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硫酸钡的溶解

来源:河南钡丰化工有限公司   时间:2023-02-20

这是一篇鸽了大约一年的实验反思。。。

我是某个已经毕业了的上上届副社长,当时我们做了一个主题实验展示,名曰难溶物的溶解。

当时展示了对于三种难溶物的溶解:硫酸钙,氯化银,硫酸钡

溶解硫酸钙的思想是沉淀转化:向硫酸钙悬浊液中加入碳酸钠,是硫酸钙转化为碳酸钙,然后加酸溶解。这个实验除了比较慢以外几乎没什么问题,加入碳酸钠后等一阵子加盐酸,溶液就澄清了。

福利彩app采购大厅氯化银是配成经典的银氨溶液,氨分子络合银离子,降低游离银离子浓度,拖动溶解沉淀平衡。这个实验见效最快,基本上氨水加下去,搅拌搅拌浊液就澄清了。

最后问题出在了硫酸钡的溶解上。当时我们的思路还是通过络合溶解,然后选择了我们印象中(通常情况下)最强的常用络合剂:EDTA-乙二胺四乙酸,当然用的是它的二钠盐。当时我们也没太用过EDTA,就想尝试一下这新鲜玩意。

福利彩app采购大厅实验操作还是很简单的,主要就是把EDTA配成溶液,然后把硫酸钡粉末加进去,搅拌看看能不能溶解。当时遇到的第一个问题就是EDTA二钠不好溶,我们准备用1克EDTA二钠配成100ml的溶液。其实按照25摄氏度下100ml溶11.1克EDTA二钠其实也没问题,但可能当时冬天天气冷,愣是溶得慢。实验展示的时间只有一个中午,大约40分钟,要展示这三个实验容不得EDTA二钠慢慢溶。最后我们就说加点氢氧化钠,配成EDTA四钠,25摄氏度100ml溶40.8克,怎么也得溶了吧。加下去确实有效,EDTA四钠溶得干干净净(其实很可能是氢氧化钠溶解和酸碱反应放热,溶得就快一些)。

然后就是加0.5克硫酸钡粉末,静观其变即可。。。吗?现实确实超出了我们预料,问题出在实验室提供的硫酸钡粉末是超细的,丢掉溶液里面。。。漂浮在水面上。怎么搅拌也不沉下去,最后就只能看着溶液表面结一层“白霜”,玻璃棒都搅不开。


福利彩app采购大厅然后下面是本文真正的主要内容,就是这个失败实验的反思。其实现在想来,当时做这个实验太过于鲁莽,很多东西都没想清楚,就想着EDTAnb!就觉得溶解硫酸钡问题不大。最后失败也是正常的结果。但是失败的原因和应有的改进,我似乎真的鸽了快一年。。。

福利彩app采购大厅首先是那么多EDTA根本溶不掉多少硫酸钡。[BaEDTA](2-)的lgKs是7.68,硫酸钡的Ksp是1.1*10^(-10),1克EDTA加下去溶0.5克硫酸钡:

[BaEDTA2-]/[Ba2+][EDTA4-]=10^7.68

[Ba2+][SO42-]=1.1*10^(-10)

解出来(经过各种近似)溶掉的硫酸钡大约是0.012mol/L,也就是0.28克左右:56%的溶解率。就算真的溶掉这一半多,对于一个浊液也看不出什么名堂。。。更何况,这粉末是飘着的:上图是一个通过表面张力漂浮的小球,可以看出超细粉末和溶液的接触面积很小,所以EDTA的络合速率就更慢了,所以当时时间紧迫,没看出什么明显的现象。。。

福利彩app采购大厅那么怎么改进呢?首先需要形成更多的络离子。那么要不加入更多的EDTA,要不可以换试剂:

如果我们以90%的溶解率作为一个小目标,首先看EDTA需要多少:

解出来大概是0.089mol/L的EDTA,也就是2.19克。说明1克的EDTA还是太少了,用两倍以上的量在理想状况下能溶得差不多。

然后是换络合剂,其实EDTA已经是非常强的络合剂了,而且钡是碱土金属,像氰(学校实验室肯定没有啦),氨这些络合剂对过渡金属络合效果好,和钡基本上不络合。。。然而我查到了一个更厉害的:穴醚C[222],这玩意的络合稳定常数:

是真的高。。。

福利彩app采购大厅如果我们用99%作为小目标,参照9.45的水中环境的数值,解出来需要穴醚:0.023mol/L,带入376的分子量,也就是0.86克,确实比EDTA还要少得多。

福利彩app采购大厅关于漂浮的问题,其实不用超细硫酸钡就好,但是根据阿拉丁报价,学校可能真的就买了最便宜的超细硫酸钡。。。毕竟硫酸钡作为反应物平常的实验中并不多,学校似乎真没有”不超细硫酸钡“。。。

解决办法其实也很简单,现配就好:”碱片-重量法测定硫酸盐化速率,滴加10%氯化钡溶液生成硫酸钡时,应当搅拌滴加,以得到颗粒粗大的沉淀“快速搅拌减少凝结核形成,有利于聚成大颗粒。


福利彩app采购大厅总结的话,我们当时确实低估了这个实验的难度,对于配比没有进行查证和计算,也忽视了超细粉末会漂浮之类的细节,算是给以后的一个教训了~

福利彩app采购大厅最后提一点,硫酸钡可以溶于热浓硫酸,相当于把硫酸根转化为硫酸氢根,拖动溶解沉淀平衡。当然这就不是原先的络合溶解思想了,实验也较为危险。


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