硫酸铝钾大晶体制备

硫酸铝钾大晶体制备

实验目的

1、了解制备硫酸铝钾的原理及过程

2、了解从水溶液中培养大晶体的方法，制备硫酸铝钾大晶体，学会及时处理问题的技能。实验中细致摸索条件。

3、熟练掌握溶解、结晶、抽滤等基本操作。

试剂

铝片 NaOH(S)

H2SO4（3mol/L 1:1） 浓硫酸 K2SO4 (S) KOH(S)

实验原理

1、KAl （SO4）2的制备

2、明矾籽晶培养

保持溶液在一个适当的过饱和度，在一定温度下通过溶剂蒸发使晶体析出，静置一段时间使籽晶形成完整晶型。

3、大晶体制备

通过加热与溶解调解母液的浓度及温度至合适的值，将饱和溶液在室温下静置，靠溶剂的自然挥发来创造溶液的准稳定状态，人工投放晶种让之逐渐长成单晶。

↑+→++2423)(2622H OH NaAl O H NaOH Al 4223424)(2 SO H 2NaAl(OH)SO Na O H OH Al ++?→?+O H SO Al OH Al SO H 23423426)()(23+→+O H SO KAl O H SO K SO Al 22424234212)(224)(?→++

利用原料和硫酸铝钾的溶解度与温度之间的关系可以计算出所需要的原料量。

实验过程

1、Al2(SO4)3的制备

加热

抽滤

至反应基本完全

溶解度曲线

O

H SO

KAl 224

12)(

2.籽晶制备

I. 取20克产物放入烧杯，加水200ml 并加热至沸腾，在烧杯口上架一根玻

璃棒，然后把一根尼龙线悬于溶液中间。

II. 把溶液置于不易振荡，易蒸发的地方，在烧杯口盖上一张滤纸以防止灰尘

的进入，静置1～2天。

III. 把线绳上较小，不规则的籽晶去掉，留 下较大的，八面体形状的籽晶。

3.大晶体的培养

①把取出籽晶后的溶液加热，使烧杯底部的小晶体溶解，并持续加热一小段时间。 ②将溶液冷却至30～40℃，若溶液析出晶体，则过滤晶体，若溶液没有饱和则需加入 KAl(SO4)2?12H2O 再加热，直至把溶液配成30～40℃的饱和溶液。在此温度时有利于籽晶快速长大，同时不至于晶体在室温升高时溶解。 ③把籽晶轻轻吊在饱和液并处于溶液中间。

④多次重复①②③，直至得到无色、透明、八面体形状的硫酸铝钾大晶体。在晶体生长过程中，应经常观察，若发现籽晶上又长出小晶体，应及时去掉。若杯底有晶体析出也应及时滤去，以免影响晶体生长。

以下是在实验中的附图

2SO 4

水浴加热

沉淀溶解

铝与氢氧化钠的反应

抽滤得到偏铝酸钠溶液

pH控制使氢氧化铝沉淀达到最大

抽滤得到氢氧化铝沉淀

用浓硫酸溶解氢氧化铝并加入硫酸钾

得到硫酸铝钾晶体实验结果

讨论

首先，从原理上来讨论一下这个实验。

我们常说的沉淀根据物理性质（沉淀颗粒的大小）来分，可以分为晶型沉淀（0.1~1um）和无定型沉淀（<0.1um）。构晶离子在成核作用下形成晶核，晶核经历长大的过程就形成了沉淀颗粒。如果晶核的成长是按一定方向定向排列，则形成晶体沉淀。

而成核过程分为两种，一种是均相成核，溶质从均匀液相中自发产生晶核。另一种是异相成核，溶质因为外来杂质的影响形成晶核。

产生晶核以后，过饱和的溶质在晶核上聚集起来，晶核逐渐成长为沉淀颗粒。而最终得到的沉淀类型则受到晶核形成速度v的影响。当晶核形成速度v<晶核成长速度时，获得较大的沉淀颗粒，定向排列形成晶型沉淀；而当晶核形成速度v很快的时候，形成大量的微晶，得到细小的胶状沉淀。

v=K(Q-S)/S

Q表示溶质的总浓度，S表示晶核的溶解度，K为与沉淀性质、温度、介质有关的常数，（Q-S）为过饱和度，（Q-S）\S为相对过饱和度

因而相对过饱和度越小，晶核形成速度越慢，可以得到较大颗粒的沉淀。各种沉淀都有一个能大量产生晶核的相对过饱和极限值，称为临界值，控制相对过饱和度在临界值一下，常常能得到大颗粒的沉淀。

通过查阅资料，得知结晶要成功的进行操作，主要由四个方面决定：1.溶解度和相的关系；2.晶体悬浮液的流体动力学；3.介稳态极限和成核特征；4.晶体生长速率。为达到制取大晶体的目的，主要就要从过饱和度，晶体成核以及晶体生长三个方面来研究。

图中AB线为普通的溶解度曲线，CD线代表溶液过饱和而能自发的产生晶核的浓度曲线（超溶解度曲线），它与溶解度曲线大致平行。这两根曲线将浓度-温度图分割为了三个区域。在AB曲线下世稳定区，在此区中溶液尚未达到饱和，因此没有结晶的可能。AB线以上为过饱和溶液区，此区又分为两个部分：在AB与CD线之间称为介稳区，在这个区域中，不会自发地产生晶核，但如果溶液中已经加入了晶种，这些晶种就会长大。CD线以上是不稳区，在此区域中，溶液能自发地产生晶核。若原始浓度为E的洁净溶液在没有溶剂损失的情况下冷却到F点，溶液刚好达到饱和，但不能洁净，因为它还缺乏作为推动力的过饱和度。从F点继续冷却到G点的一段期间，溶液经过介稳区，虽已处于过饱和状态，但仍不能自发的产生晶核。只有冷却到G点后，溶液才能自发地产生晶核，越深入不稳区，自发产生的晶核也越多。由此可见，超溶解度曲线及介稳区、不稳区对结晶过程有重要的意义。

