【实验室里需要纯净的氯化钠溶液,但手边只有混有硫酸钠、碳酸氢铵】在实验过程中,有时会遇到需要某种纯净物质的情况,而手边现有的试剂可能含有杂质。例如,实验室需要的是纯净的氯化钠(NaCl)溶液,但目前仅有混有硫酸钠(Na₂SO₄)和碳酸氢铵(NH₄HCO₃)的样品。如何通过化学方法去除这些杂质,获得高纯度的氯化钠溶液呢?以下是对该问题的总结与分析。
实验目标:
从含硫酸钠和碳酸氢铵的混合物中提取纯净的氯化钠溶液。
杂质分析:
1. 硫酸钠(Na₂SO₄):属于可溶性盐,与氯化钠同为钠盐,但含有硫酸根离子(SO₄²⁻),需通过沉淀法去除。
2. 碳酸氢铵(NH₄HCO₃):在加热条件下易分解,生成氨气(NH₃)、二氧化碳(CO₂)和水(H₂O),因此可通过加热处理将其去除。
实验步骤简述:
1. 加热处理:将混合物加热,使碳酸氢铵分解,气体逸出,剩余固体主要为氯化钠和硫酸钠。
2. 溶解与过滤:将剩余固体溶解于水,过滤去除不溶性杂质。
3. 沉淀反应:加入适量的氯化钡(BaCl₂)溶液,使硫酸钠与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀(BaSO₄),从而去除硫酸根离子。
4. 过滤与蒸发:过滤掉沉淀后,将滤液蒸发结晶,得到纯净的氯化钠晶体。
关键反应方程式:
反应类型 | 化学反应式 | 说明 |
碳酸氢铵分解 | NH₄HCO₃ → NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O | 加热条件下发生分解 |
硫酸钠与氯化钡反应 | Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl | 生成硫酸钡沉淀,去除硫酸根 |
氯化钠溶液制备 | NaCl(溶解)→ Na⁺ + Cl⁻ | 最终得到纯净的NaCl溶液 |
注意事项:
- 加热时应控制温度,避免过热导致其他物质分解或损失。
- 加入氯化钡时需适量,避免过量引入新的杂质。
- 过滤操作要细致,确保沉淀完全去除。
总结表格:
步骤 | 目的 | 方法 | 关键物质 | 注意事项 |
1 | 去除碳酸氢铵 | 加热 | NH₄HCO₃ | 控制温度,防止其他物质分解 |
2 | 溶解并过滤 | 溶解于水,过滤 | NaCl、Na₂SO₄ | 确保过滤彻底 |
3 | 去除硫酸钠 | 加入BaCl₂溶液 | Na₂SO₄、BaCl₂ | 控制用量,避免过量 |
4 | 获得纯净NaCl溶液 | 蒸发结晶 | NaCl | 避免水分残留影响纯度 |
通过上述步骤,可以有效地从含有硫酸钠和碳酸氢铵的混合物中提取出纯净的氯化钠溶液,满足实验需求。