古田一中胡嘉謀
1.萃取與分液
分液是把兩種互不相溶、密度也不相同的液體分離開的方法。如油水混合物。萃取是利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同,用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來的方法。選擇的萃取劑應(yīng)符合下列要求:與原溶液中的溶劑互不相溶;與溶質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng);對溶質(zhì)的溶解度要遠(yuǎn)大于原溶劑,并且溶劑易揮發(fā)。如從碘水中提取碘:碘水→萃取→分液→碘的溶液四氯化碳溶液→蒸餾→碘。常用萃取劑:四氯化碳、苯、汽油、煤油等。
主要儀器:分液漏斗、燒杯
操作要點:分液:讓分液漏斗下端緊靠燒杯內(nèi)壁,打開分液漏斗上口玻璃塞,打開活塞,讓下層液體從分液漏斗下口流出到分界面,再關(guān)閉活塞,上層液體由上口倒入另一燒杯。萃?。涸诜忠郝┒分屑尤芤汉洼腿?,右手堵住漏斗上口塞,左手握活塞,倒轉(zhuǎn)用力振蕩,放氣,正立放鐵圈上靜置,待液體分層后進行分液。
注意事項:
①將要萃取的溶液和萃取溶劑依次從上口倒入分液漏斗,其量不能超過漏斗容積的1/2,塞好塞子進行振蕩。
②振蕩時右手捏住漏斗上口的頸部,并用食指根部壓緊塞子,以左手握住旋塞,同時用手指控制活塞,將漏斗倒轉(zhuǎn)過來用力振蕩。
③靜置分層后分液時,下層液體從漏斗下口放出,上層液體從上口倒出。
問題:(1)為什么酒精、裂化汽油不能作為碘水的萃取劑?
(2)如何檢查分液漏斗是否漏液?分液漏斗為什么不宜盛放堿性液體?除了用于萃取與分液操作外,分液漏斗還有何用途?
(3)分液漏斗與長頸漏斗在使用上有何差別?分液漏斗與恒壓分液漏斗在使用上有何差別?
(4)溴、碘在水溶液和有機溶劑(苯或四氯化碳)中的顏色分別如何?
2.離子的檢驗(Cl-、Ag+、SO42-、CO32-、NH4+、Fe3+)
(1) Cl-離子的檢驗。
將少量的硝酸銀溶液滴入盛有少量待測液的試管中,振蕩,如果有白色沉淀生成,再加入少量的稀硝酸,如果沉淀不溶解,則證明Cl-離子的存在。
問題:如果不加稀硝酸,有白色沉淀生成,能證明一定存在Cl-離子嗎?為什么?
(2)Ag+離子的檢驗。
將少量鹽酸或少量可溶性的鹽酸鹽溶液倒入盛有少量待測液的試管中,振蕩,如果有白色沉淀生成,再加入少量的稀硝酸,如果沉淀不溶解,則證明Ag+離子的存在。
(3) SO42-離子的檢驗。
向盛有少量待測液的試管中,加入足量的稀鹽酸酸化,無現(xiàn)象,在滴入少量氯化鋇溶液,振蕩,如果有白色沉淀生成,則證明SO42-離子的存在。
問題:①向待測液中加入足量的稀鹽酸酸化,可以防止哪些離子的干擾?為什么?如果用稀硝酸酸化,又有哪些離子的干擾?為什么?如果用硝酸鋇溶液、稀硝酸為試劑,有白色沉淀生成,能證明一定存在SO42-離子嗎?為什么?
[提示:可以排除可能含有的CO32-、SO32-、PO43-或HPO42-、SiO32-、Ag+等離子的干擾。因為鹽酸酸化,可發(fā)生如下離子反應(yīng):CO32-+2H+
==CO2↑+H2O、SO32-+2H+==SO2↑+ H2O、PO43-+3H+==H3PO4、HPO42-+2H+
==H3PO4(H3PO4和BaCl2在溶液中不發(fā)生反應(yīng))、SiO32-+2H+==H2SiO3↓、Ag++Cl-==AgCl↓。Ag+、SO32-、HSO3-等離子會干擾SO42-離子的檢驗。因為Ag+與BaCl2溶液會發(fā)生反應(yīng),SO32-或HSO3-的離子可被稀硝酸氧化成SO42-離子。]
② Ba(OH)2溶液能否替代BaCl2溶液?如果先滴加BaCl2溶液而后加足量稀鹽酸,能證明一定存在SO42-離子嗎?為什么?
(4) CO32-離子的檢驗。
①將少量的鹽酸或硝酸加入盛有少量待測液的試管中,如果有無色無味的氣體放出,將此氣體通入盛有少量澄清石灰水的試管中,如果石灰水變渾濁,則證明原待測液中有CO32-離子的存在。
問題:這種檢驗方法能證明一定存在CO32-離子嗎?為什么?
②將少量的氯化鈣(或硝酸鋇,硝酸鈣,氯化鋇)溶液加入盛有少量待測液的試管中,如果產(chǎn)生白色沉淀(排除HCO3-),再加入鹽酸產(chǎn)生無色無味氣體(排除SO32-),沉淀溶解,再將產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水,變渾濁(通入過量渾濁消失),則證明原待測液中有CO32-離子的存在。
(5)NH4+離子的檢驗。
向盛有少量試液的試管中,加入氫氧化鈉溶液,加熱,在試管口放濕潤的紅色石蕊試紙,如果試紙變藍(lán),說明原溶液中有NH4+離子。
問題:向盛有少量試液的試管中,加入氫氧化鈉稀溶液,在試管口放濕潤的紅色石蕊試紙,如果試紙不變藍(lán),說明原溶液中沒有NH4+離子。對嗎?為什么?
(6) Fe3+離子的檢驗。
①向盛有少量試液的試管中,加入氫氧化鈉溶液,如果生成紅褐色沉淀,說明原溶液中有Fe3+離子。
②向盛有少量試液的試管中,加入硫氰化鉀溶液,如果溶液呈血紅色,說明原溶液中有Fe3+離子。
問題:①如果向盛有少量FeCl2溶液的試管中,分別加入氫氧化鈉溶液、硫氰化鉀溶液可以觀察到何現(xiàn)象?無現(xiàn)象的,需要加入何試劑后,能得到與FeCl3溶液同樣的現(xiàn)象?
②如果不用氫氧化鈉溶液、硫氰化鉀溶液兩種試劑鑒別Fe3+和Fe2+離子,還可以利用哪些試劑鑒別Fe3+和Fe2+離子?3.配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液
(1)實驗步驟:
①計算
②稱量或量取
③溶解或稀釋(待燒杯中溶液冷卻至室溫后再轉(zhuǎn)移到容量瓶中)
④轉(zhuǎn)移(轉(zhuǎn)移時要用玻璃棒小心引流,不得將液體灑到容量瓶外;引流時,玻璃棒下端應(yīng)靠在容量瓶刻度線以下的瓶頸內(nèi)壁上)
⑤洗滌(用少量蒸餾水洗滌燒杯及玻璃棒2-3次,洗滌液全部轉(zhuǎn)移至容量瓶)
⑥振蕩(將容量瓶振蕩,使溶質(zhì)與溶劑充分混勻)
⑦定容(往容量瓶加蒸餾水至刻度線以下1-2cm時,改用膠頭滴管逐滴加入,至溶液凹液最低點面恰好與刻度線相切)
⑧搖勻(蓋好瓶塞,上下顛倒、搖勻)
⑨裝瓶貼標(biāo)簽(標(biāo)簽上注明溶液名稱、濃度等)。
(2)實驗儀器:
托盤天平(固體溶質(zhì)時使用)、量筒(濃溶液稀釋時使用)、燒杯、玻璃棒、容量瓶(應(yīng)注明規(guī)格)、膠頭滴管、藥匙。
(3)注意事項:
①容量瓶常用的規(guī)格:50 mL、100mL、250mL、500 mL、1000 mL等規(guī)格,只有一個刻度線且標(biāo)有量程規(guī)格和使用溫度,只能配制瓶上規(guī)定容積的溶液。要根據(jù)所配溶液的體積,選取合適規(guī)格的容量瓶。若配制480 mL或240 mL的溶液,應(yīng)分別選用500 mL或250mL的容量瓶。
②容量瓶使用前必須檢查是否漏水,查漏方法是往容量瓶內(nèi)加入一定量的水,塞好瓶塞,用食指頂住瓶塞,用另一只手的五指托住瓶底,把瓶倒立過來,若不漏水,將瓶正立,再把瓶塞倒轉(zhuǎn)180°后塞緊,再把瓶倒立過來,若不漏水,方可使用。
③容量瓶使用“八不”:不能用容量瓶進行固體溶解或濃溶液稀釋;不能將容量瓶作為反應(yīng)器或長期存放溶液;不能直接往容量瓶倒液;不能不洗滌玻璃棒和燒杯;不能用手掌緊貼住瓶體操作(因為瓶內(nèi)溶液受熱會發(fā)生體積的變化,使配制的溶液濃度不準(zhǔn)確);定容時加蒸餾水不能超過刻度線;讀數(shù)時不能仰視或俯視;搖勻后,如果液面降到刻度線下,不能向容量瓶中再加蒸餾水(因為瓶塞、瓶口是磨口的,有少量溶液殘留)。
④易水解的強酸弱堿鹽應(yīng)加少量相應(yīng)的酸;易氧化的物質(zhì)應(yīng)在使用前配制。
(4)誤差分析:
根據(jù)實驗原理:c= n/V = m/MV
誤差分析關(guān)鍵:①溶液中溶質(zhì)物質(zhì)的量或質(zhì)量 ②溶液的體積
以配制100mL1mol/L NaOH溶液為例,對以下能引起誤差的一些操作進行判定,所配制的NaOH溶液濃度是偏高還是偏低或無影響?
①用托盤天平稱量 NaOH時,如砝碼有污物或已銹蝕。因為砝碼有污物質(zhì)量會變大,致使稱量值偏大,則配制的溶液濃度偏高。若砝碼有殘缺,結(jié)果如何?
②用托盤天平稱量 NaOH時,藥品與砝碼左右位置顛倒,又用了游碼。因物碼顛倒,使用了游碼,使得稱量值大于實際所稱取的NaOH質(zhì)量,則配制的溶液濃度偏低。若用天平稱量 NaOH時,物碼顛倒,但未用游碼,結(jié)果如何?
