廢鋁制備明礬教學(xué)課件

1、“利用廢鋁制明礬”研究小組課題領(lǐng)域： 工程化學(xué)基礎(chǔ)指導(dǎo)老師：馮啟蒙第1頁，共32頁。Contents問 題 提 出 研 究 目 的 研 究 方 法 研 究 過 程 結(jié)論及建議 心 得結(jié) 語第2頁，共32頁。問題提出 鋁在地殼的含量排第三，但蘊量高并不等于取之不盡用之不竭，鋁終有一天會消耗完的。同時，一件鋁制品起碼需要100年才能分解完，造成固體廢物污染。廢舊鋁材的循環(huán)再用能有效地緩解上述矛盾，因此本實驗試圖通過這課題的研究為回收利用廢舊鋁材這一大課題提供一些參考意見。BACK第3頁，共32頁。研究目的加深對鋁、明礬性質(zhì)的認(rèn)識，熟悉化學(xué)實驗的基本操作；研究利用廢品制明礬的可行性，增強環(huán)保意識，為

2、保護(hù)環(huán)境、回收利用廢舊鋁材提供一些參考意見。學(xué)會自主學(xué)習(xí)和合作，提高發(fā)現(xiàn)、思考及解決問題的能力。BACK第4頁，共32頁。研究方法收集、分析資料；實驗法（主要）.BACK第5頁，共32頁。研究過程收集相關(guān)資料，提出初步的實驗設(shè)想，并分析其可行性；實驗方案設(shè)計，準(zhǔn)備實驗；在實驗實踐中檢驗設(shè)想的正確性；總結(jié)，得出結(jié)論、提出建議，準(zhǔn)備成果展示。BACK第6頁，共32頁。中國鋁資源形勢2000年英國Macrarie研究所預(yù)測中國的鋁資源消費將在2010年達(dá)到745萬噸中國地質(zhì)科學(xué)院全球戰(zhàn)略研究中心全球礦產(chǎn)資源研究2001年報告:鋁,我國人均消費峰點在20202028年,人均8.810.8千克。20年累

3、計需求量為1.71.74億噸,這樣算來,精練鋁缺口達(dá)1億噸!第7頁，共32頁。關(guān)于明礬（鋁）明礬為無色透明晶體；明礬的用途：它是凈水能手，也能產(chǎn)生殺菌的鹽，代替除臭劑且不會散發(fā)污染環(huán)境的氣體等；要注意的是，鋁明礬為含鋁化合物，鋁被人體吸收對后神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生毒害，而且不易排出導(dǎo)致疾病的發(fā)生，如記憶力減退，抑郁煩躁等。明礬在造紙工業(yè)用作松香膠沉降劑，凈化濁水的助沉劑，照相紙堅膜劑，泡沫橡膠助發(fā)泡劑，電鍍鋅的助導(dǎo)電劑，印染的媒染劑，防拔染工藝的防染劑?？捎糜谑諗啃曰瘖y品中。醫(yī)藥上用作收斂藥、催吐藥和止血藥。食品中用作疏松劑。BACK第8頁，共32頁。明礬晶體BACK第9頁，共32頁。實驗名稱 自廢棄鋁

4、罐制備明礬第10頁，共32頁。一、實驗?zāi)康?.了解明礬的性質(zhì)及應(yīng)用；2.認(rèn)識鋁和氫氧化鋁的兩性；3.練習(xí)和掌握溶解、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶以及沉淀的轉(zhuǎn)移和洗滌、溶液pH值的檢測等基本操作。4.溶解度的概念鞏固及應(yīng)用。5. 掌握一種簡單復(fù)鹽的制備方法。第11頁，共32頁。二實驗原理 鋁屑溶于濃氫氧化鈉溶液，可生成可溶性的四羥基合鋁（）酸鈉NaAl(OH)4，再用稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH值，將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁，使氫氧化鋁溶于硫酸生成硫酸鋁。硫酸鋁能同堿金屬硫酸鹽如硫酸鉀在水溶液中結(jié)合成一類在水中溶解度較小的同晶的復(fù)鹽，此復(fù)鹽稱為明礬KAl(SO4)212H2O。當(dāng)冷卻溶液時，明礬則以大塊晶體結(jié)晶出來。