对于本实验，通过植入籽晶，依靠晶体的长大和溶剂的自然挥发来保证一定的过饱和度。如果能控制过饱和度在介稳区内，则可以使植入籽晶成长为一颗较大的单晶。

在实际的晶体培养过程中，我做了几组实验，通过控制溶液的浓度，来寻找比较合适的溶液浓度。均使用了20g的硫酸铝钾，分别溶解在130ml、110ml、90ml和70ml的蒸馏水中，再将选好的籽晶放入此浓度的溶液中进行培养。发现在130ml溶液中的晶体并未长大；在110ml溶液中的晶体长大也不明显；在90ml 溶液中的晶体有明显的长大，绳子上几乎没出现其他小晶粒，在杯底形成少量晶体；在70ml溶液中培养的晶体，在又绳上产生了大量籽晶，在杯底也出现很多晶体沉淀。因而，在后续的晶体培养中，全部选取了20g硫酸铝钾90ml水这个

浓度进行晶体的培养，定期出去杯底的硫酸铝钾结晶。

但是在随后的观察中发现，如果保持此状态不变，当晶体成长到一定大小以后就不会再生长，必须适当的增加溶液浓度（溶入少许硫酸铝钾晶体），才能使晶体继续生长。

这就是对这个实验的一些总结和讨论。

实验一-硫酸铝钾大晶体的制备

实验一-硫酸铝钾大晶体的制备

实验一、硫酸铝钾大晶体制备 一、实验目的 1、了解制备硫酸铝钾的原理及过程 2、了解从水溶液中培养大晶体的方法，制备硫酸铝钾大晶体，学会及时处理问题的技能。实验中细致摸索条件。 3、熟练掌握溶解、结晶、抽滤等基本操作。 二、试剂 铝片、NaOH(S)、H 2SO 4（3mol/L ，1:1）、K 2SO 4 (S) 、 尼龙线 三、实验原理 1、KAl （SO4）2的制备 2、明矾籽晶培养 保持溶液在一个适当的过饱和度，在一定温度下通过溶剂蒸发使晶体析出，静置一段时间使籽晶形成完整晶型。 3、大晶体制备 通过加热与溶解调解母液的浓度及温度至合适的值，将饱和溶液在室温下静置，靠溶剂的自然挥发来创造溶液的准稳定状态，人工投放晶种让之逐渐长成单晶。 ↑+→++2423)(2622H OH NaAl O H NaOH Al 4223424)(2 SO H 2NaAl(OH)SO Na O H OH Al ++?→?+O H SO Al OH Al SO H 23423426)()(23+→+O H SO KAl O H SO K SO Al 22424234212)(224)(?→++

利用原料和硫酸铝钾的溶解度与温度之间的关系可以计算出所需要的原料量。 四、实验过程 1、Al 2(SO4)3的制备 溶解度曲线 O H SO KAl 22412)( ?

2. KAl(SO4)2·12H 2O 的制备 将Al 2(SO 4)3溶液与6.5g K 2SO 4 配成的饱和溶液相混合，搅拌均匀，充分冷却后，减压抽滤，尽量抽干，称量，计算产率(硫酸铝钾的理论产值为35.1g)。KAl(SO 4)2·12H 2O 易溶于水，抽滤时，不可再用水冲洗，以免损失KAl(SO 4)2·12H 2O 。 3.籽晶制备 I. 取20克产物放入烧杯中(在40摄氏度，一个标准大气压下，明矾溶解度 为11.7g)，加入适量的水（理论值约为170ml ，实际加水约100mL ，若加水过多，蒸发结晶会比较耗时间）并加热至沸腾，在烧杯口上架一根玻 溶解 250mL 4.5gNaOH 60mL 水 Al 屑 分批加入 至反应基本完全 20-30mL 水 趁热抽滤 250mL 滤液 3mol/L H 2SO 4 至pH8-9 趁热抽滤 加热沸腾 加热 抽滤 250mL Al(OH)3 20mL 1:1H 2SO 4 Al 2(SO 4)3溶液 水浴加热 沉淀溶解

高中化学物质制备实验总结

物质的制备 一、常见气体的实验室制备 1、气体发生装置的类型 （1）设计原则：根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。 （2）装置基本类型： 装置类型固体反应物（加热）固液反应物（不加热）固液反应物（加热）装置 示意图 典型气体O2、NH3、CH4等H2、CO2、H2S等。Cl2、HCl、CH2=CH2等 操作要点（l）试管口应稍向下倾斜， 以防止产生的水蒸气在管口 冷凝后倒流而引起试管破 裂。 （2）铁夹应夹在距试管口 l/3处。 （3）胶塞上的导管伸入试管 里面不能太长，否则会妨碍 气体的导出。 （1）在用简易装置时，如用长 颈漏斗，漏斗颈的下口应伸入 液面以下，否则起不到液封的 作用； （2）加入的液体反应物（如酸） 要适当。 （3）块状固体与液体的混合物 在常温下反应制备气体可用启 普发生器制备。 （1）先把固体药品加入烧 瓶，然后加入液体药品。 （2）要正确使用分液漏斗。 （3）几种气体制备的反应原理 1 O22KClO3 2KCl+3O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O22H2O+O2↑ 2、NH32NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O NH3·H2O NH3↑+H2O 3、CO2CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 4、SO2Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O 5、NO2Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 6、NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 7、Cl2MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O

薄膜材料制备原理技术及应用

平均自由程：气体分子在两次碰撞的时间里走过的平均距离。（λ=1 nπd ）。 气体分子通量：气体分子对单位面积表面的碰撞频率，也即 单位面积上气体分子的通量。（Φ=nv a 4=N a p 2πMRT 此结果又称为 克努森方程） 流导：真空管路中气体的通过能力。 真空泵的抽速：定义，S p=Q p p为真空泵入口处的气体压力，Q为单位时间内通过真空泵入口的气体流量。 Pvd：利用某物理过程，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。 Cvd：利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。 在完整的单晶衬底上延续生长单晶薄膜的方法被称为外延生长。 旋片式机械真空泵、罗茨泵以及涡轮分子泵是机械式气体输运泵的典型例子，而油扩散泵则属于气流式气体输运泵。捕获式真空泵包括低温吸附泵、溅射离子泵等。 电偶规、电阻规（皮拉尼规）原理：以气体的热导率随气体的压力变化为基础而设计。缺点：在测量区间内指示值呈非线性，测量结果与气体种类有关，零点漂移严重。优点：结构简单，使用方便。 真空体系的构成：真空室、测量室、阀门……

