人教版 (2019)选择性必修2实验活动 简单配合物的形成导学案

研究与实践：明矾晶体的制备

 (针对教材P93“研究与实践”)

材料一：晶体生长

晶体有一定的几何外形，有固定的熔点，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。一般认为晶体从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生长阶段。晶体在生长的过程中要受外界条件的影响，如涡流，温度，杂质，黏度，结晶速度等因素的影响。晶体生长的方法有多种，对于溶液而言，只需蒸发掉水分就可以；对于气体而言，需要降低温度，直到它的凝固点；对于液体，也是采取降温方式来变成固体。

材料二：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。

(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，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)为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净？

提示：防止影响晶体的生长速度和形状。若含有杂质，就在溶液中形成多个晶核，显然不利于大晶体的生长。

(2)为什么用高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液而不用90 ℃的饱和溶液？

提示：温度过高，过饱和太多会使析晶加快，不利于大晶体的生长。

(3)为什么晶体一定要悬挂在溶液的中央位置？

提示：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。

1．(2021·衢州高二检测)下列说法不正确的是(　　)

A．结晶时，若溶质的溶解度越大，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】选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，析出的晶粒就越细小，A错误；振荡容器或用玻璃棒搅拌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．(2021·南京高二检测)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。

请回答：

(1)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)步骤Ⅲ，下列操作合理的是________。

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．坩埚取下后放在石棉网上冷却待用

E．为确保称量准确，灼烧后应趁热称重

(3)步骤Ⅳ，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序________。

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

【解析】(1)步骤Ⅰ中铝与氢氧化钠反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；步骤Ⅱ中偏铝酸钠溶液与二氧化碳反应的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(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石棉网上冷却待用，不能放在桌面上，防止灼伤桌面，正确；E项，为确保称量准确，灼烧后应冷却后称重，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，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。

答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO 　(2)BCD

(3)⑥⑤④

【补偿训练】

(2021·杭州高二检测)下列关于铝及其化合物的说法中不正确的是(　　)

A．工业上冶炼金属铝时，通过在氧化铝中添加冰晶石的方法降低电解能耗

B．铝制品表面可以形成耐腐蚀的致密氧化膜保护层，因此可以用铝罐盛放咸菜，用铝罐车运输浓硫酸

C．铝合金具有密度小、强度高、塑性好等优点，广泛应用于制造飞机构件

D．在饱和明矾溶液中放入几粒形状规则的明矾晶体，静置几天后可观察到明矾小晶体长成明矾大晶体

【解析】选B。电解熔融氧化铝加冰晶石是为了降低电解液工作温度，降低电解能耗，A正确；长时间用铝罐盛放咸菜，铝表面的氧化膜会被破坏，失去保护铝的作用；浓硫酸具有强吸水性，容器口部的浓硫酸吸收空气中的水蒸气后稀释为稀硫酸，稀硫酸能溶解铝罐口部的氧化膜保护层，B错误；铝合金具有密度小、强度高、塑性好等优点，被广泛地应用于航空工业等领域，例如用于制造飞机构件，C正确；培养明矾晶体时，在饱和明矾溶液中放入几粒形状规则的明矾晶体，静置几天后可观察到明矾小晶体长成明矾大晶体，D正确。