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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），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。
1. 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？
提示：若仪器不干净或尘埃落入，都会干扰结晶。用硬纸片盖好玻
璃杯的目的是防止落入尘埃。
2. 为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？
提示：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。
3. 试讨论快速制备明矾晶体的条件。
提示：（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。若含有杂质，就会在溶液中形成多个晶
核，这样不利于大晶体的生长。
1. 下列说法不正确的是（　　）
A. 结晶时，溶质的溶解度越大，溶液的浓度越高，溶剂的蒸发速度
越快，溶液的冷却速度越快，析出的晶体颗粒就越细小
B. 为了使过饱和溶液中析出晶体，可用玻璃棒搅动溶液或者振荡容
器
C. 培养明矾晶体时，为得到较大颗粒的晶体，应自然冷却，并静置
过夜
D. 重结晶过程中产生的母液虽然含有杂质，但仍应将母液收集起来
进行适当处理，以提高产率
解析：　晶体颗粒的大小与结晶条件有关，溶质的溶解度越小，
溶液的浓度越高，溶剂的蒸发速度越快，溶液的冷却速度越快，析
出的晶粒就越细小，A错误；振荡容器或用玻璃棒搅动溶液可打破
平衡促使晶体析出，B正确；自然冷却，可使晶粒生长，则培养明
矾晶体时，应使饱和溶液缓慢冷却才能得到较大颗粒的晶体，C正
确；重结晶过程中产生的母液虽然含有杂质，但仍含有溶质，为防
止浪费资源，仍应将母液收集起来，进行适当处理，以提高产率，
D正确。
2. （2024·绍兴高二检测）某实验小组设计实验制备明矾大晶体，方
案如下：
A. 培养晶体的明矾饱和溶液应比室温高10～20 ℃
B. 明矾晶核一定要悬挂在溶液中央
C. 所用仪器都要用蒸馏水洗涤，溶液不能用自来水配置
D. 铬钾矾晶体在明矾晶体表面析出，说明两者晶体结构相似
解析：温度过高，会使析晶加快，不利于大晶体的生长，A错误。
下列说法不正确的是（　　）
3. 要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可选择如下操作中的（　　）
A. 配制比室温高10～20 ℃明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明矾小晶
核，静置过夜
B. 在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶
C. 室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜
D. 进行快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出
解析：　配制比室温温度高的明矾饱和溶液，当温度降低时，溶
液的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒
的明矾晶体，而在沸水中配制饱和溶液或快速蒸发明矾饱和溶液至
大量晶体析出，析出的只是很小的明矾晶体，室温下，在明矾饱和
溶液中投入明矾小晶核，静置过夜，不会有晶体析出。
4. 某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流
程如下：
已知：AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解
度如表。
温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90
溶解度/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109
请回答：
（1）写出步骤Ⅰ中的化学方程式：
。
步骤Ⅱ中生成Al（OH）3的离子方程式：
。
2Al＋2NaOH＋6H2O
2Na[Al（OH）4]＋3H2↑　
[Al（OH）4]－＋
CO2 Al（OH）3↓＋HC 　
解析：步骤Ⅰ中铝与氢氧化钠反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O 2Na[Al（OH）4]＋3H2↑；步骤Ⅱ中四羟基合铝酸钠溶液与二氧化碳反应的离子方程式为[Al（OH）4]－＋CO2 Al（OH）3↓＋HC 。
（2）关于步骤Ⅲ，下列操作合理的是 （填字母）。
A. 坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al（OH）3灼烧
B. 为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重
C. 若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳
D. 坩埚取下后放在陶土网上冷却待用
E. 为确保称量准确，灼烧后应趁热称重
BCD　
解析：A项，坩埚洗净后，需要擦干，否则灼烧时容易使坩埚炸裂，错误；B项，为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重，氢氧化铝完全分解，正确；C项，若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳，防止坩埚遇冷炸裂，正确；D项，热的坩埚取下后放在陶土网上冷却待用，不能直接放在桌面上，防止灼伤桌面，正确；E项，为确保称量准确，灼烧后应先冷却至室温再称重，错误。
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10～20 ℃的明矾饱和溶液并自然冷却到比室
温高3～5 ℃
（3）步骤Ⅳ中，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并
排序 （用序号表示）。
⑥⑤④　
