第三章 研究与实践 明矾晶体的制备 试卷

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。此时得到的溶液为饱和溶液。

(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。

结果与讨论

1．明矾晶体的颜色和外形。

答案　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？

答案　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？

答案　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。

答案　(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。

1．下图是几种盐的溶解度曲线，下列说法正确是(　　)

A．40 ℃时，将35 g食盐溶于100 g水中，降温至0 ℃时，可析出氯化钠晶体

B．20 ℃时，硝酸钾饱和溶液的质量百分比浓度是31.6%

C．60 ℃时，200 g水中溶解80 g硫酸铜达饱和，当降温至30 ℃时，可析出30 g硫酸铜晶体

D．30 ℃时，将35 g硝酸钾和35 g食盐同时溶于100 g水中，蒸发时，先析出的是氯化钠

答案　D

2．将一定浓度的硝酸钠和氯化钾混合溶液加热至沸腾，有晶体A析出，趁热过滤，分离出晶体A。将上述滤液冷却至室温，又有晶体B析出。

(1)晶体A的主要成分是__________，含有的少量杂质是________，要除去晶体A中的少量杂质的方法是________________________________________________________________。

(2)晶体B的主要成分是__________，含有的少量杂质是________，要除去晶体B中的少量杂质的方法是___________________________________________________________________。

(3)用少量热水淋洗晶体也是一种除去晶体中少量杂质的方法，这种方法适用于晶体________(填“A”或“B”)。

答案　(1)NaCl　KNO3　加少量水溶解再进行热过滤即蒸发结晶　(2)KNO3　NaCl　重结晶　(3)A

解析　将硝酸钠和氯化钾溶液混合后，溶解度小的氯化钠首先达到饱和而析出；趁热过滤后的滤液中主要含有大量的K＋和NO。将上述滤液冷却至室温，又会有溶解度受温度变化影响大的KNO3晶体析出。