化学过新年——硝酸钾

大家都有过在新年放过鞭炮的经验吗? 大家都了解鞭炮里面到底是甚么样的化学物质引发小型的爆炸吗?现在就让我们一起来揭晓吧。就是这不起眼的白色结晶－硝酸钾。这白色的结晶可不是砂糖啊，是会引起爆炸的硝酸钾唷！硝酸钾KNO₃。外观为透明无色或白色粉末，无味，易溶于水，在20℃时，在水中的溶解度为31.6 g（温度越高，溶解度越大，80℃时溶解度是169g）。主要用途是制作火柴头及烟火以及黑火药、肥料、玻璃、灯蕊、腌肉，此外烟草、冶金、分析化学上亦常用之。对敏感牙齿有舒缓作用，所以有很多牙膏也含有硝酸钾。

而爆竹又是怎么产生爆鸣声的呢？由于爆竹是中空的细管，里面充满空气，经过硝酸钾被点燃之后，内部的空气受热膨胀，会挤压爆竹的管壁，空气压力在短时间内迅速强化之后便会形成小型的爆炸压破管壁，就会听见许多霹霹啪啪的声音，这就是爆竹的来由。

但中国历史上也有人曾经异想天开，将爆竹绑在椅子上，试图让自己藉由爆竹的喷发而升空，可惜最后不仅升空失败，还因为爆竹的爆炸而送上自己的一条小命，由此我们也可以了解在玩爆竹的当下，仍然有许多安全上的细节需要谨慎注意。例如保持适当的距离，保护好自己裸露的皮肤与双眼，这些都是过年时玩爆竹需要注意的重点。如此，我们才能在欢乐的气氛中，迎接新年的到来。

1.         化学兴趣小组设计的创新实验是“火龙生字”。在成果展示现场，某同学用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写“火”字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体（见图1）．用带火星的木条接触硝酸钾晶体，就会观察到白纸上写过字的地方燃烧并迅速蔓延，留下“火”字的黑色痕迹（见图2）．在场的同学对此产生了浓厚的兴趣，并进行了如下研究：

【提出问题】为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？ 

【查阅资料】硝酸钾受热易分解，生成亚硝酸钾（KNO₂）和一种常见的气体单质。

【猜想与假设】对于生产的是什么气体，四位同学有如下猜测：

甲：二氧化氮； 乙：氮气； 丙：氧气； 丁：氢气； 

同学丙指出不可能是二氧化氮、氢气，理由是：                                                                    、

                                                                     。

【进行实验】四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证，他们的操作方法是：                                                                                                                                                                                                                                                                      ，观察到的现象是                            ，说明同学丙的猜想正确．硝酸钾分解的化学方程式是                                                                               。

【解释与结论】白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是：                                                           

【反思与评价】为什么要用“硝酸钾的热饱和溶液”书写文字？ 

已知硝酸钾在不同温度时的溶解度如下表：

你对上述问题的解释是：                                                                                                            。

答案：

【猜想假设】二氧化氮不是单质  硝酸钾中不含氢元素

【进行实验】将少量硝酸钾晶体放入试管中加热，把带火星的木条深入试管中  带火星的木条复燃   2KNO₃=2KNO₂+O₂↑

【解释与结论】硝酸钾晶体受热生成氧气，使得写过字的白纸附近氧气浓度增加

【反思与评价】硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大，用热饱和溶液能使白纸附着较多的硝酸钾

1.         硝土中含有硝酸镁、硝酸钙、氯化钠等物质，草木灰的主要成分是碳酸钾，民间曾用硝土和草木灰作原料来制取硝酸钾。其主要生产流程如下：

硝土和草木灰（加水、搅拌、过滤 ）①生成滤液和滤渣，滤液（加热蒸发、过滤）②生成热滤液和NaCI晶体，热滤液（冷却至室温、过滤）③生成KNO3晶体和滤液。如此重复使用④

