以废铝为原料制备氢氧化铝

实训目的

（1）理解以废铝为原料制备氢氧化铝的原理。

（2）综合掌握无机化学实验相关基本操作，如减压过滤、沉淀洗涤等。

（3）实现对学生进行废物综合利用的现场教育。

预习要求

（1）理解析出Al（OH）3沉淀过程中控制溶液的pH值范围的方法。

（2）理解欲得到纯净松散的Al（OH）3沉淀，操作时的步骤。

（3）掌握合成Al（OH）3时，检验沉淀是否完全的方法。

参考学时

4学时。

实训原理

我国每年都有大量废弃的铝，如铝加工厂的铝屑，包装食品用的铝制易拉罐，铝牙膏皮，药物包装的铝板，铝制器皿等等，将其回收利用，并最大限度地增加其附加值，是当前的一个重大课题。本实训是利用大家身边的废铝资源来制备工业上有用的氢氧化铝。Al（OH）3为白色、无定形粉末，无臭无味，可溶于酸和碱，不溶于水，用做分析试剂、媒染剂，也用于制药和铝盐制备。

人工合成的氢氧化铝因制备过程不同，得到的氢氧化铝结构和含水量也不同，如α-AlO（OH）、α-Al（OH）3、γ-Al（OH）3及无定形的Al2O3·xH2O。

本实训采用强碱溶解金属铝得到铝酸盐来制备氢氧化铝。首先对废铝进行表面处理，如除去铝表面的油漆、油脂等，并将其剪制成碎屑（以加快溶解速率），再将其溶于NaOH溶液，反应得到偏铝酸钠溶液，最后加入NH4HCO3溶液，反应得到Al（OH）3白色沉淀。其反应式如下：

或

提示：新制备的Al（OH）3长时间浸于水中将失去溶于酸和碱的能力，在温度高于130℃时进行干燥也会出现类似变化。

仪器及试剂

仪器：烧杯（250mL，3个；400mL，1个）、布氏漏斗、吸滤瓶、恒温烘箱、台秤、pH试纸。

试剂：铝屑、NaOH（s）、NH4HCO3（s）。

实训内容

1．偏铝酸钠的制备

称取1g已经处理好的铝屑，快速称取2．2g固体NaOH（超出理论用量的50%），置于250mL烧杯中，加入50mL蒸馏水溶解，加热，并分次地加入1g铝屑，反应开始后即停止加热，并以加铝屑的快慢、多少控制反应速率（反应激烈，用表面皿作盖，防止碱液溅出发生伤人事故）。反应至不再有气体产生后，用布氏漏斗减压过滤，将滤液转入250mL烧杯中。用少量水淋洗反应烧杯一次，淋洗液一并转入250mL烧杯中。

2．析出氢氧化铝

将上述偏铝酸钠溶液加热至沸，在不断搅拌下，将75mL饱和NH4HCO3溶液以细流状加入其中（饱和NH4HCO3溶液用前自行配制，将15gNH4HCO3溶于75mL水中），逐渐有沉淀生成，并将沉淀搅拌约5min（注意：整个过程需不停搅拌，停止加热后还需搅拌一会儿，以防溅出）。静置至澄清，检验沉淀是否完全（测清液的pH值是否在4．7～8．9之间），待沉淀完全后，用布氏漏斗减压过滤。

3．氢氧化铝的洗涤、干燥

将Al（OH）3沉淀转入400mL烧杯中，加入约150mL近沸的蒸馏水，在搅拌下加热2～3min，静置至澄清，倾出清液，重复上述操作两次。然后将沉淀移入布氏漏斗，减压过滤，并用100mL近沸蒸馏水洗涤（此时滤液的pH值为7～8），抽干，将氢氧化铝移到干净的表面皿上，放入烘箱中，在80℃下烘干。冷却后称重m（m＝m总-m表面皿）。

故Al（OH）3的产率为×100%。

注意事项

（1）饱和NH4HCO3溶液用前自行配制，将15gNH4HCO3溶于75mL水中。不同温度下的溶解度见表2-11。

表2-11　NH4HCO3的溶解度

（2）偏铝酸钠溶液加热时，整个过程需不停搅拌，停止加热后还需搅拌一会，以防溅出。

实训思考

（1）这次实训的哪些操作可以用在其他的实训上？

（2）影响Al（OH）3产率的因素有哪些？

（3）通过这次实训，个人的最大收获是什么？