明矾的制备及组成测定实验报告

明矾的制备及组成测定实验报告

明矾是一种常见的净水剂，具有广泛的用途。本文将详细介绍明矾的制备过程及其在净水中的应用，包括实验原理、步骤、结果分析和讨论等部分。

1. 选题背景

明矾，无色透明块状结晶或结晶性粉末，无臭，味微甜而酸涩。在干燥空气中风化失去结晶水，在潮湿空气中溶化淌水，加热至92.5℃失去9个结晶水，200℃时失去全部结晶水成为白色粉末。易溶于水，缓慢溶于甘油，不溶于乙醇，丙酮。其水溶液呈酸性，在水中水解生成氢氧化铝胶状沉淀。明矾净水是过去民间经常采用的方法，它的原理是明矾在水中可以电离出铝离子，二氯离子容易水解，生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清，因此是一种较好的净水剂。

2. 实验原理

2.1 制备明矾的原理

• 碱法（实验中使用）

• 酸法

2.2 铝离子含量测定原理

Al3+与EDTA配位反应,加入过量的EDTA，并加热煮沸反应完全；AI3+对二甲酚橙指示剂有封闭作用，酸度不够时容易水解，在pH值为3~4时Al3+与过量的EDTA在煮沸时配位完全。再调节pH值为5-6，以二甲酚橙指示剂，用锌盐标准溶液返滴定剩余EDTA，加入过量的加热煮沸，置换出与配位的EDTA，再用锌盐标准溶液滴定释放出来的EDTA，至溶液由黄色变为紫红为终点。

2.3 净水试验原理

明矾在水中可以电离出两种金属离子：而Al3+很容易水解，生成氢氧化铝Al(OH)3胶体：

3. 实验步骤和内容

3.1 明矾的制备

1. 磨去易拉罐表面的涂料层并剪碎，称取0.7g。
2. 在台秤上用表面皿快速称取固体氢氧化钠1g，迅速将其转移到100mL的烧杯中，加20mL的水温热溶解。
3. 将烧杯置于热水浴加热（反应激烈，防止溅出），分次将易拉罐碎屑放入溶液中。
4. 待反应完毕后，趁热用三角漏斗过滤。
5. 在上述四羟基合铝酸钠溶液中加入4mL左右的3mol/L的硫酸溶液，调节溶液的PH值为7~8。（此时溶液中生成大量的白色氢氧化铝沉淀）
6. 用布氏漏斗抽滤，并用去离子水冲洗沉淀。
7. 将抽滤后所得的氢氧化铝沉淀转入蒸发皿中，加5mL1:1硫酸，再加入7mL水，小火加热使其溶解，使其溶解，加入2g硫酸钾继续加热至溶解，将所得溶液在空气中自然冷却。
8. 加入5mL无水乙醇，待结晶完全后，减压过滤，用5mL1:1的水-乙醇混合溶液洗涤晶体两次；将晶体用滤纸吸干，称重。

3.2 铝离子含量的标定

1. EDTA溶液浓度的标定

• 用移液管区标准硫酸锌溶液25ml,置于锥形瓶中。
• 滴加XO指示剂两滴，加入六次甲基四胺缓冲溶液5ml,并震荡，滴加后为紫红色。
• 用EDTA滴定标准硫酸锌溶液至溶液由紫红色变成黄色时 ，即为滴定终点。
• 平行滴定两次，根据消耗的EDTA溶液体积计算EDTA的准确浓度。

2. 铝离子含量的标定

• 用分析天平称量明矾约一克置于50ml小烧杯中，加入适量去离子水，搅拌使其溶解。
• 将上述溶液转移至250ml容量瓶中，加去离子水稀释摇匀，配制成250ml明矾溶液。
• 用25.00ml移液管取25.00ml明矾溶液
• 依次加入EDTA溶液40ml（通过滴定管精确量取），六次甲基四胺缓冲溶液约10ml（使用量筒粗略量取）。
• 加热上述溶液至沸腾十分钟。
• 冷却至室温，加入XO指示剂2-3滴，由于EDTA溶液浓度问题，此时溶液仍呈现紫红色。
• 用标准硫酸锌溶液滴定，当明矾溶液由紫红色变为黄色时即为滴定终点。
• 平行滴定两次，计算自制明矾中的铝含量。

3.3 明矾净水实验

1. 取100mL烧杯4个,向2, 3，4号烧杯中各加入50mL浑浊泥浆水，1号烧杯中加入50mL去离子水作为对照。
2. 2,3,4号烧杯中各加入5mL 10g/L明矾溶液，搅拌后分别用NaOH，HCl溶液调节pH=3.0,7.0,11.0。然后用玻璃棒从一号开始搅拌，观察水流的静止过程，絮状沉淀物及混凝效果，记录现象并讨论实验结果。

4. 结果分析与讨论

4.1 EDTA溶液浓度计算

• 实验数据记录

• EDTA溶液浓度计算

4.2 铝离子含量的标定

• 实验数据记录

• 铝离子含量计算

明矾中铝的含量为6.08%

4.3 明矾净水实验

经过比较发现，在碱性条件（pH=11.0）明矾的去污能力最强，在酸性条件下明矾的去污能力最弱。因为碱性条件下能加速铝离子的水解，生成更多的氢氧化铝胶体，因而吸附更多的杂质，净水效果最好。

5. 结论

明矾在碱性条件下的净水能力最强，在酸性条件下的净水能力最弱。

6. 感想

这次实验用的铝，正是从日常生活中常见的易拉罐里提取出来的，这让我们发现其实废物利用是一件简单而有趣的事，每个废品都有其价值，如果能用化学手段对他们合理地处理，想必能带来极大的经济效应。

在制备明矾的时候我们做了两次平行实验，虽然都做出了一定量的明矾，产量却差了将近3g，其中差异必定是实验时候的细节导致的，这说明了细节在实验中是十分重要的。

由于自己并不是化学专业的，上大学以来第一次能接触到这么多化学仪器和试剂让我开拓了眼界也学到了很多，期待将来的实验会更加精彩。

7. 参考文献

[1] 王少亭.《大学基础化学实验》[M].化学工业出版社.2004

8. 制作明矾晶体实验报告

实验仪器

• 明矾100g
• 木棒两根
• 玻璃杯一个
• 瓷碗一个
• 细线一团
• 硬纸片一张

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，用木棒搅拌，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，把溶液倒入洁净的瓷碗中，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，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。

实验记录

实验结果：将明矾溶于水，当该溶液达到饱和状态的时候能析出晶体

实验体会

在实验中，看晶核在明矾的饱和溶液一点一点变大，感觉新奇而有趣。再从结成晶体后呈八面体的明矾，感受到物质组成的奇妙。

文章来源

本文原文来自fanwen118.com，原文链接：https://www.fanwen118.com/info_27/fw_3990970.html