“晶体的制备”实验分析

１８　化学教学　２００２年，第１期　“晶体的制备”实验分析　朱华英　（重庆巴蜀中学，重废４０００１３）　文章编号：１００５—６６２９【２００２）０１—００１８一ｏ２　中图分类号：Ｃ－６３３．８　文献标识码：Ｂ　１实验质疑　初中化学２１９页学生选作实验二“晶体的制　备”，让学生亲手制备大晶体，提高学生学习化学的　兴趣。但仔细深究该实验，发现教材上有许多问题　值得探讨。　（１）１００ｍＬ水里加入４０ｇ硫酸铜晶体，加热溶　解，冷却至室温后是否能有小品体析出？　（２）制备大晶体之前有没有必要一定先制备小　晶体？　（３）在硫酸铜溶液中加１ｍＬ稀Ｈ２ｓＯ４，真的是　“为了防止溶液浑浊”吗？　（４）“实验所用试剂必须纯净”，是不是指一定要　用纯净的硫酸铜来制备硫酸铜晶体？　（５）“溶液中溶质的量和温度都要适当”，何为适　当？　２晶体制备过程中的若干小实验　带着上述的问题，我们做了如下实验：　（１）在１００ｍＬ水中加入４０ｇＣｕＳ０４・５Ｈ２０，加热溶　解，冷却至室温，不见有晶体析出。　（２）在两个烧杯里分别盛相同体积的饱和ＣｕＳ０　热溶液，在一个烧杯里悬挂ＣｕＳｏ４小晶体，另一个烧　杯里悬挂一个小棉球，冷却后所得晶体的量相差不　大　（３）在盛饱和ＣｕＳＯ　热溶液的大烧杯里，分别悬　挂铜丝、铁丝、棉线作晶核，让溶液自然冷却，铜丝上　很快有ＣｕＳｏ４晶体析出；待溶液冷至室温，铜丝上析　出的硫酸铜晶体颗粒大而多，棉线上的晶体最小也　最少。　（４）在盛饱和明矾热溶液的大烧杯里，分别悬挂　铝丝、铜丝、棉球作为晶棱，让溶液自然冷却，铝丝上　很快有明矾晶体析出，接着铜丝、棉球上也有晶体析　出。不过，在铝丝上析出晶体的颗粒最大。　（５）取三支大试管，分别加入２０ｍＬ饱和热ＣｕＳｏ４　溶液，在第一支试管里加入４ｍＬ浓Ｈ　ＳＯ　，第二支试　管加入４ｍＬ浓ＨＣＩ，第三支试管不加任何酸，将三支　试管自然冷却，可以观察到第一支试管首先有晶体　析出，第二支试管最后析出晶体。待溶液彻底冷却　（至室温１后，将三支试管里的晶体进行比较并称量：　第一个试管里（加Ｈ，ｓＯ　）析出的晶体颗粒大、量多，　第二支试管（加ＨＣ１）里析出的晶体颗粒较第三支试　管（未加酸）析出的晶体颗粒小且量少。　（６）将混有明矾的硫酸铜溶于水，加热溶解配成　饱和溶液，插入铜丝作品核，自然冷却至３５℃左右　时，取出铜丝，可见析出的ＣｕＳｏｄ晶体；再在混合溶　液中插入铝丝作晶核，接着在铝丝上析出含有少量　ＣｕＳ０　的明矾晶体。（将溶液蒸发掉一部分水，可进　一步分步结晶，实现硫酸铜与明矾的分离。）如果将　得到的这两种晶体分别溶解，可用于制备硫酸铜大　晶体和明矾大晶体。　（７）取三支大试管，分别加入４０ｍＬ饱和的ＣｕＳｏ４　热溶液，都插入铜丝作晶核，将第一支试管插入冰水　中，第二支试管插入盛沸水的热水瓶中，第三支试管　自然冷却。插入冰水的试管里很快有硫酸铜晶体析　出，晶体多而碎小；插入沸水中的试管冷却缓慢，硫　酸铜结晶也缓慢，约２至３天后生成理想的大晶体。　３实验分析　（１）硫酸铜在水里的溶解度较大。２０℃时硫酸　铜的溶解度为２１　ｇ，即２０℃时１００ｍＬ水中可溶解硫　酸铜晶体（ＣｕＳｏ４・５Ｈ　０）３６ｇ。因此，从理论上讲，在　１００ｍＬ水中加４０ｇ　ＣｕＳｏ４・５　Ｈ２０，在室温（２Ｏ～２５℃）　条件下很难有“若干小晶体生成”。　（２）在大晶体的制备过程中，没有必要先单独制　备小晶体。因为制备小晶体至少需要几小时，那么，　学生制备大晶体就得需要两次（而该实验没有做两　次的必要，如果一定要小晶体，可由教师课前准备　好）。事实上，铜丝、铁丝、铝丝、棉球乃至胶线等材　料，均可代替小晶体作为溶液结晶时的“晶核”（如实　验２、３、４），特别是与溶液阳离子相同的金属丝作为　晶核最好，如ＣｕＳＯ　溶液中悬挂铜丝，明矾溶液中悬　挂铝丝，所结晶体最理想（想必是物质也具有“亲缘　性”）。　