制备一种盐时,先问它是否溶于水,再问你从什么原料开始。溶解性决定方法:不溶的固体原料可以过量加入再过滤,可溶的碱需要滴定,不溶的盐则用沉淀法(precipitation)制备。这一课教的是判断和推理,不是实验食谱。
任何真实的制备都要依照老师的指示和学校的安全规定进行。
三个原理是什么?
| 原理 | 使用时机 | 关键想法 |
|---|---|---|
| 酸 + 不溶固体(金属、金属氧化物或金属碳酸盐) | 盐可溶 | 加入固体直到有剩余,确保酸被全部用完。滤去过量固体,再结晶。 |
| 酸 + 碱(滴定) | 盐可溶,且碱是可溶的碱 | 必须找出准确的量,因为两种反应物都无法过滤除去。 |
| 沉淀 | 盐不溶 | 混合两种含有相应离子的可溶溶液。过滤、洗涤并干燥固体。 |
盐的名称来自酸(盐酸生成氯化物,硫酸生成硫酸盐,硝酸生成硝酸盐)以及碱中的金属。
有些金属不适合第一种方法。铜不与稀酸反应,非常活泼的金属又反应得太剧烈,无法在学校的制备中安全使用。金属氧化物或碳酸盐往往是更好的起始固体。
判断步骤
- 目标盐是否溶于水? 如果不溶,使用沉淀法。
- 如果可溶,碱是什么? 它是不溶固体(氧化物、碳酸盐或合适的金属)吗?
- 如果是, 使用过量固体法,经过过滤和结晶。
- 如果碱是可溶的碱(例如 NaOH 或 KOH),使用滴定。
例题
为每种盐选择方法并写出方程式。盐是为教学而选的。
(a) 硫酸铜(II)。 硫酸铜(II)可溶。氧化铜(II)是不溶的碱性物质,所以用硫酸,采用过量固体法。
CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O
原子检查:Cu 1 和 1,S 1 和 1,H 2 和 2,O 左边 1 + 4 = 5,右边 4 + 1 = 5。已平衡。
(b) 氯化钠。 它可溶,氢氧化钠是可溶的碱。使用滴定。
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
(c) 硫酸钡。 它不溶。用两种含有其离子的可溶化合物,采用沉淀法。
BaCl₂(aq) + Na₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2NaCl(aq)
原子检查:Ba 1 和 1,Cl 2 和 2,Na 2 和 2,S 1 和 1,O 4 和 4。已平衡。可溶的钡化合物有毒,所以这只是课堂上的判断例子。
要留意的错误
错误答案: “制备氯化钠,往盐酸里加过量的氢氧化钠,再把多余的滤掉。”
学生照搬了过量固体法,没有先检查溶解性。
氢氧化钠会溶解,所以没有东西可以过滤。过量的部分会留在溶液中,污染盐。纠正的方法是问自己:“我能把多余的反应物滤掉吗?”如果不能,就必须通过滴定找出准确的量。
自我检测
1. 用氢氧化钾和硝酸制备硝酸钾,说出合适的原理。
查看答案
氢氧化钾是可溶的碱,所以用滴定找出准确体积,再使溶液结晶。
2. 一位学生打算把铜金属加入稀盐酸来制备氯化铜(II)。说明问题所在,并建议更好的起始固体。
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铜不与稀盐酸反应,所以不会生成盐。应改用氧化铜(II)或碳酸铜(II),例如 CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O。
3. 氯化银不溶。说出原理并完成方程式:AgNO₃(aq) + NaCl(aq) → ?
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使用沉淀法。AgNO₃(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq)。每种原子在两边各出现一次。
接下来学什么
下一课根据结果读取滴定数据,见根据给出的观察结果解释终点。用方程式配平推理训练器练习上面的方程式,再做酸、碱与盐练习题里的综合题。
如果你不确定的是某个方法为什么可行,而不只是该选哪一个,我们的老师可以在线上一对一化学补习中和你一起梳理。