准备洗脸盆,热水,明矾粉和细棉线待用。
在洗脸盆里,倒大半盆热水,将研成粉末的明矾粉,慢慢倒入热水中,边倒边搅拌,使之溶解,直到粉末不再溶解,溶液达到饱和。再用一根细棉线拴一粒小的明矾晶体,悬挂在盆中的明矾溶液里作结晶核,让晶体慢慢生长。把脸盆搁置在高处别再碰它,三天之后你可以得到一块较大的明矾晶体。请做一做,看看谁的明矾晶体培养得大,质量好。想想看,培养得好的原因是什么?
一、器材
减压过滤装置 1套
剪刀 1支
砂布 1小张
烧 杯 100 ml 2个
烧 杯 500 ml 1个
加热器 1台
二、药品
铝片(由废铝罐剪下) 约0.2 g
KOH 1.5 M 9 ml
H2SO4 9 M 约4 ml
酒精水溶液(1:1 混合液) 5 ml
冰块 约半杯
三、实验步骤:
1. 请自备一个废弃铝罐。(请小心,不要错将铁罐当铝罐!如何区别?)
2. 将铝罐剪开,裁出一片约8 cm (L) X 5 cm (W) 大小的铝片。用砂纸磨去表面的油漆,颜料及透明塑胶内衬(必要时,请戴上棉纱手套保护手部)。
3. 将磨光后的铝片剪成约0.5 cm X 0.5 cm的小片,置於称量纸上,称取约0.2 g的铝片,纪录重量时,应精确纪录至0.001 g。
4. 把剪好,称妥的小铝片放在100 ml的烧杯中,小心加入9 ml的1.5 M KOH溶液(请事先戴上乳胶制安全手套,以资保护);将烧杯放在加热器上缓缓加热(以温度计测量,约70°C即可,小心控温),以加速反应进行。由於反应会产生氢气,而氢与空气混合后(约4 ~ 75 %的浓度),在高温下易爆燃(点火温度585 ℃),因此需小心操作,且不可有裸火或点火,如此可避免发生危险。
5. 反应进行中,应适时控温,约70°C即可,以免溶液发生突沸,造成烫伤等危害。若溶液由无色变成灰黑色,则可能是因油漆或塑胶未磨除乾净所致,不会影响结果。铝片在反应过程中,可能出现周期性的上升下降的现象,请仔细观察,并思考、探讨可能的成因。
6. 加热约20分钟后,氢气不再产生时,代表反应结束(此时溶液约为原溶液的3/4)。立即用抽气过滤装置,过滤此热溶液。再利用少量(约1~2 m1)的去离子水,分两次润洗烧杯并过滤(应避免使用太多的水,以免无法形成饱和溶液)。收取澄清滤液,舍去残留滤纸上的固体,分别记录两者的颜色。
7. 将澄清滤液(可能呈淡黄色),倒入另一个100 ml烧杯中,以少量去离子水润洗过滤瓶,并入滤液中。待滤液冷却后,一边搅拌,一边将4 ml的9 M H2SO4溶液,小心、缓慢加入此滤液中,其间应注意观察及记录所发生的变化,并与相关反应方程式互为印证。搅拌至溶液呈澄清状,且无白色固态絮状物残留为止。(必要时可再加热以溶解固态絮状物。)
8. 若要在当天取得结晶物(而非以约一周时间,缓慢地养成明矾大结晶),则需将装产物的烧杯置於冰浴中(在500 ml烧杯中放入半量冰块,再加入恰好盖满冰块的水),使溶液发生过饱和,形成明矾结晶并析出。冰浴约20分钟后,结晶大概会完成。
9. 再次利用抽气过滤装置收集产物,应是纯白色的结晶。取5 ml的酒精水溶液,先取一半润洗装滤液的烧杯,润洗液倒入漏斗内,再过滤。另一半用於清洗漏斗内的产物。用玻棒将产物平铺在白瓷漏斗上,持续抽气10分钟。当产物乾燥后,移到表玻璃上,称重并计算粗产率。(过滤之前,表玻璃应先称重,才能得到明矾结晶的重量。)
10. 再结晶:将收集到的明矾产物(应是纯白色的细小结晶,否则需再纯化!),放入一个以洁净的100 ml烧杯中,依明矾结晶的重量及水温(明矾的溶解度,在20 ℃时约为:11.4 g / 100 ml 水),估算合适的去离子水量,期使明矾结晶恰可完全溶解,形成接近饱和溶液的情况;切忌加入过多的水量,令隔周之后,仍看不到较完整的漂亮大结晶。
上面很好