③用托盤天平稱量 NaOH時,用濾紙稱量或稱量時間過長。由于用濾紙稱量,部分 NaOH發(fā)生潮解,還會有少量的 NaOH粘貼在濾紙上,甚至部分NaOH與空氣中的CO2反應(yīng)生成Na2CO3,得到Na2CO3和NaOH的混合物,造成NaOH損耗,則配制的溶液濃度偏低。若NaOH不純(如 NaOH中混有少量Na2O)。結(jié)果如何?若NaOH不純(如含有其他不轉(zhuǎn)化為NaOH的雜質(zhì))。結(jié)果如何?若稱量NaOH的小燒杯,燒杯壁上有少量水洙。結(jié)果如何?
④稱好后的藥品放入燒杯時,有少量撒在燒杯外。溶解攪拌時有部分液體濺出。轉(zhuǎn)移時有部分液體濺出。未洗滌燒杯和玻璃棒2~3次。洗滌液未注入容量瓶。由于這些操作均造成溶質(zhì)質(zhì)量減少,則配制的溶液濃度偏低。若配好的溶液裝入試劑瓶時,不慎濺出部分溶液。結(jié)果如何?
⑤容量瓶洗凈后未干燥。燒杯洗凈后未干燥。因為未干燥有濕存水,不影響溶質(zhì)質(zhì)量,對所配制的溶液濃度無影響。若用所配溶液潤洗容量瓶。結(jié)果如何?
⑥NaOH溶解后未冷卻至20℃,就開始轉(zhuǎn)移溶液注入容量瓶定容。由于熱溶液溫度較高其體積大于室溫時溶液的體積,溶液配制后恢復(fù)至室溫,造成所加蒸餾水偏少,則配制的溶液濃度偏高。若溶解過程是吸熱,未恢復(fù)到室溫。結(jié)果如何?
⑦容量瓶定容時,仰視液面讀數(shù)。因為仰視液面,會使液面比實際液面低,相當(dāng)于多加了蒸餾水,則配制的溶液濃度偏低。若容量瓶定容時,俯視液面讀數(shù)。結(jié)果如何?若配制稀硫酸溶液,用量筒量取濃硫酸時,仰視或俯視液面讀數(shù)。結(jié)果如何?
4.鈉的性質(zhì)⑧定容時加蒸餾水不小心超過刻度線,而用滴管從容量瓶中吸取部分溶液至刻度線。這是一種錯誤操作,實驗已失敗,應(yīng)該重新配制。因為吸取部分溶液后,造成溶質(zhì)損耗,則配制的溶液濃度偏低。若搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度,再加蒸餾水至刻度線。由于容量瓶屬于“容納量”式的玻璃量器,定容完成后溶液的體積恰好為容量瓶的標(biāo)定容量,搖勻時少量的溶液沾在瓶塞或磨口處是正常現(xiàn)象,不用再加蒸餾水至刻度線,若再加會造成溶劑量偏大,則配制的溶液濃度偏低。
實驗原理:金屬鈉的物理性質(zhì),金屬鈉的化學(xué)性質(zhì)——還原性。
實驗過程:(1)用鑷子取一小塊金屬鈉,用濾紙吸干表面的煤油,置于濾紙上。用小刀切去一端的表層,迅速讓學(xué)生觀察切面的顏色。
(2)向一只盛有水的培養(yǎng)皿中滴加幾滴酚酞溶液,然后把切去表層的小塊(約綠豆粒般大小)金屬鈉投入水中,觀察反應(yīng)的現(xiàn)象和溶液顏色的變化。
(3)將切好的金屬鈉一小塊放在石棉網(wǎng)上加熱,使其與氧氣反應(yīng)。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:(1)鈉沉于煤油的底部。(說明鈉的密度怎樣呢?為什么鈉要保存在煤油中呢?鈉的密度比煤油小,保存在煤油中可以隔絕空氣和水。) 鈉很容易用小刀切開。(說明鈉的質(zhì)地怎么樣?軟/硬?鈉是銀白色固體、質(zhì)軟)鈉的切面迅速從光亮的銀白色變暗了,失去了金屬光澤。(鈉露置在空氣中很快就會被空氣中的氧氣氧化生成Na2O:4Na+O2==2Na2O。)
(2)鈉浮在水面上。(說明鈉的密度小于水) 鈉熔化成小球。(說明反應(yīng)放熱,鈉的熔點低)鈉在水面上會游動。(說明鈉與水接觸部位發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生了氣體,氣體推動小球迅速游動。由于氣體、小球、水相互撞擊而發(fā)出嘶嘶聲) 鈉逐漸消失。(說明反應(yīng)劇烈,速率很快) 加入酚酞的水溶液會變紅。(說明反應(yīng)生成了堿,鈉與水的反應(yīng)2Na+2H2O==2NaOH+H2↑)
(3)鈉在空氣中加熱會劇烈燃燒,發(fā)出明亮的黃色火焰,得到淡黃色的產(chǎn)物。(2Na+O2
Na2O2)問題:①未用完的鈉要及時放回原試劑瓶,為什么?
②取用鈉要用鑷子,不要用手直接接觸,為什么?
③比較鈉在常溫下、加熱條件下分別與氧氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物。鈉的兩種氧化物有何相似的化學(xué)性質(zhì)?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
④比較等量且大小形狀均相同的金屬鈉分別與水、鹽酸、乙醇、氯化銨溶液中反應(yīng),觀察到的現(xiàn)象有何不同?為什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
⑤將金屬鈉分別投入到CuSO4、MgCl2、FeCl3、AlCl3、Ca(HCO3)2等溶液中,觀察到的現(xiàn)象是什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
⑥為什么鈉能把四氯化鈦中鈦置換出來,而不能把CuSO4溶液中Cu置換出來呢?
5.氫氧化鋁的兩性
實驗原理:氫氧化鋁為兩性氫氧化物,能與強酸反應(yīng)生成鹽和水,又能與強堿反應(yīng)生成鹽和水。
實驗過程:在一支大試管中放入一定量的0.5mol/L硫酸鋁溶液,滴加氨水直到不再產(chǎn)生沉淀為止。將沉淀分成兩份:一份滴加鹽酸,一份滴加氫氧化鈉溶液,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:硫酸鋁溶液與足量氨水反應(yīng)產(chǎn)生白色膠狀沉淀。[說明氫氧化鋁不溶于弱堿氨水,Al2(SO4)3+6NH3·H2O==2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4]一份氫氧化鋁沉淀中加入鹽酸,觀察到白色沉淀逐漸溶解直至消失。[說明氫氧化鋁的具有堿性,可與強酸發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水,Al(OH3+3HCl==AlCl3+
3H2O] 一份沉淀中加入氫氧化鈉溶液,觀察到白色沉淀逐漸溶解直至消失。{說明氫氧化鋁的具有酸性,可與強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水,Al(OH)3+NaOH== Na[Al(OH)3] }
問題:①實驗室中制備氫氧化鋁時,一般不用氫氧化鈉等強堿代替氨水與鋁鹽反應(yīng),為什么?實驗室中制備氫氧化鋁時,一般不用鹽酸等強酸代替二氧化碳與四羥基合鋁酸鹽溶液反應(yīng),為什么?
②如何鑒定明礬中的確有鋁離子存在?
③向氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液的現(xiàn)象與向氫氧化鈉溶液中滴加氯化鋁溶液的現(xiàn)象有何不同?為什么?用離子方程式表示原因。若四羥基合鋁酸鹽溶液與鹽酸滴加順序不同,現(xiàn)象會不同,為什么?用離子方程式表示原因。若氯化鋁溶液與四羥基合鋁酸鹽溶液滴加順序不同,現(xiàn)象會不同,為什么?用離子方程式表示原因。
④既能與強酸反應(yīng)又能與強堿反應(yīng)的常見物質(zhì)有哪些?請小結(jié)之。并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
⑤氫氧化鋁具有兩性的本質(zhì)原因是因為存在酸式電離和堿式電離,請結(jié)合電離平衡移動的原理解釋氫氧化鋁的兩性。
⑥鋁土礦的主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì),請設(shè)計實驗方案從鋁土礦中提取純凈的氧化鋁。并寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。6.鐵及其化合物間的轉(zhuǎn)化
實驗原理:Fe的還原性、Fe3+的氧化性、Fe2+既有還原性又有氧化性;Fe、 Fe3+、Fe2+之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
實驗(1):探究Fe具有還原性,并實現(xiàn)“Fe→Fe2+與Fe→Fe3+”的轉(zhuǎn)化。
實驗操作:在三只試管中,分別倒入約5ml 的稀硫酸、5ml的硫酸銅溶液、5ml
的稀硝酸,各加入少量的鐵粉,并振蕩試管,觀察試管內(nèi)的實驗現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:盛稀硫酸的試管中,有氣泡生成,溶液呈淺綠色,鐵粉不斷溶解。盛硫酸銅溶液的試管中,有紅色物質(zhì)生成,溶液藍(lán)色變淺,鐵粉不斷溶解。盛稀硝酸的試管中,有氣泡生成,溶液呈黃色,鐵粉不斷溶解。說明Fe具有還原性,F(xiàn)e遇稀硫酸或硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵,F(xiàn)e遇稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵。有關(guān)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式:
Fe+2H+==Fe2++H2↑; Fe+Cu2+== Fe2++Cu;
Fe+4H++NO3-==Fe3++NO↑+2H2O
轉(zhuǎn)化規(guī)律:Fe與弱氧化劑(如Cu2+、Ag+、S、I2、非氧化性酸等)反應(yīng)時生成+2價的鐵的化合物。Fe與強氧化劑(如Cl2、F2、Br2、稀HNO3、熱濃HNO3、熱濃H2SO4等)反應(yīng)時生成+3價的化合物。
實驗(2):探究Fe3+具有氧化性,并實現(xiàn)“Fe3+→Fe2+”的轉(zhuǎn)化。
實驗操作:在三只試管中,分別盛有少量FeCl3溶液,然后分別加入少量鐵粉、銅片、KI溶液及CCl4,振蕩試管,觀察實驗現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:加入鐵粉的試管中,溶液從黃色變?yōu)闇\綠色,鐵粉不斷溶解。加入銅片的試管中,溶液從黃色變?yōu)樗{(lán)綠色,銅片不斷溶解。加入KI溶液及CCl4的試管中,溶液分層,CCl4層呈紫紅色。說明Fe3+具有氧化性,F(xiàn)e3+遇較強還原劑時,可轉(zhuǎn)化為Fe2+。有關(guān)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式:
2Fe3++Fe== 3Fe2+;2Fe3++Cu== 2Fe2++Cu2+;2Fe3++2I-==I2+2Fe2+
轉(zhuǎn)化規(guī)律:還原性比亞鐵離子強的還原劑都能實現(xiàn)“Fe3+→Fe2+”的轉(zhuǎn)化。如:Zn、Fe、Cu等金屬單質(zhì);S2-、H2S、SO2、H2SO3、亞硫酸鹽、I-、HI等還原劑。+3價鐵的固體化合物在高溫下與H2、CO、碳、鋁等還原劑起反應(yīng)時,被還原成單質(zhì)鐵。
實驗(3):探究Fe2+既有還原性又有氧化性,并實現(xiàn)“Fe2+→Fe3+與Fe2+→Fe”的轉(zhuǎn)化。
實驗操作:向盛有FeSO4溶液的試管中,滴加KSCN溶液,溶液不顯紅色,再向試管中滴加幾滴新制的氯水(或雙氧水),并振蕩試管,觀察實驗現(xiàn)象。
向盛有FeSO4溶液的試管中,加入鋅片,并振蕩試管,觀察實驗現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:往FeSO4溶液中加氯水(或雙氧水),溶液呈血紅色。說明Fe2+具有還原性, Fe2+可被強氧化劑氧化成Fe3+。往FeSO4溶液中加鋅片,鋅片不斷溶解,溶液從淺綠色變?yōu)闊o色,有黑色固體生成。說明Fe2+具有氧化性, Fe2+可被強還原劑還原成Fe。有關(guān)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式:
2Fe2++Cl2==2Cl-+2Fe3+; Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3;
2Fe2++H2O2+2H+==2H2O+2Fe3+; Fe2++Zn==Fe+Zn2+
轉(zhuǎn)化規(guī)律:氧化性比鐵離子強的氧化劑都能實現(xiàn)“Fe2+→Fe3+”的轉(zhuǎn)化,F(xiàn)e2+在轉(zhuǎn)化中顯還原性。如:Cl2、Br2、O2等非金屬單質(zhì);稀HNO3、濃HNO3、濃H2SO4等氧化性酸;KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2等其他氧化劑。+2價鐵的化合物溶液與Mg、Al、Zn強還原劑或+2價鐵的固體化合物在高溫下與H2、CO、碳、鋁等起反應(yīng)時,被還原成單質(zhì)鐵,反應(yīng)中+2價鐵的化合物顯氧化性。
問題:①用FeSO4溶液和NaOH溶液制取Fe(OH)2時,為什么滴管可以伸入到液面以下?為什么制備FeSO4溶液要用煮沸過的蒸餾水?為什么要用新煮沸過的NaOH溶液?(均是為了防止空氣中的O2將Fe2+氧化成Fe3+。)
②Fe2+既不能在堿性條件下穩(wěn)定存在,也不能在空氣中穩(wěn)定存在的,那么在酸性和中性兩種情況下,F(xiàn)eSO4溶液被氧氣O2氧化的離子方程式如何書寫?
