无机化学实验十八 离子交换法制取碳酸氢钠
无机化学E实验大纲
《无机化学E》实验教学大纲大纲制定（修订）时间：2017年7 月课程名称：《无机化学E》课程编码：080231E10课程类别：专业基础课课程性质：必修适用专业：环境工程课程总学时：56实验（上机）计划学时：24开课单位：环境与化学工程学院一、大纲编写依据1.环境工程专业2017版教学计划；2.环境工程专业《无机化学E》理论教学大纲对实验环节的要求；3.近年来无机化学实验教学经验。
二、实验课程地位及相关课程的联系1.《无机化学E》是环境工程专业的基础课程；2. 本实验项目是《无机化学E》课程综合知识的运用；3. 本实验项目是理解无机化学课程理论的基础；4. 本实验以《高等数学》为先修课；5. 本实验是后续的课程和毕业设计的基础。
三、本课程实验目的和任务1. 理解无机化学的基本理论，通过无机化学实验，使学生熟练掌握基本技能的操作，养成严谨求是的科学态度，并掌握科学的实验方法；2. 培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力；3. 通过实验基本技能的操作，使学生获得大量物质变化的感性认识；4. 通过综合性、设计性实验训练，使学生加深对无机化学基本原理和基础知识的理解和掌握，使学生养成独立思考、独立准备和进行实验的能力；5. 培养学生正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。
四、实验基本要求1. 实验项目的选定依据教学计划对学生实验能力培养的要求；2. 巩固和加深学生对无机化学基础知识的理解，提高学生综合运用所学知识的能力；3. 实验项目要求学生综合无机化学的基本知识，并运用相关知识进行实验。
五、实验内容和学时分配（若为选作实验项目要在序号前加“*”，并说明选作要求）六、教材（讲义、指导书）：《无机化学实验》，大连理工大学无机化学教研室编，高等教育出版社，2016。
七、考核方法和评分标准；按照实验指导书的具体要求，根据学生实验前的预习情况、实验过程中的操作情况、实验纪律情况及实验报告等综合给出实验成绩。
碳酸钠提纯实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解碳酸钠的提纯原理和方法。
2. 掌握实验室提纯碳酸钠的操作步骤。
3. 培养实验操作技能，提高实验观察和分析能力。
二、实验原理碳酸钠（Na2CO3）是一种重要的无机化工原料，广泛应用于玻璃、造纸、洗涤剂、纺织等行业。
实验室提纯碳酸钠的方法主要有结晶法、离子交换法、膜分离法等。
本实验采用结晶法提纯碳酸钠，其原理如下：1. 溶解：将含有杂质的碳酸钠固体溶解于水中，形成饱和溶液。
2. 过滤：将饱和溶液过滤，去除不溶性杂质。
3. 结晶：将滤液加热浓缩，使碳酸钠过饱和，形成晶体。
4. 收集：将晶体收集并洗涤，得到纯净的碳酸钠。
三、实验器材1. 实验室用碳酸钠固体2. 烧杯3. 玻璃棒4. 研钵5. 滤纸6. 滤斗7. 铁架台8. 酒精灯9. 烧瓶10. 冷却水四、实验药品1. 碳酸钠固体2. 蒸馏水3. 酒精五、实验步骤1. 称取5g实验室用碳酸钠固体，置于研钵中，加入适量蒸馏水，研磨溶解。
2. 将溶解后的碳酸钠溶液倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀。
3. 将烧杯置于铁架台上，用酒精灯加热，不断搅拌，使溶液温度保持在50-60℃。
4. 当溶液温度升至50-60℃时，停止加热，待溶液自然冷却至室温。
5. 将冷却后的溶液过滤，收集滤液于烧杯中。
6. 将滤液倒入烧瓶中，用酒精灯加热浓缩，使溶液过饱和，形成晶体。
7. 待晶体形成后，停止加热，待溶液自然冷却至室温。
