易拉罐中金属成分的测定

设计性实验报告

课题：易拉罐中金属成分的测定课程名称：中学化学实验研究

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学号：**********

系别：化学系

专业：化学

班级：102班

指导教师：***

实验学期：2012至2013学年第二学期

易拉罐中金属成分的测定

学生姓名：李霞指导教师：张四方

摘要：一般的易拉罐主要为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。本次实验选取可口可乐公司生产的雪碧汽水易拉罐作为探究的对象。通过一些化学的方法来探究易拉罐中的主要成分以及铝的百分含量.

关键词：易拉罐铝合金成分

1 引言

1940年，欧美开始发售用不锈钢罐装的啤酒，同一时期铝罐的出现也成为制罐技术的飞跃。1963 年，易拉罐在美国得以发明，它继承了以往罐形的造型设计特点，在顶部设计了易拉环。这是一次开启方式的革命，给人们带来了极大的方便和享受，因而很快得到普遍应用。到了1980年，欧美市场基本上全都采用了这种铝罐作为啤酒和碳酸饮料的包装形式。随着设计和生产技术的进步，铝罐趋向轻量化，从最初的60克降到了1970年的21～15克左右。

制造易拉罐的材料有两种：一是铝材，二是马口铁。美国用于包装容器的铝金属材料消费1998年达到199．92万吨，比1997年增长2．24％，成为第二大消费市场，占全年铝消费量的21．6％。美国在易拉罐方面的材料始终采用铝板材，每年约有40％铝板材用于易拉罐方面的生产。欧洲14％左右铝金属材料用于饮料生产，由于铝质金属的较高回收再使用价值，出于对环境保护的考虑，现在已开始大量转向铝材方面，1999年生产的易拉罐有63％采用铝材，比1998年增长2％。2000年比1999年增长9％，英国1999年为6 6％，2000年增长6％，芬兰、瑞士、希腊、意大利、波兰等罐市场开始倾向采用100％的铝材，德国为10％，法国、比利时、卢森堡、荷兰各约30％。由于钢罐比铝罐成本低约千分之七美元，在南美地区钢罐主导饮料包装市场，但随着环保意识的提高。以及对资源的循环使用方面考虑，包装材料铝质逐步替代钢质。巴西现在采用率为65％，今后两年会增长10％。在喷雾罐方面，过去一直是由钢质主导地位，而从2000年开始已有许多产品转向铝材，增长率达到 2 ％～3％，随着拉伸技术在生产喷雾罐方面的应用，铝质类喷雾罐将逐步占领市场。

铝易拉罐的主要成分则分罐身、罐盖和拉环而有所不同。各种元素在罐中的成分如下表：

随着人们生活水平的提高，对罐装饮料的需求愈来愈大。由于铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀、易成行、能回收等一系列优点，成为一种理想的制罐材料。所以，探究易拉罐的主要成分就显得非常重要。

2 实验原理

根据上述表一及查阅的资料，易拉罐的主要成分有铝、铁、镁、锰等，设计实验测定易拉罐的主要成分及含量。

2.1易拉罐中铝的定性及定量分析

铝是两性金属，铝能溶于稀盐酸中也能溶于强碱中，氢氧化铝可以和强酸发生中和反应，也可以和强碱反应生成偏铝酸盐

2.1.1铝的定性分析

将易拉罐片完全溶于稀盐酸后，向溶液中逐渐滴加氢氧化钠，溶液中的铝离子先与少量的氢氧根离子反应生成白色絮状物氢氧化铝，再继续滴加氢氧化钠使氢氧化铝进一步转变成偏铝酸钠，溶于溶液中，即白色絮状物溶解。

反应方程式2Al+6HCl＝2AlCl3

Al3+＋3OH-＝Al（OH）3↓

Al（OH）3＋OH－＝AlO2－＋H2O

2.1.2铝的定量分析

铝离子和弱碱如氨水反应后可生成白色絮状物的氢氧化铝，并且氢氧化铝不会与氨水进一步反应，由此可通过过滤将氢氧化铝分离出来，再在坩埚中灼烧，测定其含量。

反应方程式Al3+＋3NH3·H2O＝Al（OH）3↓＋3NH4＋

2.2易拉罐中铁的定性及定量分析

2.2.1铁的定性分析

含Fe3+的溶液，加入硫氰化钾溶液，得血红色的溶液。

2.2.2铁的定量分析

根据资料可知，铁的含量很低，用普通化学的常量分析方法较难测量其含量，故在此不做定性分析。

3实验仪器和试剂

3.1仪器

全自动电子分析天平、马弗炉、电炉、烧杯、滴管、玻璃棒、漏斗、铁架台、布氏漏斗、坩埚

3.2试剂

固体氢氧化钠、稀盐酸、氨水、硫氰化钾溶液、酒精

3.3材料

易拉罐（可口可乐醒目）、砂纸、剪刀、定性滤纸、定量滤纸

4实验步骤

4.1实验前的准备

4.1.1易拉罐的处理

将易拉罐的上下两端剪去，将中间的罐身剪开，剪取适当大小的一块易拉罐片，用砂纸打磨，将内外表面的漆和涂料除去。打磨完全后，用水冲洗，再用酒精冲洗干净，晾干，备用。

4.1.2氢氧化钠溶液的配制

称取8g左右的氢氧化钠固体于250mL的烧杯中，加入约100mL的蒸馏水，使氢氧化钠固体完全溶解，备用。

4.1.3稀盐酸的配制

实验室提供的盐酸的浓度是12mol/L，将其稀释为6 mol/L，备用。

4.1.4氨水的稀释

实验室提供的氨水浓度较高，按浓氨水与水的体积比1：10稀释，备用。

4.1.5坩埚的恒重

取一坩埚（含盖子），清洗干净后，放入马弗炉中烘干，温度设置为300度。

4.2易拉罐中铝的分析

4.2.1铝的定性分析

取已处理干净的易拉罐片，用剪刀将其剪成小碎片。用分析天平称0.1 ~0.2g的易拉罐碎片于小烧杯中。向小烧杯中加入5 ~10mL的稀盐酸使铝片溶解，待铝片溶解完全后，溶液变得清澈。再用胶头滴管向其中逐滴加入氢氧化钠溶液，可观察到逐渐有白色絮状物产生，继续滴加氢氧化钠，可观察到白色絮状物逐渐减少，溶液变成黄色且较浑浊。由此可确定易拉罐中含有铝。

4.2.2铝的定量分析

将上述溶液用漏斗过滤，得澄清的滤液。再向滤液中滴加稀盐酸，可观察到有白色絮状物产生，继续滴加稀盐酸，使白色絮状物恰好完全溶解为止，再向溶液中滴加过量氨水，至不再有白色絮状物增加。将溶液进行抽滤。再从烘箱中取出坩埚，放入干燥器中冷却，称量坩埚（含盖子）的质量，将抽滤所得的滤纸和氢氧化铝置于入已恒重的坩埚中，将坩埚放入电炉上灰化，然后放入马弗炉中40min后，取出坩埚，在干燥器中冷去至室温，再称量坩埚的质量。再放入马弗炉中30min后，取出坩埚，在干燥器中冷去至室温，再称量坩埚的质量，重复操作，至恒重。由此可得Al2O3的质量。

4.3铁的定性分析

将铝的定性分析中第一次过滤的滤纸上的残留物质溶解，再向残留物溶液中滴加一滴硫氰化钾溶液，观察到溶液变成血红色，可确定易拉罐中含有铁。