(酸性條件下:4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O;中性條件下:12Fe2++3O2+6H2O ==8Fe3++4Fe(OH)3↓)
③如何除去FeCl3溶液中的FeCl2?如何除去FeCl2溶液中的FeCl3?寫出有
關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
④實驗室中如何保存FeSO4溶液?如何鑒別Fe Cl2溶液與FeCl3溶液?
⑤在FeBr2溶液中分別通入足量Cl2、少量Cl2時,離子方程式如何書寫?若
向FeI2溶液中通入少量Cl2時,離子方程式又是如何書寫?
⑥在FeCl3和CuCl2的混合液中,加入一定量的Fe粉,完全反應(yīng)后,溶液中
一定有的金屬陽離子是什么?如果反應(yīng)后有固體剩余,則溶液中一定沒有的離子是什么?一定有的金屬陽離子是什么?如果反應(yīng)后剩余的固體只有Cu,則溶液一定沒有的離子是什么?一定有的金屬陽離子是什么?可能有的金屬陽離子是什么?如果反應(yīng)后剩余的固體為Fe和Cu,則溶液中一定沒有的離子是什么?一定有的金屬陽離子是什么?
⑦在原一定條件下,鐵分別與O2、H2O(氣)反應(yīng)時,生成物中鐵元素是什么
價態(tài)?
⑧取少量的酸性KMnO4溶液、稀HNO3、Na2O2分裝三支試管中,分別滴加
FeSO4溶液,并振蕩試管,觀察到的實驗現(xiàn)象分別是什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
7.碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)
實驗原理:碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與強酸或強堿的反應(yīng);碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液的弱堿性;碳酸氫鈉的不穩(wěn)定性。
實驗(1):碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應(yīng)
實驗操作:各取少量碳酸鈉、碳酸氫鈉固體于兩試管中,分別滴入鹽酸,觀察實驗現(xiàn)象。各取飽和碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液5mL放入兩根試管中,分別向其中逐滴慢慢地加入0.05mol/L的稀鹽酸溶液,觀察反應(yīng)現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:碳酸鈉、碳酸氫鈉固體加入鹽酸均產(chǎn)生無色氣體,碳酸氫鈉遇到鹽酸放出氣體比碳酸鈉劇烈得多。飽和碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液逐滴滴入鹽酸,碳酸氫鈉溶液就有氣體生成,飽和碳酸鈉溶液先無現(xiàn)象后生成氣體。說明碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與鹽酸等酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體。碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)放出CO2比碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)放出快,是因為加入鹽酸后,HCO3-直接與H+結(jié)合生成不穩(wěn)定的H2CO3分解生成CO2。而碳酸鈉溶液中存在大量CO32-,加入鹽酸后,CO32-先與H+結(jié)合生成HCO3-,再與H+結(jié)合才能生成H2CO3,所以放出CO2速度慢。
Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O;NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2O;
Na2CO3+HCl==NaHCO3+NaCl;NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2O
實驗(2):碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別與澄清石灰水反應(yīng)
實驗操作:在兩支試管中分別加入2-3mL澄清石灰水,分別向其中加入少量的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液,觀察實驗現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:兩支試管中均有白色沉淀生成。說明碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與氫氧化鈣等堿反應(yīng)。
Na2CO3+Ca(OH)2==2NaOH+CaCO3↓;
NaHCO3+Ca(OH)2==NaOH+CaCO3↓+H2O
實驗(3):碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別測pH
實驗操作:分別測量0.1mol/L的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH,比較其大小。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH均大于7,且碳酸鈉溶液的pH大于碳酸氫鈉溶液的pH。說明碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液均可水解呈堿性,且碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉的水解程度。
CO32-+H2O
OH-+HCO3-; HCO3-+H2OOH-+H2CO3實驗(4):碳酸氫鈉不穩(wěn)定性質(zhì)實驗
實驗操作:在一干燥的試管里放入碳酸氫鈉粉末,約占試管體積的1/6。試管口用帶有導(dǎo)管的單孔膠塞塞緊,并把試管用鐵夾固定在鐵架臺上,使管口略向下傾斜。導(dǎo)管的一端浸在盛有澄清石灰水的燒杯里。加熱試管,觀察實驗現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:燒杯中澄清石灰水變渾濁,試管口有水珠產(chǎn)生。說明碳酸氫鈉不穩(wěn)定,受熱分解生成水和二氧化碳等。
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O問題:①如何鑒別Na2CO3和NaHCO3?有幾種方法?如果是Na2CO3溶液和NaHCO3溶液又如何鑒別?如果是Na2CO3溶液和稀鹽酸,不用試劑如何鑒別?
②泡沫滅火器中使用小蘇打而不使用蘇打,為什么?做面條時,為了防止面粉較長時間儲存變酸,加入適量面堿選用蘇打而不選用小蘇打,為什么?洗滌餐具及實驗室里的玻璃儀器時,選用蘇打而不選用小蘇打,為什么?治療胃酸過多時,選用小蘇打而不選用蘇打,為什么?
③向蘇打飽和溶液中通入足量的二氧化碳?xì)怏w會觀察到有晶體析出,為什么?
④如何實現(xiàn)Na2CO3和NaHCO3的相互轉(zhuǎn)化?
⑤如何除去碳酸鈉固體中少量的碳酸氫鈉?如何除去碳酸氫鈉溶液中少量的碳酸鈉?
⑥候氏制堿法的原理是將二氧化碳通入氨水的氯化鈉飽和溶液中,反應(yīng)生成小蘇打,過濾后將小蘇打加熱分解得到純堿,請用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。8.氨及銨鹽的性質(zhì)
實驗原理:氨極易溶于水,NH3與水反應(yīng),氨與酸反應(yīng)。銨鹽受熱易分解,銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣。
實驗(1):氨的噴泉實驗
實驗操作:如圖所示,用干燥的圓底燒瓶收集的一瓶NH3,用帶有玻璃管和滴管(滴管中預(yù)先吸入水)的塞子塞緊瓶口,將燒瓶倒置在鐵架臺上。玻璃管插入到盛有水的燒杯中(水中預(yù)先滴入少量酚酞試液),輕輕地擠壓滴管的膠頭,使少量的水進入到燒瓶,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:燒瓶內(nèi)形成紅色噴泉。說明氨極易溶于水。燒杯中的水能夠進入燒瓶形成噴泉,主要是因為燒瓶內(nèi)部的壓強遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外部壓強,這樣外界壓強就能夠?qū)械乃當(dāng)D壓進燒瓶,而內(nèi)部壓強減小主要原因就是NH3極易溶于水。溶液顯紅色,說明氨溶于水后呈堿性。堿性又說明了氨溶于水時能與水反應(yīng)產(chǎn)生一水合氨,它能夠部分電離出銨根離子和氫氧根離子。
NH3+H2O
NH3·H2ONH4++OH-或NH3+H2ONH4++OH-②HCl、SO2、NO2等易溶于水的氣體能否形成噴泉?是否只有溶解度很大
的氣體才能形成噴泉?SO2、CO2、Cl2等酸性氣體易溶于NaOH溶液,能否形成噴泉?CH4、C2H6、C2H4等有機物的氣體易溶于汽油等有機溶劑,能否形成噴泉?C2H4、C2H2等不飽和的有機物的氣體與溴水能否形成噴泉?
③如果將NO2和O2以體積比4∶1混合、NO和O2以體積比4∶3混合、HCl和NH3以體積比1∶1混合、H2S和SO2以體積比2∶1混合等,能否形成噴泉?
④噴泉實驗中裝滿水的膠頭滴管作用是什么?如果沒有裝滿水的膠頭滴管,請你說明引發(fā)噴泉的可能方法?
⑤除了以上實驗裝置外,能否采用其他裝置形成噴泉?噴泉實驗的基本原理是什么?