8. 将烧瓶中的晶体收集于滤纸上，用蒸馏水洗涤晶体，去除杂质。
9. 将洗涤后的晶体晾干，称量，得到纯净的碳酸钠。
六、实验结果与分析1. 实验结果：本实验得到纯净的碳酸钠晶体，质量为4.5g，纯度为90%。
2. 结果分析：（1）实验过程中，溶液加热温度控制在50-60℃，有利于碳酸钠晶体的形成。
（2）过滤操作要迅速，防止滤液中的晶体溶解。
（3）结晶过程中，溶液浓缩程度不宜过高，以免影响晶体质量。
（4）晶体洗涤要彻底，去除杂质，提高纯度。
七、实验讨论与总结（1）实验过程中，溶液加热温度对晶体质量有何影响？（2）过滤操作对晶体质量有何影响？（3）结晶过程中，溶液浓缩程度对晶体质量有何影响？2. 总结：（1）本实验成功提纯了碳酸钠，纯度达到90%。
碳酸氢钠的制取方法
碳酸氢钠的制取方法
碳酸氢钠是一种白色晶体粉末，用途广泛，可用于食品加工、化学实验、医药制造等领域。
以下是碳酸氢钠的制取方法：材料：氢氧化钠、二氧化碳
步骤：
1. 将氢氧化钠粉末加入水中，搅拌均匀，使其溶解。
2. 在搅拌的同时，向溶液中缓慢通入二氧化碳气体。
二氧化碳气体会与溶液中的氢氧化钠反应，产生碳酸氢钠。
3. 继续通入二氧化碳气体，直到溶液中的氢氧化钠全部转化为碳酸氢钠。
4. 停止通入二氧化碳气体，让溶液中的碳酸氢钠晶体沉淀下来。
5. 将沉淀的碳酸氢钠过滤、洗涤干净，即可得到制取好的碳酸氢钠。
注意事项：
1. 制取碳酸氢钠的过程中，需要小心操作，避免接触皮肤、口腔和眼睛等部位，以免引起伤害。
2. 因为二氧化碳是一种有害气体，也需要注意安全操作，避免吸入过量气体。
3. 制取碳酸氢钠的反应需要一定的时间，需要耐心等待反应完成。
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碳酸氢钠的制备大学实验报告
碳酸氢钠的制备大学实验报告
本实验的目的是通过比较以碳酸钠和碳酸氢钠为原料的合成过程，制备出碳酸氢钠的有关实验室的报告。
一、实验原理
碳酸钠是一种常见的食品添加剂以及某些水处理剂，在实验中碳酸钠可通过高温氢氧化推进反应得到碳酸氢钠。
二、实验目的
本实验的目的是通过进行比较，制备出碳酸氢钠的实验室报告。
三、实验原料
1、40克碳酸钠；
2、30ml氢氧化钠溶液；
3、水；
四、实验设备
1、实验烧杯；
2、烧杯加热炉；
3、量筒；
4、毛细管；
5、小刀；
五、实验步骤
1、将2号毛细管放在量筒上，加入碳酸钠，搅拌均匀，尽量使碳酸钠充分与氢氧化钠溶液接触；
2、使用3号毛细管将水滴加入实验烧杯中，充分将碳酸钠与水混合；
3、将烧杯放入烧杯加热炉中，加热至室温20度，再慢慢逐步加热至120度；
4、等加热完成后，仔细观察，若没有发生任何反应，即可放凉、浓缩溶液至合适浓度；
六、对实验结果的讨论
本实验中首先将碳酸钠与氢氧化钠混合好，然后加入水，放入烧杯加热炉，从20度加热到120度。
仔细观察，实验结果表明，在正确的温度和加热时间下，碳酸钠与氢氧化钠重新混合，会形成新的物质——碳酸氢钠。
七、结论
本实验证明了碳酸钠和氢氧化钠经过高温氢氧化推进反应可以生成碳酸氢钠，这也是大部分化学实验所使用的原料之一。
实验过程中可以使用多种方法，实现碳酸钠被氢氧化钠完全溶解，并显示出特定条件下碳酸钠与氢氧化钠混合物会发生物理和化学变化，生成碳酸氢钠的结论。
制取碳酸氢钠的方法[发明专利]
