废铝制备明矾.ppt

利用废铝制明矾 研究小组 课题领域 工程化学基础指导老师 冯启蒙 Contents 问题提出研究目的研究方法研究过程结论及建议心得结语 问题提出 铝在地壳的含量排第三 但蕴量高并不等于取之不尽用之不竭 铝终有一天会消耗完的 同时 一件铝制品起码需要100年才能分解完 造成固体废物污染 废旧铝材的循环再用能有效地缓解上述矛盾 因此本实验试图通过这课题的研究为回收利用废旧铝材这一大课题提供一些参考意见 BACK 研究目的 加深对铝 明矾性质的认识 熟悉化学实验的基本操作 研究利用废品制明矾的可行性 增强环保意识 为保护环境 回收利用废旧铝材提供一些参考意见 学会自主学习和合作 提高发现 思考及解决问题的能力 BACK 研究方法 收集 分析资料 实验法 主要 BACK 研究过程 收集相关资料 提出初步的实验设想 并分析其可行性 实验方案设计 准备实验 在实验实践中检验设想的正确性 总结 得出结论 提出建议 准备成果展示 BACK 中国铝资源形势 2000年英国Macrarie研究所预测中国的铝资源消费将在2010年达到745万吨 中国地质科学院全球战略研究中心全球矿产资源研究2001年报告 铝 我国人均消费峰点在2020 2028年 人均8 8 10 8千克 20年累计需求量为1 7 1 74亿吨 这样算来 精练铝缺口达1亿吨 关于明矾 铝 明矾为无色透明晶体 明矾的用途 它是净水能手 也能产生杀菌的盐 代替除臭剂且不会散发污染环境的气体等 要注意的是 铝明矾为含铝化合物 铝被人体吸收对后神经细胞产生毒害 而且不易排出导致疾病的发生 如记忆力减退 抑郁烦躁等 明矾在造纸工业用作松香胶沉降剂 净化浊水的助沉剂 照相纸坚膜剂 泡沫橡胶助发泡剂 电镀锌的助导电剂 印染的媒染剂 防拔染工艺的防染剂 可用于收敛性化妆品中 医药上用作收敛药 催吐药和止血药 食品中用作疏松剂 BACK 明矾晶体 BACK 实验名称 自废弃铝罐制备明矾 一 实验目的 1 了解明矾的性质及应用 2 认识铝和氢氧化铝的两性 3 练习和掌握溶解 过滤 蒸发 结晶以及沉淀的转移和洗涤 溶液pH值的检测等基本操作 4 溶解度的概念巩固及应用 5 掌握一种简单复盐的制备方法 二实验原理 铝屑溶于浓氢氧化钠溶液 可生成可溶性的四羟基合铝 酸钠Na Al OH 4 再用稀H2SO4调节溶液的pH值 将其转化为氢氧化铝 使氢氧化铝溶于硫酸生成硫酸铝 硫酸铝能同碱金属硫酸盐如硫酸钾在水溶液中结合成一类在水中溶解度较小的同晶的复盐 此复盐称为明矾 KAl SO4 2 12H2O 当冷却溶液时 明矾则以大块晶体结晶出来 BACK 二实验原理明矾在不同温度下的溶解度 BACK 二实验原理制备中的化学反应如下 明矾 KA1 SO4 2 12H2O 是离子化合物 能从含硫酸根三价阳离子 例如 Al3 Cr3 Fe3 和一价阳离子 例如 K Na NH4 的溶液中结晶出来 在适当的条件下 并可长成相当大的结晶体 结晶层中含12个水分子 其中6个与三价阳离子紧密结合 其余6个与硫酸根及一价阳离子形成较弱的结合 反应方程式 1 铝和KOH反应生成Al OH 4 离子 2Al s 2KOH aq 6H2O l 2K aq 2Al OH 4 aq 3H2 g 2 加入H2SO4先形成Al OH 3固体 Al OH 4 aq H aq Al OH 3 s H2O l 反应方程式 3 继续再加入H2SO4则固体溶解成Al3 离子 Al OH 3 s 3H aq Al3 aq 3H2O l 4 明矾沉淀 K aq Al3 aq 2SO42 aq 12H2O KAl SO4 2 12H2O s 三 仪器与试剂 仪器 烧杯 量筒 普通漏斗 布氏漏斗 抽滤瓶 表面皿 蒸发皿 酒精灯 台秤 抽滤泵 毛细管 提勒管等 试剂 H2SO4 3mol L 1 9mol L 1 NaOH s K2SO4 s 铝屑 pH试纸 1 14 四 实验预处理 