废铝片制明矾以及硫酸根离子含量测定实验小组：第六小组
姓名; 马文斌学号： 515110910017
实验指导教师;马荔助教：贾晓利
实验日期：2016年6月28日
一．实验目的
1.了解铝和氧化铝的两性性质。

2.了解明矾的制备方法和各种实验方案的比较确定。

3.复习溶解、过滤、结晶及沉淀转移和洗涤等无机制备常用基本操作，和提取、提纯、重结晶等实验操作。

4.培养自行设计产品组成、纯度和产率的方法。

一．实验原理
1.铝是一种两性元素，既与酸反应，又与碱反应，将其溶于浓NaOH溶液中，可生成四羟基合铝酸钠，再用硫
酸调节pH，可将其转化为氢氧化铝沉淀，氢氧化铝可溶于硫酸生成硫酸铝，硫酸铝可同碱金属硫酸盐如硫酸钾在水中结合为溶解度较小的复盐——明矾。

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] +3H2↑
2Na[Al(OH)4]+H2SO4=2Al（OH）3+Na2SO4+2H2O
2Al（OH）3+ 3H2SO4=Al2（SO4）3+6H2O
Al2（SO4）3+K2 SO4+24 H2O=2 KAl(SO4)2.12H2O
2.单晶的培养：
要使晶体从溶液中析出，从原理上来说有两种方法。

以图
1的溶解度曲线的过溶解度曲线为例，为溶解度曲线，在曲线的下方为不饱和区域。

若从处于不饱和区域的 A 点状态的溶液出发，要使晶体析出，其中一种方法是采用的过程，即保持浓度一定，降低温度的冷却法；另一种办法是采用的过程，即保持温度一定，增加浓度的蒸发法。

因为明矾的溶解度受温度影响较大，所以本实验主要采用降温法，重结晶得到明矾大晶体，即冷却热饱和溶液的方法。

晶体有一定的几何外形，有固定熔点，有各向异性等特点，而无定形固体不具有上述特点。

晶体生成的一般过程是先生成晶核，而后再逐渐长大。

晶体在生长过程中要收到外界条件的影响，如涡流，温度，杂质，粘度，结晶速度等因素的影响。

3.制备工艺路线大致如下：
4.重结晶原理：
利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度不同或在同一溶剂中不同温度时的溶解度不同而使它们相互分离。

固体有机物在溶剂中的溶解度随温度的变化易改变，通常温度升高，溶解度增大；反之，则溶解度降低。

对于前一种常见的情况，加热使溶质溶解于溶剂中，当温度降低，其溶解度下降，溶液变成过饱和，从而析出结晶。

由于被提纯化合物及杂质的溶解度的不同，可以分离纯化所需物质。

5.不同温度下明矾、硫酸铝、硫酸钾的溶解度（ 100gH
O 中）如下表所示：
2
三．实验试剂和仪器
烧杯、胶头滴管、电子天平、pH试纸、布氏漏斗、玻璃棒、水浴锅、滤纸
药品：废铝片、氢氧化钾（1mol/L）、硫酸（9mol/L）、硫酸钾（s）、硫酸（3mol/L）四．实验内容
五．实验数据
绘制曲线如下
计算过程如下;
舍弃第一次滴定的结果，以后两次均值为数据计算：
V(锌标液)=4.88ml
C（锌标液）=0.003346mol/L
n（过量EDTA）=1.63×10-5 mol
n（总EDTA）=0.0002667mol
n（总钡离子）=0.0022475mol
n（硫酸根）=0.001997mol
n（总硫酸根）=0.01997mol
六、实验总结与讨论
1. 明矾的制备
我们小组一开始准备了三种方案，包括碱溶法的两种和酸溶法的一种。

经查阅资料，我们小组发现酸溶法产品杂质较多且溶解时耗时较长。

再比较两种碱溶法(一种是氢氧化钾溶解铝并加酸后直接蒸发浓缩形成结晶；另一种是氢氧化钾溶解铝后加酸调pH约为7-8，过滤形成的氢氧化铝沉淀，向沉淀中加酸溶解并加入硫酸钾后蒸发结晶)，发现后一种方法较优。

因为将氢氧化铝沉淀过滤能减少其他杂质，提高产品纯度。

2. 明矾的重结晶
在第一次蒸发结晶中，我们在析出晶体含量较多剩余水量较少时停止加热，用蒸汽浴的余热加热，但由于水的比热容较大降温较慢最后蒸发皿中水几乎全被蒸干，析出晶体为白色黏糊状，带有微微浅黄色，分析可能带有较多杂质，如硫酸钾等，故我们用水和无水乙醇混合溶液洗涤沉淀并决定重结晶再次蒸发溶液。