（３）教材所述“在溶液中加酸，是为了防止加热　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００２年，第１期　实验与创新思维　１９　时溶液混浊产生沉淀”是不符台事实的。不论是　ｃｕｓＯ　溶液，还是明矾溶液，水解后均显酸性，且溶　液越浓，酸度越大，不论是否加热，水解产物　Ｃｕ（ｏｕ），或Ａｌ（ＯＨ）　均不会在酸性溶液中沉淀出　来。实验５告诉我们：在ＣｕＳＯ　溶液中加入浓　ｓ０４，只是因为产生了同离子效应而使ＣｕＳＯ　的溶　解度减小，从而使析出的硫酸铜晶体数量增多；而在　ｃｕｓ０　溶液中加人浓ＨＣ｜．则是相对地稀释了ＣｕＳＯ　与明矾混合溶液，也可如实验６采取分步结晶的方　法将硫酸铜与明矾分离（还可在硫酸铜和明矾混合　溶液中分别悬挂硫酸铜小晶体和明矾小晶体，由于　物质结构的相似性，晶体会有选择性地分别形成硫　酸铜和明矾两种晶体）。因此，制备大晶体的实验所　用试剂没有必要“必须纯净　：　（５）由于硫酸铜或明矾随温度升高，溶解度增加　很大（１００ｍＩ．水加热到９０℃时可溶解８０多克硫酸铜　溶液，降低了它的浓度，从而使析出的硫酸铜晶体偏　少。（如果要利用有限的ＣｕＳ仉来制备ＣｕＳＯ　晶体，　可采取加Ｈ，ＳＯ　的方法。）　晶体；明矾加热后可溶解在自己的结晶水里），因此，　在制备大晶体时，先配制成７０～８０℃的饱和溶液，　自然冷却，可得到较好的晶体（因为温度过高，饱和　溶液中所含溶质的量就很大，自然冷却时，结晶速度　（４）结晶是分离提纯物质的一种方法。如果溶　液中有不溶于水的杂质，可采取过滤的方法除去不　溶物。若饱和溶液中含有少量可溶性盐的杂质，而　过快，量过多，晶体碎小，不利于形成完整的大晶体；　而温度过低，析出的晶体少，晶体不易长大）。但是，　如果把高温下的饱和溶液放在热水中自然冷却，晶体　析出的过程缓慢而均匀，这样制得的大晶体最为理　想，也可以说，这是制理想大晶体的重要方法和经验。　这些可溶性杂质盐在常温下只要达不到饱和，就不　可能有晶体析出，当然也不会影响大晶体的生长。　如果某物质中含有较多的其他可溶性盐，如硫酸铜　淀粉还原氧化铜实验方法及现象分析　娄善平　‘日照一中，山东日照２７６Ｓｏｏ）　文章编号：１００５—６６２９（２０ｏ２）０１—０ｏｉ９一ｏ１　中图分类号：Ｇ６３３　８　文献标识码：Ｂ　１实验目的　铁架台上。　培养学生根据实验现象，分析、比较、综合得出　实验结论的能力（本实验涉及到了干馏、炭化及木　（４）点燃酒精灯，在试管底部均匀加热。　（５）待试管内物质变为红色时，撤下酒精灯，且　迅速在乳胶管上夹上止水夹，防止冷却时空气涌人　使被还原出的铜重新氧化。　４实验现象　炭、氢气、一氧化碳还原氧化铜的知识，学生须具有　较强的学科内综台能力，才能得出正确的实验结　论）。　２实验用品　加热氧化铜和淀粉混合物不到１ｍｉｎ，就可以观　察到试管内有白雾产生；紧接着试管内的混台物质　试管（１５ｎｕｎ×１　５０ｍｍ）、铁架台（附铁夹）、单孔塞　（孔内须有一段玻璃管）、乳胶管、止水夹、酒精灯、火　迅速膨胀，且变为蓬松蜂窝状的红色物质，整个实验　过程约３ｒａｉｎ。　柴、棉花　淀粉、氧化铜　３实验方法　５现象分析　（１）在单孔塞的外端玻璃管上套一段乳胶管。　（２）取半药匙干燥的氧化铜粉末和三药匙干燥　的淀粉粉束混合均匀，小心地放人试管内，用手指轻　该实验中淀粉在加热时发生了类似木材的干馏　和炭化反应，这一过程既有水产生（这就是试管内的　白雾产生的原因），又有大量的还原性气体（如氢气、　一氧化碳等）产生，这些还原性气体既使氧化铜得以　弹试管，使药品均匀地平摊在试管底部。　（３）在试管口处塞人小团棉花（防止加热时混合　物粉末外窜堵塞导管），塞上单孔塞，将试管固定在　还原，又使反应混合物膨胀，从而使还原出的铜为蓬　松蜂窝状，另外部分炭也参加了氧化铜的还原反应　（因为新生成的炭活性较强）：