第十二週 實驗五【W1】

第十三週 實驗五【W2】

實驗五 從廢鋁罐製備明礬

此講義僅供校內修課學生參考

化學網站版 N.T.O.U 2

第十二及十三週課程大綱

• 實驗影片欣賞

- 減壓過濾

【 http://www.youtube.com 輸入「基礎化學實驗技能」可搜尋以上影片】

• 課前注意事項

• 藥盆清點

• 實驗五步驟及注意事項

• 晶體觀察

• 數據討論及補充

http://www.youtube.com/user/ntuchemistrylabhttp://www.youtube.com/

化學網站版 N.T.O.U 3

課前注意事項

• 本週 1. 實驗五【W2】晶體觀察

第二週稱重登記數據

2. 實驗數據討論及補充

3. 複習減壓過濾操作(水流抽氣機)

• 下週 1. 準備活性碳口罩

2. 微量分注器使用操作

化學網站版 N.T.O.U 4

藥盆清點-四組一盆

• 水流抽氣機 兩組共用一台

701抽屜E下方櫃子 / 702小房間

化學網站版 N.T.O.U 5

• 步驟1~5 鋁片與KOH反應

實驗流程

反應式 )s(O2H122)4SO(KAl)O2H/K/

24SO(

3Al

)aq(4SO2H

4)OH(Al)aq(KOH

)S(1A

冷卻

2)aq(4)aq()l(2)aq()s( H3)OH(Al2K2OH6KOH2Al2

KOH(aq) ，Δ

•抽風櫃中加熱

•6杯共用1台加熱器

•請貼各組標籤

•加熱定於5或150℃

•反應至無H2再產生

剛反應

反應完

實驗五步驟及注意事項

化學網站版 N.T.O.U 6

• 步驟6 抽氣過濾，去除雜質，收集濾液

實驗流程

)s(O2H122)4SO(KAl)O2H/K/2

4SO(3

Al)aq(4SO2H

4)OH(Al)aq(KOH

)S(1A

冷卻

•布氏漏斗與抽濾瓶

緊密接合

•選用合適濾紙並以

純水濕潤

•濾液倒入100ml燒杯

•2 mL純水潤洗濾瓶 •水流抽氣機水箱裝水

(下進上出)

實驗五步驟及注意事項

化學網站版 N.T.O.U 7

• 步驟7~8 酸鹼中和

實驗流程

)s(O2H122)4SO(KAl)O2H/K/2

4SO(3

Al)aq(4SO2H

4)OH(Al)aq(KOH

)S(1A

冷卻

•澄清液體 •總體積30 mL以內 •若有雜質，趁熱以 重力過濾去除

•澄清濾液

H2SO4(aq) 煮沸

•Al (OH)3白色沉澱

實驗五步驟及注意事項

化學網站版 N.T.O.U 8

• 步驟9 結晶

實驗流程

)s(O2H122)4SO(KAl)O2H/K/2

4SO(3

Al)aq(4SO2H

4)OH(Al)aq(KOH

)S(1A

冷卻

•先緩慢冷卻

•再冰浴

【講桌提供冰塊】

•若無晶體長出，

以玻棒輕刮器壁

誘導結晶

先冷卻再冰浴

實驗五步驟及注意事項

★結晶關鍵 •過飽和 •勿擾動 •慢降溫

化學網站版 N.T.O.U 9

• 步驟10 收集產物

實驗流程

)s(O2H122)4SO(KAl)O2H/K/2

4SO(3

Al)aq(4SO2H

4)OH(Al)aq(KOH

)S(1A

冷卻

•稱重，計算產率

•自然風乾一週

【不可加熱烘乾】 【貼標籤放至講桌】

•鋁明礬回收(約5-7g)

•先清洗布氏漏斗

•迅速倒出

•95%酒精與水(1:1)混合液

清洗結晶【不可過量

化學網站版 N.T.O.U 10

1. 鋁片重量 w1 g 2. 所得鋁明礬重量 w2 g 3. 鋁明礬理論產量w3 g

4. 鋁明礬產率 w2 / w3 x 100 % = P %

【 Al 鋁的分子量：26.98 】 【 KAl(SO4)2‧12H2O 鋁明礬的分子量：474.21 】

鋁片重W1

鋁分子量 鋁明礬理論產量W3 = x 鋁明礬分子量

鋁明礬產率P% = 鋁明礬理論產量W3

實驗中鋁明礬重量W2 X 100%

實驗記錄 請注意單位及有效數字

化學網站版 N.T.O.U 11

晶體觀察

•透明帶白色的固體 •結晶為正八面體

★結晶關鍵 •過飽和 •勿擾動 •慢降溫

KAl(SO4)2‧12H2O

化學網站版 N.T.O.U 12

再結晶

KAl(SO4)2‧12H2O

以最少量熱溶劑將固體溶解，冷卻後溶解度降低，過量溶質結晶析出

化學網站版 N.T.O.U 13

數據討論與補充

• 產率不可能100% - 鋁罐的鋁並非純鋁

（含有雜質，有殘餘膠片不與反應）

- 鋁明礬為離子性化合物，部分溶於水（1 g / 7.2mL冷水），

水量愈高，溶解愈多，產率愈低

• 產率偏低 - 鋁罐外皮未磨乾淨，高估鋁重量

- 以太大量洗液潤洗燒杯或濾瓶

- 水溶液太多，溶在水中的明礬多

- 未確實將產物從濾紙上刮下

• 少數組別產率破百？ - 產物未抽氣乾燥完全

化學網站版 N.T.O.U 14

• 六方晶系 KAl3(OH)6(SO4)2

• 含氫氧根的鉀、鈉、鋁硫酸鹽礦物

• 解理面呈珍珠光澤，其餘面呈玻璃光澤

• 硬度3.5~4，灰、白、稍黃、稍紅等顏色

• 金瓜石之明礬石，在礦床及變質圍岩中呈粒狀或鱗片狀產出

• 為明礬及硫酸鉀的來源，另可提煉鋁及造紙，食品加工，淨水劑，染料等用途

自然界明礬石Alunite

化學網站版 N.T.O.U 15

鋁明礬應用

http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%98%8E%E7%9F%BE

• 被當成一種膨鬆劑，食品添加劑，用於油條、冬粉製作

• 造紙、製筆、媒染劑等

• 水質處理中，明礬用作淨水劑

原理：Al3+可水解生成氫氧化鋁Al(OH)3

膠狀沉澱，吸附水中的懸浮微粒

反應式：

Al3+ + 3H2OAl(OH)3+3H+

化學網站版 N.T.O.U 16

想想看…你學會了嗎？

• 鋁片與KOH反應完全

• 正確使用真空抽氣機

(1) 抽氣管正確連接

(2) 濾紙放中間、無空隙

(3) 先拔管、再關機

• 正確清洗晶體表面

• 鋁明礬產率計算正確

• 請培養團隊合作、溝通協調的能力

• 請學習運用知識、判斷實踐的能力

• 開始動手做實驗吧~~