從易拉罐制備明礬及明礬的凈水功用

1、從易拉罐制備明磯及明磯的凈水功用目的：回收廢棄易拉罐制成具有凈水功用的明帆。掌握溶解、過濾、結(jié)晶以及沉淀的轉(zhuǎn)移和洗滌等無機(jī)制備中常用的基本操作二、原理：(一)合成鋁明研走在街上到處可發(fā)現(xiàn)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(dá)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(jīng)加熱熔融后再制成其它鋁制品重復(fù)利用。在本實(shí)驗(yàn)中，則是將廢棄的易拉罐經(jīng)一連串的化學(xué)反應(yīng)制成具凈水功能的鋁明研，藉以了解鋁的化學(xué)性質(zhì)。鋁是活潑的金屬，但因其表面常被一層氧化鋁保護(hù)著，而與稀酸反應(yīng)很慢。堿性溶液可溶解此氧化層，進(jìn)一步再與鋁反應(yīng)形成 Al

2、(OH)4-而溶解于堿液中：2Al(s)+2KOH(aq)+6H20(1)-2K+(aq)+2Al(OH)4-(aq)+3H2(g)(1)當(dāng)加入酸時(shí)，首先產(chǎn)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(fù)產(chǎn)生可溶解的 Al(OH)4-:Al(OH)3(s)+OH-(aq)一 Al(OH)4-(aq)(4)由于 Al(OH)3兼具酸與堿的性質(zhì)，可與強(qiáng)酸也可與

3、強(qiáng)堿反應(yīng)，我們稱之為兩性物質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)欲由鋁片制得之鋁明研是一種離子化合物，化學(xué)式為 KAl(SO4)2l2H2O,能從含 SO42-、Al3+和 K+的過飽和溶液中結(jié)晶出來，在適當(dāng)條件下并可長成相當(dāng)大的晶體。制備的過程是先將鋁片與氫氧化鉀反應(yīng)生成Al(OH)4-,再加入過量硫酸，以制得鋁明磯，流程簡示如下：Al(s)K0H闞)Al(OH)4-H2SO4闞)Al3+(SO42-,K+,H2O)冷郤 KAl(SO4)2l2H2O(s)明帆是傳統(tǒng)的凈水劑，一直以來都受到了人們的關(guān)注。明研中所含有的鋁對(duì)人體有害，長期飲用明研凈化的水，可能會(huì)引發(fā)老年癡呆癥。因此現(xiàn)在已經(jīng)不再主張用明研作為凈水劑。但其作為

4、食品改良劑和膨松劑等方面還是有一定的應(yīng)用。(二)重結(jié)晶分離純化及養(yǎng)晶技術(shù)物質(zhì)在溶液中的含量若比溶解度大時(shí)(過飽和溶液)，會(huì)沉淀析出固體。由于不同物質(zhì)在相同條件下的溶解度不同，所以可利用此特性將物質(zhì)分離、純化，稱為重結(jié)晶法(crystallization)0最常用的結(jié)晶分離技術(shù)有兩種，其一是改變溫度降低溶質(zhì)溶解度，使溶液成為過飽和而溶質(zhì)晶析出來；其二是在溶液中加入另一種溶質(zhì)不溶的溶劑，降低溶質(zhì)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(chǎn)生的快慢影響形成結(jié)晶的大小及純度，因此當(dāng)溶質(zhì)是混合物時(shí)，能否利用些微的溶解度差異把物質(zhì)分開，純熟的實(shí)驗(yàn)技術(shù)才是成功的關(guān)鍵，所以有人說養(yǎng)品是一種藝術(shù)。在

5、本實(shí)驗(yàn)中將初步所合成的鋁明研利用其在熱水中的溶解度較冷水中大的特性(鋁磯在水中溶解度：1g/7.2mL 冷水，1g/0.3mL 沸水)，使用熱水為溶劑，以再結(jié)晶技術(shù)純化并養(yǎng)成單品，期能回收純鋁明研并觀察其結(jié)構(gòu)。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:易拉罐、9.0mol/L 硫酸（H2SO4,強(qiáng)酸具腐蝕性）、1.4mol/L 氫氧化鉀（KOH,強(qiáng)堿具腐蝕性）、酒精/水等體積混合液五、實(shí)驗(yàn)步驟：1.請(qǐng)自備一個(gè)鋁質(zhì)易拉罐（非鐵罐）。2.剪下約 44cm 的鋁片一塊，以砂紙將內(nèi)外表面均磨光并剪成小片。注：裁剪鋁片應(yīng)小心，避免割傷。3.稱取約

6、0.5 金呂片,記錄精確重量。4.將鋁片置于 100mL 燒杯中，加入 25mL 的 1.4mol/LKOH 闞）。在通風(fēng)柜中使用恒溫水浴鍋微微加熱，以加速反應(yīng)。注：由于鋁片和 KOH 反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氣（氫氣與空氣混合后易爆）并伴隨有惡臭，因此務(wù)必在通風(fēng)柜中進(jìn)行，且切忌與火源接近。5.反應(yīng)過程中，觀察鋁片在水中有周期升降（上下浮沉）的現(xiàn)象，試解釋其可能原因。當(dāng)氫氣不再冒出即表示反應(yīng)完全。6.將抽濾瓶及漏斗清洗干凈，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(huì)有不溶性白色膠狀沉淀產(chǎn)生。 應(yīng)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(shí)溶液中含有 Al3+、 K+、 SO42-、 H2O,體積約為 30mL）放冷至室溫，若無結(jié)晶生成，可用玻棒輕刮器壁，誘導(dǎo)結(jié)晶產(chǎn)生；再以冰水浴冷卻，以降低溫度使明研結(jié)晶完全。注：若仍無結(jié)晶析出，可能是溶液體積超過 30mL,溶液濃度太稀未達(dá)過飽和所致，試想該如何處理？10.將抽氣過濾用之漏斗清洗干凈后,利用減壓過濾收集明研結(jié)晶,并用玻棒將產(chǎn)物壓碎鋪平后以約