解析：步骤Ⅳ中在培养规则明矾大晶体过程中，需要配制高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液并自然冷却到比室温略高3～5 ℃时，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。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），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。
1.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？
2.为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置？
3.试讨论快速制备明矾晶体的条件。
1.下列说法不正确的是（　　）
A.结晶时，溶质的溶解度越大，溶液的浓度越高，溶剂的蒸发速度越快，溶液的冷却速度越快，析出的晶体颗粒就越细小
B.为了使过饱和溶液中析出晶体，可用玻璃棒搅动溶液或者振荡容器
C.培养明矾晶体时，为得到较大颗粒的晶体，应自然冷却，并静置过夜
D.重结晶过程中产生的母液虽然含有杂质，但仍应将母液收集起来进行适当处理，以提高产率
2.（2024·绍兴高二检测）某实验小组设计实验制备明矾大晶体，方案如下：
下列说法不正确的是（　　）
A.培养晶体的明矾饱和溶液应比室温高10～20 ℃
B.明矾晶核一定要悬挂在溶液中央
C.所用仪器都要用蒸馏水洗涤，溶液不能用自来水配置
D.铬钾矾晶体在明矾晶体表面析出，说明两者晶体结构相似
3.要得到较大颗粒的明矾晶体，在结晶时可选择如下操作中的（　　）
A.配制比室温高10～20 ℃明矾饱和溶液，然后浸入悬挂的明矾小晶核，静置过夜
B.在沸水中配制明矾饱和溶液，然后急速冷却结晶
C.室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜
D.进行快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出
4.某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流程如下：
已知：AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如表。
温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90
溶解度/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109
请回答：
（1）写出步骤Ⅰ中的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。
步骤Ⅱ中生成Al（OH）3的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　。
（2）关于步骤Ⅲ，下列操作合理的是　　　　　（填字母）。
A.坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al（OH）3灼烧
B.为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重
C.若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳
D.坩埚取下后放在陶土网上冷却待用
E.为确保称量准确，灼烧后应趁热称重
（3）步骤Ⅳ中，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序　　　　（用序号表示）。
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10～20 ℃的明矾饱和溶液并自然冷却到比室温高3～5 ℃
研究与实践　明矾晶体的制备
思考与讨论
1.提示：若仪器不干净或尘埃落入，都会干扰结晶。用硬纸片盖好玻璃杯的目的是防止落入尘埃。
2.提示：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。
3.提示：（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。若含有杂质，就会在溶液中形成多个晶核，这样不利于大晶体的生长。
针对训练
1.A　晶体颗粒的大小与结晶条件有关，溶质的溶解度越小，溶液的浓度越高，溶剂的蒸发速度越快，溶液的冷却速度越快，析出的晶粒就越细小，A错误；振荡容器或用玻璃棒搅动溶液可打破平衡促使晶体析出，B正确；自然冷却，可使晶粒生长，则培养明矾晶体时，应使饱和溶液缓慢冷却才能得到较大颗粒的晶体，C正确；重结晶过程中产生的母液虽然含有杂质，但仍含有溶质，为防止浪费资源，仍应将母液收集起来，进行适当处理，以提高产率，D正确。
2.A　温度过高，会使析晶加快，不利于大晶体的生长，A错误。
3.A　配制比室温温度高的明矾饱和溶液，当温度降低时，溶液的溶解度也降低，析出的明矾会附着在小晶核上，得到较大颗粒的明矾晶体，而在沸水中配制饱和溶液或快速蒸发明矾饱和溶液至大量晶体析出，析出的只是很小的明矾晶体，室温下，在明矾饱和溶液中投入明矾小晶核，静置过夜，不会有晶体析出。
4.（1）2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑　[Al（OH）4]－＋CO2Al（OH）3↓＋HC　（2）BCD　（3）⑥⑤④
解析：（1）步骤Ⅰ中铝与氢氧化钠反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑；步骤Ⅱ中四羟基合铝酸钠溶液与二氧化碳反应的离子方程式为[Al（OH）4]－＋CO2Al（OH）3↓＋HC。（2）A项，坩埚洗净后，需要擦干，否则灼烧时容易使坩埚炸裂，错误；B项，为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重，氢氧化铝完全分解，正确；C项，若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳，防止坩埚遇冷炸裂，正确；D项，热的坩埚取下后放在陶土网上冷却待用，不能直接放在桌面上，防止灼伤桌面，正确；E项，为确保称量准确，灼烧后应先冷却至室温再称重，错误。（3）步骤Ⅳ中在培养规则明矾大晶体过程中，需要配制高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液并自然冷却到比室温略高3～5 ℃时，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。
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