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化學備考學案

31種解題方法讓你考試無憂（15）

多離子鹽溶液的結晶

多離子鹽溶液中晶體的析出屬初中所學內容，但初中所學不能滿足于高考的要求，因此高中階段有必要加深。

●難點磁場

請試做以下題目，然后自我界定學習本篇是否需要。

已知四種物質在水中、液氨中的溶解度(g溶質/100 g溶劑)如下表：

溶質

溶劑

AgNO₃

Ba(NO₃)₂

AgCl

BaCl₂

水

170

9.3

1.5×10^－4

33.3

液氨

86

97.2

0.8

0

(1)分別是1.0 mol? L^－1的Ag^＋、Ba^2＋、NO^－₃和Cl^－在水中發生反應的離子方程式是                           。

(2)分別是0.50 mol?L^－1的以上四種離子在液氨中發生反應的離子方程式是         

                  。

(3)得出以上結論的依據是                                      。

(4)將以上四種離子按適當濃度混合于液氨之中，能否有AgCl沉淀析出？

答：________(“能”或“否”)。

●案例探究

[例題]下面是四種鹽在不同溫度下的溶解度(g／100 g　H₂O)：

NaNO₃                      KNO₃                         NaCl              KCl

10℃       80.5               20.9               35.7               31.0

100℃     175                246                39.1               56.6

(計算時假定：①鹽類共存時不影響各自的溶解度；②過濾晶體時，溶劑損耗忽略不計)

(1)取23.4 g NaCl和40.4 g KNO₃，加70.0 g H₂O，加熱溶解。在100℃時蒸發掉 50.0 g　H₂O，維持該溫度，過濾析出晶體，計算所得晶體的質量(m_高溫)。

將濾液冷卻至10 ℃，待充分結晶后過濾。計算所得晶體的質量(m_低溫)。

(2)另取34.0gNaNO₃和29.8 g KCl，同樣進行如上實驗。10℃時析出的晶體是_______________(寫化學式)。100℃和10℃得到的晶體質量(m′_高溫和m′_低溫)分別是多少?

命題意圖：本題考查多離子溶液中晶體的析出(實為沉淀生成)和溶解度的計算技能。

知識依托：物質的結晶。

錯解分析：不了解物質的結晶與復分解反應的關系，(1)問無解；沒看出(2)問數據的巧妙而費解。

解題思路：(1)100℃時S (NaCl)最小，所以析出NaCl晶體，則不析出KCl、NaNO₃；KNO₃溶液未達飽和，亦不會析出。

m_高溫＝23.4 g－39.1 g×(70.0 g－50.0 g)÷100 g

＝23.4 g－7.82 g

＝15.6 g

將溶液冷卻到10℃，析出晶體為KNO₃和NaCl，析出KNO₃晶體質量為：

40.4 g－20.9 g×(70.0g－50.0 g)÷100 g

＝40.4 g－4.18 g

=36.2 g

析出NaCl晶體的質量為：(39.1 g－35.7 g)×(70.0 g－50.0 g)÷100 g=0.68 g

則：m_低溫=0.68 g＋36.2 g=36.9 g

(2)兩種原始溶液中，各種鹽的物質的量都相等。

n(NaCl)==n(KNO₃)==n(NaNO₃)

     ==n(KCl)==0.400 mol。

因而溶解后得到的兩種溶液中四種離子濃度完全相同，根據溶解度數據可知，100℃時蒸發后得到的是NaCl晶體，冷卻后得到的是KNO₃晶體，但也含有少量的NaCl。所以第(2)小題不必再計算，便知：

m′_高溫=m_高溫=15.6 g       m′_低溫=m_低溫=36.9 g

答案：(1)15.6 g  36.9 g      (2)15.6 g  36.9 g

●錦囊妙計

多離子溶液中的任何一種陽離子與任何一種陰離子相結合都可構成為溶液的一種溶質，若忽略同離子效應和鹽效應(即假定鹽類共存時不影響各自的溶解度)，當溶液中各離子濃度相等時，不論蒸發還是降溫，溶解度最小的溶質首先析出，且析出鹽的陽離子(或陰離子)與溶液中的其他陰離子(或其他陽離子)不會結晶析出，但與析出鹽晶體中陰、陽離子無關的其他陰、陽離子所形成的溶質有析出的可能。

若溶液中各離子濃度不等，則有析出多種晶體的可能。若S_A＞S_B＞S_C＞S_D，則晶體析出的先后順序為：D、C、B，一般不會析出A。

●殲滅難點訓練

1.(★★★)取100 g H₂O，配成10℃飽和KCl溶液，又取50 g 水，加入35.4 g NaNO₃，配成10℃　NaNO₃溶液。將以上兩溶液混合后，10℃時有      種晶體析出，質量是______g，該晶體的化學式為           ，析出該晶體的原因是                          (溶解度見例題)。

2.(★★★)將例題中的“40.4 g KNO₃”改為“29.8 g KCl”，其他不變，試求m_高溫和m_低溫。

3.(★★★★)將例題中的“23.4 g NaCl和40.4 g KNO₃”改為“0.120 mol　KCl和0.110 mol　NaNO₃”，其他不變，求m_高溫和m_低溫。