（1）写出步骤①中生成MgCO₃沉淀的化学方程式：________________________________，反应类型：___________________________。

（2）步骤④中滤液可重复使用的理由是____________________________________________

_________________。

（3）参考右图，解释生产流程中用蒸发结晶得到NaCl晶体，而用冷却结晶得到KNO₃晶体的原因：_____________________________________

_______________________。

（4）不同植物燃烧得到的草木灰中碳酸钾的含量不同．为测定玉米杆燃烧得到的草木灰中钾元素的质量分数，某同学称取了100g该草木灰，向其中加入足量的稀硫酸，待完全反应后，收集到6.6gCO₂气体（假设草木灰中其它成分不与酸反应）。

求：①100g草木灰中K₂CO₃的质量．

答案：（1）由题意“硝土中含有硝酸镁、硝酸钙、氯化钠等物质，草木灰的主要成分是碳酸钾，民间曾用硝土和草木灰作原料来制取硝酸钾”则可知生成MgCO₃沉淀的化学方程式Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃；反应符合“‘双交换，价不变’，内项结合，外项结合”，反应为复分解反应；

（2）步骤④中滤液可重复使用的理由是滤液中含有较多的KNO₃；

（3）解释生产流程中用蒸发结晶得到NaCl晶体，而用冷却结晶得到KNO₃晶体的原因：NaCl的溶解度受温度变化的影响较小，KNO₃的溶解度受温度变化的影响较大；

（4）设碳酸钾的质量为x，其中钾元素的质量为y，．

K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑

138                   44
x                     6.6，x=20.7g

钾元素的质量为11.7g

钾元素在草木灰中的质量分数为11.7%
答：碳酸钾质量为20.7克，钾元素的质量分数为11.7%

故答为：（1）Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃，复分解反应

（2）滤液中含有较多的KNO₃（或重复利用滤液中的KNO₃，节约原料，提高原料的利用率）

（3）NaCl的溶解度受温度变化的影响较小，KNO₃的溶解度受温度变化的影响较大．

（4）100g草木灰中碳酸钾质量为20.7克，该草木灰中钾元素的质量分数为11.7%

小军见到一种“化学爆竹”（见下图），只要用手拍打锡纸袋，掷在地上，锡纸袋随后就会突然爆开并伴随响声。他认为，这是锡纸袋中的物质发生化学反应生成气体造成的，于是想探究锡纸袋中的物质成分。

[提出问题]锡纸袋中的物质是什么？
[查阅资料]主要内容如下。
①过氧化氢分解生成氧气，化学方程式为___________________________。
②活泼金属与酸反应生成氢气，例如镁与稀硫酸反应生成氢气，化学方程式为____________________。
③含有碳酸根或碳酸氢根的盐与酸反应生成二氧化碳。
[猜想与验证]小军打开一个未用过的锡纸袋，内有一小包无色液体和一些白色固体。
（l）猜想：无色液体为酸。
验证：在两支试管中分别加入2mL水和该无色液体，各滴加3滴紫色石蕊试液。紫色石蕊试液遇水不变色，遇该无色液体变红。
实验的初步结论：无色液体为酸。 小军取两支试管进行实验的目的是__________________________。
（2）猜想：白色固体为含有碳酸根或碳酸氢根的盐。
验证：请你运用初中所学知识，帮助小军完成下列实验报告。

小军为进一步验证自己的初步结论，继续查找资料，得到下表。

根据上表数据，该白色固体的检验方法是________________________________。

[反思]通过该探究实验，你还想学习的知识是__________________________。

[查阅资料]①

②

[猜想与验证]（1）作空白实验：进行对比

（2）①稀盐酸

②将气体通入澄清石灰水；澄清石灰水变浑浊

方法：20℃时，在100g水中加入11g该白色固体，充分溶解后，若有白色固体剩余，为碳酸氢钠；否则为碳酸钠。

[反思]碳酸钠和碳酸氢钠化学性质上有哪些差异

烟花能够广受欢迎，流传至今，得益于它的绚烂多姿，流光溢彩以及在一瞬间爆发又一瞬间消逝带给人们的回味无穷。烟花之所以能够呈现出五颜六色，是因为在烟花的成分中，添加了特殊的元素，在燃烧过程中，这些特殊元素的火焰具有不同的颜色，在合适的控制之下，烟花就会变得五彩斑斓，令人陶醉。

