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1、從易拉罐制備明礬及明礬的凈水功用一、目的：回收廢棄易拉罐制成具有凈水功用的明礬。掌握溶解、過濾、結晶以及沉淀的轉移和洗滌等無機制備中常用的基本操作。二、原理：（一）合成鋁明礬走在街上到處可發(fā)現被拋棄的飲料罐，其中鋁罐是不易被分解廢棄物之一，平均壽命約達一百年。鋁雖是地殼中含量第三的元素，但并不表示是用之不盡的，必須找出一可行方法來回收。一般回收的鋁罐多是經加熱熔融后再制成其它鋁制品重復利用。在本實驗中，則是將廢棄的易拉罐經一連串的化學反應制成具凈水功能的鋁明礬，藉以了解鋁的化學性質。鋁是活潑的金屬，但因其表面常被一層氧化鋁保護著，而與稀酸反應很慢。堿性
2、溶液可溶解此氧化層，進一步再與鋁反應形成Al(OH)4-而溶解于堿液中：2Al(s)+2KOH(aq)+6H2O(l)→2K+(aq)+2Al(OH)4-(aq)+3H2(g)(1)當加入酸時，首先產生白色柔毛狀Al(OH)3沉淀：Al(OH)4-(aq)+H+(aq)→Al(OH)3(s)+H2O(l)(2)繼續(xù)加酸，則Al(OH)3(s)變成Al3+溶解于酸中：Al(OH)3(s)+3H+(aq)→Al3+(aq)+3H2O(l)(3)若將堿加入Al(OH)3(s)中，則復產生可溶解的Al(OH)4-：Al(OH)3(s)+OH-(aq)→Al(O
3、H)4-(aq)(4)由于Al(OH)3兼具酸與堿的性質，可與強酸也可與強堿反應，我們稱之為兩性物質。本實驗欲由鋁片制得之鋁明礬是一種離子化合物，化學式為KAl(SO4)2×12H2O，能從含SO42-、Al3+和K+4的過飽和溶液中結晶出來，在適當條件下并可長成相當大的晶體。制備的過程是先將鋁片與氫氧化鉀反應生成Al(OH)4-，再加入過量硫酸，以制得鋁明礬，流程簡示如下：Al(s)Al(OH)4-Al3+(SO42-,K+,H2O)KAl(SO4)2×12H2O(s)明礬是傳統的凈水劑，一直以來都受到了人們的關注。明礬中所含有的鋁對人體有害，長期飲
4、用明礬凈化的水，可能會引發(fā)老年癡呆癥。因此現在已經不再主張用明礬作為凈水劑。但其作為食品改良劑和膨松劑等方面還是有一定的應用。（二）重結晶分離純化及養(yǎng)晶技術物質在溶液中的含量若比溶解度大時（過飽和溶液），會沉淀析出固體。由于不同物質在相同條件下的溶解度不同，所以可利用此特性將物質分離、純化，稱為重結晶法（crystallization）。最常用的結晶分離技術有兩種，其一是改變溫度降低溶質溶解度，使溶液成為過飽和而溶質晶析出來；其二是在溶液中加入另一種溶質不溶的溶劑，降低溶質在混合溶劑中的溶解度而晶析出來。原理雖然簡單，由于沉淀產生的快慢影響形成結晶的大
5、小及純度，因此當溶質是混合物時，能否利用些微的溶解度差異把物質分開，純熟的實驗技術才是成功的關鍵，所以有人說「養(yǎng)晶」是一種藝術。在本實驗中將初步所合成的鋁明礬利用其在熱水中的溶解度較冷水中大的特性（鋁礬在水中溶解度：1g/7.2mL冷水，1g/0.3mL沸水），使用熱水為溶劑，以再結晶技術純化并養(yǎng)成單晶，期能回收純鋁明礬并觀察其結構。三、儀器與材料：水泵、電爐、燒杯、量筒、布氏漏斗、抽濾瓶、玻棒、濾紙、磨砂紙、剪刀、廢鋁罐。四、藥品：4易拉罐、9.0mol/L硫酸（H2SO4，強酸具腐蝕性）、1.4mol/L氫氧化鉀（KOH，強堿具腐蝕性）、酒精／水等
6、體積混合液五、實驗步驟：1.請自備一個鋁質易拉罐（非鐵罐）。2.剪下約4×4cm的鋁片一塊，以砂紙將內外表面均磨光并剪成小片。注：裁剪鋁片應小心，避免割傷。3.稱取約0.5g鋁片，記錄精確重量。4.將鋁片置于100mL燒杯中，加入25mL的1.4mol/LKOH(aq)。在通風柜中使用恒溫水浴鍋微微加熱，以加速反應。注：由于鋁片和KOH反應會產生氫氣（氫氣與空氣混合后易爆）并伴隨有惡臭，因此務必在通風柜中進行，且切忌與火源接近。5.反應過程中，觀察鋁片在水中有周期升降（上下浮沉）的現象，試解釋其可能原因。當氫氣不再冒出即表示反應完全。6.將抽濾瓶及漏斗
7、清洗干凈，并與水泵連接，減壓過濾此熱溶液。7.將抽氣瓶中的澄清濾液倒入100mL燒杯中，再慢慢加入10mL9MH2SO4(aq)。8.10mL硫酸加完后，會有不溶性白色膠狀沉淀產生。應先將燒杯外壁的水擦干，而后置于電爐上加熱至沸騰使其完全溶解，邊加熱邊攪拌，以免爆沸。9.將步驟8之澄清溶液（此時溶液中含有Al3+、K+、SO42-、H2O，體積約為30mL）放冷至室溫，若無結晶生成，可用玻棒輕刮器壁，誘導結晶產生；再以冰水浴冷卻，以降低溫度使明礬結晶完全。注：若仍無結晶析出，可能是溶液體積超過30mL，溶液濃度太稀未達過飽和所致，試想該如何處理？10.
8、將抽氣過濾用之漏斗清洗干凈后，利用減壓4過濾收集明礬結晶，并用玻棒將產物壓碎鋪平后以約5mL之