阴影效应：蒸发出来的物质将被障碍物阻挡而不能沉积到衬底上。害处：破坏薄膜沉积的均匀性、受到蒸发源方向性限制，造成某些位置没有物质沉积。利用：目的性使用一定形状的掩膜，实现薄膜选择性的沉积。 单质、化合物蒸发存在的问题及解决：成分偏差，易于蒸发的组元优先蒸发将造成该组元的不断贫化，进而蒸发率不断下降。解决;1,使用较多的物质作为蒸发源，即尽量减少组元成分的相对变化率。2，向蒸发源不断少量添加被蒸发物质（使物质组元得到瞬间同步蒸发）3，利用加热至不同温度的双蒸发源或多蒸发源的方法，分别控制和调节每个组元的蒸发速率。 蒸发沉积纯度取决于：1蒸发源物质的纯度2加热装置，坩埚等可能造成的污染3真空系统中的残留气体。 电子束蒸发装置：电阻加热装置有来自坩埚，加热元件以及各种支撑部件可能的污染，其热功率及温度也有一定的限制，不适合高纯度或难熔物质的蒸发。电子束蒸发发可以克服。缺点：电子束的绝大部分能量被坩埚的水冷系统带走，其热效率较低。过高的加热功率也会对整个薄膜沉积系统形成较强的热辐射 等离子体：一种电离气体，是离子、电子和高能粒子的集合，整体显中性。它是一种由带电粒子组成的电离状态，亦称为物质的第四态。

高中化学选修三_晶体结构与性质

晶体结构与性质 一、晶体的常识 1.晶体与非晶体 得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出 特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等） ③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法） 2.晶胞--描述晶体结构的基本单元.即晶体中无限重复的部分 一个晶胞平均占有的原子数=1 8×晶胞顶角上的原子数+1 4×晶胞棱上的原子+1 2×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心内的原子数 思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I 2)、金刚石(C)晶胞的示意图.它们分别平均含几个原子？ eg ：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al 2O 3·SiO 2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。晶体的各向异性主要表现在（ ） ①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（ ） A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体一定是无色透明的固体 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.固体SiO 2一定是晶体 3.下图是CO 2分子晶体的晶胞结构示意图.其中有多少个原子？

二、分子晶体与原子晶体 1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体 注意：a.构成分子晶体的粒子是分子 b.分子晶体中.分子内的原子间以共价键结合.相邻分子间以分子间作用力结合 ①物理性质 a.较低的熔、沸点 b.较小的硬度 c.一般都是绝缘体.熔融状态也不导电 d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂.极性分子一般能溶于极性溶剂 ②典型的分子晶体 a.非金属氢化物：H 2O、H 2 S、NH 3 、CH 4 、HX等 b.酸：H 2SO 4 、HNO 3 、H 3 PO 4 等 c.部分非金属单质:：X 2、O 2 、H 2 、S 8 、P 4 、C 60 d.部分非金属氧化物：CO 2、SO 2 、NO 2 、N 2 O 4 、P 4 O 6 、P 4 O 10 等 f.大多数有机物：乙醇.冰醋酸.蔗糖等 ③结构特征 a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子） CO 2 晶体结构图 b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例.可说明氢键具有方向性 ④笼状化合物--天然气水合物

制备大晶体

制备大晶体 1概论 原理：利用不同物质溶解度随温度变化而产生不同变化的原理对物质进行分离，得到所需产品。 过程：晶核生成和晶体生长 仪器：布氏漏斗，抽滤瓶，电炉，蒸发皿，烧杯，玻璃棒， 方法 2蒸发结晶 定义：加热蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 试用范围：溶解度随温度变化不大的物质 典型事例：Nacl 晶体的析出 操作过程：在蒸发皿中进行，蒸发皿放于铁架台的铁圈上，倒入液体不超过蒸发皿容积的2/3，蒸发过程中不断用玻璃棒搅拌液体，防止受热不均，液体飞溅。看到有大量固体析出，或者仅余少量液体时,停止加热，利用余热将液体蒸干。

注意事项及提高产率的方法：1保证要结晶的物质溶解度随温度都变化要大 2利用余热蒸发剩余的晶体有助于节约能源 2 冷却结晶 定义：即蒸发浓缩，冷却结晶，指在温度比较高的情况下饱和的溶液将其温度降低,使其析出晶体的过程。 适用范围：适用于溶解度随温度的升高而明显增大的物质。 典型事例：我们这两次做的硫酸亚铁铵晶体的制备 操作过程：先将溶液倒入蒸发皿中，水浴加热至溶液饱和，略微有固体析出（硫酸亚铁铵制备过程中是形成一层晶体膜，而硫酸四铵合铜制备过程中是有蒸气出现即可），然后盖上表面皿，冷却一段时间，待有大量晶体析出时进行抽滤即可。 蒸发浓缩冷却结晶 注意事项及提高产率的方法： 1要保证配合物配位数的一定，如硫酸四铵合铜中铵的系数是4，即配位数是四 2可以通过改变溶剂环境来改变溶解度的差，提高产率，如制备硫酸四铵合铜的过程中加入95%的氨水 3结晶开始后，溶液温度最好也不要太高，最好不要超过60度，建议40～50度（比室温高20度）

