实验一 药用氯化钠的制备 （学时）

一、实验目的

1．通过沉淀反应，了解提纯氯化钠的原理；

2．练习和巩固称量、溶解、沉淀、过滤、蒸发浓缩等基本操作。

二、实验原理

粗食盐中含有不溶性杂质（如泥沙等）和可溶性杂质（主要是Ca2+、Mg2+、K- 和SO42-）。不溶性杂质，可用溶解和过滤的方法除去。可溶性杂质，可用下列方法除去，在粗食盐中加入稍微过量的BaCl2溶液时，即可将SO42- 转化为难溶解的BaSO4沉淀而除去。

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

将溶液过滤，除去BaSO4沉淀，再加入NaOH和Na2CO3溶液，由于发生下列反应：

Mg2+ + 2OH - = Mg(OH)2↓

Ca2+- + CO32- = CaCO3↓

Ba2+ + CO32- = BaCO3↓

食盐溶液中杂质Mg2+-、Ca2+ 以及沉淀SO42- 时加入的过量Ba2+ 便相应转化为难溶的Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3沉淀而通过过滤的方法除去。

过量的NaOH和Na2CO3可以用盐酸中和除去。

少量可溶性杂质（如KCl）由于含量很少，在蒸发浓缩和结晶过程中仍留在溶液中，不会和NaCl同时结晶出来。

三、仪器与药品

仪器：台秤、烧杯、玻棒、量筒、布氏漏斗、吸滤瓶、循环水真空泵、蒸发皿。 药品：饱和Na2S溶液；2mol·L-1NaOH；25%BaCl2溶液；饱和Na2CO3溶液； 0.1mol·L-1和2 mol·L-1HCl；粗食盐；pH试纸；滤纸。

四、实验内容

1、在台秤上，称取30g研细的粗食盐，放入小烧杯中，加约100mL蒸馏水，用玻璃棒搅动，并加热使其溶解，至溶液沸腾时，在搅动下一滴一滴加入25%BaCl2溶液至沉淀完全（约3mL）继续加热，使BaSO4颗粒长大而易于沉淀和过滤。为了试验沉淀是否完全，可将烧杯从热源上取下，待沉淀沉降后，在上层清液中加入1~2滴BaCl2溶液，观察澄清液中是否还有混浊现象；如果无混浊现象，说明SO42-已完全沉淀，如果仍有混浊现象，则需

继续滴加BaCl2，直至上层清液在加入一滴BaCl2后，不再产生混浊现象为止。沉淀完全后，继续加热至沸，以使沉淀颗粒长大而易于沉降。

2、在上述溶液中加入一滴饱和Na2S溶液，观察是否有沉淀产生。

3、若无沉淀，不必再多加Na2S溶液。可逐渐加入NaOH和饱和Na2CO3所组成的混合溶液（其体积比为1﹕1）将溶液的pH值调节至11左右，加热至沸，使反应完全，过滤，弃去沉淀。

4、在滤液中逐滴加入2mol·L-1HCl，并用玻璃棒沾取滤液在pH试纸上试验，直至溶液呈微酸性为止（pH≈4）。

5、将滤液加热蒸发，浓缩至稀粥状的稠液为止，但切不可将溶液蒸发至干（注意防止蒸发皿破裂）。

6、冷却至室温后，将晶体减压抽滤、吸干，将结晶放在蒸发皿中，在石棉网上用小火加热干燥。

7、称出产品的质量，并计算其百分产率。

五、思考题

1、为什么不能用重结晶法提纯氯化钠？为什么最后的氯化钠溶液不能蒸干？

2、除去Ca2+、Mg2+和SO42-离子的先后顺序是否可以倒置过来？如先除去Ca2+、和Mg2+，再除SO42-，有何不同？

3、粗盐中不溶性杂质和可溶性杂质如何除去？

 

第二篇：水盐体系相平衡测定及硫酸钾和氯化钠的制备实验预习报告

水盐体系相平衡测定及硫酸钾和氯化钠的制备实验预习报告

   实验日期：20##.12.09

一、实验目的：

1、掌握溶解度数据的测定方法。能绘制干基四元正方形相图并学会分析和研究相图，模拟工艺流程的计算机程序。

2、通过相图进行研究分析研究获得制备各种产品难易的信息，提出工艺路线开展试验研究确定较合适的工艺路线，通过实验了解化工产品的开发过程和方法，掌握化工产品生产工艺过程的基本技能。

二、实验原理：

1、水盐体系相平衡数据的测定

       相平衡数据的测定方法有很多，常用的比较重要的方法是等温法和多温法。等温法：在某一恒定的温度下，是一定组成的系统在试验装置内达到相平衡，然后直接测定液相的组成并液相呈平衡的固相情况，从而获得相平衡数据。要测定一个未知的多元体系的相平衡数据，应按照由二元、三元到多元，由简到繁的程序进行。该法测定结果可靠准确，但较麻烦费时。多温法通过测定不同组成的体系在变温过程中发生相变是的温度，得到组成与相变温度关系曲线，进而根据作图可确定体系的相平衡数据。变温过程可以是冷却也可以是加热。多温法测定比较简单，只需要配好各种组成的系统，进行冷却或者加热，测定发生相变的温度即可。并可获得一定温度范围内的连续数据。但是犹豫进程可能发生过冷现象，会使相变的温度测定不准确；另外，对于多元体系其剖面选择有限，难免漏掉小的饱和面，测定结果不够准确。