一 自备一个空的铝罐 洗涤干净 二 將铝罐剪开 並裁出約3cm 4cm大小 以砂紙磨去表面顏料 小刀刮干净 然后再剪成約0 5cm 0 5cm的薄片 称0 5克进行实验 三 制备20mL的9mol L 1H2SO4 量取10mL的蒸馏水于100mL的烧杯 將18mol L 1浓硫酸用量筒取10mL缓慢滴入水中 注意放热現象 並加搅拌 靜置冷却 五 实验步骤 1 制备Na Al OH 4 称取固体氢氧化钠1g 迅速将其转移至100mL的烧杯中 加20mL水使其溶解 称量0 5g铝屑 切碎 分次放入溶液中 反应激烈 防止溅出 反应缓慢时 再将烧杯置于热水浴中加热 并不断补充冷水使其保持溶液原体积 20 40mL 反应完毕后 趁热常压过滤 留取滤液 除去难溶杂质金属的氢氧化物 五 实验步骤 2 氢氧化铝的生成和洗涤 在上述四羟基合铝酸钠溶液中加入4mL左右的3mol L 1H2SO4溶液 使溶液的pH值为8 9为止 应充分搅拌后再检验溶液的酸碱性 此时溶液中生成大量的白色氢氧化铝沉淀 用布氏漏斗减压抽滤 并用热水洗涤沉淀 洗至溶液pH值为7 8显中性时为止 留取沉淀 五 实验步骤 3 明矾的制备 将抽滤后所得的氢氧化铝沉淀转入蒸发皿中 加10mL9mol L 1H2SO4 再加10mL水 小火加热使其溶解 加入2g硫酸钾继续加热至溶解 停止加热 所得溶液在空气中自然冷却 待结晶完全后 减压过滤 将晶体用滤纸吸干 称重 计算产率 五 实验步骤产品检验 4 产品熔点的测定及性质试验 将产品干燥 装入毛细管中 把毛细管放入提勒 b型 管中 控制一定升温速度 测量产品的熔点 测量两次 取平均值 另取少量产品配成溶液 设法证实溶液中存在Al3 K 和SO42 离子 KAl SO4 2 12H2O 明矾 密度1 757g cm3 熔点92 5 在64 5 时失去9个结晶水 200 失去全部结晶水成白色海绵状无水物成为白色粉状烧明矾 可溶于水 12 2 25 1 的水溶液的pH值为4 2 在水中水解成氢氧化铝胶状沉淀 几乎不溶于乙醇 极易溶于热水 溶于冷水和稀酸 不溶于乙醇 丙酮 六 数据处理 七 注意事项 1 第 2 步用热水洗涤氢氧化铝沉淀一定要彻底 以免后面产品不纯 洗去可溶性钠盐 2 制得的明矾溶液一定要自然冷却得到结晶 而不能骤冷 防止单盐结晶析出 八 思考题 1 本实验是在哪一步中除掉铝中的铁杂质的 答 第 1 步 因为铁与氢氧化钠不反应 2 用热水洗涤氢氧化铝沉淀时 是除去什么离子 答 除去Na 和离子 3 制得的明矾溶液为何采用自然冷却得到结晶 而不采用骤冷的办法 答 否则单盐组分可能会析出 结论及建议 通过实验 我们让 利用废铝制明矾 由设想成为了现实 他使一件垃圾摇身一变成为一件用途广泛的化工产品 既保护了环境 节约了资源 又能造福了社会 从这个角度出发 我们建议大家 关注身边关注生活关注社会 以社会未来主人翁的身份 在自己力所能及的领域内为社会贡献自己一份力量 BACK 我们的记事本 Part1准备阶段 酸甜苦辣 的滋味2005年12月对于课题的确立 我们经过多次的激烈讨论 辩驳 甚至争吵 不过团结的精神使得我们最终选定 利用废铝制取明矾 的课题 2006年1月上旬虽然期末考刚结束 带着疲惫 我们又转入新的 战斗 中 搜集资料 辛辛苦苦忙了好多天 跑遍了各个图书 书店 以及上网等 搜集完后整理资料 分类 摘录 虽然苦 但越干越起劲 Part2动手操作实验2006年1月下旬 3月初 自己准备实验仪器材料 做此实验需要几个小时 开头第一次做由于加入比例不当 失败了 第二次 由于酸过量 再次失败了 第三次 蒸发时间不足 又失败了 在无数次失败的打击下 我们并没有失去信心 反而更加有耐心 有希望 便再继续与失败作斗争 终于 皇天不负有心人 晶莹剔透的的明矾晶体展现在我们眼前 成功感 令我们自豪 整个研究过程我们体会研究要有耐心和严谨的作风 学会如何学习 如何研究的方向 培养了我