高中化学常见气体的制取装置图和方程式

常见气体的制取和检验 ⑴氧气 1、制取原理：含氧化合物自身分解 制取方程式： 2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑ 2KClO 3 MnO 2 2KCl +3O 2 2KMnO 4 MnO 2K 2MnO 4+O 2 + 装置：略微向下倾斜的大试管,加热 干燥：浓硫酸、硅胶、无水氯化钙、P 2O 5、碱石灰 检验：带火星木条,复燃 收集：排水法或向上排气法 ⑵氢气 制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换 制取方程式：Zn+H ?SO ? ==== ZnSO ?+H ?↑ 装置：启普发生器 干燥：浓硫酸、硅胶、无水氯化钙、P 2O 5、碱石灰 检验：点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠 收集：排水法或向下排气法 ⑶氯气 制取原理：强氧化剂氧化含氧化合物 制取方程式： MnO ?+4HCl(浓) ====MnCl ?+Cl ?↑+2H ?O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热 检验：能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝; 除杂：先通入饱和食盐水(除HCl),再通入浓H ?SO ? (除水蒸气) 收集：排饱和食盐水法或向上排气法 尾气回收：Cl ?+2NaOH ==== NaCl+NaClO+H ?O ⑷硫化氢 制取原理：强酸与强碱的复分解反应 制取方程式：FeS+H 2SO 4====FeSO 4+H ?S ↑ 装置：启普发生器 检验：能使湿润的醋酸铅试纸变黑 除杂：先通入饱和NaHS 溶液(除HCl),再通入固体CaCl ? (或P ?O 5)(除水蒸气) 收集：向上排气法 尾气回收：H ?S+2NaOH ==== Na ?S+H ?O ⑸二氧化硫 制取原理：稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 制取方程式： Na ?SO ?+H ?SO ?==== Na ?SO ?+SO ?↑+H ?O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶 检验：先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色; 除杂：通入浓H ?SO ? (除水蒸气) 无水氯化钙、P 2O 5 收集：向上排气法 尾气回收：SO ?+2NaOH ==== Na ?SO ?+H ?O 【防倒吸】 ⑹二氧化碳 制取原理；稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 制取方程式：CaCO ?+2HCl ====CaCl ?+CO ?↑+H ?O 装置：启普发生器 检验：通入澄清石灰水,变浑浊 除杂：通入饱和NaHCO ?溶液(除HCl), 再通入浓H ?SO ? (除水蒸气) 收集：排水法或向上排气法 ⑺氨气 +16HCl(浓)2KCl +2MnCl 25Cl 2 8H 2O ++2KMnO 4

晶体材料制备原理与技术

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 晶体材料制备原理与技术是综合应用物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等先修课程所学知识的应用型专业课程，主要讲授晶体材料制备过程的基本原理和典型的晶体材料制备技术，为学生从事晶体材料制备工作提供理论基础和技术基础。 2.设计思路： 晶体材料是高新技术不可或缺的重要材料，晶体材料制备是材料科学与工程专业相关的重要生产领域。作为一门以拓展学生知识面为目的的选修课程，本课程分为三大部分：首先介绍典型的晶体材料制备方法和技术，通过课下查阅资料和课堂讨论加深学生对常见方法和技术的理解。此部分教师讲解和学生课堂讨论并重。然后介绍晶体材料制备过程中的一般原理，此部分主要由教师进行课堂讲授。最后，由学生自主查阅晶体材料制备最新文献，了解晶体材料制备技术最新进展，通过课下研读、课上汇报、讨论、教师点评等教学活动，加深学生对本课程中所学知识的理解及相关知识的综合运用。 - 3 -

3. 课程与其他课程的关系： 晶体材料制备原理与技术是综合应用物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等先修课程所学知识的应用型专业课程，是材料制备与合成工艺课程相关内容的细化和深入。 二、课程目标 本课程的目标是拓宽材料科学与工程专业学生的知识面，掌握晶体材料制备一般原理，了解晶体材料制备常见技术，加深对物理、化学、晶体化学以及材料表征等先修课程知识的理解，加强文献检索能力，学会分析晶体材料制备中遇到的问题，提高解决生产问题的能力，为毕业后从事晶体材料制备等生产和研究工作打下基础。 三、学习要求 晶体材料制备原理与技术是一门综合了物理、化学、物理化学、晶体化学、材料测试与表征等多学科知识的综合性课程。为达到良好的学习效果，要求学生：及时复习先修课程相关内容，按时上课,上课认真听讲，积极查阅资料，积极参与课堂讨论。本课程将包含较多的资料查阅、汇报、讨论等课堂活动。 四、教学进度 - 3 -

高中化学选修三选修物质结构与性质第三章第章常见晶体结构晶胞分析归纳整理总结

个六元环共有。每个六元环实际拥有的碳原子数为 ______个。C-C键夹角：_______。C原子的杂化方式是______ SiO2晶体中，每个Si原子与个O原子以共价键相结合，每个O原子与个Si 原子以共价键相结合，晶体中Si原子与O原子个数比为。晶体中Si原子与Si—O键数目之比为。最小环由个原子构成，即有个O，个Si，含有个Si-O键，每个Si原子被个十二元环，每个O被个十二元环共有，每个Si-O键被__个十二元环共有；所以每个十二元环实际拥有的Si原子数为_____个，O原子数为____个，Si-O键为____个。硅原子的杂化方式是______,氧原子的杂化方式是_________. 知该晶胞中实际拥有的Na+数为____个 Cl-数为______个，则次晶胞中含有_______个NaCl结构单元。 3. CaF2型晶胞中，含:___个Ca2+和____个F- Ca2+的配位数： F-的配位数： Ca2+周围有______个距离最近且相等的Ca2+ F- 周围有_______个距离最近且相等的F——。 4．如图为干冰晶胞（面心立方堆积），CO2分子在晶胞中的位置为；每个晶胞含二氧化碳分子的个数为；与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化

碳分子有个。 5．如图为石墨晶体结构示意图， 每层内C原子以键与周围的个C原子结合，层间作用力为；层内最小环有 _____个C原子组成；每个C原子被个最小环所共用；每个最小环含有个C原子，个C—C键；所以C原子数和C-C键数之比是_________。C原子的杂化方式是__________. 6.冰晶体结构示意如图，冰晶体中位于中心的一个水分子 周围有______个位于四面体顶角方向的水分子,每个水分子通过 ______条氢键与四面体顶点上的水分子相连。每个氢键被_____个 水分子共有，所以平均每个水分子有______条氢键。 7.金属的简单立方堆积是_________层通过_________对 _________堆积方式形成的，晶胞如图所示：每个金属阳离子的 配位数是_____，代表物质是________________________。 8.金属的体心立方堆积是__________层通过 ________对________堆积方式形成的，晶胞如图： 每个阳离子的配位数是__________.代表物质是 _____________________。

高中化学常见气体制取装置图和方程式

. 常见气体的制取和检验 ⑴氧气 制取原理：含氧化合物自身分解 制取方程式：2KClO?==== 2KCl+3O?↑ 装置：略微向下倾斜的大试管,加热 检验：带火星木条,复燃 收集：排水法或向上排气法 ⑵氢气 制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换制取方程式：Zn+H?SO?==== ZnSO?+H?↑装置：启普发生器 检验：点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠收集：排水法或向下排气法 ⑶氯气 制取原理：强氧化剂氧化含氧化合物 制取方程式：MnO?+4HCl(浓) ====MnCl?+Cl ?↑+2H?O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热 检验：能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色; 除杂：先通入饱和食盐水(除HCl),再通入浓H?SO?(除水蒸气) 收集：排饱和食盐水法或向上排气法 尾气回收：Cl?+2NaOH==== NaCl+NaClO+H ?O ⑷硫化氢 制取原理：强酸与强碱的复分解反应 制取方程式：FeS+2HCl====FeCl?+H?S↑装置：启普发生器 检验：能使湿润的醋酸铅试纸变黑 除杂：先通入饱和NaHS溶液(除HCl),再通入固体CaCl?(或P?O5)(除水蒸气) 收集：向上排气法 尾气回收：H?S+2NaOH====Na?S+H?O或