實驗(2):氨與酸反應(yīng)
實驗操作:分別在兩個集氣瓶中滴入幾滴濃氨水和濃鹽酸,蓋上玻璃片,然后抽去中間的玻璃片,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:瓶內(nèi)產(chǎn)生大量白煙。說明氨能與鹽酸反應(yīng),生成固體氯化銨小顆粒分散在空氣中形成白煙。
NH3+HCl==NH4Cl
實驗(3):銨鹽受熱易分解
實驗操作:取少量氯化銨固體放在試管中加熱,觀察現(xiàn)象。取少量碳酸氫銨固體放在試管中加熱,并將生成的氣體通入新制的澄清石灰水中,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:試管底部氯化銨固體減少,接近試管口出現(xiàn)白霧,又凝結(jié)成晶體附于試管壁。說明氯化銨加熱易分解,生成的兩種氣體在試管口又會重新化合生成氯化銨。試管底部碳酸氫銨固體減少甚至消失,澄清石灰水變渾濁。說明碳酸氫銨加熱易分解生成CO2、NH3、H2O。
NH4Cl
NH3↑+HCl↑;NH3+HCl== NH4ClNH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
實驗(4):銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣
實驗操作:如圖所示,在實驗室里常用氯化銨和氫氧化鈣加熱的方法來制取少量NH3。用向下排氣法收集并用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3是否收集滿。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)。說明銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣。
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O②用試管收集氨氣時,為什么要塞一團棉花?如何干燥NH3?能否濃硫酸干燥NH3?能否用無水氯化鈣固體干燥NH3?
③能否使用NH4HCO3、NH4NO3代替NH4Cl?為什么?能否使用NaOH、KOH代替Ca(OH)2?為什么?使用堿石灰代替消石灰有什么優(yōu)點?
④實驗室為了快速制得氨氣,能否用濃氨水加固體NaOH(或加堿石灰、或加生石灰)來制?。繛槭裁??
9.二氧化硫和濃硫酸的性質(zhì)
實驗原理:二氧化硫還原性和氧化性,二氧化硫的漂白性。濃硫酸的強氧化性。
實驗(1):二氧化硫的還原性
實驗操作:用亞硫酸鈉與較濃的硫酸反應(yīng)制備的二氧化硫分別通入酸性KMnO4溶液、溴水中,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:酸性KMnO4溶液和Br2水都褪色。說明SO2會被強氧化劑KMnO4和Br2氧化,體現(xiàn)了SO2的還原性。
2KMnO4+5SO2+2H2O==K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
SO2+Br2+2H2O== 2HCl+H2SO4
問題:將過量SO2通入澄清石灰水中,有何現(xiàn)象?為什么?將SO2通入BaCl2溶液有何現(xiàn)象?為什么?再向其中滴加H2O2溶液或稀硝酸或氯水,有何現(xiàn)象?為什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
實驗(2):二氧化硫的氧化性
實驗操作:分別收集一瓶二氧化硫和硫化氫氣體,將兩瓶氣體混合,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:集氣瓶內(nèi)壁有淡黃色固體和水生成。淡黃色固體是硫單質(zhì),說明SO2氧化了H2S生成S和H2O,體現(xiàn)了SO2的氧化性。
SO2+2H2S==3S↓+2H2O
問題:將過量SO2通入Na2S溶液中,有何現(xiàn)象?為什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。某溶液中混有Na+、S2-、SO32-、SO42-、H+等離子,能否大量共存?為什么?用離子方程式表示。
實驗(3):二氧化硫的漂白性
實驗操作:收集一試管二氧化硫氣體,驗證其水溶性后在試管的溶液中加入品紅溶液,振蕩,觀察現(xiàn)象;再加熱試管,再觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:品紅溶液紅色褪去,加熱后紅色又恢復(fù)。說明SO2易溶于水且具有漂白性。
問題:SO2的漂白原理和HClO的漂白原理是否一致呢?為什么?將SO2和Cl2分別通入紫色石蕊試液,有何現(xiàn)象?為什么?如果將SO2和Cl2以體積比通入品紅溶液中,有何現(xiàn)象?為什么?請盡可能列舉可用來鑒別SO2和CO2氣體的方法。
實驗(4):濃硫酸的強氧化性
實驗操作:將一小片銅片放入盛有濃硫酸的試管中,加熱,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:銅片不斷溶解,溶液呈藍(lán)色,有刺激性氣味氣體生成。說明不活潑的金屬銅會被濃硫酸氧化生成硫酸銅,硫酸被還原成SO2,體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性。
Cu+2H2SO4(濃)
CuSO4+SO2↑+2H2O問題:在濃硫酸和蔗糖發(fā)生反應(yīng)的實驗中,哪些現(xiàn)象是表明濃硫酸的脫水性?哪些現(xiàn)象是表明濃硫酸的強氧化性?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(變黑是脫水性,因為蔗糖在按照H2O的比例脫水后剩下C,故是黑色的。有刺激性氣體生成是SO2,說明濃硫酸被還原了,體現(xiàn)濃硫酸有強氧化性)8.氨及銨鹽的性質(zhì)
實驗原理:氨極易溶于水,NH3與水反應(yīng),氨與酸反應(yīng)。銨鹽受熱易分解,銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣。
實驗(1):氨的噴泉實驗
實驗操作:如圖所示,用干燥的圓底燒瓶收集的一瓶NH3,用帶有玻璃管和滴管(滴管中預(yù)先吸入水)的塞子塞緊瓶口,將燒瓶倒置在鐵架臺上。玻璃管插入到盛有水的燒杯中(水中預(yù)先滴入少量酚酞試液),輕輕地擠壓滴管的膠頭,使少量的水進入到燒瓶,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:燒瓶內(nèi)形成紅色噴泉。說明氨極易溶于水。燒杯中的水能夠進入燒瓶形成噴泉,主要是因為燒瓶內(nèi)部的壓強遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外部壓強,這樣外界壓強就能夠?qū)械乃當(dāng)D壓進燒瓶,而內(nèi)部壓強減小主要原因就是NH3極易溶于水。溶液顯紅色,說明氨溶于水后呈堿性。堿性又說明了氨溶于水時能與水反應(yīng)產(chǎn)生一水合氨,它能夠部分電離出銨根離子和氫氧根離子。
NH3+H2O
NH3·H2ONH4++OH-或NH3+H2ONH4++OH-②HCl、SO2、NO2等易溶于水的氣體能否形成噴泉?是否只有溶解度很大
的氣體才能形成噴泉?SO2、CO2、Cl2等酸性氣體易溶于NaOH溶液,能否形成噴泉?CH4、C2H6、C2H4等有機物的氣體易溶于汽油等有機溶劑,能否形成噴泉?C2H4、C2H2等不飽和的有機物的氣體與溴水能否形成噴泉?
③如果將NO2和O2以體積比4∶1混合、NO和O2以體積比4∶3混合、HCl和NH3以體積比1∶1混合、H2S和SO2以體積比2∶1混合等,能否形成噴泉?
④噴泉實驗中裝滿水的膠頭滴管作用是什么?如果沒有裝滿水的膠頭滴管,請你說明引發(fā)噴泉的可能方法?
⑤除了以上實驗裝置外,能否采用其他裝置形成噴泉?噴泉實驗的基本原理是什么?
實驗(2):氨與酸反應(yīng)
實驗操作:分別在兩個集氣瓶中滴入幾滴濃氨水和濃鹽酸,蓋上玻璃片,然后抽去中間的玻璃片,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:瓶內(nèi)產(chǎn)生大量白煙。說明氨能與鹽酸反應(yīng),生成固體氯化銨小顆粒分散在空氣中形成白煙。
NH3+HCl==NH4Cl
實驗(3):銨鹽受熱易分解
實驗操作:取少量氯化銨固體放在試管中加熱,觀察現(xiàn)象。取少量碳酸氫銨固體放在試管中加熱,并將生成的氣體通入新制的澄清石灰水中,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:試管底部氯化銨固體減少,接近試管口出現(xiàn)白霧,又凝結(jié)成晶體附于試管壁。說明氯化銨加熱易分解,生成的兩種氣體在試管口又會重新化合生成氯化銨。試管底部碳酸氫銨固體減少甚至消失,澄清石灰水變渾濁。說明碳酸氫銨加熱易分解生成CO2、NH3、H2O。
NH4Cl
NH3↑+HCl↑;NH3+HCl== NH4ClNH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
實驗(4):銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣
實驗操作:如圖所示,在實驗室里常用氯化銨和氫氧化鈣加熱的方法來制取少量NH3。用向下排氣法收集并用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3是否收集滿。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)。說明銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣。
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O②用試管收集氨氣時,為什么要塞一團棉花?如何干燥NH3?能否濃硫酸干燥NH3?能否用無水氯化鈣固體干燥NH3?
③能否使用NH4HCO3、NH4NO3代替NH4Cl?為什么?能否使用NaOH、KOH代替Ca(OH)2?為什么?使用堿石灰代替消石灰有什么優(yōu)點?
④實驗室為了快速制得氨氣,能否用濃氨水加固體NaOH(或加堿石灰、或加生石灰)來制???為什么?