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[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101357770A[43]公开日2009年2月4日[21]申请号200710012351.4[22]申请日2007.07.30[21]申请号200710012351.4[71]申请人王全地址116023辽宁省大连市沙河口区海州街23号201室[72]发明人王全 [51]Int.CI.C01D 7/00 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页[54]发明名称制取碳酸氢钠的方法[57]摘要本发明涉及一种在氨碱法中制取碳酸氢钠的方法，以部分重碱分离母液作为碳化供给液的组分，在15－42℃下以二段进气的方式进行碳化反应，其特征在于该重碱分离母液经吸氨、冷却、补加固体氯化钠后的盐氨母液与原料液按体积比B＝3－6混合成半母液作为碳化供给液，其总氨浓度TNH 3＝5.8－7.3mol/l，总氯浓度Tcl＝4.5－5.3mol/l，碳化反应完成液的碳化度Rc＝170－188％。
本发明的特点是：氯化钠转化率高，可达80－84％，能够制取平均粒径120－150μm的重碱结晶，可使用离心机分离重碱晶浆，装置投资、原材料和能量消耗均低，碳化操作简单，特别是可避免因冷却重碱饱和溶液而带来的诸多弊病。
200710012351.4权 利 要 求 书第1/1页 1、一种制取碳酸氢钠的方法，以部分重碱分离母液作为碳化供给液的组分，在15-42℃下以二段进气的方式进行碳化反应，其特征在于该重碱分离母液经吸氨、冷却、补加固体氯化钠后的盐氨母液与原料液按体积比B＝3-6混合成半母液作为碳化供给液，其总氨浓度TNH3＝5.8-7.3mol/l，总氯浓度T c l＝4.5-5.3m o l/l，碳化反应完成液的碳化度R c＝170-188％。
2、根据权利要求1所述的制取碳酸氢钠的方法，其特征在于所述的原料液按体积比B＝4-5混合成半母液，半母液总氨浓度TNH3＝5.9-7.0mol/l，总氯浓度Tcl＝4.6-5.0mol/l，碳化反应完成液的碳化度Rc＝176-186％。
碳酸氢钠制备实训报告
一、实验目的1. 了解碳酸氢钠的制备原理和工艺流程；2. 掌握实验室制备碳酸氢钠的方法和步骤；3. 培养实验操作技能，提高实验数据分析能力；4. 深入了解碳酸氢钠的性质和应用。
二、实验原理碳酸氢钠（NaHCO3），又称小苏打，是一种重要的无机化工产品，广泛应用于食品、医药、纺织、化工等领域。
实验室制备碳酸氢钠的方法主要有以下几种：1. 碳酸钠法：以碳酸钠为原料，加入适量的水和二氧化碳，反应生成碳酸氢钠；2. 碳酸铵法：以碳酸铵为原料，加入适量的水和二氧化碳，反应生成碳酸氢钠；3. 碳酸氢铵法：以碳酸氢铵为原料，加入适量的水和二氧化碳，反应生成碳酸氢钠。
本实验采用碳酸钠法进行碳酸氢钠的制备。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：碳酸钠、二氧化碳、蒸馏水；2. 实验仪器：烧杯、玻璃棒、锥形瓶、漏斗、滤纸、量筒、温度计、秒表。
四、实验步骤1. 称取一定量的碳酸钠，放入烧杯中；2. 加入适量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌至碳酸钠完全溶解；3. 将溶液转移至锥形瓶中，用漏斗和滤纸过滤掉不溶物；4. 在锥形瓶中加入适量的二氧化碳，控制反应温度在25℃左右；5. 观察反应过程，记录反应时间；6. 反应完成后，将碳酸氢钠溶液转移至烧杯中，用玻璃棒搅拌；7. 将溶液过滤，得到碳酸氢钠晶体；8. 对碳酸氢钠晶体进行干燥、称重，计算产率。
五、实验结果与分析1. 实验结果：以100g碳酸钠为原料，制备得到碳酸氢钠10.5g，产率为10.5%。
2. 分析：（1）实验过程中，碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，反应方程式为：Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3；（2）实验过程中，反应温度对产率有较大影响。
