教学素材：中国古籍中的古法制硝

【教学素材】 中国古籍中的古法制硝 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】我国古法制硝（KNO3）是一项历史悠久的工艺，主要用于提取火药原料硝酸钾，其主要步骤为：取土→淋硝→熬硝‌： ‌（1）取土‌：采集富含硝酸钾（KNO3）、硝酸钙（Ca（NO3）2）和氯化钠（NaCl）的“硝土”，这类土壤常见于老墙根、旱厕旁、畜棚下或洞穴中，因长期积累人畜粪便，经硝化细菌作用将有机氮转化为硝酸盐，再与土壤中的钾结合形成硝酸钾。 ‌（2）淋硝‌：将硝土与草木灰（主要成分为K2CO3）混合，置于铺有稻草和木板的木桶中，浇入井水进行淋洗。稻草起到过滤作用，分离出含KNO3和NaCl的“硝水”。草木灰中的碳酸钾与硝土中的硝酸钙发生反应：Ca（NO3）2＋K2CO3＝CaCO3↓＋2KNO3，不仅去除了钙离子，还额外生成了可溶性的硝酸钾，提高了产率。 ‌（3）熬硝‌：将“硝水”加热蒸发，得到“浓硝水”，再通过‌降温结晶‌的方式提纯。由于硝酸钾的溶解度随温度降低显著减小，而氯化钠溶解度变化不大，因此冷却后主要析出KNO3晶体，即“火硝”。 ‌ 【同步训练设计】 1．古代曾用硝土和草木灰为原料制取硝酸钾。硝土中含有硝酸钙和氯化钠等物质，草木灰的主要成分是碳酸钾。下列关于该过程的说法正确的是（ ） A．该过程利用了碳酸钾与硝酸钙的复分解反应 B．通过蒸发结晶可以直接得到纯净的硝酸钾晶体 C．过滤操作是为了分离硝酸钾和氯化钠的混合溶液 D．草木灰溶液呈酸性，能使酚酞试液变红 2．古代中国药学著作《开宝本草》中记载了如何提取硝酸钾：“此即地霜也，所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”。下列有关叙述错误的是（ ） A．硝酸钾用在黑火药中是利用了KNO3具有强氧化性 B．“煎炼而成”是蒸发浓缩结晶 C．灼烧硝酸钾火焰呈紫色，是硝酸钾的化学性质 D．可用降温结晶重的方法分离提纯KNO3、NaCl的混合物 3．我国古代提纯焰硝（KNO3中含少量NaCl、CaCl2等）工艺的主要过程示意如图。 关于此过程的下列描述正确的是（　　） A．搅拌Ⅲ时加小灰水（主要成分K2CO3）是为了增加硝酸钾的产量 B．过滤Ⅳ时需要把浑浊液放置至室温再过滤 C．步骤Ⅴ中采用蒸发结晶得到硝酸钾晶体 D．“溶液2”一定含有KNO3和NaCl 4．我国古代文献中都涉及到了KNO3。《开宝本草》记载：“（KNO3）所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”；《本草纲目》记载：“（火药）乃焰硝（KNO3）、硫黄、山木炭所合，以为烽燧餇诸药者”。下列对其解释不合理的是（ ） A．《开宝本草》中利用了溶解、蒸发、结晶的过程 B．可用《开宝本草》中方法制成KNO3是由于KNO3的溶解度受温度影响不大 C．《本草纲目》中火药使用时体现了硝酸钾的氧化性 D．文献《本草纲目》中使用火药的产物会污染环境 5．宋代《开宝本草》中记载了KNO3的制取过程，“所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”。根据所给信息，回答下列问题。 （1）“地上有霜”是因为KNO3“冬月”因温度降低，溶解度 （填“增大”“减小”或“不变”）而结晶析出。 （2）“扫取”时常会混入泥沙，“以水淋汁”是进行溶解，再用 的方法去除其中的难溶性杂质。 （3）“煎炼”至有晶体析出时，此时的溶液是 （填“饱和”或“不饱和”）溶液。 6．硝酸钾俗称火硝或硝石，是古代火药的制作原料。 （1）古代以硝土（主要成分是 （Ca（NO3）2）和草木灰（主要成分是K2CO3 ）为原料制取硝酸钾，反应的化学方程式为  。 （2）如图为硝酸钾和氯化钠的溶解度曲线．