硝酸钾溶于水

硝酸钾的制备

一．实验目的

1.掌握无机制备中常用的过滤法，着重介绍减压过滤和热过滤。

2.练习加热溶解、蒸发浓缩、结晶等基本操作。

二．实验原理

+NaNO3＝KNO3+NaCl

2.当KCl和NaNO3溶液混合时，混合液中同时存在，由它们组成的四种盐，在不同的温度下有不

同的溶解度，利用NaCl、KNO3的溶解度随温度变化而变化的差别，高温除去NaCl，滤液冷却得

到KNO3。

表2.1.1四种盐在水中的溶解度（g/100gH

2

O）

温度/°C

KNO3

KCl

NaNO3--

NaCl

三．主要仪器与试剂

1仪器烧杯量筒热过滤漏斗减压过滤装置电子天平。

2试剂NaNO3(s)、KCl(s)。

四．操作步骤

操作现象解释

称8.5g硝酸钠、

7.5g氯化钾

加15mL水，作记

号，加热、搅拌、

溶解；

溶解后得到

澄清无色溶

液

由于四种离子组成了四种盐，高温时氯化钠的溶解度最小，故要

使盐溶解，首先由氯化钠的溶解度来考虑加水量。从化学计量式

知产物氯化钠的生成量为5.9g，加热至373K时氯化钠溶解度为

39.8g/100gH2O，需水15g，约相当于15mL。

小火浓缩至原体

积的2/3；

有圆粒状白

色晶体生成

析出的晶体是氯化钠，反应生成的氯化钠为5.9g。蒸发浓缩溶液

至原体积的2/3时，体系中有水：15×2/3=10mL。373K时氯化

钠溶解度39.8g/100g水，10mL水中可溶解氯化钠4g，故析出氯

化钠-4=1.9g。因趁热过滤时的温度要低于373K，故实际析出

量要稍大一些。又373K时硝酸钾的溶解度为245g/100g水，10mL

水可溶解硝酸钾24.5g。实验中硝酸钾的产量是10.1g，故不会

析出。

趁热过滤，取滤液

观察晶体形状；加

沸水到滤液中

有白色针状

固体生成，加

入沸水后固

体溶解得无

色溶液

析出的晶体主要是硝酸钾

在冷却的滤液中加沸水后，假设溶液的温度为313K，此时硝酸钾的

溶解度为63.9g/100g水，氯化钠的溶解度为36.6g/100g水。溶解

10.1g硝酸钾需水16mL，溶解4g氯化钠需水11mL。因此加沸水

后，溶液中水总共约有,能将析出的固体全部溶解

转移到小烧杯中，

小火加热到原体

积的3/4；

澄清无色溶

液

蒸发至原体积的3/4，此时体系中的水量为：(15×2/3+×3/4=(mL)，

溶解4g氯化钠需水11mL，所以13mL水足以溶解氯化钠。

冷却、过滤；母

液弃去、观察得到

晶体的形状、称

量。

白色针状晶

体

得到的晶体是晶体硝酸钾

重结晶白色针状晶

体

得到较纯的硝酸钾晶体

五．实验结果及分析

结果：1.上述得到的粗KNO3产品重量为：6.7g

2.重结晶后得到的产品重量为：5.00g

分析：+NaNO3＝KNO3+NaCl

758510159

7.5g8.5g10.1g5.9g

★最后体积为：(15*2/3+*3/4=

★母液中留有的硝酸钾：100g*=★(在283k时的KNO3溶解度为21.2g/100g水)

★本实验粗产品的理论产量是：10.1g-2.8g=7.3g

★粗产品的产率为：*100%=%

2.理论重结晶率为：(167g-21.2g)/167g*100%=%

实际重结晶率为：/*100%=%(在353k时的溶解度为167g/100g水)

