
研究与实践 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。 (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。 【交流研讨】 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。 【应用体验】 1.某兴趣小组制备明矾大晶体流程如图: 步骤Ⅲ,选出在制备规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序 (填序号)。 ①迅速降至室温 ②用玻璃棒摩擦器壁 ③配制90 ℃的明矾饱和溶液 ④自然冷却至室温 ⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央 ⑥配制高于室温10~15 ℃的明矾饱和溶液 答案:⑥⑤④ 解析:步骤Ⅲ中在制备规则明矾大晶体过程中,需要配制高于室温10~15 ℃的明矾饱和溶液,选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央,自然冷却至室温,让明矾小晶体逐渐长大。 2.由AlCl3溶液制备AlCl3·6H2O晶体的流程如图: 有关装置如图,回答下列问题: (1)通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和_____ _____。 (2)步骤Ⅰ中抽滤时,用玻璃纤维替代滤纸的理由是_____, 洗涤时,合适的洗涤剂是 。 (3)步骤Ⅱ,为得到纯净的AlCl3·6H2O,宜采用的干燥方式是 。 答案:(1)增加c(Cl-),有利于AlCl3·6H2O结晶 (2)溶液有强酸性,会腐蚀滤纸 饱和氯化铝溶液 (3)减压干燥(或低温干燥) 解析:(1)通入HCl可以抑制AlCl3水解,增大了溶液中氯离子浓度,可以降低AlCl3溶解度,使其以AlCl3·6H2O晶体形式析出。(2)步骤Ⅰ,抽滤时,由于溶液显强酸性 ... ...
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