加热蒸干氯化铵溶液的实验探究

摘 要：

通过比对加热蒸干氯化铵溶液探究实验的文献结果，对实验做进一步的探究和设计。发现加热氯化铵溶液时，溶液的温度逐渐升高，氯化铵的水解程度增大，盐酸和一水合氨的浓度均增大，两者又在溶液中反应生成氯化铵，直至用小火将其溶液蒸干，可得白色固体。利用硝酸银溶液、稀硝酸、氢氧化钡溶液和红色石蕊试纸进行测试，证明所得白色固体为氯化铵。通过该实验以及查阅文献分析表明，加热氯化铵溶液时，浓度、温度不同得到的产物的结构、存在形式也可能不同。

关键词： 氯化铵溶液； 溶液蒸干； 实验探究

文章编号： 1005-6629（2024）11-0083-02

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 问题提出

氯化铵属于强酸弱碱盐，在水溶液中水解生成一水合氨和盐酸。根据盐类的水解平衡移动原理可知，对氯化铵溶液加热蒸干过程中，随着温度不断的升高，生成的NH3·H2O分解生成NH3从溶液中逸出；生成的盐酸也具有挥发性，从溶液中逸出HCl，使水解平衡正向移动。加热蒸干氯化铵溶液，生成的氨气和氯化氢全部逸出，加热蒸干氯化铵溶液最终得不到任何固体，许多一线教师和教辅资料已经将其总结为规律，在高考试题中也曾多次涉及此问题，且都认为加热蒸干氯化铵溶液得不到任何固体。

笔者和学生一起进行了氯化铵溶液加热蒸干的实验，发现用酒精灯加热蒸干氯化铵溶液可以得到白色固体。笔者通过该现象，对教学过程中加热蒸干氯化铵溶液的结论提出质疑，对加热蒸干氯化铵溶液能否得到NH4Cl固体产生了探究的兴趣。

2 文献中介绍的探究结果

何楚灵等撰文指出［1］，氯化铵溶液中阴离子对应的盐酸，是易挥发性的酸，蒸干得到对应的碱为NH3·H2O，由于NH3·H2O不稳定、易分解，生成NH3和H2O，因此蒸干NH4Cl溶液得不到固体。将（NH4）2S、 （NH4）2CO3、 NH4HCO3等铵盐溶液蒸干，同样也得不到任何固体。而（NH4）2d0679d7cee9a1538d049ea6738f21275SO4中阴离子对应的硫酸是难挥发性的酸，蒸干（NH4）2SO4溶液能得到该盐本身。现有的文献资料中都认为：加热蒸干NH4Cl溶液得不到固体；加热蒸干氯化铝、硝酸铝等盐溶液均得到Al（OH）3固体。然而李双立撰文提出［2］，给稀盐酸加热时，开始阶段逸出的气体主要为水蒸气，随着溶液中水蒸气的不断逸出，使盐酸的浓度逐渐增大；继续加热时盐酸能和水分子形成恒沸溶液，此时溶液中逸出的气体——氯化氢与水蒸气的分子个数比值和溶液的组成相同，溶液中才会有氯化氢的逸出。朱华英等撰文提出［3］，盐酸和水形成的恒沸液浓度是20.2%，溶液中HCl的浓度较小时，开始加热蒸发溶液时，水蒸气中的HCl含量非常小，HCl几乎不能被蒸发出来。

化学辞典对氯化铵的性质解释：0℃时氯化铵溶解度为29.4g/100g水；氯化铵为无色立方晶系晶体，氯化铵100℃时显著挥发，338℃时升华［4］，低温加热时氯化铵几乎不挥发。吴悦等在例谈低热固相化学反应一文指出：氯化铵337.8℃时离解为氨和氯化氢，遇冷后又重新化合生成颗粒极小的氯化铵而呈白色浓烟［5］。若用大火加热蒸干氯化铵溶液，几乎得不到氯化铵固体。故加热蒸干氯化铵溶液是否会有固体残留和实验的条件有关。实验过程中浓度、温度等条件不同时，得到的产物的结构、存在形式以及实验现象也可能不同。