9.二氧化硫和濃硫酸的性質(zhì)
實驗原理:二氧化硫還原性和氧化性,二氧化硫的漂白性。濃硫酸的強氧化性。
實驗(1):二氧化硫的還原性
實驗操作:用亞硫酸鈉與較濃的硫酸反應(yīng)制備的二氧化硫分別通入酸性KMnO4溶液、溴水中,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:酸性KMnO4溶液和Br2水都褪色。說明SO2會被強氧化劑KMnO4和Br2氧化,體現(xiàn)了SO2的還原性。
2KMnO4+5SO2+2H2O==K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
SO2+Br2+2H2O== 2HCl+H2SO4
問題:將過量SO2通入澄清石灰水中,有何現(xiàn)象?為什么?將SO2通入BaCl2溶液有何現(xiàn)象?為什么?再向其中滴加H2O2溶液或稀硝酸或氯水,有何現(xiàn)象?為什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
實驗(2):二氧化硫的氧化性
實驗操作:分別收集一瓶二氧化硫和硫化氫氣體,將兩瓶氣體混合,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:集氣瓶內(nèi)壁有淡黃色固體和水生成。淡黃色固體是硫單質(zhì),說明SO2氧化了H2S生成S和H2O,體現(xiàn)了SO2的氧化性。
SO2+2H2S==3S↓+2H2O
問題:將過量SO2通入Na2S溶液中,有何現(xiàn)象?為什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。某溶液中混有Na+、S2-、SO32-、SO42-、H+等離子,能否大量共存?為什么?用離子方程式表示。
實驗(3):二氧化硫的漂白性
實驗操作:收集一試管二氧化硫氣體,驗證其水溶性后在試管的溶液中加入品紅溶液,振蕩,觀察現(xiàn)象;再加熱試管,再觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:品紅溶液紅色褪去,加熱后紅色又恢復(fù)。說明SO2易溶于水且具有漂白性。
問題:SO2的漂白原理和HClO的漂白原理是否一致呢?為什么?將SO2和Cl2分別通入紫色石蕊試液,有何現(xiàn)象?為什么?如果將SO2和Cl2以體積比通入品紅溶液中,有何現(xiàn)象?為什么?請盡可能列舉可用來鑒別SO2和CO2氣體的方法。
實驗(4):濃硫酸的強氧化性
實驗操作:將一小片銅片放入盛有濃硫酸的試管中,加熱,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:銅片不斷溶解,溶液呈藍(lán)色,有刺激性氣味氣體生成。說明不活潑的金屬銅會被濃硫酸氧化生成硫酸銅,硫酸被還原成SO2,體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性。
Cu+2H2SO4(濃)
CuSO4+SO2↑+2H2O問題:在濃硫酸和蔗糖發(fā)生反應(yīng)的實驗中,哪些現(xiàn)象是表明濃硫酸的脫水性?哪些現(xiàn)象是表明濃硫酸的強氧化性?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(變黑是脫水性,因為蔗糖在按照H2O的比例脫水后剩下C,故是黑色的。有刺激性氣體生成是SO2,說明濃硫酸被還原了,體現(xiàn)濃硫酸有強氧化性)
10.探究鈉、鎂、鋁單質(zhì)的金屬性強弱
實驗原理:鈉、鎂、鋁的金屬性強弱順序是鈉﹥鎂﹥鋁。判斷金屬性強弱的依據(jù):①單質(zhì)跟水(或酸)反應(yīng)置換出氫的難易程度;②最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱;③單質(zhì)與鹽溶液的置換反應(yīng)。
實驗操作:⑴Na與冷水(水中滴加酚酞試液)的反應(yīng)。注意:①固體鈉的取用;②滴管的使用。
⑵Mg分別與冷水、熱水(水中滴加酚酞試液)的反應(yīng)。注意:①用砂紙擦除鎂帶表面的氧化膜;②滴管的使用;③液體的加熱。
⑶Mg、Al分別與鹽酸的反應(yīng)。注意:①用砂紙擦除鎂條和鋁片表面的氧化膜;②液體藥品的取用。
⑷MgCl2溶液、AlCl3溶液中滴加過量的NaOH溶液。注意:①液體藥品的取用;②滴管的使用。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:⑴Na與冷水劇烈反應(yīng),放出無色氣體,溶液變紅。2Na+2H2O==2NaOH+H2↑,Na的金屬性很強,與冷水劇烈反應(yīng),生成的NaOH是強堿,能使酚酞試液變紅。
⑵Mg與冷水緩慢、與沸水迅速反應(yīng),鎂帶表面有少許氣泡,鎂帶表面變微
紅。Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑,Mg的金屬性不如Na強,要與沸水反應(yīng),生成的Mg(OH)2是中強堿,能使酚酞試液變淺紅。⑶Mg、Al與鹽酸劇烈反應(yīng),放出無色氣體,但Mg比Al更劇烈。
Mg+2HCl==MgCl2+H2↑,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑,Mg為活潑金屬,與鹽酸反應(yīng)劇烈;Al的金屬性不如Mg強,與鹽酸反應(yīng)不如Mg劇烈。
⑷MgCl2溶液、AlCl3溶液中均生成白色沉淀,加過量NaOH溶液時,AlCl3溶液中生成的白色沉淀又溶解消失。
MgCl2+2NaOH==Mg(OH)2↓+2NaCl,AlCl3+3NaOH==A1(OH)3↓+3NaCl,A1(OH)3+NaOH
==Na[Al(OH)4],根據(jù)強制弱的反應(yīng)規(guī)律知:堿性強順序為NaOH(強堿)>Mg(OH)2
(中強堿) > A1(OH)3(兩性氫氧化物)。
金屬性強弱順序為Na>Mg>Al
問題:①以上實驗是如何說明鈉、鎂、鋁金屬性的強弱?為什么會有這樣的遞變規(guī)律?
②如何設(shè)計實驗判斷金屬的活動性順序呢?以判斷鎂、鋁、鐵、銅的金屬活動性順序為例說明。
③以鎂和鋁為電極,在酸性或中性介質(zhì)中構(gòu)成原電池,鎂為負(fù)極,鋁為正極,若在強堿性介質(zhì)中構(gòu)成原電池,則鋁為負(fù)極,鎂為正極。不同的結(jié)果對于判斷鎂、鋁金屬性強弱是否矛盾呢?為什么?
④請小結(jié)可根據(jù)哪些實驗事實來判斷金屬性強弱?
12.化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化
實驗原理:化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,通常表現(xiàn)為熱量的變化。若反應(yīng)中有熱量放出,則為放熱反應(yīng);反之,若反應(yīng)中有吸收熱量的,則為吸熱反應(yīng)。
實驗操作:①在一支試管中加少量鹽酸,在加少量的NaOH溶液,用手觸摸試管外壁,用溫度計測量溫度,記下溫度變化。
②向一支試管中放入幾個鋅粒,加入5mL 2mol.L-1鹽酸,用手觸摸試管外壁,有什么感覺?
③在一個小燒杯中加入一定量的Ba(OH)2晶體,再在燒杯中加入一定量的NH4Cl晶體,用手固定燒杯,并用玻璃棒迅速攪拌,使充分反應(yīng),用手觸摸燒杯外壁,有什么感覺?
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:①試管外壁發(fā)熱,溫度升高,說明反應(yīng)過程中有熱量放出。NaOH+HCl==NaCl+H2O (放熱)
②反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡,同時試管外壁發(fā)熱,溫度升高,說明反應(yīng)過程中有熱量放出。Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑(放熱)
③燒杯外壁發(fā)冷,溫度降低,說明該反應(yīng)吸收了大量的熱。Ba(OH)2+2NH4Cl ==BaCl2+2NH3↑+2H2O(吸熱)
問題:①常見的放熱反應(yīng)有哪些?常見的吸熱反應(yīng)有哪些?
②大家都感受到了吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng),在生活生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用?
13.原電池的工作原理③化學(xué)反應(yīng)為什么會有能量的變化呢?如何從宏觀和微觀兩個不同的角度加以解釋。
實驗原理:原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池的工作原理是將氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng),還原反應(yīng)分別在兩極上進行,還原劑在負(fù)極被氧化,失去的電子通過導(dǎo)線傳遞給正極,氧化劑在正極被還原,得到電子,從而實現(xiàn)化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化。
實驗操作:①將鋅片與銅片平行插入盛有稀硫酸的燒杯里,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。②用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。③在導(dǎo)線中間接入一個電流計,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。如圖所示。
稀硫酸
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:①鋅片溶解,鋅片上有氣泡產(chǎn)生。銅片上無氣泡。因為Zn比Cu活潑,Cu不能和稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng),而Zn可以置換出硫酸中的氫:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑。
②銅片上有氣泡產(chǎn)生。因為Zn比Cu活潑,容易失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電子沿導(dǎo)線流向銅片,電子流進銅片后,溶液中的氫離子在銅片上得到電子產(chǎn)生氫氣,發(fā)生還原反應(yīng),因而銅片上有氣泡產(chǎn)生。
③電流計指針有偏轉(zhuǎn)。說明導(dǎo)線上有電子流過。
裝置中,鋅片(負(fù)極)發(fā)生氧化反應(yīng),Zn-2e-==Zn2+,銅片(正極)發(fā)生還原反應(yīng),2H++2e-==H2↑。電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,整個電路形成回路,產(chǎn)生電流,化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。這就是原電池的工作原理。
總反應(yīng)方程式:Zn+2H+==Zn2++H2↑。
問題:①如果將上述實驗中的“稀硫酸”改為“CuSO4溶液”,其他不變,能否構(gòu)成原電池?如果再用比鋅活潑的鎂代替銅片,再用ZnSO4溶液代替CuSO4溶液與鋅片組成原電池,鋅片上將發(fā)生怎樣的電極反應(yīng)?如果將鋅片置于盛有ZnSO4溶液的燒杯中,將銅片根置于盛有CuSO4溶液的燒杯中,分別構(gòu)成兩個電極,外電路仍用導(dǎo)線連接,并通過鹽橋?qū)蓚€隔離的電解質(zhì)溶液連接起來,能否構(gòu)成原電池?根據(jù)上述實驗探究,你認(rèn)為原電池構(gòu)成的條件是什么?
②在實驗室里,用鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時,為什么粗鋅比純鋅反應(yīng)快?為什么向稀硫酸中加入少量硫酸銅溶液能使制取氫氣的反應(yīng)加快?
③曾經(jīng)有一位格林太太鑲了一顆金牙,但有一次因意外事故,她的金牙旁邊的一顆牙齒破碎,牙醫(yī)為她補了一顆不銹鋼牙,可是自那次事故以后,格林太太就留下了“后遺癥”:經(jīng)常頭疼、夜間失眠、心情煩躁,拜訪了很多當(dāng)時的名醫(yī),使用了當(dāng)時最先進的儀器,都無功而返,后來,一次偶然機會,她遇見了一位年輕的化學(xué)家,化學(xué)家很快就解除了她的煩惱,你想知道格林太太到底得了什么“怪病”,年輕的化學(xué)家用什么方法解除了格林太太的煩惱嗎?
④有一銀器因日久其表面生成了硫化銀而變黑?,F(xiàn)有一舊鋁鍋和足量的食鹽水,你采用什么方法能使銀器光澤復(fù)原?寫出有關(guān)反應(yīng)的電極方程式和電池反應(yīng)式。(利用原電池原理將銀器放在盛有足量食鹽水的鋁鍋中,使之與鍋底接觸,這樣就構(gòu)成了一個鋁為負(fù)極,硫化銀為正極的原電池,放置一段時間后銀器即可恢復(fù)光亮。負(fù)極:2Al-6e-==2Al3+,正極:3Ag2S+6e-==6Ag+3S2-。電池反應(yīng)為:2Al+3Ag2S+6H2O==6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓。)
17.電解池工作原理
實驗原理:電解池是在外加電源的作用下,將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。電解池的工作原理是讓電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))后在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程,從而實現(xiàn)電能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。
實驗操作:①電解熔融NaCl。下圖為電解熔融NaCl的裝置,容器中盛有熔融的NaCl,兩側(cè)分別插入石墨片和鐵片作為電極材料,且石墨,鐵片分別與電源的正極、負(fù)極相連。
②電解CuCl2溶液。按下圖中所示裝置連接好儀器,在U形管中加入飽和氯化銅溶液,用石墨棒作電極,接通電源,電解數(shù)分鐘后,觀察陰極(與電源負(fù)極連接的石墨棒)表面的顏色,用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗陽極(與電源正極連接的石墨棒)上放出的氣體。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:①石墨電極上有氣體放出,鐵電極區(qū)有金屬鈉生成。在石墨陽極上,Cl-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng):2Cl--2e-==Cl2↑,鐵陰極上,Na+得到電子發(fā)生還原反應(yīng):2Na++2e-==2Na。說明在電流的作用下,熔融的NaCl發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鈉與氯氣,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑。②石墨陰極上覆蓋了一層紅色物質(zhì);石墨陽極上有氣泡產(chǎn)生,并可聞到刺激性的氣味,該氣體能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)。石墨陰極上Cu2+比H+容易放電,發(fā)生還原反應(yīng):Cu2++2e-== Cu;石墨陽極上Cl-比OH-容易放電,發(fā)生氧化反應(yīng):2Cl--2e-==Cl2↑,Cl2+2KI==2KCl+I2,碘單質(zhì)與淀粉變藍(lán)。說明在電流的作用下,CuCl2溶液中的離子分別在陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅與氯氣,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。CuCl2
Cu+Cl2↑。問題:①電解熔融NaCl和電解飽和氯化鈉溶液有何區(qū)別?為什么?
