萃取法制取硝酸鉀

張文娟

摘 要：本實驗提出了一種制取硝酸鉀的新方法，與蘇教版《實驗化學》中轉化法制取硝酸鉀進行了對比，提出了該實驗方法的優點。并對該實驗進行分析，提出了在教學時最佳的投料量。

關鍵詞：萃取法；硝酸鉀制取；化學實驗

本文提出了一種新的制取硝酸鉀的實驗方法——萃取法制取硝酸鉀。我們對萃取法制取硝酸鉀的原理進行分析，并通過實驗探究確定了最佳的實驗方案。

一、問題的提出

在蘇教版《實驗化學（選修）》[1]，物質的分離與提純專題中的實驗：硝酸鉀晶體的制備中，利用物質的溶解度各不相同且溶解度隨溫度的變化而變化的原理，通過冷卻結晶和重結晶步驟最終得到KNO3晶體[2]。

物質的分離與提純專題中除了希望學生學習相應的物理化學原理外，更重要的是希望學生能夠掌握物質分離與提純的化學基本操作[3]。利用轉化法制取硝酸鉀實驗的缺點有以下幾點：第一，KNO3晶體中容易混有NaCl等雜質；第二，不能盡可能多的包含中學所學的分離提純方法，如萃取，分液等；第三，所得的廢液不能重復利用到下一次的KNO3的制取中。所以我們提出萃取法制取硝酸鉀，以期可以得到更好的教學效果。

二、實驗原理

（一）實驗原理

KCL+HNO3？壙KN03+HCL

一般情況下，氯化鉀和硝酸溶液的反應是可逆反應，但是若在一種有機溶劑存在下，將反應生成的鹽酸萃入有機相，促使平衡向右移動，KCl就可以直接轉變成KNO3固體。所用的有機溶劑可以部分地與水混溶，它能從硝酸鉀、鹽酸和未反應完的硝酸混合物中萃取出HCl和HNO3，然后通過液——液萃取操作反萃取出鹽酸，余下帶有硝酸的溶劑仍返回使用，從而達到了綠色化學的要求。該反應可使固體氯化鉀直接轉變成固體硝酸鉀，實驗方法簡單。本實驗應用的有機溶劑是異戊醇[4]。

三、實驗藥品

氯化鉀（AR），68%硝酸（AR），異戊醇（AR）， 去離子水

四、實驗方法及數據記錄

在燒瓶中加入Aml硝酸，冰水浴攪拌下冷卻至10℃，后加入Bg氯化鉀，低速攪拌3-5min后加入40ml異戊醇，繼續攪拌10min并冷卻至5℃，靜置10min后抽濾，干燥后得粗產物ag，加入蒸餾水重結晶后可得精產物bg。

為了探究更合理的用量，參考了彭國新萃取鹽酸法制取硝酸鉀的研究[5]，以及馬譽景發表的《硝酸和氯化鉀直接制備硝酸鉀工藝研究及優化》[6]中的用量，做了以下五組實驗。

五、實驗數據分析

（1）對比1，2號實驗方法，雖然增加了硝酸的量，但對產量影響不大。對于教學實驗，由于量太少，不便于觀察和操作，所以舍棄這兩種實驗用量。

（2）對比3，4和3，5號實驗方法，3號實驗方法雖然粗產物最多，但雜質含量太高，最終產率也較低，故放棄3號實驗用量。

（3）4，5號實驗方法，粗產物產量穩定在22g左右，方便教學實驗觀察，精產物產量在19.5g左右，保證了精產物的產率。

最終確定4，5號實驗所采取的實驗方案是最佳的實驗方案。

六、本實驗方案的優點

本實驗與轉化法制取硝酸鉀相比優點主要有：第一，采用新的化學反應原理和實驗試劑，可以直接得到硝酸鉀粗產品的固體，比轉化法得到硝酸鉀固體粗產品的步驟少，操作更簡單；第二，本實驗運用到的分離提純方法比轉化法要多，主要有萃取法，降溫結晶和重結晶；第三，本實驗得到的廢液可以加水之后對硝酸進行反萃取，從而得到稀硝酸溶液，進行回收利用；第四，本實驗相較于轉化法制取硝酸鉀的實驗，簡化了反應進程，在溫度低于10℃時，一次投料，實驗操作總耗時在40min以內，無論是教師演示實驗還是學生實驗都可在一節課內結束。總的來說，本實驗不僅適用于課堂教學，而且對于提高學生綜合性問題解決能力、實驗操作的綜合應用能力有著很好的促進作用，是學生理解、分析復雜的化學實驗操作問題和體驗綠色化學很好的教學資源。

參考文獻：

[1]王祖浩.實驗化學[M].南京：江蘇教育出版社，2006.

[2]卓高峰.《實驗化學》課題實驗高考復習策略[J].中學化學教學參考.2009（12）：48-49.

[3]孫丹兒，占小紅.蘇教版高中《實驗化學》模塊教材解析[J].化學教學.2007（7）：26-28.

[4]楊意望，陳松，李國兵.溶劑萃取法制取硝酸鉀綜述[J].化學工程與裝備.2007（5）：63-66.

[5]彭國新，黃勇.萃取鹽酸法制取硝酸鉀[J].華東冶金學院學報.1987，4（3）：97-101.

[6]馬譽景.金央.李軍.曹語晴，吳世琴.硝酸和氯化鉀直接制備硝酸鉀工藝研究及優化[J].無機鹽工業.2015，47（3）：31-34.