上海交通大学：《化学问题的实验研究》课程教学资料（教学实验）第3组 组号3-明矾制取与检测

明矾的制作以及 组成的测定 形 By 孙密广（资料汇总与展 示) 吴慧珺(PPT制作) 柴云凡（资料搜集和整 田N

明矾的制作以及 组成的测定 By 孙密广(资料汇总与展 示) 吴慧珺(PPT制作) 柴云凡(资料搜集和整 理)

1.背景及净水原理 2.实验条件及实验设计 01.制备原理及条件 02.仪器和试剂 3.实验步骤及现象 4.实验结果及分析 产品定量鉴定 CONTENTS 5.进一步思考 6.参考文献

1.背景及净水原理 2.实验条件及实验设计 0 1 .制备原理及条件 0 2 .仪器和试剂 3.实验步骤及现象 4.实验结果及分析 产品定量鉴定 5.进一步思考 6.参考文献 CONTENTS

1.背景及净水原理

1.背景及净水原理

Background 明矾的基本性质与净水原理 KAI(S04)2·12H,0,十二水合硫酸铝钾 结晶水+硫酸钾+硫酸铝的复盐 净水原理一一水中电离： KAI(SO)2=K++Al3++2S02- AI3+很容易水解，生成胶状的氢氧化铝A(OH)3: AI3++3H20=AI(OH)3+3H+ 胶粒具有很大的比表面积（比表面积=表面积/颗粒体积），因而 有很强的吸附能力，使胶粒表面吸附溶液中的离子，可以吸附 水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清

B a c k g r o u n d . 明矾的基本性质与净水原理 KAl(SO4 )2 ·12H2O，十二水合硫酸铝钾 结晶水+硫酸钾+硫酸铝的复盐 净水原理——水中电离： KAl(SO4 )2= K+ + Al3+ + 2SO4 2- Al3+很容易水解，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3： Al3+ + 3H2O = Al(OH)3+ 3H+ 胶粒具有很大的比表面积(比表面积=表面积／颗粒体积),因而 有很强的吸附能力,使胶粒表面吸附溶液中的离子，可以吸附 水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清

2.实验条件及 实验设计 01制备原理及条件 02仪器和试剂

2.实验条件及 实验设计 0 1 制备原理及条件 0 2 仪器和试剂

Principle 制备原理及相关实验条件的确定 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 KOH H2SO 明矾 单晶培养 分离 结晶 1、废铝：铝屑， 废旧易拉罐（剪成小片后， 利用砂纸打磨去 表面的氧化膜) 注意：抛光铝片时，小心割伤手 2、将废铝样品溶解于氢氧化钾溶液中，制得偏铝酸钾： 2A1+2KOH+2H,O=2KAIO +3H, 注意：溶解铝片时，有氢气产生，应在通风橱中进行，实验室 中严禁明火！

P r i n c i p l e 制备原理及相关实验条件的确定 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 明矾 单晶培养 分离 结晶 KOH H2SO4 1、废铝：铝屑，废旧易拉罐（剪成小片后，利用砂纸打磨去 表面的氧化膜） 注意：抛光铝片时，小心割伤手 2、将废铝样品溶解于氢氧化钾溶液中，制得偏铝酸钾： 注意：溶解铝片时，有氢气产生，应在通风橱中进行，实验室 中严禁明火！ 2Al 2KOH 2H2O  2KAlO2  3H2 

Principle 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 KOH H2S04 KOH? 明矾 单晶培养 分离 结晶 21.1氢氧化钾溶液体积对制备明矾的影响对 0.40 2.5mol/L…◆…1mol/L 不同浓度氢氧化钾溶液，考察溶液体积对明矾产率 2 mol/L 25 3 mol/L 的影响，实验结果见图1、图2 0.35 3.5 mol/L 20 100 0.30 15 : 10 0.25 咏好社 0000000010 0.20 3.5 mol/L 1 mol/L 15 20 25 30 35 2 mol/L 40 2.5 mol/L 体积/mL ◆-3mol/L 图2OH体积与反应时间的关系 15 20 25 30 35 40 Fg 2 The relaton ofVo and reaction tme 体积mL 由图2可知，在25m之前随着OH体积增 图】氢氧化钾溶液体积对明矾产率的影响 加，反应时间快速的缩短，25m可之后则有所升高， FE1 The efect of Vor on the yield 但是升高的并不是十分的明显， 由图1可知，氢氧化钾体积在30m以前随着 观察明矾结晶形状等，很容易发现在30l的 KCH体积的增加，其产率也在增加30m之后则 时候其结晶更好（晶体形状是本实验的一个最重 随着KOH体积的增加其产率趋于缓慢， 要的评判标准)

P r i n c i p l e 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 明矾 单晶培养 分离 结晶 KOH H2SO4 KOH?