烟花含有各种不同的化学药品，在燃烧时可以给火焰染色。铜燃烧时，火焰会变成绿色；硝酸锶、碳酸锶燃烧时，能使火焰变成红色；硝酸钠、草酸钠燃烧时火焰是黄色；将硝酸锶和硝酸钠按一定比例混合，燃烧时火焰是桔红色。只要把这些药品按不同的比例和次序放在烟花里，烟花在燃烧时，便能发出五彩缤纷的光。

烟花鞭炮在点燃时，发生化学反应，迅速燃烧，产生二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等气体及金属氧化物的粉尘，瞬时产生的大量气体，伴随着大量光和热，冲破炮纸的包裹，引起鞭炮的爆炸。二氧化硫和二氧化氮是酸雨的主要成分，二氧化碳会造成温室效应。新年集中燃放烟花和爆竹时，会释放的大量的有毒有害金属颗粒物，这些颗粒物的毒性来自于烟花和爆竹燃放时排放的金属元素。当它们被燃放时，颗粒物就被扩散到了更大的范围之内。“那些没有颜色的烟花可能毒性会小一些，” “但这不是大家想要的东西，人们喜欢五颜六色的烟花。” 在烟花爆竹燃放比较集中的大年三十晚上和初一早上，民众应该尽量远离燃放地点并避免户外活动，以减少有害颗粒物对个人身体健康的影响。

（烟花里装有燃烧剂、助燃剂、发光剂和发色剂。除了少部分发光剂和发色剂是直接放的金属粉末，最主要象铝粉、镁粉等，剩下的都不是直接放金属粉末的，而是放金属盐类。主要原因是多数金属单质的粉末化学性质不够稳定，一段时间后会氧化，甚至可能导致失效。

比较典型的盐类是硝酸锶（发出红光），硝酸钡（发出绿光），碳酸铜、硫酸铜（发蓝光），铝粉、镁粉（发白光），碳酸钠（发黄光）等。）

餐桌上的化学 

又是一年庆新春，寒假的二十几天里，至少有一半是为了庆祝龙年春节的。 

生活处处皆化学，特别是在春节期间，农历除夕、正月初一、初三、十五这几天，几乎家家户户都会以燃放烟花、爆竹的形式来传递心中的喜悦，而烟花、爆竹正是运用硫磺、硝石等易燃易爆的原理来制作的，美丽的、色彩斑斓的烟花也是加入了一些燃烧时有不同颜色的金属元素。同时在我们过大年的餐桌上也有化学知识可寻。 

在一顿丰富的年夜饭上就有许多的化学细节。过春节了，家里免不了会做上一些卤菜和腌制品，其中就有关于盐的一些化学知识。亚硝酸类是一种人们普遍了解的物质，例如咸鱼产生的二甲基亚硝酸盐，在我们人体内可以转化为致癌物质二甲基亚硝酸胺，而且高盐食品是高血压、冠心病等人群的大忌，所以餐桌上卤菜、腌制品等还是少吃为好。 