重结晶时我们加入约40ml水加热到70℃，我们设计的方案为当有晶体出现时即停止加热，但是第一次出现晶毛时停止加热常温静置一段时间发现并没有结晶继续出现。

分析原因是剩余水过多，明矾溶解其中无法析出。

后来我们继续蒸气浴加热蒸发了许多的水但仍然水仍然过多，冷却至室温只有极少晶体析出。

我们又从制冰机中取出冰块放入水浴锅内进行冰水浴冷却，成功析出一定量晶体。

（改进可以加点无水乙醇）
实验结束后，我们总结整体实验，发现应该一到实验室便开火煮沸蒸气浴所用的水，这样便可大大加快实验进度。

后来我们为了加速实验，便直接加热蒸发皿，导致蒸发皿底部受热不均匀底部有裂缝出现，但所幸并不影响实验，我们立即转为蒸气浴加热，成功完成了实验。

我们小组反思，在进行实验前，应对实验整体统筹安排，合理利用时间。

3 铝含量的测定
我们经查阅资料，发现测定铝含量有EDTA标定法，分光光度计法等，后来我们小组经比较各个方案，铝的多核络合物与EDTA，络合缓慢，且络合比不稳定，最后决定用分光光度法测定铝含量。

在这个方法中，我们主要遇到的问题是，在测吸光度的时候，样品溶液的PH基本无法调准，对照其他小组，每次颜色都会有偏差，而且经过PH 检测大概范围是对的，但是在检测中，数据并不合理。

4.硫酸根离子的测定
我们小组经过讨论预定了两种测定硫酸根离子含量的方法：第一是直接滴，就是用精确过量的氯化钡与硫酸根，将硫酸根全部沉淀，然后经过过滤，调节PH约等于10，铬黑T做指示剂用EDTA 滴定滤液中过量的钡离子。

可是我们小组遇到的问题就是，在调节PH的时候很费劲，不好调节PH，加了N-N缓冲液还是有些酸，于是我们就考虑加氢氧化钠调节PH，然后滴定的时候，变色还是很
慢，和助教讨论后，得出的结论是，EDTA和钡离子配位特别慢，而且现象也不明显。

第二是用返滴法，通过使EDTA过量，用锌标液滴定过量的EDTA，从而定量的计算出硫酸根的含量。

在这个过程中主要还是PH的调节，以及钡离子的用量的计算等有些问题，导致最后滴定的时候虽然有现象出现，但是锌标液只用了4~6ml。

考虑到应该是在EDTA的用量，或者是在配置溶液的过程中出现了问题。

在经过计算，最后还是完成了含量的测定
总得来说，这个实验较上一个实验，我们小组展现出了更好的协作能力，分工也更加明确，效率也提高了不少。

同时也从这个实验中学习到了如何改变实验方案来得到想要的结果，以及对不可预料，但是已经出现的结果进行分析。

锻炼了我们的科研思维。

最后衷心的感谢马荔老师，贾晓利、井凡、白静助教在整个实验中对我们的指导和帮助。

用EDTA滴定法测定三氯化六氨合钴中的钴离子含量
1.EDTA的标定
1.1取0.28~0.32g的锌，加入1:1（6mol/L）的盐酸加热溶解，静置冷却后加入250ml容量瓶中，加去
离子水定容后稀释一倍，配成浓度约0.01mol/L的锌标准溶液。

1.2取25ml的锌标准溶液，加入铬黑T和约10ml的NH4Cl-NH3H2O缓冲溶液调制pH为8-10。

1.3静置反应一段时间后，用EDTA溶液滴定，知道锥形瓶中溶液颜色由紫红变为蓝色达到反应终点。

1.4重复上述步骤两次，得到三组平行数据。

2.钴离子的滴定
2.1称量0.36~0.42g锌，用浓盐酸配成250ml溶液，稀释一倍后，得到锌标准溶液2。

2.2称量1.9~2.1g三氯化六氨合钴于烧杯中，配成250ml溶液，稀释5倍。

2.3各量取25ml溶液，分别加入10ml水，10ml10%氢氧化钠溶液，编号1、2、3，加热至没有氨气放出。

2.4冷却至室温后向每个锥形瓶中加入50mlEDTA溶液，15ml20%六次甲基四胺缓冲溶液，调pH为4-5，
再加入几滴二甲酚橙，晃动使溶液混合均匀。

2.5用锌标准溶液分别滴定3个锥形瓶，当溶液由浅黄变为紫红色且30s不变色时停止滴定，记录数据。

注：
1.20%六次甲基四胺溶液：10g六次甲基四胺固体粉末置于烧杯中，加入蒸馏水微热溶解，冷却后置于50ml
容量瓶中定容。

2.NH4Cl-NH3H2O缓冲溶液：5g NH4Cl于水中，加入37.5ml浓氨水，配成250ml溶液。