实验中控制反应温度在25℃左右，有利于提高产率；（3）实验过程中，反应时间对产率也有一定影响。
实验中控制反应时间为30分钟，有利于提高产率；（4）实验过程中，实验操作对产率也有一定影响。
实验过程中应确保反应物充分混合，避免局部反应不充分。
碳酸氢钠的制备实验步骤
碳酸氢钠的制备实验步骤
嘿，你问碳酸氢钠的制备实验步骤啊？那咱就来说说。
先准备好材料呗。
你得有碳酸钠、二氧化碳啥的。
碳酸钠就像个小主角，二氧化碳就是来帮忙的小伙伴。
还有一些实验器具，像烧瓶、导管啥的。
可别少了啥东西，不然实验可做不下去。
然后呢，把碳酸钠放进烧瓶里。
就像给小主角找了个家。
放的时候别撒得到处都是，不然等会儿可不好收拾。
接着，把二氧化碳通进去。
这就像让小伙伴来找小主角玩。
通二氧化碳的时候要注意速度，别太快也别太慢。
太快了可能会把东西冲出来，太慢了又没效果。
这时候，就看着它们在烧瓶里发生反应。
就像小主角和小伙伴在玩游戏呢。
你会看到有一些变化发生，可能会有气泡啥的。
别着急，让它们好好玩一会儿。
等反应得差不多了，就把产物过滤一下。
这就像把游戏后的成果整理整理。
用滤纸和漏斗，把那些杂质过滤掉，留下我们要的碳酸氢钠。
最后，把过滤出来的碳酸氢钠晾干。
就像把成果拿出来晒晒太阳，让它变得干干爽爽的。
可别放在太潮湿的地方，不然又会变得湿哒哒的。
我给你讲个我做这个实验的事儿吧。
有一次我做碳酸氢钠的制备实验，一开始手忙脚乱的。
准备材料的时候差点忘了拿滤纸。
等开始做实验了，通二氧化碳的时候又掌握不好速度，弄得有点乱。
不过后来我慢慢调整，看着反应一点点发生，心里可高兴了。
最后过滤出来的碳酸氢钠白白的，可漂亮了。
所以啊，做这个实验要有耐心，一步一步来，肯定能成功制备出碳酸氢钠。
实验室制取碳酸氢钠的方法
实验室制取碳酸氢钠的方法实验室制取碳酸氢钠的方法碳酸氢钠（NaHCO3）是一种常见的化合物，具有广泛的应用。
它不仅用于食品、药品和化妆品等工业领域，还可以在实验室中用于化学分析和合成反应中。
在实验室中，制备碳酸氢钠的方法有多种，本文将介绍两种方法。
方法一：碳酸氢钠的酸碱中和法将氢氧化钠（NaOH）溶液慢慢地向稀盐酸（HCl）溶液中滴加，产生的化学反应如下：NaOH + HCl → NaCl + H2O其中，NaOH是碱，HCl是酸，两者反应形成盐（NaCl）和水（H2O）。
反应过程中，pH值逐渐下降，可以用指示剂（如苏丹红）显示反应结束时pH值约为7。
此时，我们得到的产物是氯化钠（NaCl），需要通过过滤和结晶的方法分离纯的碳酸氢钠。
具体实验步骤如下：1. 取少量苏丹红溶液加入稀盐酸溶液中，待颜色变成橙红后停止滴加。
2. 用滴管将氢氧化钠溶液慢慢滴加到盛有稀盐酸溶液的烧杯中，同时用玻璃棒搅拌，直到苏丹红颜色变为黄色为止。
3. 蒸发溶液至干燥，得到白色结晶体，即为碳酸氢钠。
此方法的优点是操作简单，所需设备和材料较少，缺点是制备效率并不高，产率低。
方法二：碳酸氢钠的热分解法碳酸氢钠的热分解法是另一种常用的制备方法。
在高温下，碳酸氢钠分解成碳酸钠和二氧化碳两种物质，化学反应式如下：2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O其中，Na2CO3为碳酸钠，CO2为二氧化碳，H2O为水。
这个反应的反应温度约为270°C，一般需要用热板或炉子进行加热。
具体实验步骤如下：1. 将干燥的碳酸氢钠样品均匀地铺在耐热玻璃器皿中，加盖。
2. 放入预热好的热板中，加热至270°C，持续约半小时。
3. 关闭热板，待玻璃器皿冷却后，将产生的产物用称量瓶称重，记录其质量。
此方法的优点是制备效率高，产率较高，缺点是需要较高的反应温度和较长的反应周期。
两种制备方法都有其优缺点，根据实际需求和实验室条件选择适合的方法进行制备。
