實驗室中氨氣乾燥為什麼用鹼石灰不全用氧化鈣 氧化鈣也可以單獨乾燥啊?

時間 2021-06-01 19:37:38

1樓:

某個固體如果可溶於水,理論上就可以吸收空氣中的水蒸氣,在其表面形成一層水溶液。而這個過程能進行到何種程度,要看該固體在水中的溶解度有多大了:如果溶解度極大,那麼固體表面形成的溶液中,水占的比例就很少,而這會造成溶液的蒸汽壓降低——

簡言之,對於一杯液體A(可以是純液體也可以是溶液),在它的表面會同時發生兩個過程:表面下的A分子進入氣相中形成氣態的A分子(A的蒸氣),A的蒸氣中的分子越過液體表面成為液體中的分子,當液體A的蒸發與液面上A蒸氣的液化速率相等時,A蒸氣的氣壓不再改變,這個壓力被稱為液體A在當前溫度和壓強下的飽和蒸汽壓。

對於水作為溶劑的溶液而言,溶液越濃,意味著溶液中水分子所佔的比例越少——如果在某個溫度下在1mol水中剛好溶解了1mol某物質B,則這杯溶液與相同形狀容器中的2mol水相比,處於液體表面的水分子數理論上會減少一半,那麼水分子蒸發的速率理論上也會減少一半,則此時液面上水蒸氣的飽和蒸汽壓也會下降到原來的一半(當然,這只是最理想的狀況,實際溶液會與這個有偏差但不影響溶液越濃時溶劑蒸汽壓越低的趨勢)。

溫度、壓強均不變的情況下,空氣中的水蒸氣含量是可以被看作有乙個固定的值,那麼對於空氣中的這堆水蒸氣而言,也可以單獨為其指定乙個氣壓,即空氣中水蒸氣的分壓

……然後可以考慮這種情況:如果某個物質的水溶液是如此之濃,使得其表面水的飽和蒸汽壓降到比空氣中水蒸氣的分壓還要低,會發生什麼情況呢……

這時,溶液中的水的蒸發速率總也趕不上空氣中水蒸氣向溶液液化的速率,所以這杯溶液會吸收空氣中的水蒸氣,這樣一來溶液會變稀,水的飽和蒸汽壓會上公升,直到與空氣中水蒸氣的分壓相等。

那麼對於固體呢?固態純淨物可以看作「濃到連水都沒有」的溶液,只吸收水蒸氣,不蒸發,自然會在表面形成溶液。然而固體的溶解度太低時,才吸收一點點水蒸氣就飽和了,而且形成的飽和溶液也極稀,不會出現溶液的飽和蒸汽壓比空氣中水蒸氣的分壓還要低的情況,於是吸水到此為止。

固體溶解度極高的時候就不一樣了:有可能表面形成的這層溶液即使已經飽和,溶液也足夠濃,其飽和蒸汽壓低於空氣中水蒸氣的分壓,於是還可以繼續從空氣中吸水,然而這一吸水又會溶解更多的固體,形成更大量的飽和溶液,這更大量的飽和溶液還是可以從空氣中吸水……

沒錯,最後這塊固體就會變成一灘溶液,這就是潮解的最終結果。當然,實際的潮解情況沒那麼悲觀,因為從空氣中吸水也是需要時間的,想讓一大堆固體完全靠吸收空氣中的那一點點水蒸氣變成溶液,這個時間確實會有點久……

由此可以得出結論:若某固體極易溶於水,則該固體易潮解。

它的否命題也成立:若某固體難溶於水,則該固體不易潮解。

對於易潮解的固體,由於每「塊」固體表面都有一層溶液,實際上起到了黏合劑的作用。如果每一「塊」都很小,即處於小顆粒甚至粉末狀態……

請參考稀飯。實驗室常用的氫氧化鈉固體經常處於這種黏糊糊的狀態。

比稀飯好一點的情況還可以參考飯糰——乾燥的大公尺是捏不成團的,必須得靠那一點水黏合,所以食鹽受潮後容易結塊也是這個道理(倒不是氯化鈉容易潮解,而是食鹽中經常混有易潮解的氯化鎂)。

那麼不易潮解的固體,因為沒有這層水溶液做黏合劑,其狀況可以用乾燥的生公尺來比擬,但更經常是粉塵飛揚。

然後可以來看鹼石灰的情況了:

如果只有生石灰,因為生石灰不易潮解(吸水形成的氫氧化鈣是個微溶物),用它作為乾燥劑就會有粉塵飛揚的問題,氣流過於猛烈的時候可能會把乾燥管裡的氧化鈣粉末吹起來——為師跟你說過多少遍了,不要吹氧化鈣,萬一吹到眼睛裡怎麼辦;就算吹不到眼睛裡,吹到後面的裝置裡也不好嘛……

如果只有氫氧化鈉呢?因為這東西總是黏作一團,表面積就不如顆粒狀的固體大,吸收效果就比較差;而且用得越久越像稀飯,想想都覺得……

所以鹼石灰應該是這兩種情況的折衷:需要潮解的氫氧化鈉來讓氧化鈣結塊,避免粉塵飛揚;也需要不潮解的氧化鈣來保持顆粒的基本形態,免得最後變成稀飯。

2樓:

氧化鈣和水的反應是不可逆的,生成氫氧化鈣。這意味著氧化鈣的吸水量大,同時吸進去的水不容易重新排出來(氫氧化鈣幾乎不可能分解)。

通常鹼石灰加入氫氧化鈉的可能原因是氫氧化鈉吸潮性好,亦即體現為與水反應速度快。但是氫氧化鈉並不能和水發生永久的反應,所以其吸水量小。在氫氧化鈉吸收水分後,可以將水分轉給氧化鈣,來獲得綜合既快速又充分的脫水效果。

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