近几年，有些家庭会选择在饭店订一桌酒菜，而在家里不易做好的烧烤类食品是订餐中经常见到的，特别是烤羊腿和烤牛排等，这烧烤类食品中也有着很多化学知识，而且是不安全因素。如食品在烧烤前先要腌制，这会产生亚硝胺等，会影响我们的视力；在烧烤过程中，会产生苯并芘，可诱发胃癌、肠癌等。于此相差不远的油炸食品也算是餐桌上的宠儿，但煎炸过程中会产生丙烯酰胺，煎炸过焦，则会产生多环芳烃，而这类物质都是强致癌物，看来爱吃此类食品的朋友们该多注意注意啦! 餐桌上还有一样必不可少的东西——饮料，在大人们把盏品菜时，孩子们正在一杯一杯地灌着饮料呢，其中碳酸饮料最受欢迎，但每当看到饮料瓶内一个个上升的小泡泡时，我就不由想起二氧化碳和水反应后的效果，它们不正是基于此而制作出来的嘛！经科学家研究发现，饮料腐蚀牙齿，而且饮料含糖量高，是肥胖的原因之一。

新春佳节，我们在分享快乐、分享美食的同时，不要忘了多多注意我们餐桌上的化学，多多注意我们的健康。

烟花里装有燃烧剂、助燃剂、发光剂和发色剂。除了少部分发光剂和发色剂是直接放的金属粉末，最主要象铝粉、镁粉等，剩下的都不是直接放金属粉末的，而是放金属盐类。主要原因是多数金属单质的粉末化学性质不够稳定，一段时间后会氧化，甚至可能导致失效。

比较典型的盐类是硝酸锶（发出红光），硝酸钡（发出绿光），碳酸铜、硫酸铜（发蓝光），铝粉、镁粉（发白光），碳酸钠（发黄光）等。

第二篇：新高中化学苏教版选修6教案：1.3硝酸钾晶体的制备

课题3 硝酸钾晶体的制备

一 、课程标准、学科教学指导意见相关要求

学科教学指导意见对本实验的基本要求是：①理解

实验室中制取硝酸钾的原理——水溶液中利用离子相互

反应和溶解度的差异来制备无机化合物的一般原理和步

骤。②学会利用结晶或重结晶的方法提纯固态物质。③

学习减压过滤，了解热过滤.④进一步掌握并能熟练运用

溶解、过滤、加热蒸发、结晶等常用实验操作⑤加深对

制备实验的认识，初步体会科学研究的过程。

二 、实验原理

制备KNO3是利用不同物质的溶解度随温度改变

而发生不同变化的原理。在NaNO3和KCl的混合溶液

中，同时存在 Na+、K+、Cl- 和 NO3- 四种离子。升高温度，NaCl的溶解度几乎没有多大改变，而KNO3的溶解度却增大得很快。在高温下, 蒸发溶剂，达到饱和的NaCl先结晶分离。然后,冷却降温, KNO3达到饱和，析出晶体，得到粗产品。

初次结晶得到的晶体中常会混有些可溶性杂质。将所得晶体溶于少量溶剂中，然后进行蒸发（或冷却）、结晶、过滤，如此反复的操作称为重结晶。重结晶作为提纯固态物质的常用方法，在化学实验中占据着重要地位。

三、实验操作要点及主要实验现象

1. 过滤装置

（1）减压过滤装置

抽滤也称减压过滤，是在较低压强下

将晶体析出，可以快速、充分地将晶体和

母液分离。抽滤使用特殊的漏斗——布氏

漏斗。使用时，将直径略小于漏斗内径的

圆形滤纸铺在漏斗中，先用少量溶剂润湿

滤纸并微启水泵，将其吸紧；然后小心地

将要过滤的悬浊液倒入漏斗中，开大水

泵，一直抽气到几乎没有液体滤出为止。

抽滤装置如图所示。 图3

结晶表面残留的母液，可用少量的溶剂洗涤。这时抽气应暂时停止，把少量溶剂均匀地洒在布氏漏斗内的滤饼上，以全部结晶刚好被溶剂覆盖为宜；并用玻璃棒搅松晶体，使晶体

润湿；然后抽气把溶剂抽干。热溶液和冷溶液都可选用减压过滤。若为热过滤，则过滤前应

将布氏漏斗放入烘箱(或用电吹风)预热。

（2）热过滤装置

过滤热饱和溶液时，为防止溶液温度降低引起晶体析出，堵塞滤纸孔，降低产率，一般要热过滤。折叠滤纸的方法如图4。过滤少量热溶液可选一经过预热，颈短而粗的玻璃漏斗，用如图5所示装置过滤。过滤较多溶液则应选择保温漏斗，用图6所示装置过滤。热过滤时一般不要用玻璃棒引流，以免加速降温；接受滤液的容器内壁不要贴紧漏斗颈，以免滤液迅速冷却析出晶体，堵塞漏斗口。