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实验十八离子交换法制取碳酸氢钠
[实验目的]
1．了解离子交换法制取碳酸氢钠的原理；
2．巩固离子交换操作方法。
[实验原理]
离子交换法制取碳酸氢钠的主要过程是：先将碳酸氢铵溶液通过钠型阳离子交换树脂，转变为碳酸氢钠溶液，然后将碳酸氢钠溶液浓缩，结晶，干燥为晶体碳酸氢钠。
本实验使用的001×7树脂是聚苯乙烯磺酸型强酸性阳离子交换树脂。
经预处理和转型后，树脂从氢型完全转变为钠型。
这种钠型树脂可表示为R-SO3Na。
交换基团上的Na+可与溶液中的阳离子进行交换。
当碳酸氢铵溶液流经树脂时，发生下列交换反应：
R-SO3Na + NH4HCO3= R-SO3NH4+ NaHCO3
离子交换反应是可逆反应，可以通过控制流速，溶液浓度和体积等因素使反应按所需要的方向进行，从而达到最佳交换的目的。
本实验用少量较稀的碳酸氢铵溶液以较慢的流速进行交换反应。
[实验用品]
仪器：交换柱(或50mL碱式滴定管)，烧杯(100mL)，点滴板，量筒(10mL)，锥形瓶、移液管
药品：HCl(0.1mol·L-1、2.0mol·L-1、浓)；NaOH(2.0mol·L-1)；Ba(OH)2(饱和)；NaCl(3.0mol·L-1、10%)；NH4HCO3(1.0mol·L-1)；AgNO3(0.1mol·L-1)；甲基橙(1%)；奈斯勒试剂
材料：001×7(732)阳离子交换树脂；铂丝(或镍铬丝)；pH试纸
[实验步骤]
一、制取碳酸氢钠溶液
1、树脂预处理
将转型(见附注)后的001×7阳离子交换树脂放入大烧杯中，先用10%NaCl溶液浸泡24h，再用去离子水洗涤树脂，直到溶液中不含Cl-(用AgNO3溶液检验)。
并用去离子水浸泡，待用(由实验教师课前完成)。
2、装柱
用玻璃管吸取上述预处理过的阳离子交换树脂，放入10mL量筒中，将树脂层墩实，取树脂约10mL。
取一支交换柱（ф1.5×30cm）或50mL碱式滴定管，在下端接一段橡皮管，与尖嘴玻璃管相连，橡皮管用螺旋夹夹住，将交换柱固定在铁架台上(见图)。
在柱中注入少量去离子水，排出橡
皮管和尖嘴中的空气，将预处理过的001×7阳离子交换树脂，随水一起从上端逐渐倾入交换柱中（若交换柱口小可用短颈漏斗），树脂沿水下沉，这样不致带入空气。
若水过满，可松开螺旋夹放掉部分水，当上部残留的水达1～2cm时，在顶部装入一小团玻璃纤维或脱脂棉，防止注入溶液时将树脂冲起。
在整个操作过程中，一直要保持树脂层被水覆盖。
如果树脂床中进入空气，会产生缝隙，形成偏流使交换效率降低，若出现这种情况，应将螺旋夹旋紧，挤压橡皮管，排出橡皮管和尖嘴中的空气，并将柱内气泡排出。
3、调节流速
将10mL去离子水慢慢注入交换柱中，调节螺旋夹，控制流速为25～30d/min，不宜太快。
用10mL量筒承接流出的水。
4、交换
用量筒量取1.0mol·L-1 NH4HCO3溶液10.0mL，当交换柱中水面下降到高出树脂层约1cm时，将NH4HCO3加入交换柱中，用小烧杯接收流出液。
开始交换时，不断用pH试纸检查流出液，当其pH稍大于7时，换用10mL量筒承接流出液(此前所收集的流出液基本上是水，可弃去不用)。
用pH试纸检查流出液，当pH接近7时，可停止交换。
记下所收集的流出液体积V（NaHCO3）。
流出液留作定性检验和定量分析用。
5、洗涤
当柱内液面下降到高出树脂约1cm时，用去离子水洗涤交换柱内的树脂，以30d/min左右的流速进行洗涤，直到流出液的pH为7。
这样的树脂仍有一定的交换能力，可重复进行上述交换操作1～2次。
树脂经再生后可反复使用。
因此交换树脂始终要浸泡在去离子水中，以防干裂、失效。
在交换过程中要防止空气进入柱内(为什么?)
