明矾的制备、组分含量测定及其晶体的培养一.实验目的1. 熟练掌握无机物的提取、提纯、制备、分析等方法的操作及方案设计2. 学习设计综合利用废旧物的化学方法3. 学习从溶液中培养晶体的原理和方法4. 自行设计鉴定产品的组成、纯度和产率的方法，并鉴定之仪器和试剂(1)仪器100cm3烧杯，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，玻璃棒，试管，电子天平，容 量瓶(250 mL、100mL)，移液管，锥形瓶(两个)，电炉，温度计2 )试剂废铝(易拉罐)，KOH (1.5mol・dm-3),NH3 • H2O (6mol・dm-3)，H2SO4 (9mol・dm -3),HAc (6mol・dm-3), KA1(SO4)2・12H2O 晶种，BaCl2 (1mol・dm-3)， pH试纸，涤纶线EDTA溶液(0.02205 mol・L-i)，二甲酚橙(XO，2g・L-i)水溶液， NaOH 溶液(200 g・L-1,贮于塑料瓶中)，HCl(6mol・L-1, 3mol・L-1), NH3・H2O(1+1)， 六次甲基四胺溶液(200g・L-1)，Zn2+(0.01089 mol・L-1)； NH4F溶液(200 g.L-1，贮于塑料瓶中)，KOH 溶液：(1.5mol/L 取 42.08g KOH 溶于 500ml 蒸馏水中)， 氯化钡溶液：0.25g/mL ；取25.45克氯化钡溶于100mL蒸馏水中 硫酸根标准贮备溶液(550ug/mL):准确称取0.2210g (称准至0.0001g，已烘 干的基准硫酸钾溶于100mL水中，全量转入250mL容量瓶中，加水定容，摇 匀。
二实验提要目前使用的铝制品的包装和用具较多，因此废旧饮料罐、盒，铝质导线等废 铝很多，设计简便的方法由铝制的易拉罐制备明矶(KAl(S0)2-・12HO)，并培4 2养明矶的单晶，计算产率和鉴定产品的质量1、实验原理(1，明矶的制备将铝溶于稀氢氧化钾溶液制得偏铝酸钾：2A1 + 2KO且+ 勒0= 2KA1O2 +3H2 T往偏铝酸钾溶液中加入一定量的硫酸，能生成溶解度较小的复盐明矶 [KA1(SO4)2・12H2O]反应式为：KA1O2 + 2H2SO4 + 8H2O = KA1(SO4■ 12H2O不同温度下明矶，、硫酸铝、硫酸钾的溶解度(100gH2O中)如下表所示:温度T/K物质种类273283293303313「333353363KA1(SO丄・12HQ/g3.003.995.908.3911.724.871.0109—(SO)伦31.233.536.440.445.859.273.080.8KCO/g7.49.311.113.014.818.221.422.9单晶的培养要使晶体从溶液中析出，从原理上来说有两 种方法以图1的溶解度曲线的过溶解度曲线 为例，BB'为溶解度曲线，在曲线的下方为不 饱和区域。
若从处于不饱和区域的A点状态的 溶液出发，要使晶体析出，其中一种方法是采 用山的过程，即保持浓度一定，降低温 度的冷却法；另一种办法是采用貝TE1的过 程，即保持温度一定，增加浓度的蒸发法用这样的方法使溶液的状态进入到R5,线上方区域一进到这个区域一般就有晶核产生和成长但有些物质，在一 定条件下，虽处于这个区域，溶液中并不析出晶体，成为过饱和溶液可是过饱 和度是有界限的，一旦达到某种界限时，稍加震动就会有新的，较多的晶体析出（在图中，表示过饱和的界限，此曲线称为过溶解度曲线）在 和B-B'之间的区域为准稳定区域要使晶体能较大地成长起来，就应当使溶 液处于准稳定区域，让它慢慢地成长，而不使细小的晶体析出根据溶解与结晶原理，在饱和溶液中采用加入人工晶种方法培养硫酸铝钾的 单晶KA1（SO4）2・12H2O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 饱和的准稳定区（图11的-区）本实验通过将室温下的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2、制备:制备工艺路线大致如下：慶铝 一®K一BMt —3SS 晶 亠分离 一晶培养 步骤及现象：2.1.1清除废铝表层的污染物，洗净，干燥。
