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溶解与结晶在生产上的应用(扩展阅读)

2013-03-02 字号:[ ] 编辑:56hx 来源:未知 浏览:
    在饱和溶液中溶解和结晶这两个相反的过程处于动态平衡。这种平衡是暂时的,有条件的,就是说当溶液的温度和浓度一定时,存在着一定的平衡,如果条件改变,平衡也就随之而改变。例如,一物质的饱和溶液当其温度降低或溶剂减少时,原来的平衡就被破坏,这时溶质的结晶速率大于溶解速率,溶质就会结晶而析出,最后达到新的平衡。反之,如果温度升高或溶剂增多,则原来的平衡也被破坏,这时溶质的溶解速率大于结晶速率,溶质可继续溶解,直到建立起新的平衡为止。在生产上常运用这种条件对平衡的关系,以促成物质的溶解或结晶,从而达到分离和提纯物质的目的。下面举几个例子来说明:
(1)从甘蔗制糖,是先将澄清过的甘蔗汁放在蒸煮锅里加热蒸发,以除去大量的水分,至糖液粘稠达到饱和。这时蔗糖的溶解和结晶达到了动态平衡,然后把它倒进糖床,让温度逐渐降低,原来的平衡便被破坏,结晶速率大于溶解速率,蔗糖就慢慢地结晶而析出。凡是溶解度随温度的升高而增大的物质,均可采用这样冷却饱和溶液的方法来结晶。
海水晒盐九年级化学
(2)从海水晒盐,是将海水引入海滩上的盐田里,利用日晒和风吹使水分慢慢蒸发,溶液逐渐浓缩,食盐便结晶而析出。在物质的溶解度曲线图上可以看出,食盐的溶解度受温度的影响很小,显然,单用冷却溶液的方法是得不到大量食盐晶体的,所以采用蒸发(减少溶剂)的方法来进行结晶。
溶解度曲线
    溶解度受温度的影响比较不大的物质,实际生产上常同时采用蒸发和冷却相交替的方法来分离和提取。
(3)从盐卤提取氯化钾,晒盐排出的苦卤中主要含有MgCl2和NaCl,其次是MgSO4,而KCl的含量较小。由于MgSO4的溶解度在较高温度时反而减小,它在高温蒸发过程中就基本上随着NaCl不断结晶而析出。因此从盐卤初步提出的光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)晶体中,还含有约8%的NaCl。根据KCl,MgCl2,NaCl这三种物质在同一温度下溶解度的不同,可以将它们分离开来,以得到农业上的一种钾肥(KCl)。从溶解度曲线可以看出,在温度20℃左右时,MgCl2的溶解度大于KCl和NaCl的溶解度,而KCl和NaCl两条溶解度曲线又在27℃相交,表示在27℃以上,KCl的溶解度大于NaCl的溶解度,在27℃以下,KCl的溶解度小于NaCl的溶解度。因此,在室温下第一次加入适量水时,MgCl2溶解,而KCl和NaCl大部分未溶,于是MgCl2就分离而除去;接着在低于27℃的温度时,第二次加适量的水,NaCl溶解而KCl大部分未溶,因而NaCl又被分离而除去,剩下的是KCl粗制晶体。
    上面制得的KCl还含有少量的可溶性和不溶性杂质,如果用作化学试剂,则必需进一步地加以提纯。提纯的方法,是将粗制KCl晶体溶解在一定量的热水中使溶液接近饱和,趁热过滤,除去不溶性杂质,然后将滤液冷却(如果是稀溶液,可先将它加热浓缩后过滤)。由于温度降低,KCl的溶解度减小,它便结晶而析出;而可溶性杂质含量很少,在溶液中未达饱和程度,就不会结晶出来,这样就可以得到纯的KCl晶体。这种提纯物质的方法叫重结晶。如纯度要求更高,可以反复进行多次重结晶,以提高纯度。重结晶也是利用不同物质在同一温度时的溶解度不同,和同一物质在不同温度时的溶解度不同的原理来分离和提纯物质的。
 
 

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