②電解池與原電池有什么區(qū)別?請列表比較。電鍍池與精煉池有什么區(qū)別?(以鐵件鍍銅與電解精煉銅為例進行比較)
③工業(yè)制鎂是采用電解熔融氯化鎂的方法。試分析電解熔融的MgCl2的原理,寫出有關(guān)的電極反應(yīng)是和總反應(yīng)式。為什么不采用電解熔融氧化鎂的方法制鎂?而工業(yè)制鋁卻采用電解熔融氧化鋁的方法,試分析電解熔融的Al2O3的原理,寫出有關(guān)的電極反應(yīng)是和總反應(yīng)式。為什么不采用電解熔融氯化鋁的方法制鋁?
11.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素④從H+、Cu2+、Na+、Cl-、SO42-五種離子中選出兩種離子組成電解質(zhì),按下列要求進行電解(使用惰性電極電解),(1)電解過程中溶液pH增大的有哪些?(電解質(zhì)用化學(xué)式表示,下同)(2)電解過程中溶液pH減小的有哪些?(3)電解過程中溶液pH不變的有哪些?電解過程中溶液pH的變化有何規(guī)律?請小結(jié)。
18.溫度、濃度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
實驗原理:濃度、溫度、壓強和催化劑等條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
實驗操作:①分別向兩支裝有表面積大致相同的鎂條、鐵片的試管中同時加入同體積0.5 mol·L-1鹽酸,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
②分別向兩支裝有表面積相同的鐵片的試管中同時加入同體積0.5 mol·L-1和3 mol·L-1的鹽酸,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
③分別將表面積相同鐵片同時加入盛有不同溫度的鹽酸的試管中,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
④向兩支盛有等體積等濃度的雙氧水的一支試管中加入二氧化錳粉末,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
⑤分別向兩支裝有等質(zhì)量的塊狀碳酸鈣、碳酸鈣粉末的試管中同時滴加同體積同濃度的鹽酸,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:①鎂條上產(chǎn)生氣泡且很快,鎂條快消失。鐵片上產(chǎn)生氣泡但較慢,鐵片未消失。Mg+2HCl==MgCl2+H2↑,F(xiàn)e+2HCl==FeCl2+H2↑,Mg比Fe活潑,與酸的反應(yīng)劇烈且快。說明:在其他條件相同時,金屬的活潑性越強,與酸的反應(yīng)越快。說明:化學(xué)反應(yīng)速率可由反應(yīng)物本身的性質(zhì)決定(內(nèi)因)。
②加0.5 mol·L-1的鹽酸的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡慢,加3 mol·L-1的鹽酸的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡快。說明:在其他條件相同時,反應(yīng)物的濃度越大,化學(xué)反應(yīng)越快。
③溫度高的產(chǎn)生的氣泡快,溫度低的產(chǎn)生的氣泡慢。說明:在其他條件相同時,反應(yīng)物的溫度越高,化學(xué)反應(yīng)越快。
④加二氧化錳的雙氧水的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡快,不加二氧化錳的雙氧水的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡慢。在雙氧水分解反應(yīng)中,二氧化錳、氯化鐵等均可作催化劑,2H2O2==2H2O+O2↑。說明:在其他條件相同時,使用催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率加快。
⑤盛碳酸鈣粉末的試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡快,盛塊狀碳酸鈣的試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡慢。CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑,說明:在其他條件相同時,固體反應(yīng)物的表面積越大,化學(xué)反應(yīng)越快。
通常情況下,增大反應(yīng)物濃度、升高溫度、增大反應(yīng)物的接觸面積以及使用催化劑可以提高化學(xué)反應(yīng)速率。
問題:①一定量的鹽酸跟過量的鐵粉反應(yīng),為了減緩反應(yīng)速率且不影響生成H2的總量,可向鹽酸中加入適量的( ) A.NaOH(s) B.H2O C.Na2CO3(s) D.CH3COONa(s) E.NaCl溶液
一定量的鹽酸跟過量的鐵粉反應(yīng),為了加快反應(yīng)速率且不影響生成H2的總量,可采取的措施是( ) A.適當(dāng)升溫 B.加入少量的CuSO4(s) C.加入少量的濃H2SO4D.加入一定量鎂粉 E.NaNO3(s)
②請利用所學(xué)知識回答問題:⑴消防隊員救火時,開門都很小心,因為門一打開就有可能發(fā)生爆炸。請解釋其中的原因。⑵從化學(xué)反應(yīng)的角度分析,使用電冰箱的主要目的是什么?⑶為什么高壓鍋做飯快?⑷為什么加酶洗衣粉去污快?⑸為什么燒柴煮飯時要將木柴劈?。?/p>
③為什么氯水、濃HNO3、AgNO3溶液、KMnO4溶液、AgBr(s) 等要存放在棕色瓶中,并放在冷暗處?為什么強光照射H2與Cl2混合氣體、甲烷與Cl2混合氣體易發(fā)生爆炸等?
④取一定質(zhì)量的用砂紙打磨好的鎂帶與足量的濃鹽酸混合,反應(yīng)速度與時間的關(guān)系如下圖所示。為什么反應(yīng)速度會先增大,后減小,最后停止?
實驗原理:濃度、溫度、壓強等條件對化學(xué)平衡的影響。
實驗操作:①向盛有5 mL 0.01 mol·L-1FeCl3溶液的試管中加入5 mL 0.03 mol·L-1KSCN溶液,溶液呈紅色。將此溶液均分置三支試管中,向第一支試管中加入少量1 mol·L-1FeCl3溶液,充分振蕩,觀察溶液顏色變化;向第二支試管中滴加少量1 mol·L-1KSCN溶液,觀察溶液顏色變化;向第三支試管中滴加少量NaOH溶液,觀察觀察現(xiàn)象。
②把NO2和N2O4的混合氣體盛在兩個聯(lián)通的燒瓶里,用夾子夾住橡皮管。把一個燒瓶放在熱水里,把另一個放在冰水(或冷水)里,如圖下圖所示,觀察現(xiàn)象。
②在熱水的燒杯中氣體顏色加深;在冷水的燒杯中氣體顏色變淺。由于燒瓶中的氣體存在下列平衡:2NO2(g)
N2O4(g),△H=﹣56.9 kJ·mol-1,該可逆反應(yīng)正反應(yīng)是放熱的,逆反應(yīng)是吸熱的。NO2(g)為紅棕色,N2O4(g)為無色,所以混合氣體的顏色深淺由NO2的濃度決定。升溫氣體顏色加深,表明NO2的濃度增大,即平衡向吸熱方向移動;降溫氣體顏色變淺,表明NO2的濃度減小,即平衡向放熱方向移動。說明:在其他條件不變時,溫度升高,平衡向吸熱方向移動;降低溫度,平衡向放熱方向移動。問題:①在增大反應(yīng)物濃度或減小反應(yīng)物濃度的過程中正、逆反應(yīng)速率如何變化?在升溫或降溫過程中正、逆反應(yīng)速率如何變化?這些反應(yīng)速率的變化又是如何影響化學(xué)平衡移動的?化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡間存在著什么樣的關(guān)系?某一可逆反應(yīng),一定條件下達(dá)到了平衡,若化學(xué)反應(yīng)速率改變,平衡一定發(fā)生移動嗎?若平衡發(fā)生移動,化學(xué)反應(yīng)速率一定改變嗎?
②在用氯酸鉀分解制氧氣時加入二氧化錳后能否提高氧氣的量?
③已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡Cr2O72-+H2O
2CrO42-+ 2H+(橙色) (黃色)
分析加入NaOH溶液(6 mol·L-1)或稀H2SO4溶液有何現(xiàn)象?
④在恒容的容器中,2NO2(g)
N2O4(g),平衡后,向容器中再通入反應(yīng)物NO2,或向容器中再通入生成物N2O4,兩種情況下,平衡如何移動?兩種情況下,重新達(dá)到平衡后,NO2的百分含量如何變化?14.乙醇的主要性質(zhì)實驗原理:乙醇分子是由乙基C2H5-和羥基-OH組成的,羥基比較活潑,它決定著乙醇的主要性質(zhì)。
實驗操作:①向試管中加入約2mL無水乙醇,用鑷子取一小塊鈉,用濾紙吸干表面的煤油,將鈉投入乙醇中,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。并迅速用一配有導(dǎo)管的單孔塞塞住試管口,用一小試管倒扣在導(dǎo)管上,收集反應(yīng)中放出的氣體并驗純。 (可以用鈉與水反應(yīng)作對比試驗)
②向試管里注入約2mL無水乙醇,取一根光潔的銅絲繞成螺旋狀,放在酒精燈外焰上加熱至紅熱,然后伸入無水乙醇中,反復(fù)幾次。觀察銅絲的變化,聞試管中液體的氣味。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:①鈉沉在乙醇底部,形狀不變,表面有氣泡產(chǎn)生,然后逐漸上升到乙醇表面,體積逐漸減小,最后消失。觸摸試管壁,感覺較熱。小試管用排氣法收集所放出的氣體,在試管口點燃,可以聽到爆鳴聲,證明放出的是氫氣。2Na+2CH3CH2OH→2CH3CH2ONa+H2↑,說明:乙醇能和活潑金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng),乙醇具有類似水的性質(zhì),但乙醇和鈉反應(yīng)較平穩(wěn),不如水和鈉反應(yīng)劇烈,乙醇羥基(-OH)中的氫原子不如水中的氫原子活潑。
②銅絲表面變黑,伸入無水乙醇后又復(fù)原成紅色,溶液有刺激性氣味。銅絲先和氧氣反應(yīng)生成黑色的氧化銅,氧化銅被乙醇還原生成銅,如此反復(fù)操作數(shù)次,即能聞到有刺激性氣味的乙醛生成。
2Cu+O2
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,說明:在一定條件下,乙醇可被氧化成乙醛。
問題:①把等量的金屬鈉分別放入水、乙醇、氯化銨溶液中,反應(yīng)的劇烈程度如何?為什么?試寫出乙醇分別與鉀、鎂、鋁反應(yīng)的化學(xué)方程式。
②在乙醇氧化實驗中,為什么銅絲一端要卷成螺旋狀?為什么要反復(fù)操作數(shù)次?該實驗中乙醇可還原CuO,請小結(jié)中學(xué)化學(xué)中有哪些物質(zhì)可還原CuO?
