废旧易拉罐制明矾
【实验目的】
(1)了解绿色化学理念,学习变废为宝,合理利用废旧易拉罐
(2)了解明矾的制备方法
(3)熟悉普通过滤,抽滤,蒸发结晶等操作
【实验原理】
绿色化学又称“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”,是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。
明矾:K2SO4·12H2O,又称白矾,钾矾,钾明矾,无色立方晶体,外表呈八面体,密度1.757g/cm3,熔点92.5C,溶于水,不溶于乙醇。
明矾有抗菌作用,收敛作用,可用作中药,制备铝盐,发酵粉,油漆,鞣料,澄清剂,媒染剂,造纸,防水剂等,还可用于食品添加剂。
易拉罐:铝制易拉罐主要成分有铝,硅以及少量的锰
铝是两性元素,既能溶于酸,又能溶于强碱,将其溶于浓氢氧化钾溶液后得可溶性的四羟基合铝酸钾K[Al(OH)4],再用稀H2SO4调节pH值,可将之转化为氢氧化铝Al(OH)3,氢氧化铝可溶于硫酸,生成硫酸盐。
硫酸铝能同碱金属硫酸盐如K2SO4在水溶液中结合生成溶解度较小的同晶复盐,即明矾。
冷却溶液时,明矾结晶出来。
整个过程涉及的化学方程式有:2Al+2KOH+2H2O==2KAlO2+3H2↑
2KAlO2+H2SO4+2H2O==2Al(OH)3↓+K2SO4
18H2O+K2SO4+2Al(OH)3+3H2SO4==2KAl(SO4)2·12H2O
利用Al2(SO4)3,K2SO4,KAl(SO4)2在水中溶解度的差异进行分离,用无水乙醇进行溶剂置换使明矾结晶出来。
【实验仪器与试剂】
仪器:100mL烧杯,25mL量筒,10mL量筒,三角漏斗,布氏漏斗,抽滤瓶,表面皿,蒸发皿,电子台秤,磁力搅拌加热器。
试剂:H2SO4(3mol/L),KOH(1mol/L),1:1的H2SO4,K2SO4(s),无水乙醇,pH试纸,易拉罐
【实验步骤】
氢氧化铝的制备
取废旧易拉罐的铝片,打磨并剪碎。
称取1.0g的剪碎的易拉罐,取40mL KOH溶于100mL烧杯中,水浴加热(反应激烈,防止溅出),分批加入碎易拉罐,并不断搅拌至无气泡产生。
反应完毕后,趁热用普通三角漏斗过滤
在上述溶液中逐渐加入3mol/L的H2SO4,调节溶液pH为7~8。
此时溶液中生成大量的白色氢氧化铝沉淀,用布氏漏斗抽滤并用蒸馏水洗涤。
KAl(SO4)3·12H2O的合成与结晶
取过滤后的固体于蒸发皿,加入1:1H2SO4 8mL,加热溶解,再加入3.2g K2SO4(补充溶液中的K2SO4),加热溶解。
将所得溶液在空气中自然冷却,加入5mL无水乙醇,待结晶完全后,抽滤,用1:1的水-乙醇洗涤晶体
用滤纸将晶体吸干,称重并计算产率
注意:对于杂质
Si在制备过程中发生如下变化:
Si+2KOH+H2O==K2SiO3+2H2↑
K2SiO3+H2SO4==H2SiO3↓+K2SO4
H2SiO3在(4)除去
Mn不溶于KOH在(1)除去
参考文献:【1】李梅.梁竹梅.韩莉.化学实验与生活——从实验中了解化学化学工业出版社【2】。