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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。
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？
3.为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？
4.试讨论快速制备明矾晶体的条件。
1.某化学兴趣小组制备明矾大晶体流程如图：
Al(OH)3
明矾小晶体
明矾大晶体
步骤Ⅲ，选出在制备规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序(填序号)。
①迅速降至室温 ②用玻璃棒摩擦器壁 ③配制90 ℃的明矾饱和溶液 ④自然冷却至室温 ⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央 ⑥配制高于室温10~15 ℃的明矾饱和溶液
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。 (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”)。
3.某化学实验小组用AlCl3溶液制备明矾晶体［KAl(SO4)2·12H2O］。实验过程如下：
(1)配制AlCl3溶液
(2)分离提纯AlCl3
用如图所示装置制备HCl气体，并通入AlCl3溶液中使AlCl3·6H2O晶体析出，从而与可溶杂质分离。
①与分液漏斗相比，仪器a的优点是________________________________。
②通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和_______________。
③洗涤时，合适的洗涤剂是________________。
④为得到纯净的AlCl3·6H2O，宜采用的干燥方式是___________________________。
(3)明矾的制备
将AlCl3·6H2O加热溶解，同时加入过量K2SO4固体，再经过__________、、洗涤、干燥即可得到KAl(SO4)2·12H2O。
答案精析
结果与讨论
1.明矾是无色透明的晶体，呈八面体形状。
2.若仪器不干净或尘埃落入，都会干扰结晶。
3.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.(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。
应用体验
1.⑥⑤④
解析步骤Ⅲ中在制备规则明矾大晶体过程中，需要配制高于室温10~15℃的明矾饱和溶液，选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央，自然冷却至室温，让明矾小晶体逐渐长大。
2.(1)NaCl KNO3 加少量水溶解再进行热过滤(蒸发结晶) (2)KNO3 NaCl (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N
。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。
3.(2)①平衡气压，使液体顺利流下 ②增加c(Cl-)，有利于AlCl3·6H2O结晶 ③饱和氯化铝溶液 ④减压干燥(或低温干燥) (3)冷却结晶 过滤
解析(2)②通入HCl可以抑制AlCl3水解，增大了溶液中氯离子浓度，可以降低AlCl3的溶解度，使其以AlCl3·6H2O晶体形式析出。③洗涤时，为了减少AlCl3·6H2O晶体的损失，由于AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚，应该选择饱和氯化铝溶液进行洗涤。④AlCl3·6H2O晶体受热易分解，为得到纯净的AlCl3·6H2O，可以采用的干燥方式是低温干燥或减压干燥。(3)将AlCl3·6H2O加热溶解，同时加入过量K2SO4固体，再经过冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到KAl(SO4)2·12H2O。
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