列实验步骤分别进行实验，对比它们的优缺点，探索较佳的方法步骤。

（1）称取硝酸钾，量取溶剂（蒸馏水）

用托盘天平称取硝酸钾6.0g，放入一支清洁、干燥的试管（ 35mm×130mm）中。再用移液管准确量取蒸馏水5ml，注入同一支试管中。

（2）安装仪器，测定硝酸钾溶液处于饱和状态时的温度将100℃温度计和带圈玻璃搅拌器插入双孔塞中，再把它们插入试管中，并将塞子塞住试管口。用250ml烧怀盛水约150ml（作水浴用）。按图9—2所示装配仪器。

用酒精灯加热烧杯，使试管在水浴里加热。同时，上下抽动烧杯中及试管中的玻璃搅拌器，使杯内、管内的液体温度均匀一致并平稳上升，到硝酸钾晶体全部溶解，即停止加热。

将试管取出水浴，继续不断搅拌，让试管中溶液缓缓降温，同时仔细观察试管中的溶液和温度计，一旦有晶体出现，立即记录开始析出晶体时的温度。

重复加热和降温，并记录每次开始析出晶体时的温度，到两次温度相差不超过0.5度为止。取此两次温度的平均值（t）。

（3）增加溶剂量，测定稀释后溶液处于饱和状态时的温度。

用移液管准确量取蒸馏水1ml，注入试管中，使试管中的溶剂增加到6ml。再按上述加热、降温的操作方法，测定溶剂为6ml时溶液开始析出晶体时的温度。

按同样操作方法，每次增加蒸馏水1ml，依次分别测定溶剂量为7ml8ml、9ml、10ml、11ml、12ml…等硝酸钾溶液（溶质都是6g硝酸钾）在开始析出晶体时的温度。直到为30℃或更低温度时为止。

（4）数据处理，计算溶解度

处理实验所测数据，根据硝酸钾和蒸馏水的质量以及相应的温度，计算出硝酸钾在不同温度下的溶解度（S）。

（5）绘出溶解度曲线

以横坐标表示温度，纵坐标表示溶解度，根据以上所得的t值和S值，绘出硝酸钾的溶解度曲线。

 

五、讨论总结

按照以下讨论题目，总结写出书面报告。

1.列表整理实验记录。根据你实验绘制的溶解度曲线与课本中溶解度曲线进行比较，判断你的实验结果的准确程度。根据你自己实验中的体会，对比分析“溶质质量法”和“结晶析出法”

 

的实验方法、步骤、装置、操作中可能产生误差的主要因素有哪些？做好本实验的技术关键有哪些？对初中化学课本中编写的这个实验的方法步骤、装置、操作有何改进意见？

2.估计中学生按照初中化学课本独立进行这个实验时可能发生的困难，拟出上课时应向学生交代的注意事项及课中的巡视指导计划（计划内容包括重点指导的实验内容、操作技术和能力的培养等项目）。

 

六、参考文献

1人民教育出版社中学化学编辑室编，初级中学课本《化学》全一册，人民教育出版社，第四章第三节，学生实验选做实验一（1982）。

2.金立藩、马经德，《中学化学课堂实验》（上），上海教育出版社，第131—134页（1979）。

3.杨启富，“绘制溶解度曲线的探讨和建议”，化学教学，第3辑（1980）。

4.王希通著，《中学化学实验技术和方法》，河北人民出版社，第41—45页（1980）。

5.B.N.谢密申著、南开大学化学系无机化学教研组译，《普通化学实验》，高等教育出版社，第80—81页（1955）。

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2007年04月18日 星期三 21:54】【注册】【打印】