2、相图标绘分析及硫酸钾与氯化钠制备工艺

可根据实际测定25℃和100℃相平衡数据容易绘制出K+、Na+//Cl-、SO42—H2O体系的相图。25℃时候一共存在6个结晶区间，他们分别是AEGF→结晶区、FHRG→结晶区、HRJKB→NaCl结晶区、EGRJPM→结晶区、KJPNC→KCl结晶区、MPND→K2SO4结晶区。100℃一共存在5个结晶区、、NaCl、、KCl。

直接法生产K2SO4:

把配料组成点配制为a点，其反应为,其中W为水，P为含有Na+、   SO42—、K+、Cl-、H2O的盐溶液。理论上计算钾的收率为26-29%之间。

间接法生产K2SO4:

把配料组成点配制成为点“1”处，其反应方程式：，其中为水，R为含有Na+、SO42—、K+、Cl-、H2O的盐溶液，为钾芒硝，用g表；g与KCl、H2O配制成物系点b，反应式为，其中W2为水，P为盐溶液，性质同前；P盐溶液与配制成物系点“3”反应式为，其中W3为增加水量或减少水量，R性质同前：以此反复，此工艺过程的钾收率达到了80%左右。

闭路法生产和回收NaCl工艺：

此工艺在间接法的基础上回收了R盐溶液中的NaCl和钾芒硝g。有R点组成经人为调节到“4”处于100℃点处，蒸发掉部分水分，由于溶液“4”处于100℃时候NaCl结晶区内，故析出NaCl，过滤得到NaCl和C100℃盐溶液。C100℃盐溶液处于25℃的钾芒硝结晶区内，故当冷却至25℃时，得到钾芒硝和盐溶液“3”，把钾芒硝和盐溶液“3”反复应用，并结合25℃和100℃条件的相图的应用，理论上钾的收率达到100%。

三、工艺流程和模拟计算

依据相图分析大致可提出三种工艺路线，即直接法、间接法、闭路法。各自流程拟定如下：直接法见图2，间接法见图3，闭路法见图4.

四、实验装置和实验方法

相平衡数据测定方法：（1）加热水浴于25±0.05℃；（2）按相图R、P点用台秤称量，干盐总量不超过20g；（3）先加入少量水于平衡管中，在依次加入Kcl、Nacl、Na2SO4、K2SO4，开搅拌器，最后把所有水量全部倒入平衡管中，记时间、温度、平衡搅动2—3小时；（4）停止搅动，静止澄清1—2小时，分别取清液分析和湿渣固体分析或固体鉴定。

制备K2SO4的方法：（1）加热水浴25℃，按相图用杠杆原理或用R、P、g的溶解度数据计算物系点“1”、“a”、“3”、“b”所需各自原料量，干盐总量不超过50g；（2）按物系点计算出所需的Na2SO4、Kcl、W（H2O）、g（复盐）、p（盐溶液）、R（盐溶液）的量，用台秤称量；（3）开搅拌器，先加入少量水于反应器中，然后依据不同反应依次加入Kcl、g（复盐）、Na2SO4，最后把所余的水全部加入，记温度、时间，反应3—4小时；（4）反应结束后，盐浆用真空系统过滤，收集固体和液体，并用台秤称量，关闭反应体系和真空体系；（5）用分析天平称固、液样品，用重量法测定固、液体中K+含量，用容量法测固、液中的cl-、SO4含量；（6）根据分析结果计算K2SO4中K+、cl-、SO42-的含量，钾芒硝中K+、cl-、SO42-的含量，K+收率。

制备Nacl的方法：①按相图，用杠杆原理或用100℃和“4”点溶解度数据计算蒸发的水量；②用电炉蒸发水量，用台秤称量；③在100±5℃条件下过滤，并称量固体质量；④用分析天平称取样品，用容量法测定cl-的含量；⑤计算Nacl的含量。

相平衡数据测定方法：（1）加热水浴于250.05℃；（2）按相图R、P点用台秤称量，干盐总量不超过20g；（3）先加入少量水于平衡管中，再一次加入KCl、NaCl、Na2SO4,开搅拌器，最后把所有水量全部倒入平衡管中，记时间、温度、平衡搅动2-3小时；（4）停止搅动，静止澄清1-2小时，分别取清液分析和湿渣固体分析。

制备K2SO4的方法：（1）加热水浴25℃，按相图用杠杆原理或用R、P、g的溶解度数据计算物系点“1”、“a”、“3”、“b”所需各自的原料量，干盐总量不超过50g；（2）按物系点计算出所需的Na2SO4、Kcl、W（H2O）、g（复盐）、p（盐溶液）、R（盐溶液）的量，用台秤称量；（3）开搅拌器，先加少量水于反应器中，然后依据不同反应一次加入Kcl、g（复盐）、Na2SO4，最后把所余的水全部加入，记温度、时间，反应3-4小时；（4）反应结束后，盐浆用真空系统抽滤，收集固体和液体，并用台秤称量，关闭反应系统和真空系统；（5）用分析天平称固、液样品，用重量法测定固、液体中K+的含量，用容量法测量固、液中Cl-、SO42-含量；（6）根据分析结果计算K2SO4中K+、Cl-、SO42-的含量，钾芒硝中K+、Cl-、SO42-的含量及K+的收率。