Principle 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 KOH H2SO 明矾 单晶培养 分离 结晶 3、在偏铝酸钾溶液中加入过量的浓硫 84 酸，使其生成溶解度较小的复盐明矾 82 KA1O2+2H2S04+8H2O=KA1(S04)212H2O 好礼 。-9mol/L 注意： 74 ◆—12mo/L 1.加硫酸制氢氧化铝时，反应放热，注 72 意加入速率，可以在冰水中进行。 8 10 12 14 2.浓硫酸稍微过量即可，节约试剂同时防 体积/mL 止溶液最终体积太大，以免溶液未达到饱 图4疏酸溶液体积对明矾产率的影响 和，晶体难以析出 Fg4 The efect ofVs on yieH 由图4可知，随着硫酸体积的增加，其产率也在 硫酸最优条件 不断的增加而且同样体积下硫酸浓度越大产率也 越高。 10ml 9 mol/L

P r i n c i p l e 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 明矾 单晶培养 分离 结晶 KOH H2SO4 3、在偏铝酸钾溶液中加入过量的浓硫 酸，使其生成溶解度较小的复盐明矾 注意： 1.加硫酸制氢氧化铝时，反应放热， 注 意加入速率，可以在冰水中进行。 2.浓硫酸稍微过量即可，节约试剂同时防 止溶液最终体积太大，以免溶液未达到饱 和，晶体难以析出 硫酸最优条件 10ml 9 mol/L

Principle 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 KOH H2SO 明矾 单晶培养 分离 结晶 4、结晶一一 明矾、硫酸钾、硫酸铝在不同温度下的溶解度(g/1nnun 温度(K) 273 283 293 303 313 333 353 363 过溶解风确线 过地和区 然弹度南柱 明矾 3.00 3.95 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109pP 硫酸铝 行陆认 31.2 33.5 36.4 40.4 45.8 59.2 73.0 80.8 硫酸钾。 7.4 9.3e 11.1 13.0 14.8 18.2 21.4 22.9P 图】溶液的爱定区城 单晶培养：(1)降低温度冷却法 (2)增加浓度蒸发法 (问题：①溶液处于饱和状态并不析出，处于过饱和的亚稳定状态才会析出 ②快速蒸发或快速冷却时，溶液快速结晶，快速生长的晶体往往 生成细长的、极度弯曲的片状或针状，而且其单盐组分可能会析出一一需要 缓慢生长 因此要靠溶剂自然挥发创造缓慢亚稳定状态)

P r i n c i p l e 废铝 溶解 过滤 酸化 浓缩 明矾 单晶培养 分离 结晶 KOH H2SO4 4、结晶——明矾、硫酸钾、硫酸铝在不同温度下的溶解度(g/100gH2O) 单晶培养：(1)降低温度冷却法 (2)增加浓度蒸发法 （问题：①溶液处于饱和状态并不析出,处于过饱和的亚稳定状态才会析出 ②快速蒸发或快速冷却时，溶液快速结晶，快速生长的晶体往往 生成细长的、极度弯曲的片状或针状，而且其单盐组分可能会析出——需要 缓慢生长 因此要靠溶剂自然挥发创造缓慢亚稳定状态）

Principle 仪器和试剂 仪器：电子天平、烘箱、布氏漏斗、抽滤瓶、分光光度计、滴定管、容 量瓶。 试剂：氢氧化钾(1.5mol/儿)、硫酸(f)、氨水(1：1)、盐酸 (1:1)、 EDTA(0.02205mol/L)、ZnAc2(0.01974mol/L)、二甲酚橙指示剂、20% 六次甲基四胺

P r i n c i p l e 仪器和试剂 仪器：电子天平、烘箱、布氏漏斗、抽滤瓶、分光光度计、滴定管、容 量瓶。 试剂：氢氧化钾（1.5 mol/L）、硫酸（f）、氨水（1:1）、盐酸（1:1）、 EDTA（0.02205mol/L）、ZnAc2（0.01974mol/L）、二甲酚橙指示剂、20% 六次甲基四胺