由图可知： ①当温度为30℃时，硝酸钾的溶解度 （填“＞”“＜”或“＝”）氯化钠的溶解度。 ②当硝酸钾中含有少量氯化钠时，可用________法提纯硝酸钾。 ③硝酸钾、氯化钠都属于 （填“易溶”“可溶”“微溶”或“难溶”）物质。 7． 古人常用硝土和草木灰作原料制取硝酸钾，硝土中含有硝酸钙和氯化钠，草木灰的主要成分是碳酸钾，其制作的主要工艺流程如图所示： （1）硝酸钾中氮元素的化合价为     价。 （2）实验室进行操作X需要的玻璃仪器为     。 （3）写出生成白色沉淀B的化学方程式      。 （4）上述A、C、D三种溶液中，一定是氯化钠饱和溶液的是     。 8．代宋应星的《天工开物》就有硝石制火药的记载。硝石的主要成分是硝酸钾，古代以硝土（主要成分为KNO3、Ca（NO3）2等）为原料生产硝酸钾的部分流程如下图所示。已知草木灰主要成分为。结合图文信息，分析思考，解决问题： （1）捣碎硝土和草木灰的目的是______。 （2）加水冲淋过程中发生反应的化学方程式是______。 （3）冷却后有大量硝酸钾晶体析出，说明硝酸钾溶解度受温度变化的影响______。 9．硝酸钾（KNO3）是一种重要的化工原料。 （1）宋代《开宝本草》中记载了KNO3的提纯方法：“所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”，“霜”指KNO3，这里涉及到化学实验基本操作方法：“以水淋汁”是指溶解，“煎炼而成”是指 。 （2）《天工开物》记载“凡研硝（KNO3）不以铁碾入石臼，相激火生，祸不可测”。是指硝酸钾的性质不稳定，受到撞击会发生分解反应生成一种可助燃的气体单质是 。 （3）如图为KNO3的溶解度曲线，a、b在溶解度曲线上。 ①a点对应的溶液是 （填“饱和”或“不饱和”）溶液。 ②将a点对应的溶液升温到70℃，其溶质质量分数 （填“增大”“减小”或“不变”）。③欲使KNO3溶液的状态从b点转化为c点，可采取的措施是 。 10．我国古法制硝（KNO3）的主要步骤为：取土→淋硝→熬硝。 步骤Ⅰ．取土：采撷硝土（富含KNO3、Ca（NO3）2和NaCl）备用。 （1）上述涉及到的物质属于复合肥的是 ______（填名称）。 步骤Ⅱ．淋硝：木桶内铺上木板和稻草，将硝土和草木灰（主要成分为K2CO3）的混合物置于其上。浇入井水，于木桶下方导出“硝水”（含KNO3和NaCl），如图1。 （2）稻草相当于实验室过滤操作的 （填实验用品）。 （3）写出草木灰主要成分与硝士中Ca（NO3）2反应的化学方程式： 。 步骤Ⅲ．熬硝：熬制“硝水”得到“浓硝水”；降温结晶，净化后得“火硝”“（即KNO3晶体）。 （4）图2为硝酸钾和氯化钠的溶解度曲线。 ①50℃时，KNO3的溶解度是 g。 ②据图分析：降低“浓硝水”温度主要获得KNO3晶体的原因是 。 ③欲将180g硝酸钾溶液从A点状态转化为B点，合理的措施是 ，从A点状态转化为B点过程中硝酸钾溶液的溶质质量分数变化情况是 。 参考答案 1～4．A、C、D、B； 5．（1）减小；（2）过滤；（3）饱和溶液。 6．（1）Ca（NO3）2＋K2CO3＝CaCO3↓＋2KNO3；（2）①＞；②降温结晶（或冷却热饱和溶液）；③易溶， 7．（1）＋5；（2）玻璃棒、烧杯和漏斗；（3）Ca（NO3）2＋K2CO3＝CaCO3↓＋2KNO3；（4）D。 8．（1）增大反应的接触面积，加快反应速率；（2）Ca（NO3）2＋K2CO3＝CaCO3↓＋2KNO3；（3）较大。 9．（1）蒸发；（2）氧气（或O2）；（3）①饱和；②不变；③加水。 10．（1）硝酸钾；（2）滤纸；（3）Ca（NO3）2＋K2CO3＝CaCO3↓＋2KNO3；（4）①85.5；②硝酸钾的溶解度随温度降低显著减小，而氯化钠的溶解度受温度影响较小，降温时硝酸钾会大量结晶析出，而氯化钠基本不析出；③降温至20℃；先不变后减小。 学科网（北京）股份有限公司 $