二．定性检验
通过定性检验上柱液和流出液，以确定流出液的主要成分。
分别取1.0mol·L-1NH4HCO3和流出液进行以下项目的检验：
1、用奈斯勒试剂检验NH4+；
2、用铂丝作焰色反应检验Na+；
3、用2.0mol·L-1 HCl溶液和饱和Ba(OH)2溶液检验HCO3-；
4、用pH试纸检验溶液的pH。
将检验结果填入下表。
NH4+Na+HCO3-实测pH 计算pH
检验
项目
样品
NH4HCO3溶液
流出液
结论：流出液中有
*三、定量分析
用酸碱滴定法测定NaHCO3溶液的浓度，并计算NaHCO3的收率。
四、树脂的再生
交换达到饱和后的离子交换树脂，不再具有交换能力。
可先用去离子水洗涤树脂到流出液中无NH4+和HCO3-为止。
再用3.0 mol.L-1NaCl溶液以30d/min的流速流经树脂，直到流出液中无NH4+为止，以使树脂恢复到原来的交换能力，这个过程被称为树脂的再生。
再生时，树脂发生了交换反应的逆反应：
R-SO3NH4+ NaCl = R-SO3Na + NH4Cl
可以看出，树脂再生时可以得到NH4Cl溶液。
再生后的树脂要用去离子水洗至无Cl-，并浸泡在去离子水中，留作以后实验使用。
附注：树脂的预处理、装柱和转型的方法
(1)预处理
取732型阳离子交换树脂20g放入100mL烧杯中，先用50mL 10%NaCl溶液浸泡24h，再用去离子水洗2～3次。
(2)装柱
用1支50mL碱式滴定管作为交换柱，在柱内的下部放一小团玻璃纤维，柱的下端通过橡皮管与一尖嘴玻璃管连接，橡皮管用螺旋夹夹住，将交换柱固定在铁架台上（见图）。
在柱中充入少量去离子水，排出管内底部的玻璃纤维中和尖嘴玻璃管中的空气。
然后将已经用10%NaCl溶液浸泡过的树脂和水搅匀，从上端慢慢注入柱中，树脂随水下沉，当其全部倒入后可高达20～30cm高。
保持水面高出树脂2～3cm，在树脂顶部也装上一小团玻璃纤维，以防止注入溶液时将树脂冲起。
在整个操作过程要保持树脂被水覆盖。
如果树脂层中进入空气，会使交换效率降低，若出现这种情况，就要重新装柱。
离子交换柱装好以后，用50mL 2.0mol·L-1HCl溶液以30～40d/min的流速流过树脂，当流出
液达到15～20 mL时，旋紧螺旋夹，用余下的2.0mol·L-1HCl浸泡树脂3～4h。
再用去离子水洗至流出液的pH为7。
最后用50mL 2.0mol·L-1NaOH溶液代替2.0mol·L-1HCl溶液，重复上述操作，用去离子水洗至流出液的pH为7，并用去离子水浸泡，待用。
(3)转型
在先后用2.0mol·L-1HCl溶液和2.0mol·L-1NaOH溶液处理过的钠型阳离子交换树脂中，还可能混有少量氢型树脂，它的存在将使交换后流出液中的NaHCO3溶液的浓度降低，因此，必须把氢型进一步转换为钠型。
用50mL10%NaCl以30d/min的流速流过树脂，然后用去离子水以50～60d/min的流速洗涤树脂，直到流出液中不含Cl-(用0.1mol·L-1AgNO3溶液检验Cl-)。
以上工作必须在实验课前完成。