H?S+NaOH==== NaHS+H?O ⑸二氧化硫 制取原理：稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 制取方程式：Na?SO?+H?SO?====Na?SO?+SO?↑+H?O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶 检验：先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色; 除杂：通入浓H?SO?(除水蒸气) 收集：向上排气法 尾气回收：SO?+2NaOH==== Na?SO?+H?O ⑹二氧化碳 制取原理；稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 制取方程式：CaCO?+2HCl====CaCl?+CO?↑+H?O 装置：启普发生器 检验：通入澄清石灰水,变浑浊 除杂：通入饱和NaHCO?溶液(除HCl),再通入浓H?SO?(除水蒸气) 收集：排水法或向上排气法 ⑺氨气 制取原理：固体铵盐与固体强碱的复分解制取方程式：Ca(OH)?+2NH?Cl====CaCl?+NH?↑+2H?O 装置：略微向下倾斜的大试管,加热 检验：湿润的红色石蕊试纸,变蓝 除杂：通入碱石灰(除水蒸气) 收集：向下排气法 ⑻氯化氢 制取原理：高沸点酸与金属氯化物的复分解制取方程式：NaCl+H?SO?====Na?SO?+2HCl ↑ 装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热 检验：通入AgNO?溶液,产生白色沉淀,再加稀HNO?沉淀不溶 除杂：通入浓硫酸(除水蒸气) 收集：向上排气法 ⑼二氧化氮

09192230材料现代制备技术

09192230材料现代制备技术 Modern Technology for Material Preparation 预修课程：物理化学 面向对象：材料科学与工程专业学生 课程简介： 本课程讲述各种材料合成与制备的原理、方法和技术。针对现代信息社会对材料发展的需求，着重介绍各种新型制备技术的基本概念、制备原理、特征，以及其在各类材料制备中的应用。涉及材料包括超微粒子等零维材料，纤维、纳米线棒等一维材料，薄膜和块体材料（晶态和非晶态材料）。 教学大纲： 一、教学目的与基本要求： 教学目的：材料制备技术是材料科学不可或缺的组成部分。现代科学技术的发展对材料提出了各种各样的新要求，进而推动了材料制备技术的发展。本课程旨在介绍各种材料的合成与制备的原理、方法和技术，使学生掌握各类新型材料的制备方法。 基本要求：通过《材料现代制备技术》的学习，使学生了解各种无机材料的制备原理，初步掌握零维、一维纳米材料，纤维，薄膜，以及三维材料的各种制备方法和技术。 二、主要内容及学时分配： 1. 绪论 材料现代制备方法特点1学时 溶胶凝胶技术3学时 等离子体技术2学时 激光技术概论2学时 2. 零维材料的制备 超微粒子的形成机理和制备4学时 3. 一维材料的制备 纳米棒、线、管的形成机理和制备方法2学时 纤维材料的制备2学时 4. 二维材料的制备

薄膜的物理气相沉积法制备原理和应用4学时 化学气相沉积法制备原理和应用3学时 三束技术与薄膜制备2学时 液相法薄膜制备（浸渍提拉法成膜，旋转涂膜，LB膜，自组装膜）3学时 5. 三维材料的制备 非晶态材料的形成机理及制备方法2学时 晶体生长机理及制备2学时 推荐教材或主要参考书： 《材料现代制备技术》，自编讲义 参考书：郑昌琼，冉均国主编《新型无机材料》，科学出版社，2003 C.N.R. Rao, F.L. Deepak, Gautam Gundiah, A. Govindaraj，Inorganicnanowires，Progress in Solid State Chemistry 31 (2003)

高考化学常见物质的制备

高考化学常见物质的制备 （一）氯气的实验室制法 （1） 装置 （2）反应原理： 化学方程式：MnO 2 +4HCl(浓) MnCl 2 +Cl 2↑+2H 2O 离子方程式：MnO 2 +4H ++2Cl —(浓) Mn 2++Cl 2↑+2H 2O 其他制取氯气的原理： ① 14HCl+K 2Cr 2O 7 == 2KCl+2CrCl 3 +7H 2O+ 3Cl 2↑ ② 16 HCl+2KMnO 4 == 2KCl+MnCl 2 +8H 2O+ 5Cl 2↑ ③ 4HCl + Ca(ClO)2 ==CaCl 2+2H 2O+ 2Cl 2↑ ④ 6HCl(浓)+KClO 3==KCl+3H 2O+ 3Cl 2↑ ⑤ PbO 2+4HCl(浓) PbCl 2 + Cl 2↑+2H 2O 其中，①②③使用稀盐酸就可发生反应产生氯气 （3）尾气吸收 吸收原理：Cl 2+2NaOH==NaCl+NaClO+ H 2O 不用Ca(OH)2溶液吸收的原因是Ca(OH)2溶解度小，溶液浓度低，吸收不完全。 （4）验满的方法：将湿润的淀粉-KI 试纸靠近盛Cl 2的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近靠近盛Cl 2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后褪色，则证明已集满。 （二）氨气（NH 3）的实验室制法 （1）装置图 △ △ △

（2） 反应原理： Ca(OH)2+2NH 4Cl CaCl 2+H 2O+ 2NH 3↑ （3） 验满方法：将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色证明已集满；或将蘸有 浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生证明已集满。 （ 4 ） 尾气处理：收集时，一般在试管口赛一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，既可减少NH 3 与空气的对流速度，收集到纯净大氨气，又可避免NH 3逸出试管污染空气。也可以用水多余的NH 3但要防倒吸。 （5） 实验室制取氨气的简易方法： ① 加热浓氨水：NH 3.H 2O NH 3↑ + H 2O ② 浓氨水+ 固体NaOH NaOH 溶于水放热，促使NH 3.H 2O 分解，且OH -浓度增大也有利于NH 3的生成 ③浓氨水+ 固体CaO CaO 与水反应生成OH -，使溶剂水减少，反应放热，促使促使NH 3.H 2O 分解，化学方程式： NH 3.H 2O + CaO == NH 3↑ + Ca(OH)2 （三）一氧化氮(NO)的实验室制法 ⑴反应原理：3Cu ＋8HNO 3 (稀)==3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ⑵发生装置：固+液?→气 ⑶净化方法：浓硫酸（除水蒸气） ⑷收集方法：排水集气法 ⑸尾气处理：收集法（塑料袋） ⑹检验方法：无色气体，暴露于空气中立即变为红棕色 △ △