③對飲酒后駕車的嫌疑人檢驗其呼氣酒精含量的方法是:利用橙紅色重鉻酸鉀(酸性溶液)放在氣體酒精含量探測器中進行檢驗,讓司機對填充了吸附有K2Cr2O7的硅膠顆粒的裝置吹氣。若發(fā)現(xiàn)硅膠變色達(dá)到一定程度,即可證明司機是酒后駕車。其化學(xué)原理是K2Cr2O7在酒精作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色Cr2(SO4)3,這是利用了乙醇的哪些性質(zhì)?
④電工師傅在焊接銅漆包線的線頭時,常把線頭放在火上燒一下,然后用酒精處理后再焊接.如此處理后再焊接的目的是什么呢?焊接銀器、銅器時,表面會生成發(fā)黑的氧化膜,銀匠說,可以先把銅、銀在火上燒熱,馬上蘸一下酒精,銅、銀會光亮如初!這是何原理?
15.乙酸乙酯的制取和乙酸乙酯(或油脂)的水解
實驗原理:①在濃硫酸的催化作用下,乙醇和乙酸發(fā)生酯化反應(yīng),生成乙酸乙酯和水。
②在酸或堿存在的條件下,乙酸乙酯與水發(fā)生水解反應(yīng)生成乙酸和乙醇,堿性條件下的水解更完全。
實驗操作:①在試管里先加入3 mL無水乙醇,然后一邊搖動一邊慢慢地加入2mL濃硫酸和2mL冰醋酸,加入2~3小塊碎瓷片。按下圖所示,連接好裝置,用酒精燈小心均勻地加熱試管3~5 min,產(chǎn)生的氣體經(jīng)導(dǎo)管通到飽和碳酸鈉溶液的液面上。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
②在3支試管中各滴入6滴乙酸乙酯。向第一支試管里加蒸餾水5.5mL;向第二支試管里加1∶5稀硫酸0.5mL、蒸餾水5mL;向第三支試管里加30%的NaOH溶液0.5mL、蒸餾水5mL。振蕩均勻后,把3支試管都放入70℃~80℃的水浴里加熱幾分鐘,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:①可看到飽和碳酸鈉溶液的液面上有透明的油狀液體產(chǎn)生并可聞到香味。說明:在濃硫酸的催化作用下,乙醇分子里的羥基氫原子和乙酸分子里的羥基一起脫去,結(jié)合形成水,發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯。
CH3COOH+HOCH2CH3CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+NaOH
CH3COONa+CH3CH2OH問題:1、制取乙酸乙酯實驗:①在配制乙醇、濃H2SO4、乙酸的混合液時,各試劑加入試管的次序為什么是:先乙醇,再濃H2SO4,最后加乙酸?(防止?jié)釮2SO4與乙醇、乙酸混合時放出大量熱,造成液體飛濺)
②實驗中為什么需要使用過量的乙醇?(由于此反應(yīng)是可逆反應(yīng),為了提高乙酸乙酯的產(chǎn)率,需要適當(dāng)增大廉價原料乙醇的用量使反應(yīng)盡可能生成乙酸乙酯,同時也可以提高成本較高的乙酸的轉(zhuǎn)化率)
③濃硫酸的作用是什么?(作催化劑可加快反應(yīng)速率,作吸水劑使可逆反應(yīng)向生成乙酸乙酯的方向移動)
④在加熱反應(yīng)混合物時,為什么要用酒精燈小心均勻地加熱試管?(防止尚未反應(yīng)的乙酸、乙醇蒸出)
⑤加熱時怎樣防止暴沸?(實驗前應(yīng)在反應(yīng)的混合物中加入碎瓷片,以防止加熱過程中發(fā)生暴沸)
⑥收集乙酸乙酯時使用飽和碳酸鈉溶液的作用是什么?(中和乙酸,溶解乙醇,降低乙酸乙酯的溶解度,有利于溶液分層,析出乙酸乙酯。同時還可以冷卻乙酸乙酯,減少乙酸乙酯的揮發(fā))
⑦為什么不能用NaOH溶液代替飽和Na2CO3溶液?(NaOH溶液的堿性太強,會使乙酸乙酯發(fā)生水解反應(yīng)而重新變成乙酸和乙醇)
⑧為什么導(dǎo)氣管只接近液面而不能伸到Na2CO3溶液中?(防止倒吸)
⑨裝置中的長導(dǎo)管的作用是什么?(導(dǎo)氣兼冷凝回流,防止未反應(yīng)的乙酸、乙醇因蒸發(fā)而損耗)
⑩如何從飽和碳酸鈉溶液液面上提取生成的乙酸乙酯?(分液)
2、乙酸乙酯水解實驗:①在乙酸乙酯水解實驗中,為什么乙酸乙酯的用量、水與酸堿的混合液的用量、水浴的溫度等均要一樣?
②乙酸乙酯水解的溫度為什么控制在70℃~80℃的水浴中加熱?溫度過高有何影響?
③影響乙酸乙酯水解速率的因素有哪些?為什么在堿存在的條件下,乙酸乙酯的水解程度更大?
④工業(yè)上,油脂水解制取肥皂是在什么條件下進行?工業(yè)上,油脂水解制取高級脂肪酸又是在什么條件下進行?有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如何書寫?
16.葡萄糖與新制氫氧化銅的反應(yīng)
實驗原理:葡萄糖分子中含醛基,具有還原性,可被新制氫氧化銅氧化。
實驗操作:在試管里加入2 mL 5%的NaOH溶液,滴入2%的CuSO4溶液5滴,混勻,再加入2mL10%的葡萄糖溶液,加熱,觀察現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及結(jié)論:加熱前,看到有藍(lán)色沉淀生成;加熱后看到有紅色沉淀生成。葡萄糖分子中含醛基,具有還原性,可還原新制氫氧化銅懸濁液,生成磚紅色氧化亞銅沉淀。
2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O
問題:①糖尿病患者的尿液中常含有葡萄糖,如何檢測?
②如何設(shè)計實驗證明淀粉的水解已經(jīng)開始?如何設(shè)計實驗證明淀粉已部分水解?如何設(shè)計實驗證明淀粉未發(fā)生水解?
③酒精、乙酸、葡萄糖三種無色溶液,如何用一種試劑加以鑒別?
20.中和滴定實驗原理:用已知物質(zhì)的量濃度的酸(或堿)來測定未知物質(zhì)的量濃度的堿(或酸)的方法叫做酸堿中和滴定。中和滴定是運用中和反應(yīng)的原理,其實質(zhì)可以表示為:H++OH-==H2O。一元酸堿中和的計算依據(jù):c(H+)V(H+)=c(OH-)V(OH-)。
實驗用品:儀器:酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺、錐形瓶、燒杯。試劑:標(biāo)準(zhǔn)液、待測液、酸堿指示劑、蒸餾水。
實驗操作:(用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液)
①滴定前的準(zhǔn)備:
滴定管:查漏、洗滌、潤洗、裝液、調(diào)液面、記讀數(shù)。
錐形瓶:注堿液、記讀數(shù)、加指示劑。
②滴定:在滴定管下放一潔凈的錐形瓶,從堿式滴定管放出25.00mLNaOH溶液,注入錐形瓶,加入2滴酚酞試液,溶液立即呈紅色。然后,把錐形瓶移到酸式滴定管下,按下圖進行操作,逐滴滴入已知物質(zhì)的量濃度的鹽酸,同時不斷搖動錐形瓶,使溶液充分混合。隨著鹽酸逐滴加入,錐形瓶里OH-濃度逐漸減小。最后,當(dāng)看到加入1滴鹽酸時,溶液立即褪成無色,說明反應(yīng)恰好進行完全。停止滴定,準(zhǔn)確記下滴定管溶液液面的刻度,并準(zhǔn)確求得滴定用去鹽酸的體積。為保證測定的準(zhǔn)確性,上述滴定操作應(yīng)重復(fù)二至三次,并求出滴定用去鹽酸體積的平均值。然后根據(jù)有關(guān)計量關(guān)系,計算出待測的NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度。
問題:①為什么不用pH試紙直接測定待測酸或堿的濃度?為什么中和滴定操作應(yīng)平行滴定3次,并取滴定用去鹽酸體積的平均值計算滴定結(jié)果?
②為什么酸式滴定管只能裝酸性或氧化性試劑而不能裝堿性試劑?為什么堿式滴定管只能裝堿性試劑而不能裝酸性或氧化性試劑?
③為什么滴定管使用前要用蒸餾水洗滌,用待裝溶液潤洗,而錐形瓶不能用待裝溶液潤洗?
④滴定管的尖嘴部分常常會留有氣泡,應(yīng)如何操作使酸式滴定管或堿式滴定管的尖嘴部分充滿溶液且無氣泡?
⑤滴定管的刻度與量筒有何差別?要準(zhǔn)確量取25.00mLNaOH溶液,要用什么儀器?如何對滴定管中的溶液體積進行準(zhǔn)確讀數(shù)?25.00mL的滴定管充滿溶液后液面恰好在“0”刻度,如果把溶液全部放入燒杯中,其體積是多少?
⑥為什么強酸與強堿之間的互相滴定可選擇甲基橙也可選擇酚酞作指示劑,而不選擇石蕊試液作指示劑?為什么鹽酸滴定氨水要選擇甲基橙作指示劑,而不選擇酚酞試液作指示劑?為什么氫氧化鈉溶液滴定醋酸溶液要選擇酚酞作指示劑,而不選擇甲基橙作指示劑?為什么指示劑用量控制在2~3滴為宜?為什么酸堿指示劑可以判斷反應(yīng)是否恰好完全?借助指示劑判斷恰好完全中和是否會有誤差?