5、BACK第12頁，共32頁。二實驗原理明礬在不同溫度下的溶解度 BACKt ()010203040608090溶解度（g/100g H2O）3.003.995.908.3911.724.871.0109第13頁，共32頁。二實驗原理制備中的化學(xué)反應(yīng)如下： 明礬 KA1(SO4)212H2O 是離子化合物，能從含硫酸根三價陽離子 (例如：Al3+、Cr3+、Fe3+) 和一價陽離子 ( 例如：K+、Na+、NH4+) 的溶液中結(jié)晶出來，在適當(dāng)?shù)臈l件下，并可長成相當(dāng)大的結(jié)晶體。結(jié)晶層中含 12 個水分子，其中 6 個與三價陽離子緊密結(jié)合，其余 6 個與硫酸根及一價陽離子形成較弱的結(jié)合. 第14頁，

6、共32頁。反應(yīng)方程式:(1) 鋁和KOH 反應(yīng)生成Al(OH)4-離子： 2Al(s)+ 2KOH(aq)+ 6H2O(l)= 2K+(aq)+ 2Al(OH)4-(aq)+ 3H2(g)(2) 加入 H2SO4先形成 Al(OH)3固體： Al(OH)4-(aq)+ H+(aq) = Al(OH)3(s)+ H2O(l)第15頁，共32頁。反應(yīng)方程式:(3) 繼續(xù)再加入 H2SO4則固體溶解成Al3+離子： Al(OH)3(s)+ 3H+(aq) =Al3+(aq)+ 3H2O(l)(4) 明礬沉淀： K+(aq)+ Al3 + (aq)+ 2SO42-(aq) + 12H2O = KAl(

7、SO4)212H2O(s)第16頁，共32頁。三、儀器與試劑儀器:燒杯，量筒，普通漏斗，布氏漏斗，抽濾瓶，表面皿，蒸發(fā)皿，酒精燈，臺秤，抽濾泵，毛細(xì)管，提勒管等。試劑: H2SO4（3molL1 ， 9molL1 ），NaOH(s)，K2SO4(s)，鋁屑，pH試紙（114）。第17頁，共32頁。四、實驗預(yù)處理 (一)自備一個空的鋁罐，洗滌干凈。 (二)將鋁罐剪開，並裁出約 3cm 4cm大小，以 砂紙磨去表面顏料，小刀刮干凈，然后再剪成約 0.5cm 0.5cm的薄片，稱0.5克進(jìn)行實驗。 (三)制備 20mL的9molL1 H2SO4 ：量取10mL的蒸餾水于100mL的燒杯，將18 mo

8、lL1濃硫酸用量筒取10mL緩慢滴入水中，注意放熱現(xiàn)象，並加攪拌，靜置冷卻。第18頁，共32頁。五、實驗步驟 1制備NaAl(OH)4: 稱取固體氫氧化鈉1g，迅速將其轉(zhuǎn)移至100mL的燒杯中，加20mL水使其溶解。稱量0.5g鋁屑，切碎，分次放入溶液中，（反應(yīng)激烈，防止濺出?。?。反應(yīng)緩慢時，再將燒杯置于熱水浴中加熱，并不斷補充冷水使其保持溶液原體積(2040mL)。反應(yīng)完畢后，趁熱常壓過濾，留取濾液。（除去難溶雜質(zhì)金屬的氫氧化物）第19頁，共32頁。五、實驗步驟 2氫氧化鋁的生成和洗滌: 在上述四羥基合鋁酸鈉溶液中加入4mL左右的3molL1 H2SO4 溶液，使溶液的pH值為89為止（應(yīng)充