高中化学 常见晶胞模型

离子晶体 氯化钠晶体 （1）NaCl晶胞每个Na+等距离且最近的Cl-（即Na+配位数）为6个 NaCl晶胞每个Cl-等距离且最近的Na+（即Cl-配位数）为6个 （2）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Na+4_个； 占有的Cl-4个。 （3）在该晶体中每个Na+周围与之最接近且距离相等的Na+ 共有12个； 与每个Na+等距离且最近的Cl-所围成的空间几何构型为正八面体 CsCl晶体（注意：右侧小立方体为CsCl晶胞；左侧为8个晶胞） （1） CsCl晶胞中每个Cs+等距离且最近的Cl-（即Cs+配位数） 为8个 CsCl晶胞中每个Cl-等距离且最近的Cs+（即Cl-配位数） 为8个，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正方体。 （2）在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有6个 这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体。 （3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Cs+ 1个；占有的Cl- 1个。 CaF 2 晶体 （1）） Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部四面体空隙中。 （2）CaF 2 晶胞中每个Ca2+等距离且最近的F-（即Ca2+配位数） 为8个 CaF 2 晶胞中每个F-等距离且最近的Ca2+（即F-配位数）为4个 （3）一个晶胞内由均摊法计算出一个晶胞内占有的Ca2+4个； 占有的F-8个。ZnS晶体： （1）1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋。 （2）Zn2＋的配位数为4个，S2－的配位数为 4个。 原子晶体 金刚石金刚石晶胞金刚石晶胞 （1）金刚石晶体 a、每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为6元环，并且不在同一平 面（实际为椅式结构），碳原子为sp3杂化，每个C以共价键跟相邻的_4_个C 结合，形成正四面体。键角109°28’ b、每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用 c、12g金刚石中有2mol共价键，碳原子与共价键之比为 1:2

(完整版)高中常见物质制备

常见气体及其他物质的实验室制备 （1）气体发生装置 固体+固体·加热固体+液体·不加热固(或液)体+液体·加热 （2）常见气体的制备 制取气体反应原理(反应条件、化学方程式) 装置类型收集方法注意事项 O2 2H2O22H2O+O2↑ 固体+液 体·不加热 固体+固 体·加热 排水法 ①检查装置气密性。②装固体的试管口要略向下倾斜。 ③先均匀加热，后固定在放药品处加热。④用排水法收 集，停止加热前，应先把导气管撤离水面，才能熄灭酒 精灯 NH3 向下排空气法 Cl2 固(或液)体+ 液·加热向上排气法 ①同上①、③、④条内容。②液体与液体加热，反应器 内应添加碎瓷片以防暴沸。③氯气有毒，尾气要用碱液 吸收。④制取乙烯温度应控制在170℃左右 NO 排水法C2H4 H2 固体+液·不 加热向下排空气法 或排水法 ①检查装置气密性。②使用长颈漏斗时．要把漏斗颈插 入液面以下。③使用启普发生器时，反应物固体应是块 状，且不溶于水(H2、CO2、H2S可用)。④制取乙炔要用 分液漏斗，以控制反应速率。⑤H2S剧毒，应在通风橱 中制备，或用碱液吸收尾气。不可用浓H2SO4 C2H2 CO2 NO2 向上排气法 H2S 说明：①制O2的大试管口处堵棉花，防止固体反应物冲出，药品不能混入易燃物，以免爆炸； ②收集NH3的装置口处堵棉花，阻止NH3的扩散及与空气的对流，以保证所集的NH3的纯度，且容器要干燥； ③制乙炔的反应器(试管)内导气管口处堵棉花，防止反应产生的大量泡沫进入并堵塞导气管； ④制乙炔时不可用启普发生器，应用饱和食盐水代替水； ⑤有毒气体的制备要注意尾气处理； ⑥制H2宜用粗锌，或在稀H2SO4中加少许CuSO4以加速反应。 （3）气体的收集方法 ①排水集气法：凡难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体都可用排水法收集(C12可用排饱和食盐水的方法收集)。 ②排空气法：一种是向上排气法，凡气体的相对分子质量大于空气的平均相对分子质量可用此方法；另一种是向下排气法，其气体的相对分子质量小于空气的平均相对分子质量。 （4）气体的净化 杂质气体易溶于水的可用水来吸收；酸性气体杂质可用碱性物质吸收；碱性气体杂质可用酸性物质吸收；能与杂质气体发生反应生成沉淀或可溶性物质的，也可作为吸收剂；水为杂质时，可用干燥剂吸收。 以上常用的几种方法，使用原则是吸收剂不与被净化气体反应，只吸收杂质且不产生新杂质气体。常用仪器：干燥管(粗进细出)、U形管、洗气瓶(长进短出)、硬质玻璃管等。 （5）气体的干燥 干燥是用适宜的干燥剂和装置除去气体中混有的少量水分。常用装置有干燥管(内装固体干燥剂)、洗气瓶(内装液体干燥剂)。 所选用的干燥剂不能与所要保留的气体发生反应。常用干燥剂及可被干燥的气体如下： ①浓硫酸(酸性干燥剂)：N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4、C2H2等(不可干燥还原性或碱性气体)。 ②P2O5(酸性干燥剂)：可干燥H2S、HBr、HI及浓硫酸能干燥的气体(不可干燥NH3等)。 ③无水CaCl2：(中性干燥剂)：可干燥除NH3以外的其他气体(NH3能与CaCl2反应生成络合物CaCl2·8NH3)。 ④碱石灰(碱性干燥剂)：可干燥。 ⑤硅胶(酸性干燥剂)：可干燥Cl2、O2、H2、CO2、CH4、C2H4、C2H2(硅胶能吸附水，也易吸附其他极性分子，只能干燥非极性分子气体)。 ⑥其他：如生石灰、NaOH也可用于干燥NH3及中性气体(不可干燥有酸性或能与之作用的气体)。 （6）尾气的吸收 （7）几种重要有机物的制备 实验名称原理(化学方程式) 现象及结论实验要点及注意事项备注 Al(OH)3的 实验室制 法 白色胶状沉淀 ①Al3O4与水不作用②不宜用NaOH 溶液代替氨水③Al(OH)3可溶于 NaOH溶液中 Al(OH)3为两性氢氧化物 Fe(OH)3胶 体的制备 所制胶体呈红 褐色透明状 ①加热蒸馏水至沸腾②滴入适量饱 和FeCl3溶液③边滴边振荡(不可搅 拌) ①可在FeSO4溶液中加入Fe 屑以防Fe2+被氧化②也可在 所取的FeSO4溶液中加适量 苯，然后再滴人碱液 Fe(OH)2的 实验室制 法 ①先生成白色 沉淀②振荡变 灰绿色③最后 变为红褐色 ①用煮沸过的蒸馏水配制有关溶液 ②将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖 端插入FeSO4溶液液 面以下再滴加碱液 银氨溶液 的制备 ①先生成白色 沉淀②继续滴 加稀氨水沉淀 消失 ①在洁净的试管中先加入适量2％ 的AgNO3溶液②逐滴滴入2％氨水 ③边滴边振荡直到沉淀刚好消失为 止 ①银氨溶液必须随配随用，不 可久置，否则会生成易爆炸的 物质②剩余银氨溶液要及时 倒掉或加酸处理 1。常见气体的检验 （1）氢气纯净的氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，混合空气点燃有爆鸣声，生成物只有水。不是只有氢气才产生爆鸣声；可点燃的气体不一定是氢气。 （2）氧气可使带火星的木条复燃。 （3）氯气黄绿色，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝（O3、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝）。 （4）氯化氢无色有刺激性气味的气体。在潮湿的空气中形成白雾，能使湿润的蓝色石蓝试纸变红；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；将气体通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成。

