明矾热水的实验原理及实验条件

明矾热水的实验原理及实验条件

1明飞碱al3+水解法关于明池水处理，人们普遍认为明池水中含有大量水分，并且可以储水，形成聚类于al（h）3。教材一般也用下式表示:但严宣申先生指出,若是水中“没有”少量HCO3-,则溶解了的明矾,不可能因Al3+水解而生成Al(OH)3。那么,明矾究竟能不能水解得到氢氧化铝胶体?九年级《化学》上册水的净化课题中有下述“活动与研究”:取3个烧杯,各盛大半烧杯浑浊的天然水(湖水、河水或井水等),向其中2个烧杯中各加入3药匙明矾粉末,搅拌溶解后,静置,观察现象。在实际教学中往往需等待时间较久,且净水效果并不理想,致使后续的探究活动受到影响。如何有效的突显出明矾的净水效果呢?为此,笔者对明矾净水的实验原理及实验条件进行了探讨,以期为广大教师提供参考。2稳定性测定实验为了能正确回答明矾究竟能否水解得到氢氧化铝胶体,我们设计了如下的实验:[实验1]取两支试管,(1)装15mL自来水,(2)装15mL蒸馏水,分别滴入2d饱和明矾溶液,用激光笔分别照射两支试管。发现:试管(1)有微弱的丁达尔效应且一段时间后变浑浊;试管(2)内的蒸馏水无任何异样现象,加热煮沸,仍无丁达尔效应。[实验2]取一支试管(3),装15mL蒸馏水,滴入2d饱和明矾水溶液,滴加1d饱和碳酸氢钠或碳酸钠溶液,立即出现浑浊且有明显的丁达尔效应。试管(2)实验说明纯净的明矾溶液不能水解生成Al(OH)3胶体,试管(1)和试管(3)出现浑浊,是由于溶液中含有少量的HCO3-和CO32-,能与Al3+发生双水解反应,生成氢氧化铝白色胶状沉淀。据此,笔者认为,明矾一般能净化含有较多悬浮杂质的天然水,这种天然水含有较多的碳酸盐、碳酸氢盐,所以,明矾净水的化学原理应为:明矾溶于水后,产生的Al3+与天然水中的HCO3-和CO32-发生反应(双水解),可生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体将水中悬浮的杂质吸附聚沉。3水、水质的杂质影响明矾净水效果的因素比较复杂,主要包括:水温、水的pH、水中杂质的性质和浓度、明矾的用量等。考虑到实际教学需要,我们主要从下面几方面来探究明矾净水效果。3.1u3000酸、碱、碱分别沉降结晶根据溶度积原理,溶液的pH对氢氧化铝胶体的形成有很大的影响。因此,调节悬浊液的H+浓度,可能会改变悬浮固体小颗粒的沉降速度。取同一悬浊液,pH从4～11进行调节,滴加3d饱和明矾溶液,用威尼尔混浊度传感器(VernierTRB-BTA)测量净水6min前后悬浊液的浊度,实验结果见表1和图1所示(选取四种具代表性的曲线)。从表1和图1我们能发现:⑴pH=4.4,几乎没有氢氧化铝胶体生成,浊度的变化是自然沉降所导致的。⑵pH=6.5～7.6,缓慢产生氢氧化铝胶体,浊度也随之缓慢增大,但在6min内尚未及时沉降。⑶pH在9.4～11.0,迅速产生氢氧化铝胶体,浊度快速增大,约2min左右迅速沉降,6min内悬浊液变得较澄清。因此,若想在较短时间看到明矾净水的理想效果,可将悬浊液的pH调节到9.4～11.0间。3.2u3000酸、碱分别加入不同的净水液调节悬浊液的pH=10.5,量取15mL浊液倒入比色瓶中,根据表2的用量滴加饱和明矾溶液,旋上盖子,上下颠倒几次后放进威尼尔混浊度传感器的槽中,测量净水6min前后悬浊液的浊度,实验结果见表2和图2所示。从表2和图2我们可以看出:15mL悬浊液所需要的饱和明矾溶液的用量为2d～4d,净水效果理想;加入1d因量过少或加入8d则量过多,净水效果均不理想。因此,净化15mL悬浊液滴加饱和明矾溶液2d～4d为宜。3.3助凝剂的筛选悬浊液的酸度调节为pH=10.5,取15mL悬浊液后按表3加入助凝剂,然后滴加4d明矾溶液。我们试验了以下3种助凝剂对明矾净水效果的影响,实验结果见表3和图3所示。从表3和图3我们可以发现:3种助凝剂能不同程度的提高明矾净水效果,饱和Na2CO3溶液的助凝效果显著高于Na2SiO3和NaHCO3,其次为NaHCO3。因此,在课堂教学中,可滴加2d～3d饱和Na2CO3或NaHCO3溶液来提高明矾净水的效果。4等弱酸根离子形成氢氧化铝胶体综上实验,笔者认为:明矾之所以能净化天然水,是因明矾溶解于水后产生的Al3+与天然水中的HCO3-和CO32-等弱酸根离子发生双水解反应,生成了氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体将水中悬浮的杂质吸附聚沉。在教学中,