2.1.2称取1.80g废铝，加入KOH 50ml，加热溶解有大量的气泡产生，随 着产品的溶解，溶液瞬间变成黑色，溶解到无气泡再产生，固体几乎消失时停止2.1.3抽滤，取下清液滤液显微黄色2.1.4往清液中滴加0.3/LHS0 （1.2），直至沉淀溶解往溶液中滴加H SO时2 4 2 4产生絮状沉淀，继续滴加HSO时产生白色沉淀，继续滴加HSO溶液变浑浊，加2 4 2 4热，溶液变澄清2.1.5浓缩，分成两份，用两种方法结晶晶体的生长：1 ）然后放在不易振动的地方，烧杯口上架一玻棒，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2 ）以缝纫用的涤纶线把0.15g、0.10g晶种系好，剪去余头，缠在玻棒上悬吊 在已过滤的饱和溶液中，观察晶体的缓慢生长一天后，可得到棱角完整齐全、 晶莹透明的大块晶体抽滤以上两份溶液，吹干，所得结果如下：样品总重量31.94g器皿+滤纸14.77g晶种0.15g +0.10g净重16.92g三.产品鉴定准确称取0.3642g （7.68x10-4mol）产品，加入3—5ml 1： 3HC1,微热，冷却 后，定容于100ml容量瓶中待用）1、铝离子鉴定：实验原理由于AI3+易水解而形成一系列多核氢氧基络合物，且与EDTA反应慢，络合比 不恒定，常用返滴定法测定铝含量。
加入定量过量的EDTA标准溶液，加热煮沸几分钟，使络合完全，继在pH为 5~6，以二甲酚橙为指示剂，用Zn2+标准溶液滴定过量的EDTA然后，加入过量 的NH4F,加热至沸，使AIY-与F-之间发生置换反应，释放出与AI3+等物质的量的 EDTA,再用Zn2+盐标液滴定释放出来的EDTA而得到铝的含量•有关反应如下：pH = 3.5 时，A13+ （试液）+ Y4-（过量）=AlY- , 丫4-（剩）pH = 5~6时，加XO指示剂，用Zn2+盐标液滴定剩余的Y4-Zn2+ + Y4-（剩）=ZnY2-终点：Zn2+（过量）+ XO= Zn-XO黄色f紫红色置换反应：AlY-+6F-=AlF63-+Y4-（置换）滴定反应:丫4-（置换）+ Zn2+= ZnY2-终点：Zn2+（过量）+ XO= Zn-XO黄色f紫红色步骤与现象：吸取所配试液25.00ml于250ml锥形瓶中，加入10ml 0.02mol/L EDTA溶液，二甲酚橙指示剂2滴，用1： 1氨水调至溶液恰成紫红色，然后滴加1： 3HCl 3滴，将溶液煮沸3min左右，冷却，加入20%六次甲基四胺溶液20ml，此时溶液应成黄色，如不成黄色，可用HCl调节，再补加二甲酚橙指示剂2滴，用锌标准溶液滴定至溶液从黄色变为红紫色（此时，不计体积）。
加入20%NH F溶液10ml，将4溶液加热至微沸，流水冷却，再补加二甲酚橙指示剂2滴，此时溶液应呈黄色，若溶液呈红色，应滴加1： 3HCl使溶液呈黄色，再用锌标准溶液滴定至溶液由黄色变为紫红色时，即为终点根据消耗的锌盐溶液的体积，计算Al3+的百分含量滴定前（ml）00滴定后（ml）15.3215.36用量（ml）15.3215.36平均用量（ml）15.34铝的含量（mmol）0.1670铝的含量（％）18.8实验数据:Al%3% Mm25.00mx10016,92 g0.3642 gxlOO%Al%=46.5%2、硫酸根鉴定：2.2.1标准曲线的绘制：精确吸取硫酸根标准溶液1、2、3、4、5mL于5个25mL比色管中同时加 入0.25g/mL氯化钡溶液直至没沉淀产生，用蒸馏水稀释至刻度，匀速搅拌1分 钟，将浑浊液倒入1厘米比色皿中，静置4分钟，在420nm处，以蒸馏水作空 白，分别测其吸光度以吸取硫酸根标准溶液ml数为横坐标，以吸光度为纵坐 标绘制标准曲线2.2.2样品的测定：吸取上述待用溶液l.OOmL于25mL容量瓶中，同时加入 0.25g/mL氯化钡溶液直至没沉淀产生，用蒸馏水稀释至刻度，匀速搅拌1分钟。
将浑浊液倒入1厘米比色皿中，静置4分钟，在波长420nm处，以蒸馏水作空 白，测其吸光度SO 2-浓度与吸光度的关系SO 2-浓度(ug/ml)22M 1446688110样品吸光度0.2560.3290.4050.5440.5490.525舍弃SO42-浓度为88ug/ml的一组数据将样品的吸光度带入y = 0.0033x + 0.1833中，得到SO 2-浓度为103.5ug/ml4Al%=[C(so 2-)V(100ml/1ml) xM(Al)x(16 ・92g/0・3642g)/(M(SO 2-)x2)]/m4 4 总= [103.5ug/mlx25mlx10O x27x(16.92/0.3642) /(96x2)] /1.80g=93.9%SO42-浓度(ug/ml)对两种鉴定方法的分析：上述两种鉴定方法得知用硫酸根离子鉴定铝的百分含量远远大于用铝离子 鉴定的方法主要原因如下：结晶过程中用到大量的硫酸根离子，因此晶体中附着有较多的硫酸根离子虽 然在洗涤晶体时洗涤些硫酸根离子，但是还是残存大量的硫酸根离子该实验中比浊法的精确度比较小，但却是测定硫酸根离子浓度最简单的方法 实验中存在的一些问题：在晶体的培养中，由于溶液为得到饱和就加入晶种，结果晶种溶解消失。
此次实验中，由于分光光度计应用存在失误，没有调零，但是，我认为并不 影响实验的结果，所以没要求做重复实验在该实验中，我主要负责一些理论上的计算，如硫酸根标准曲线的配制以及设计 如何两种鉴定方法只使用一种溶液，实验中主要负责铝离子的鉴定。