材料制备科学与技术

第七章单晶材料的制备 名词解释： 1.熔盐生长法（助熔剂法、高温溶液法、熔盐法）是在高温下从熔融盐溶剂中生长晶体的方法。 填空题： 1.气相生长法可以分为三类：升华法、蒸汽输运法、气相反应法 2.气体输运过程因其内部压力不同而主要有三种可能的方式（输运取决于什么东西？压力的三个级别）：①当压力<102Pa时，输运速度主要决定于原子速度②在102--3*105Pa之间的压力范围内，分子运动主要由扩散确定③当压力>3*105Pa 时，热对流对确定气体运动及其重要。 3.溶液中生长晶体的具体方法主要有：降温法、流动法（温差法）、蒸发法、凝胶法 4.水热法生长单晶体的设备装置是：高压釜 5.晶体与残余物的溶液分离开的方法有：倒装法和坩埚倾斜法。 6.从熔体中生长单晶体的典型方法大致有以下几种：（大类别和小类别都要写） ①正常凝固法a、晶体提拉法b、坩埚下降法（垂直式、水平式）c、晶体泡生法d、弧熔法②逐区溶化法a、水平区熔法b、浮区法c、基座法d、焰熔法③掺钕钇铝石 )晶体的B-S法生长 榴石（Nd：YAG)晶体的提拉生长④硒镓银（AgGaSe 2 7.提拉法生长单晶体的加热方式有： 8.坩埚下降法即（B—S方法）的分类：垂直式、水平式 简答题：（具体点） 1.气相生长法的分类 ①升华法：是将固体在高温区升华，蒸汽在温度梯度的作用下向低温区输运结晶的一种生长晶体的方法。 ②蒸汽输运法：是在一定的环境（如真空）下，利用运载气体生长晶体的方法，通常用卤族元素来帮助源的挥发和原料的输运，可以促进晶体的生长。 ③气相反应法：即利用气体之间的直接混合反应生成晶体的方法。 2.在气相系统中，通过可逆反应生长时，输运可以分为哪三个阶段？ ①在原料固体上的复相反应。 ②气体中挥发物的输运。 ③在晶体形成处的复相逆向反应。 3.气体输运过程因其内部压力不同而主要有哪三种可能的方式？ ①当压力<102Pa时，输运速度主要决定于原子速度。 ②在102--3*105Pa之间的压力范围内，分子运动主要由扩散确定。 ③当压力>3*105Pa时，热对流对确定气体运动及其重要。 4.溶液中生长晶体的具体方法主要有哪几种？每种方法的基本原理是什么？ ①降温法基本原理是利用物质较大的正溶解度温度系数，在晶体生长的过程中逐渐降低温度，使析出溶质不断在晶体上生长。

材料科学基础作业六晶体结构.

《材料科学基础》作业六：晶体结构 一．判断是非题，对的在括号中划“∨”，错的划“×”： 1．布拉非点阵与晶体结构是同一概念，因此不管离子晶体，分子晶体，还是原子晶体，晶体结构类型共有14种。（） 2．如果某晶面（hkl）平行于某晶向[uvw] ,晶向与晶面之间存在hu+kv+lw=1的关系（）3．fcc结构中，四面体间隙数是单胞原子数的1倍。（） 4．温度相同时，碳原子在α-Fe中的溶解度小于在γ-Fe中的溶解度，这是因为α-Fe的致密度小于γ-Fe的致密度。（） 5．fcc结构的晶体中（111）晶面上含有[110]、[101]、[011]三个最密排方向。（） 二．填空题 1．<111>晶向族包括————————————————————————————————————————组晶向。2．{110}晶面族包括————————————————————————————————————————组晶面。 3．晶面（123）和（101）为共带面，其晶带轴的晶向指数为————————————————。4．fcc结构晶体的滑移面（密排晶面）是—————，滑移方向（密排晶向）是—————；bcc结构晶体的滑移面是——————，滑移方向为——————；hcp结构的滑移面是——————，滑移方向为————————。 5．某晶体的致密度为74％,该晶体的晶体结构为————————————————————。 三．问答题 1．画图并计算fcc和bcc结构晶体的八面体间隙半径大小。 a≌1.633 。 2．画图并说明hcp结构不是一种空间点阵的原因，并计算c 3．作图表示（111）、（111）、（112）晶面及[111]、[112]晶向。 4．求bcc结构（111）、（100）及（110）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。