氯离子含量的测定：

（1）   测定原理

在中性或弱碱性溶液中以铬酸钾（K2CrO4）为批示挤，用硝酸银（AgNO3）直接滴定，其反应如下：

Nacl  +  AgNO3→NaNO3 + Agcl↓（白色）

Mgcl2 + 2AgNO3  →Mg（NO3）2  +  2Agcl（白色）

Kcl  + AgNO3  →KNO3  +  Agcl↓（白色）

K2CrO4  +2AgNO3 → 2KNO3 + AgCrO4 ↓（砖红色）

  因为氯化银的浓度积较铬酸银小，所以氯化银先沉淀，直至溶液中氯离子全部变为氯化银沉淀后，则砖红色铬酸银沉淀出现，即为滴定终点。

（2）   仪器和试剂

25毫升移液管，250毫升容量瓶。L：液体5ml（准确到四位小数）溶于500ml容量瓶中。S：固体1g（准确到四位小数）左右溶于250ml两瓶中。250高升锥形瓶，50毫升量筒，50毫升棕色滴定管；5%K2CrO4和0.05N AgNO3

(3)   测定手续

    用移液管吸取10毫升上面制备的稀释液于250毫升锥形瓶中，加入约20毫升蒸馏水，加5%K2CrO4批示挤5~7滴，在充分摇动下，用0.065N AgNO3标准溶液滴定至悬浊液由淡黄色变为微砖红色，经充分摇动后不消失，即为终点。

（4） 计算方法

Cl-%  =

式中        V——滴定时所消耗的0.05N  AgNO3毫升数；

            N——AgNO3标准溶液的当量度；

            G——L,S样品重量；

            0.03546——CT的毫克当量，克。

（5） 注意事项

①溶液的PH最好为9，不得高于10.5及低于6.5。因为溶液为酸性时，则

       AgNO3  +  H2SO4  →  Ag2SO4  +  H2CrO4

会降低生成Ag2CrO4的灵敏度，同时Ag2CrO4能溶解于酸中。当溶液为碱性时，则  AgNO3 + NaOH → AgOH +NaNO3      2AgOH →Ag2O↓(黑色) + H2O

硫酸钠含量的测定：

（1）   用Bacl2标准溶液滴定试样中的SO4-，使沉淀带负电荷。当达到等当点后，过量的钡离子（Ba++）被硫酸钡吸附，使沉淀带正电荷，此时，带负电荷的指示剂离子（C14H4OS-）被吸附于沉淀表面，与Ba++生成红色的络合物。溶液中加乙醇可降低BaSO4溶解度，并能得到表面积较人的细小BaSO4结晶，使吸附能力增强，终于变色明显。用6N醋酸（HAc）调整溶液深度，使PH在3～3.5之间，避免碳酸根（CO4-）的干扰。

（2）   仪器和试剂

分析天平，称量瓶，10毫升移液管，250毫升容量瓶，25毫升滴定管，250毫升烧杯，10毫升量筒，30毫升滴瓶；0.2%茜素红，6NHAc，无水乙醇，0.1Bacl2标准溶液。

（3）   测定手续

用称量瓶在分析天平上称取S：固体1～2g（准确到四位小数）；L：液体7.5～8g（准确到四位小数）。置于250毫升烧杯中，加入100毫升溶解。溶液移入250毫升容量瓶，用水洗涤烧杯数次，洗涤并入容量瓶，然后以水稀释至刻度，摇匀。

用移液管取10毫升稀释液注入250毫升烧杯中，加5毫升H2O加茜素红的指示剂6滴，6NHAc3毫升，摇匀后，再加无水乙醇10毫升，迅速以0.1NBacl2滴定，将到终点时每次加入Bacl2应间隔3～5秒钟，并充分搅拌，直至悬浊液呈现淡红色为终点。

（4）   计算方法：

Na2SO4%  = × 100

式中：     V——所消耗Bacl2标准溶液的毫升数；

           N——Bacl2标准溶液的当量浓度；

           0.07103——Na2SO4的毫克当量；

           G——S,L样品重量；

（5）  注意事项：

①最好在滴定开始时将Bacl2标准溶液需要量的90%迅速加入，近终点时逐渐滴加入，并充分搅拌。

②溶液温度宜在20℃以下，温度过高，沉淀吸附能力减弱，终于不明显。

③溶液的PH值在3～3.5时终点明显。

④溶液中乙醇含量以30～40%为宜。

⑤当水硝中CaSO4，MSO4含量较低时，在计算Na2SO4含量的公式中可忽略不计；若含量高，则在计算公式另应减去其SO4-的含量。

⑥固体鉴定。