9、分?jǐn)嚢韬笤贆z驗溶液的酸堿性）。此時溶液中生成大量的白色氫氧化鋁沉淀，用布氏漏斗減壓抽濾，并用熱水洗滌沉淀，洗至溶液pH值為78顯中性時為止。留取沉淀。第20頁，共32頁。五、實驗步驟 3明礬的制備: 將抽濾后所得的氫氧化鋁沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加10mL 9molL1 H2SO4 ，再加10mL水，小火加熱使其溶解，加入2g硫酸鉀繼續(xù)加熱至溶解，停止加熱。所得溶液在空氣中自然冷卻，待結(jié)晶完全后，減壓過濾，將晶體用濾紙吸干，稱重，計算產(chǎn)率。第21頁，共32頁。五、實驗步驟產(chǎn)品檢驗4產(chǎn)品熔點的測定及性質(zhì)試驗: 將產(chǎn)品干燥，裝入毛細(xì)管中。把毛細(xì)管放入提勒（b型）管中，控制一定升溫速度，測量產(chǎn)品的熔點。測

10、量兩次，取平均值。 另取少量產(chǎn)品配成溶液，設(shè)法證實溶液中存在Al3+, K+和SO42-離子。K Al (SO4)212H2O,明礬，密度1.757g/cm3。熔點92.5。在64.5時失去9個結(jié)晶水，200失去全部結(jié)晶水成白色海綿狀無水物成為白色粉狀燒明礬。 可溶于水(12.2，25)，1的水溶液的pH值為4.2，在水中水解成氫氧化鋁膠狀沉淀，幾乎不溶于乙醇。極易溶于熱水，溶于冷水和稀酸，不溶于乙醇、丙酮。 第22頁，共32頁。六、數(shù)據(jù)處理鋁片來源鋁片重量(g)明礬重量(g)明礬中含鋁重(g)轉(zhuǎn)換率(%)第23頁，共32頁。七、注意事項 1第（2）步用熱水洗滌氫氧化鋁沉淀一定要徹底，以免后面

11、產(chǎn)品不純。（洗去可溶性鈉鹽） 2制得的明礬溶液一定要自然冷卻得到結(jié)晶，而不能驟冷。 （防止單鹽結(jié)晶析出）第24頁，共32頁。八、思考題 1本實驗是在哪一步中除掉鋁中的鐵雜質(zhì)的？答：第（1）步。因為鐵與氫氧化鈉不反應(yīng)。2用熱水洗滌氫氧化鋁沉淀時，是除去什么離子？ 答：除去Na+和離子。3制得的明礬溶液為何采用自然冷卻得到結(jié)晶，而不采用驟冷的辦法？答：否則單鹽組分可能會析出第25頁，共32頁。結(jié)論及建議 通過實驗，我們讓“利用廢鋁制明礬”由設(shè)想成為了現(xiàn)實，他使一件垃圾搖身一變成為一件用途廣泛的化工產(chǎn)品，既保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源，又能造福了社會。 從這個角度出發(fā)，我們建議大家：第26頁，共32頁。

12、關(guān)注身邊關(guān)注生活關(guān)注社會！ 以社會未來主人翁的身份，在自己力所能及的領(lǐng)域內(nèi)為社會貢獻(xiàn)自己一份力量！BACK第27頁，共32頁。我們的記事本Part 1 準(zhǔn)備階段“酸甜苦辣”的滋味2005年12月對于課題的確立，我們經(jīng)過多次的激烈討論、辯駁，甚至爭吵，不過團(tuán)結(jié)的精神使得我們最終選定“利用廢鋁制取明礬”的課題。2006年1月上旬雖然期末考剛結(jié)束，帶著疲憊，我們又轉(zhuǎn)入新的“戰(zhàn)斗”中搜集資料。辛辛苦苦忙了好多天，跑遍了各個圖書、書店，以及上網(wǎng)等，搜集完后整理資料、分類、摘錄。雖然苦，但越干越起勁。第28頁，共32頁。Part 2動手操作實驗2006年1月下旬3月初（自己準(zhǔn)備實驗儀器材料）做此實驗需要幾個小時，開頭第一次做由于加入比例不當(dāng)，失敗了，第二次，由于酸過量，再次失敗了，第三次，蒸發(fā)時間不足，又失敗了在無數(shù)次失敗的打擊下，我們并沒有失去信心，反而更加有耐心，有希望，便再繼續(xù)與失敗作斗爭。終于，皇天不負(fù)有心人，晶瑩剔透的的明礬晶體展現(xiàn)在我們眼前，成功感，令我們自豪。整個研究過程我們體會研究要有耐心