废铝箔之硫酸铝钾大晶体及碱式碳酸铜制备

实验题目：由废铝箔制备硫酸铝钾大晶体

一、实验目的

1、巩固对铝和氢氧化铝两性的认识，掌握复盐晶体的制备方法；

2、了解从水溶液中培养大晶体的方法，制备硫酸铝钾大晶体。

3、掌握沉淀与溶液分离的几种操作方法。

二、实验原理

1、明矾的性状

明矾又称白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾、十二水硫酸铝钾。是含有结晶水的

硫酸钾和硫酸铝的复盐。化学式KAl(SO

4)

2

·12H

2

O，式量474.39，正八面体晶形，

有玻璃光泽，密度1.757g/cm3，熔点92.5℃。64.5℃时失去9分子结晶水，200℃时失去12分子结晶水，溶于水，不溶于乙醇。在20度，1个标准大气压下，明矾在水中的溶解度约为5.90g。

表1 溶解度的参照表

2、明矾晶体的实验制备原理

铝屑溶于浓氢氧化钾溶液，可生成可溶性的四羟基合铝（Ⅲ）酸钾K[Al(OH)4]，用稀H 2SO 4调节溶液的pH 值，将其转化为氢氧化铝，使氢氧化铝溶于硫酸，溶液浓缩后经冷却有较小的同晶复盐，此复盐称为明矾［KAl(SO 4)2·12H 2O ］。小晶体经过数天的培养，明矾则以大块晶体结晶出来。制备中的化学反应如下： 2Al + 2KOH + 6H 2O ══ 2K[Al(OH)4] + 3H 2↑ 2 K[Al(OH)4] + H 2SO 4 ══ 2Al(OH)3↓+ K 2SO 4 + 2H 2O 2Al(OH)3 + 3H 2SO 4 ══ Al 2(SO 4)3 + 6 H 2O Al 2 (SO 4)3 + K 2SO 4 + 24H 2O ══2KAl(SO 4)2·12H 2O

三、实验步骤

1、工艺流程图

废铝→溶解→过滤→酸化→浓缩→结晶→过滤

单晶培养→明矾单晶

2、明矾晶体的实验制备

取50mL2mol ·L -1 KOH 溶液，分多次加入2g 废铝制品(铝质牙膏壳、铝合金易拉罐等)，反应完毕后用布氏漏斗抽滤，取清液稀释到l00mL ，在不断搅拌下，滴加3 mol ·L -1 H 2SO 4溶液,调ph6-7(按化学反应式计量，约41mL)。加热至沉淀完全溶解，并按计量数加入 ，适当浓缩溶液，然后用自来水冷却结晶，抽滤，所得晶体即为KAl(SO 4)2·12H 2O 。

3、明矾透明单晶的培养

KAl(SO 4)2·12H 2O 为正八面体晶形。为获得棱角完整、透明的单晶，应让籽晶(晶种)有足够的时间长大，而晶籽能够成长的前提是溶液的浓度处于适当过饱

KOH

↘

H 2SO 4 ↘ K 2SO 4

↘

K 2SO 4

和状态。本实验通过将饱和溶液在室温下静置，靠溶剂的自然挥发来创造溶液的准稳定状态，人工投放晶种让之逐渐长成单晶。

（1）籽晶的生长和选择

根据KAl(SO

4)

2

·12H

2

O的溶解度，称取l0g自制明矾(在40摄氏度，一个标

准大气压下，明矾溶解度为11.7g)，加入适量的水（理论值约为85ml，实际加水约50mL，若加水过多，蒸发结晶会比较耗时间），加热溶解，然后放在不易振动的地方，烧杯口上架一玻璃棒，然后在烧杯口上盖一块滤纸，以免灰尘落下，放置一天，杯底会有小晶体析出，从中挑选出晶型完整的籽晶待用，同时过滤溶液，留待后用。

（2）晶体的生长

以缝纫用的涤纶细线把籽晶系好，剪去余头，缠在玻璃棒上悬吊在已过滤的饱和溶液中，观察晶体的缓慢生长。数天后，可得到棱角完整齐全、晶莹透明的大块晶体。

四、实验现象

五、实验数据的处理及分析

1．在溶解铝箔时，用去4mol/L的 KOH 25mL,而不是18.5mL.为的是让铝箔快速溶解，且多与的碱可在调节ph时中和。

2．抽滤得到的Al(OH)

3

为41.1g，大于理论值31.1g。可能的原因有：氢氧化铝在抽滤后仍含有较多的水分；杂质离子的沉淀也在其中。由于超过理论值太多，而铝箔中主要含铝，杂质是少量的，这说明沉淀含水过多占主导地位。而按照该

值计算所得的硫酸钾会大量过量，所以，在这种情况下应该按照理论值计算K

2SO

4。

即比理论值6.4克略多一些即可。

3．抽滤后得到KAl(SO

4)

2

·12H

2

O 31.5g。理论产量35.1g，产率为89.7%。

4．最后获得的KAl(SO

4)

2

·12H

2

O的外侧透明程度不好，侧也不透明。看不出其

八面体的形状。其原因为：1.籽晶并是并不是正八面体，而是一块透明的扁平的晶种。2. 在用棉线捆绑籽晶后，棉线边上的细丝也会长出籽晶，并且晶种表面并不光滑，籽晶也会在晶种表面生成，造成晶体透明度差，形状不规则。解决方法是选择一个规则的晶种，并用洁净的头发丝缠住晶种。

六、参考文献

1．中美教师合编，《新化学实验》，科学技术，1984

2．[美] B.A.迪著，光译，《单晶生长》，科学，1979

3．克从.1987.近代晶体学基础..科学

4．罗谷风编，《晶体学导论》，地质，1985,11~25

5. 汉标、石建新、邹小勇.2008.基础化学实验..科学

6. 淑声等.2005.无机化学..大学

实验题目：碱式碳酸铜的制备及铜含量测定

摘要：本次试验主要是探究硫酸铜与碳酸钠反应的最适体积配比和反应温度，并用碘量法测定0.1g碱式碳酸铜中铜的质量分数。

关键词：探究最适体积配比最适反应温度碘量法

前言：碱式碳酸铜为天然孔雀石的主要成分，其中铜含量的变化会影响产品的颜色，工业产品含66.2%~78.2%（质量分数）氧化铜,呈暗绿色或淡蓝绿色，加热至200o C即分解，在水中的溶解度度很小，新制备的试样在沸水中很易分解。实验室制备（水溶液反应法）：2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = Cu2(OH)2CO3↓+ CO2↑+ 2Na2SO4，并用碘量法测定碱式碳酸铜中铜的含量。

一、实验部分

（一）仪器与药品：

带标号的中式管10只；250mL烧杯及100mL烧杯; 50mL容量瓶；BaCl

2

溶液; 2mol/L

HCl溶液, Na

2CO

3

及CuSO

4

·5H

2

O固体，1 mol/L硫酸溶液，10％KSCN溶液，10％KI

溶液，0.5％的淀粉溶液，0.1mol/L Na2S2O3溶液。（二）实验过程

1．探究CuSO4 和Na2CO3溶液体积的适合配比

配制0.5mol·L-1的CuSO

4溶液和0.5mol·L-1的Na

2

CO

3

溶液100mL：分别称取

12.5gCuSO

4·5H

2

O和5.3gNa

2

CO

3

溶解于250ml小烧杯。