研究与实践2 明矾晶体的制备 【研究目的】 在日常生活中，常见到色彩和外形都很漂亮的晶体。我们可以通过化学实验的方法制备晶体，学习用饱和溶液制备大晶体的方法。 【研究任务】 1.晶体生长过程的阶段 晶体生成的一般过程是先生成晶核，而后再逐渐长大，一般认为晶体在液相或气相中的生长有三个阶段：(1)介质达到过饱和，过冷却阶段；(2)成核阶段；(3)生成阶段。 2.晶种：在结晶过程中加入的预先自成的晶核(晶体微粒)，可以使从晶核成长的晶体达到均匀一致，从而提高产品的质量。 3.制备明矾晶体的实验步骤 (1)在玻璃杯中放入比室温高10～20 ℃的水，并加入明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]，用筷子搅拌，直到有少量晶体不能再溶解。此时得到的溶液为饱和溶液。 (2)待溶液自然冷却到比室温略高3～5 ℃时，把溶液倒入洁净的碗中，用硬纸片盖好，静置一夜。 (3)从碗中选取2～3粒形状完整的小晶体作为晶核。将所选的晶核用细线轻轻系好。 (4)把明矾溶液倒入玻璃杯中，向溶液中补充适量明矾，使其成为比室温高10～15 ℃的饱和溶液。待其自然冷却到比室温略高3～5 ℃时，把小晶体悬挂在玻璃杯中央(如下图左)，注意不要使晶核接触杯壁。用硬纸片盖好玻璃杯，静置过夜。 (5)每天把已形成的小晶体轻轻取出，重复第(4)项操作，直到晶体长到一定大小。 (6)将所得明矾晶体放进铬钾矾的饱和溶液中，使铬钾矾晶体[KCr(SO4)2·12H2O]在明矾晶体表面上生长，长到一定厚度后，再将所得晶体放到明矾饱和溶液中去，使铬钾矾晶体表面再覆盖一层明矾晶体。 【结果与讨论】 1.明矾晶体的颜色和外形。 提示 明矾是无色透明的晶体，呈八面体形状。 2.在上述实验中，为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净？用硬纸片盖好玻璃杯的目的是什么？ 提示 若仪器不干净或尘埃落入，都会干扰结晶。 3.为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？ 提示 晶种若离烧杯底部太近，由于有沉底晶体生成，会与晶体长在一起。同样，若离溶液表面太近或靠近烧杯壁，都会产生同样的结果，使得晶体形状不规则。 4.试讨论快速制备明矾晶体的条件。 提示 (1)溶液一定要用饱和溶液，若溶液不饱和，则结晶速度很慢。 (2)溶剂应用蒸馏水，不能用自来水。因自来水里含其他金属离子及杂质，会影响晶体的生长速度和形状。 (3)冷却热饱和溶液时，应自然冷却。快速冷却虽能够得到晶体，但属于沉底、细小晶体，得不到大晶体。温度下降越快，晶体越小。 (4)溶液一定要纯净。里面若含有杂质，就在溶液中形成多个晶核，这样不利于大晶体的生长。 【相关材料】 晶体生长 晶体有一定的几何外形，有固定的熔点，有各向异性等特点，而无定形固体不具有上述特点。晶体生成的一般过程是先生成晶核，而后再逐渐长大。一般认为晶体从液相或气相中的生长有三个阶段：①介质达到过饱和、过冷却阶段；②成核阶段；③生长阶段。晶体在生长的过程中要受外界条件的影响，如涡流、温度、杂质、黏度、结晶速度等因素的影响。晶体生长的方法有多种，对于溶液而言，只需蒸发掉水分就可以；对于气体而言，需要降低温度，直到它的凝固点；对于液体，也是采取降温方式来变成固体。 【应用体验】 1.下列说法不正确的是( ) A.结晶时，若溶质的溶解度越大，溶液的浓度越高，溶剂的蒸发速度越快，溶液的冷却速度越快，析出的晶体颗粒就越细小 B.为了使过饱和溶液中析出晶体，可用玻璃棒搅动或者振荡容器 C.培养明矾晶体时，为得到较大颗粒的晶体，应自然冷却，并静置过夜 D.重结晶中产生的母液虽然含有杂质，但仍应将母液收集起来进行适当处理，以提高产率 答案 A 解析 晶体颗粒的大小与结晶条件有关，溶质的溶解度越小，溶液的浓度越高，溶剂的蒸发速度越快，析出的晶粒就越细小，A错误；振荡容器或用玻璃棒搅拌可打 ... ...
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