六．问题及思考题

●问题：1.产品的主要杂质是什么怎样提纯

答：主要杂质是NaCl,可以通过重结晶来提纯。

2．能否将除去氯化钠后的滤液直接冷却制取硝酸钾

答：不能。滤液直接冷却可以得到较多的硝酸钾，但会混氯化钠，产品纯度下降。

3.考虑在母液中留有硝酸钾，粗略计算本实验实际得到的最高产量。

答：设室温为293K，此时硝酸钾的溶解度为31.6g/100g水，氯化钠的溶解度为36g/100g

水，则10mL水可溶解硝酸钾3.2g，氯化钠为3.6g，则析出硝酸钾为=6.9g，氯化钠为=0.4g，

故共析出7.3g晶体。7.3g思考题：1.怎样利用溶解度的差别从氯化钾，硝酸钠制备硝酸钾

答：NaCl和NaNO3溶液混合时，混合液中同时存在，由它们组成的四种盐，在不同的温度下

有不同的溶解度，从利用NaCl、KNO3的溶解度随温度变化的曲线图看出：NaCl的溶解度随温度

的变化不大，而KNO3的溶解度随温度的变化而显著变化，所以高温除去NaCl，滤液冷却得到KNO3。

2.实验成败的关键在何处，应采取哪些措施才能使实验成功

答：在本实验中，热过滤是关键。因此要使实验成功，先准备好合适的滤纸，加热水浴预热

漏斗；加水在小烧杯内，盖上小表面皿。然后溶解盐，蒸发、浓缩。

七．注意事项

1.热蒸发时，为防止因玻棒长而重，烧杯小而轻，以至重心不稳而倾翻烧杯，应选择细玻棒，

同时在不搅动溶液时，将玻棒搁在另一烧杯上

2.若溶液总体积已小于2/3，过滤的准备工作还未做好，则不能过滤，可在烧杯中加水至

2/3以上，再蒸发浓缩至2/3后趁热过滤。

3.要控制浓缩程度，蒸发浓缩时，溶液一旦沸腾，火焰要小，只要保持溶液沸腾就行。烧杯

很烫时，可用干净的小手帕或未用过的小抹布折成整齐的长条拿烧杯，以便迅速转移溶液。趁热

过滤的操作一定要迅速、全部转移溶液与晶体，使烧杯中的残余物减到最少。

4.趁热过滤失败，不必从头做起。

只要把滤液、漏斗中的固体全部回到原来

的小烧杯中，加一定量的水至原记号处，

再加热溶解、蒸发浓缩至2/3，趁热过滤

就行。万一漏斗中的滤纸与固体分不开，

滤纸也可回到烧杯中，在趁热过滤时与氯

化钠一起除去。

减压过滤

又称吸滤、抽滤，是利用真空泵或抽气

泵将吸滤瓶中的空气抽走而产生负压，使过滤速度加快，减压过滤装置由真空泵、布氏漏斗、吸

滤瓶组成。

1.吸滤操作：

(1)剪滤纸将滤纸经两次或三次对折，让尖端与漏斗圆心重合，以漏斗内径为标准，

作记号。沿记号将滤纸剪成扇形，打开滤纸，如不圆，稍作修剪。使滤纸比漏斗内径略小，但又

能把全部瓷孔盖住。如滤纸大了，滤纸的边缘不能紧贴漏斗而产生缝隙，过滤时沉淀穿过缝隙，

造成沉淀与溶液不能分离；空气穿过缝隙，吸滤瓶内不能产生负压，使过滤速度慢，沉淀抽不干。

若滤纸小了，不能盖住所有的瓷孔，则不能过滤。因此剪一张合适的滤纸是减压过滤成功的关键。

(2)贴紧滤纸用少量水润湿，用干净的手或玻棒轻压滤纸除去缝隙，使滤纸贴在

漏斗上。将漏斗放入吸滤瓶内，塞紧塞子。注意漏斗颈的尖端在支管的对面。打开开关，接上橡

皮管，滤纸便紧贴在漏斗底部。如有缝隙，一定要除去。

(3)过滤过滤时一般先溶液，后转移沉淀或晶体，使过滤速度加快。转移溶液时，

用玻棒引导，倒入溶液的量不要超过漏斗总容量的2/3。先用玻棒将晶体转移至烧杯底部，再尽

量转移到漏斗。如转移不干净，可加入少量滤瓶中的滤液，一边搅动，一边倾倒，让滤液带出晶

体。继续抽吸直至晶体干燥，可用干净，干燥的瓶塞压晶体，加速其干燥，但不要忘了取下瓶塞

上的晶体。

晶体是否干燥，有三种方法判断：

a．干燥的晶体不粘玻棒；

b．当1～2min内漏斗颈下无液滴滴下时，可判断已抽吸干燥；

c．用滤纸压在晶体上，滤纸不湿，则表示晶体已干燥。

(4)转移晶体

取出晶体时，用玻棒掀起滤纸的一角，用手取下滤纸，连同晶体放在称量纸上，或倒

置漏斗，手握空拳使漏斗颈在拳内，用嘴吹下。用玻棒取下滤纸上的晶体，但要避免刮下纸屑。

检查漏斗，如漏斗内有晶体，则尽量转移出。

如盛放晶体的称量纸有点湿，则用滤纸压在上面吸干，或转移到两张滤纸中间压干。

如称量纸很湿，则重新过滤，抽吸干燥。

(5)转移滤液

将支管朝上，从瓶口倒出滤液，如支管朝下或在水平位置，则转移滤液时，部分滤液

会从支管处流出而损失。注意：支管只用于连接橡皮管，不是溶液出口。

(6)晶体的洗涤

若要洗涤晶体，则在晶体抽吸干燥后，拔掉橡皮管，加入洗涤液润湿晶体，再微接真

空泵橡皮管，让洗涤液慢慢透过全部晶体。最后接上橡皮管抽吸干燥。如需洗涤多次，则重复以

上操作，洗至达到要求为止。

(7)具有强酸性、强碱性或强氧化性溶液的过滤这些溶液会与滤纸作用，而使滤纸破坏。

若过滤后只需要留有溶液，则可用石棉纤维代替滤纸。将石棉纤维在水中浸泡一段时间，搅匀，

然后倾入布氏漏斗内，减压，使它紧贴在漏斗底部。过滤前要检查是否有小孔，如有则在小孔上

补铺一些石棉纤维，直至无小孔为止。石棉纤维要铺得均匀，不能太厚。过滤操作同减压过滤。

过滤后，沉淀和石棉纤维混在一起，只能弃去。

若过滤后要留用的是沉淀，则用玻璃滤器代替布氏漏斗（强碱不适用）。过滤操作同减压过滤。

(8)热过滤当需要除去热、浓溶液中的不溶性杂质，而又不能让溶质析出时，一般采用热

过滤。过滤前把布氏漏斗放在水浴中预热，使热溶液在趁热过滤时，不致于因冷却而在漏斗中析

出溶质。