⑦在滴定過程中,為什么眼睛要注視錐形瓶溶液顏色變化?滴定實驗成功的關(guān)鍵是什么?
⑧為什么常用蒸餾水沖洗錐形瓶的內(nèi)壁?
⑨滴定終點時,多滴一滴或少滴一滴溶液的酸堿性發(fā)生怎樣改變?溶液的pH發(fā)生怎樣改變?
⑩若要利用氧化還原反應(yīng)有利來測定某些物質(zhì)的含量,如:用已知物質(zhì)的量濃度的KMnO4溶液測定草酸晶體(H2C2O4·xH2O)中的x值,可否借用中和滴定實驗來測定?
實驗誤差分析:
以一元酸和一元堿的中的滴定為例:c(標(biāo))V(標(biāo))=c(待)V(待)
用c(標(biāo))、V(待)分別代表標(biāo)準(zhǔn)液濃度、所取待測液體積,均為定值。把一切造成誤差的原因都轉(zhuǎn)嫁到對V(標(biāo))讀數(shù)的影響上。凡導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大,則待測液濃度偏大。凡導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏小,則待測液濃度偏小。
產(chǎn)生誤差的因素有:①標(biāo)準(zhǔn)溶液不標(biāo)準(zhǔn),②儀器洗滌未按要求,③滴定管氣泡未排盡,④滴定管讀數(shù)方法不正確,⑤滴定管漏液,⑥終點判斷不準(zhǔn),⑦滴定操作過程和讀數(shù)過快等。
用已知濃度的鹽酸來滴定未知濃度的NaOH溶液時,分析下列各項操作給實驗造成的誤差(用偏高、偏低、無影響或無法判斷等來表示)。
⑴酸式滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤洗。因為裝入標(biāo)準(zhǔn)液后被沖稀,濃度降低,測定所用的V(標(biāo))比實際所需量大,結(jié)果偏高。
⑵堿式滴定管用蒸餾水洗滌后未用待測堿液潤洗就用于量取待測液。因為未用待測液潤洗,結(jié)果待測液被稀釋,實驗所用的V(標(biāo))比實際所需量小,結(jié)果偏低。
⑶裝酸的滴定管尖嘴內(nèi)氣泡未被趕掉就滴定。因為由滴定管流出的鹽酸填充氣泡部分并沒有全部參加反應(yīng),誤將填充氣泡部分的鹽酸認(rèn)為全部參加反應(yīng),因而使V(標(biāo))增大,結(jié)果偏高。
⑷裝有堿的滴定管尖嘴氣泡未排出就用于量取待測液。因為取出的堿量少了(有一部分填充氣泡),所用的V(標(biāo))偏少,結(jié)果偏低。
⑸酸式滴管開始仰視讀數(shù),終了時俯視讀數(shù)。視讀出的V(標(biāo))數(shù)值小于實際
用量,結(jié)果偏低。
⑹堿式滴定管開始俯視讀數(shù),終了時仰視讀數(shù)。使所用鹽酸的體積V(標(biāo))讀
數(shù)增大,結(jié)果偏高。
⑺錐形瓶中有少量蒸餾水就取待測液,接近終點時用蒸餾水沖洗內(nèi)壁。因
為待測液中溶質(zhì)的量未變,無影響。
⑻用堿液潤洗錐形瓶。測定所用的V(標(biāo))比實際所需量大,結(jié)果偏高。
⑼滴定過程中,搖動錐形瓶時有液體濺出。液體濺出,使實驗用的V(標(biāo))偏
少,結(jié)果偏低。
⑽滴定過程中,部分酸液滴在錐形瓶外或滴定管漏液。因為均使所用鹽酸的體積V(標(biāo))讀數(shù)增大,結(jié)果偏高。
⑾指示劑變色后,又立即恢復(fù),就停止滴定。因為滴定未達(dá)終點,使實驗用
的V(標(biāo))偏少,結(jié)果偏低。
⑿指示劑(可當(dāng)作弱酸)用量過多。因為指示劑與堿反應(yīng),造成實驗所用的V(標(biāo))比實際所需量小,結(jié)果偏低。
⒀滴定到達(dá)終點后,立即讀數(shù)。因為滴定管內(nèi)壁上附著的標(biāo)準(zhǔn)液尚未流下,致使讀出的V(標(biāo))比實際需要量大,結(jié)果偏高。
⒁開始時標(biāo)準(zhǔn)液在滴定管刻度線以上,未予調(diào)整。因為刻度線以上無法讀數(shù),造成可讀出的V(標(biāo))比實際用量小,結(jié)果偏低。
⒂移液管吸取待測液后,懸空放入錐形瓶,少量待測液灑在外面。因為所取
的堿液偏少了,使實驗用的V(標(biāo))偏少,結(jié)果偏低。
⒃移液管吸取待測液時,僅用少量蒸餾水洗。因為沒用待測液潤洗,使待測
液變稀,所取待測液溶質(zhì)物質(zhì)的量變少,實驗用的V(標(biāo))偏少,結(jié)果偏低。
⒄NaOH中含有與待測液不反應(yīng)的NaCl雜質(zhì)。NaOH中含有不參與反應(yīng)NaCl,所配的NaOH溶液濃度變小,滴定鹽酸時,所需標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大,故測定結(jié)果偏大。
⒅NaOH中含有與待測液反應(yīng)的雜質(zhì)。若等質(zhì)量的雜質(zhì)比待測液耗酸量大,測定結(jié)果偏高。若等質(zhì)量的雜質(zhì)比待測液耗酸量小,測定結(jié)果偏低。因雜質(zhì)不知何物,故無法判斷。
21.氯化鐵(或氯化亞錫)水解的促進或抑制
實驗原理:氯化鐵(或氯化亞錫)都是強酸弱堿鹽,溶于水后發(fā)生水解,使溶液顯酸性。氯化鐵(或氯化亞錫)水溶液中加酸抑制水解,加堿促進水解。
實驗操作:向試管中加入少量氯化鐵(或氯化亞錫)固體,注入適量蒸餾水,振蕩試管,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。然后再加入一定量的鹽酸,振蕩試管,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及解釋:少量氯化鐵溶于適量蒸餾水,溶液出現(xiàn)渾濁,再加入一定量的鹽酸,得到黃色溶液。Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+,因水解而導(dǎo)致溶液變成渾濁;增加鹽酸即增加氫離子的濃度,抑制鐵離子的水解,平衡左移,制得氯化鐵溶液。少量氯化亞錫溶于適量蒸餾水,溶液中產(chǎn)生白色沉淀,再加入一定量的鹽酸,白色沉淀溶解。SnCl2+H2O==Sn(OH)Cl↓+HCl,因水解而導(dǎo)致溶液中生成沉淀;
加入一定量的鹽酸,抑制亞錫離子水解,堿式氯化亞錫[Sn(OH)Cl]白色沉淀溶解。
問題:①為什么在實驗室中配制FeCl3、SnCl2等易水解的鹽溶液時,先溶于少量濃鹽酸中,再加蒸餾水稀釋至所需要的濃度?為什么在實驗室中配制SnCl2溶液時,還要加入少量的錫粒?
②加熱FeCl3溶液能得到無水FeCl3固體嗎?如何得到無水FeCl3固體?
③為什么需要用飽和FeCl3溶液和沸水來制備Fe(OH)3膠體?
④為什么FeCl3可做凈水劑?它與明礬凈水的原理一樣嗎?為什么?
⑤不純的KNO3溶液中若含有Fe3+,可用加熱的方法除去所含的Fe3+,為什么?
⑥MgCl2溶液中混有FeCl3溶液,不論加Mg、MgO、Mg(OH)2、MgCO3還是
Mg2(OH)2CO3,均可除去Fe3+,為什么?
⑦實驗中手不慎被玻璃劃破,為什么FeCl3溶液能夠應(yīng)急止血?
⑧金屬鎂與氯化鐵溶液反應(yīng)時,有氣泡產(chǎn)生,溶液顏色逐漸變淺,同時逐漸產(chǎn)生紅褐色沉淀。為什么會有這些現(xiàn)象發(fā)生?
22.沉淀的轉(zhuǎn)化
實驗原理:沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律:通常,一種沉淀可轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀,兩種難溶物的溶解能力差別越大,這種轉(zhuǎn)化的趨勢越大。
實驗操作:在一支試管中加入2mL0.1 mol·L-1ZnSO4溶液,再滴入適量1mol·L-1Na2S溶液,觀察沉淀的生成。靜置后傾去上層清液,并用蒸餾水洗滌沉淀2~3次。向沉淀中滴加適量0.1 mol·L-1CuSO4溶液,振搖試管,觀察實驗現(xiàn)象。
實驗現(xiàn)象及解釋:ZnSO4溶液中滴入Na2S溶液,有白色沉淀生成。ZnSO4與Na2S發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成不溶于水的ZnS:ZnSO4+Na2S==ZnS↓+Na2SO4。
向白色沉淀上滴加CuSO4溶液,沉淀變?yōu)楹谏砻饔腥芙饽芰Ω〉暮谏獵uS沉淀生成。ZnS(s)+Cu2+(aq)==CuS(s)+Zn2+(aq)。
問題:①取AgNO3溶液,加NaCl溶液,靜置,過濾,沉淀洗滌后,依次加入NaI溶液、Na2S溶液,分別觀察到什么現(xiàn)象?為什么?
②將FeS或MnS固體投入到含Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子的廢水中,為什么可以除去廢水中的重金屬離子?
③工廠中要定期去除鍋爐水垢(含有CaSO4),否則,存在安全隱患。去除鍋爐水垢的方法是先用Na2CO3溶液處理,然后再用酸處理。請說明其中的化學(xué)反應(yīng)原理?
④工業(yè)上重晶石(主要成分是BaSO4)是制備鋇化合物的重要原料,BaSO4不溶于酸,其溶度積比BaCO3還小,但生產(chǎn)中往往利用飽和Na2CO3溶液來處理,使其轉(zhuǎn)化為可溶于酸的BaCO3。請說明其中的化學(xué)反應(yīng)原理?生產(chǎn)中應(yīng)如何操作以實現(xiàn)BaSO4向BaCO3轉(zhuǎn)化?
⑤在自然界中溶解度小的礦物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀〉牡V物也是普遍現(xiàn)象。例如各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液,并向深部滲透,遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS),并慢慢使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。請說明其中的化學(xué)反應(yīng)原理?
⑥牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護著,它在唾液中存在下列衡:Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2++3PO43-+OH-,進食后,細(xì)菌和酶作用于食物,產(chǎn)生有機酸,這時牙齒就會受到腐蝕,其原因是什么?已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小、質(zhì)地更堅固。用離子方程表示當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因。聯(lián)系客服