图4 图5 图6

2. 实验操作要点

（1）制备KNO3粗品

称取20gNaNO3和17g KCl放入100mL小烧杯中，加35mLH2O（此时溶液体积约为50mL）。加热溶解后，继续加热蒸发至原溶液体积一半（建议改为约40mL）。这时烧杯中有晶体析出（NaCl晶体），趁热用热滤漏斗过滤。滤液盛于预置2mL蒸馏水（防止NaCl析出）的小烧杯中自然冷却、结晶。减压过滤，尽量抽干。称重。计算理论产量和产率。

（2）KNO3提纯

除保留少量粗产品供纯度检验外，按粗产品∶水＝2∶1（质量比）的比例，将粗产品溶于蒸馏水中。加热、搅拌、待晶体全部溶解后停止加热。（若溶液沸腾时，晶体还未全部溶解，可再加极少量蒸馏水使其溶解。）待溶液冷却至室温后抽干。然后将KNO3晶体转移到表面皿上, 架于内盛沸水的烧杯上方，用水蒸气烘干，得到纯度较高的硝酸钾晶体。

（3）检验纯度：

分别取0.1g粗产品和重结晶后的KNO3晶体放入小试管中，各加2mL蒸馏水配成溶液，各加1滴稀HNO3酸化，再加2滴0.1mol/L AgNO3溶液，观察现象。

3. 实验产率：

粗产品的产率应以KNO3粗产品的干质量进行计算。由于粗产品需进行重结晶而不需干燥，可通过将压干后的产品质量扣除20％作为水的质量来估算干质量。（实验参考数据如下)

产量（粗）：7.7g 产率（粗）：33.5% 氯离子含量：较高

产量（精）：5.1g 产率（精）：22.3% 氯离子含量：微量

四、实验注意事项：

1. 水蒸发量对硝酸钾产率的影响 控制好水的蒸发量是决定产率和产品质量的主要因素，当溶液蒸发至40mL时，NaCl能最大限度的结晶析出，同时KNO3不结晶。若溶液蒸发至教材指定蒸发量，大量KNO3与NaCl一起析出，小烧杯中的溶液变成糊状固体，无法通过过滤除去NaCl。相关实验数据如下表 [摘自中学化学教学参考2007（1～2）]

1. 温度对硝酸钾产率的影响 硝酸钾冷却结晶的温度严重制约硝酸钾的产量，在气温较高的夏天，室温下冷却, 其冷却梯度较小，硝酸钾的析出量将大大减少，且冷却速度也慢。若在空气中冷却一段时间后放入冰水中冷却，产率会显著提高。

2. 过滤仪器对硝酸钾产率的影响 普通漏斗过滤时溶液会迅速冷却，在漏斗下端产生KNO3凝结，使过滤不能顺利进行且会造成KNO3损失。因此，建议采用热滤漏斗或经过预热的漏斗过滤。

3. 进行产品纯度检验时，应将粗产品和重结晶产品一起检验，进行对比观察。哪个溶液中的浑浊度浅，说明哪个溶液中的Cl较少。一次重结晶后的产物中还有少量Cl存在，甚至第二次重结晶后还能检出Cl。这主要是由于在KNO3晶体长大过程中，Na和Cl被包在晶体里，或长大过程中晶体表面不断吸附这些离子造成的，通过多次重结晶能在一定程度上除去杂质，提高产品纯度。

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