通过文献资料分析可得，常温下氯化铵溶液中水解生成的盐酸浓度较小，开始加热氯化铵溶液时，生成的盐酸和氨水的浓度不断增大，在未形成恒沸液的浓度时，几乎没有氯化氢气体逸出，但水解平衡不断正向移动，导致溶液中盐酸和一水合氨的浓度都增大，氯化氢和氨气会有部分逸出，随着溶液的蒸发盐酸和NH3·H2O又反应生成氯化铵。

3 实验

3.1 药品试剂与仪器

药品试剂：氯化铵、0.5mol·L-1氢氧化钡溶液、0.01mol·L-1硝酸银溶液、0.1mol·L-1稀硝酸、红色石蕊试纸

实验用品：玻璃棒、蒸发皿、酒精灯、药匙、电子秤、干燥器、小烧杯、试管、试管夹

3.2 实验步骤、现象和结果

（1） 在蒸发皿中用电子秤称取3.0g氯化铵固体，加水使固体恰好溶解，得到氯化铵的浓溶液。

（2） 用酒精灯加热蒸发皿，在离蒸发皿上沿3～5cm处，放置一个盛有冰水的小烧杯，用玻璃棒不断搅拌蒸发皿中的溶液。开始阶段在小烧杯的底部未有白色固体产生，当溶液沸腾3～4分钟时，在小烧杯的底部产生少量的白色晶体，在蒸发皿的上沿处也有少量的白色固体产生。当蒸发皿中有大量的固体析出时，改用小火慢慢地将其溶液蒸干。在盛有冰水的小烧杯底部观察到白色固体逐渐增多。

（3） 把蒸发皿中得到的固体放在干燥器中冷却后，用电子秤称量固体的质量。

（4） 称量后，用研杵轻轻研磨蒸发皿中的固体，再用小火慢慢加热，冷却后，用电子秤再次称量固体的质量。反复进行操作，直至前后两次的称重质量差小于0.1g时，停止实验，证明白色固体中的水分已全部被蒸干。称的固体的质量为2.8g。

（5） 在2支小试管中分别取少量白色固体，加水使其溶解。在第一支试管中加入硝酸银溶液，产生白色沉淀，再加入稀硝酸溶液，沉淀不溶解；在第二支试管中加入氢氧化钡溶液，溶液中没有明显的变化，则证明在加热过程中生成的一水合氨没有和空气中的CO2发生反应；再对溶液进行加热，用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，观察到红色石蕊试纸变蓝，则证明白色固体为铵盐。由以上实验现象可得知，用小火慢慢加热蒸干氯化铵的浓溶液，可得到氯化铵固体。通过称量计算可以得知，在该条件下蒸干氯化铵溶液，固体的回收率可达93.3%。

结语：通过实验证明在蒸干氯化铵溶液时所用的条件不同，产生的实验现象会不同。在高温蒸干氯化铵溶液时，不能得到氯化铵固体。用小火缓慢蒸干氯化铵溶液，可得到氯化铵固体，固体的回收率可达93.3%。

参考文献：

［1］何楚灵， 张丽霞. 溶液蒸干问题思维模型［J］. 中学化学教学参考， 2021， （1）： 88～89.

［2］李双立. 浅谈盐酸和氯化氢［J］. 中学化学教学参考， 1994， （3）： 19.

［3］朱华英， 刘怀乐. 给不用硫酸铁制备氢氧化铁胶体加几个注释［J］. 化学教育， 2016， （1）： 71～73.

［4］周公度主编. 化学辞典［M］. 北京： 化学工业出版社， 2004： 467.

［5］吴悦， 周益明. 例谈低热固相化学反应［J］. 化学教学， 2015， （3）： 79～81.