实验一 硫酸铝钾大晶体的制备

实验一、硫酸铝钾大晶体制备 一、实验目的 1、了解制备硫酸铝钾的原理及过程 2、了解从水溶液中培养大晶体的方法，制备硫酸铝钾大晶体，学会及时处理问题的技能。实验中细致摸索条件。 3、熟练掌握溶解、结晶、抽滤等基本操作。 二、试剂 铝片、NaOH(S)、H 2SO 4（3mol/L ，1:1）、K 2SO 4 (S) 、 尼龙线 三、实验原理 1、KAl （SO4）2的制备 2、明矾籽晶培养 保持溶液在一个适当的过饱和度，在一定温度下通过溶剂蒸发使晶体析出，静置一段时间使籽晶形成完整晶型。 3、大晶体制备 通过加热与溶解调解母液的浓度及温度至合适的值，将饱和溶液在室温下静置，靠溶剂的自然挥发来创造溶液的准稳定状态，人工投放晶种让之逐渐长成单晶。 ↑+→++2423)(2622H OH NaAl O H NaOH Al 4223424)(2 SO H 2NaAl(OH)SO Na O H OH Al ++?→?+O H SO Al OH Al SO H 23423426)()(23+→+O H SO KAl O H SO K SO Al 22424234212)(224)(?→++

利用原料和硫酸铝钾的溶解度与温度之间的关系可以计算出所需要的原料量。 四、实验过程 1、Al 2(SO4)3的制备 溶解 250mL 4.5gNaOH 60mL 水 Al 屑 分批加入 至反应基本完全 20-30mL 水 趁热抽滤 250mL 滤液 3mol/L H 2SO 4 至pH8-9 趁热抽滤 加热沸腾 加热 抽滤 溶解度曲线 O H SO KAl 22412)(?

【化学】高中化学常见物质制备方法

高中化学常见物质制备方法 Cl2 1．实验室方法：MnO2+4HCl（浓）=MnCl2+Cl2↑+2H2O（反应条件加热）收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法 净化方法：用饱和的食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气。 2．工业制法：原理：电解食盐水 2NaCl+2H2O====2NaOH+Cl2↑+H2↑（反应条件是通电） CO2 1．实验室方法：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 收集方法：向上排空气法 净化方法：用饱和的NaHCO3除去HCl 2．工业制法：CaCO3=====CaO+CO2↑（条件为高温） O2 实验室方法： 1、KMnO4受热分解：2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑（条件：加热） 2、KClO3和MnO2混合共热：KClO3=2KCl+3O2↑（条件：在MnO2下加热） 工业制法：空气液化分离 NH3 实验室方法： Ca（OH）2+2NH4Cl=====2NH3↑+CaCl2+2H2O 收集方法：向下排空气法、且容器口塞一团沾有稀H2SO4的棉花团，以防止所收集的气体与空气对流，也可吸收多余的NH3 净化方法：用碱石灰吸收NH3中混有的水分 工业制法： N2+3H2=====2NH3（条件：高温、高压、催化剂且此反应为可逆反应 （上面的必需全部把握且对方程式一定要准确地记住，下面的只需知道） N2 实验室方法：NaNO2+NH4Cl==N2↑+2H2O +NaCl 工业方法：液态空气分馏法 NO2 实验室方法：Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2H2O↑(条件加热) 工业方法：4NH3 + 5O2= 4NO + 6H2O(条件Pt/加热) 2NO + O2= 2NO2 CO 实验室方法：HCOOH===H2O+C O↑(条件加热) 工业方法:C + H2O(g) == CO + H2(条件高温) SO2 实验室方法：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑ H2 实验室制法：H2SO4+Zn=====ZnSO4+H2↑ 2HCl+Zn=====ZnCl2+H2↑ 收集方法：向下排空气法 工业制法：水煤气法 C + H2O(g) == CO + H2(条件高温) C H≡CH

2012.3.18材料制备原理-课后作业题

第1章习题与思考题 1.1溶胶-凝胶合成 1、名词解释：（1）溶胶；（2）凝胶 参考答案（列出了主要内容，根据具体情况自己总结，下同！）： 1、溶胶：是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。分散粒子是固体或者大分子颗粒，分散粒子的尺寸在1~100nm之间，这些固体颗粒一般由103~109个原子组成。 凝胶(Gel)：凝胶是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔隙中充满液体或气体，凝胶中分散相含量很低，一般在1%~3%之间。 2、说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。 答：溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿化学方法。其基本原理是：易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化，再经干燥烧结等后处理得到所需材料，基本反应有水解反应和聚合反应。这种方法可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物(分子级混合)，并可制备传统方法不能或难以制备的产物，特别适用于制备非晶态材料。 溶胶-凝胶法制备过程中以金属有机化合物(主要是金属醇盐)和部分无机盐为前驱体，首先将前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均匀的溶液，接着溶质在溶液中发生水解(或醇解)，水解产物缩合聚集成粒径为1nm左右的溶胶粒子(sol)，溶胶粒子进一步聚集生长形成凝胶(gel)。有人也将溶胶-凝胶法称为SSG法，即溶液-溶胶-凝胶法。 3、简述溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料的优点。 答：①制备工艺简单、无需昂贵的设备； ②对多元组分体系，溶胶－凝胶法可大大增加其化学均匀性； ③反应过程易控制，可以调控凝胶的微观结构； ④材料可掺杂的范围较宽（包括掺杂量及种类），化学计量准确，易于改性； ⑤产物纯度高，烧结温度低 1.2水热与溶剂热合成 1、名词解释：（1）水热法；（2）溶剂热法。 水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。 溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。 2、简述水热与溶剂热合成存在的问题？ 答：（1）水热条件下的晶体生长或材料合成需要能够在高压下容纳高腐蚀性溶剂的反应器，需要能被规范操作以及在极端温度压强条件下可靠的设备。由于反应条件的特殊性，致使水热反应相比较其他反应体系而言具有如下缺点： a 无法观察晶体生长和材料合成的过程，不直观。 b 设备要求高耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬、技术难度大温压控制严格、成本高。 c 安全性差，加热时密闭反应釜中流体体积膨胀，能够产生极大的压强，存在极大的安全隐患。