4.(★★★★★)某化學興趣小組欲從NaNO₃和KCl的混合溶液中分離出KNO₃，設計了如下實驗方案：

假設：①混合溶液中，n(KCl)=n(NaNO₃)；②鹽類共存時不影響各自的溶解度。溶液中各種溶質在100℃和10℃的溶解度參照例題。試回答下列問題：

(1)①的主要操作是                                                 ；

②的主要操作是                                                   。

(2)晶體A的主要成分是____________，若含有雜質可能是____________。晶體C的主要成分是____________，若含有雜質可能____________；通過實驗確定晶體C中是否含有該雜質的方法是                                                   。

(3)若晶體C中確實含有雜質，進一步提純的方法是____________。

難點磁場

解析：(4)若析出BaCl₂沉淀之后，Ag^＋與剩余Cl^－的濃度超過了飽和AgCl液氨溶液中Ag^＋和Cl^－的濃度就會有AgCl沉淀析出。

答案：(1)Ag^＋＋Cl^－====AgCl↓        Ba^2＋＋2NO====Ba(NO₃)₂↓

(2)Ba^2＋＋2Cl^－====BaCl₂

(3)溶液中復分解反應發生的條件之一是有沉淀生成，而溶解度小者首先形成沉淀析出

(4)能

殲滅難點訓練

1.解析：10℃時，KNO₃溶解度最小，所以首先計算是否有KNO₃晶體析出。

100 g＋50 g=150 g水中能溶解KNO₃質量為：

=31.4 g

而n(NaNO₃)==n(KCl)==0.416 mol

則析出KNO₃質量為：

101 g?mol^－1×0.416 mol－31.4 g=42.0 g－31.4 g=10.6 g

析出KNO₃晶體，則不析出KCl晶體和NaNO₃晶體。

其次，計算是否有NaCl晶體析出。

150 g水能溶解NaCl質量為：

=53.6 g

此時溶液中共有NaCl質量為：

58.5 g?mol^－1×0.416 mol=24.3 g

可見，不會有NaCl晶體析出。

答案：一 10.6      KNO₃   因為溶液中存在K^＋、Na^＋、NO、Cl^－四種離子，可以自由組合成KCl、KNO₃、NaCl、NaNO₃四種物質，在10℃時，S(KNO₃)＜S(KCl)，所以可能有KNO₃晶體析出，S(NaCl)＜S(NaNO₃)，所以可能有NaCl晶體析出，經計算知，只析出KNO₃晶體。

2.解析：100℃時。70.0 g－50.0 g=20.0 g水溶解NaCl和KCl的質量分別是：

m(NaCl)=39.1 g×20.0 g／100 g=7.82 g

m(KCl)=56.6 g×20.0 g／100 g=11.3 g

10℃時，20.0 g水溶解NaCl和KCl的質量分別是：

m′(NaCl)=35.7 g×20.0 g／100 g=7.14 g

m′(KCl)=31.0 g×20.0 g／100 g=6.20 g

則：m_高溫=23.4 g－7.82 g＋29.8 g－11.3 g=34.1 g

m_低溫=7.82 g－7.14 g＋11.3 g－6.20 g=5.8 g

答案：34.1 g  5.8 g

3.解析：100℃時，NaCl不析出，因為：

58.5 g?mol^－1×0.110 mol－=6.44 g－7.82 g＜0

那么，NaNO₃亦不析出，因NaNO₃與NaCl物質的量相等，且溶解度大；同理KNO₃亦不析出，因KNO₃與NaNO₃物質的量相等，且溶解度大。

KCl亦不析出，因為：

74.5 g?mol^－1×0.120 mol－=8.94 g－11.3 g＜0

則：m_高溫=0

降溫至10℃，析出KNO₃：

101 g?mol^－1×0.110 mol－=11.1 g－4.18 g=6.9 g

那么，NaNO₃不會析出。KCl亦不析出，因為：

74.5 g?mol^－1×(0.120 mol－0.110 mol)－=0.745 g－6.20 g＜0

NaCl亦不析出，因為：

58.5 g?mol^－1×0.110 mol－=6.44 g－7.14 g＜0

則：m_低溫=6.9 g

答案：0  6.9 g

4.解析：從含有4種離子：K^＋、Na^＋、Cl^－和NO的溶液中提取KNO₃，應該采取冷卻熱飽和溶液的方法。而原溶液可能是不飽和的(對KNO₃而言)、低溫的。欲冷卻，應制成高溫的；欲使KNO₃飽和，要蒸發水分――此為操作①。高溫(100℃)下蒸發水，溶解度小者就會首先析出(NaCl)――此為A主要成分。過濾出NaCl晶體，然后冷卻的飽和溶液――此即操作②，可析出晶體――主要是KNO₃，也含有少量NaCl――C的主要成分。進行再結晶可提純KNO₃。

答案：(1)①蒸發水分，并將溶液控制在較高溫度(如100℃)下，過濾析出晶體

②冷卻至較低溫度(如10℃)，過濾析出晶體

(2)NaCl KNO₃       KNO₃           NaCl       用焰色反應檢驗是否含有Na^＋，用AgNO₃(aq)和稀HNO₃檢驗是否含有Cl^－

(3)重結晶

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