高中化學(xué):重要化學(xué)實(shí)驗(yàn),步驟及結(jié)論詳解一(2)
2024-04-28 20:41:50網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
、咴谝欢l件下,鐵分別與O2、H2O(氣)反應(yīng)時(shí),生成物中鐵元素是什么價(jià)態(tài)?
、嗳∩倭康乃嵝訩MnO4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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別是什么?寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。
七.碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)原理:碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與強(qiáng)酸或強(qiáng)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(shí)驗(yàn)(1):碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?yàn)榧尤臌}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(shí)驗(yàn)(2):碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別與澄清石灰水反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)(3):碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別測(cè)pH
實(shí)驗(yàn)操作:分別測(cè)量0.1mol/L的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH,比較其大小。
實(shí)驗(yàn)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-+H2OOH-+HCO3-;HCO3-+H2OOH-+H2CO3
實(shí)驗(yàn)(4):碳酸氫鈉不穩(wěn)定性質(zhì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)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(tái)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)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。
2NaHCO3Na2CO3+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?
、谂菽瓬缁鹌髦惺褂眯√K打而不使用蘇打,為什么?做面條時(shí),為了防止面粉較長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)室里的玻璃儀器時(shí),選用蘇打而不選用小蘇打,為什么?治療胃酸過多時(shí),選用小蘇打而不選用蘇打,為什么?
、巯蛱K打飽和溶液中通入足量的二氧化碳?xì)怏w會(huì)觀察到有晶體析出,為什么?
④如何實(shí)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(qǐng)用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。
八.氨及銨鹽的性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)(1):氨的噴泉實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)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(tái)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?cái)D壓滴管的膠頭,使少量的水進(jìn)入到燒瓶,觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論:燒瓶?jī)?nèi)形成紅色噴泉。說明氨極易溶于水。燒杯中的水能夠進(jìn)入燒瓶形成噴泉,主要是因?yàn)闊績(jī)?nèi)部的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外部壓強(qiáng),這樣外界壓強(qiáng)就能夠?qū)械乃當(dāng)D壓進(jìn)燒瓶,而內(nèi)部壓強(qiáng)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(shí)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+H2ONH3·H2ONH4++OH-
或NH3+H2ONH4++OH-
問題:①噴泉實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是什么?如果噴泉的水不能夠充滿燒瓶,可能的原因有哪些?(裝置氣密性不好或瓶塞未塞緊或氨氣收集不滿或收集氨氣時(shí)燒瓶?jī)?nèi)空氣未排盡或氨氣吸潮)
、贖Cl、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(jī)物的氣體易溶于汽油等有機(jī)溶劑,能否形成噴泉?C2H4、C2H2等不飽和的有機(jī)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?
、車娙獙(shí)驗(yàn)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(qǐng)你說明引發(fā)噴泉的可能方法?
、莩艘陨蠈(shí)驗(yàn)裝置外,能否采用其他裝置形成噴泉?噴泉實(shí)驗(yàn)的基本原理是什么?
實(shí)驗(yàn)(2):氨與酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)操作:分別在兩個(gè)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論:瓶?jī)?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(shí)驗(yàn)(3):銨鹽受熱易分解
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(huì)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。
NH4ClNH3↑+HCl↑;NH3+HCl==NH4Cl
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
實(shí)驗(yàn)(4):銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣
實(shí)驗(yàn)操作:如圖所示,在實(shí)驗(yàn)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(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)NH3是否收集滿。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論:濕潤(rùn)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)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
問題:①生產(chǎn)Cl2的化工廠常用濃氨水來檢查生產(chǎn)設(shè)備和管道是否漏氣,如果有白煙生成,則說明已發(fā)生漏氣,這是為什么?
、谟迷嚬苁占睔鈺r(shí),為什么要塞一團(tuán)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(diǎn)?
、軐(shí)驗(yàn)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?
九.二氧化硫和濃硫酸的性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)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(qiáng)氧化性。
實(shí)驗(yàn)(1):二氧化硫的還原性
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論:酸性KMnO4溶液和Br2水都褪色。說明SO2會(huì)被強(qiáng)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==2HBr+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(shí)驗(yàn)(2):二氧化硫的氧化性
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論:集氣瓶?jī)?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(shí)驗(yàn)(3):二氧化硫的漂白性
實(shí)驗(yàn)操作:收集一試管二氧化硫氣體,驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(qǐng)盡可能列舉可用來鑒別SO2和CO2氣體的方法。
實(shí)驗(yàn)(4):濃硫酸的強(qiáng)氧化性
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(huì)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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?yàn)檎崽窃诎凑誋2O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(qiáng)氧化性)
十.探究鈉、鎂、鋁單質(zhì)的金屬性強(qiáng)弱
實(shí)驗(yàn)原理:鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱順序是鈉﹥鎂﹥鋁。判斷金屬性強(qiáng)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(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱;③單質(zhì)與鹽溶液的置換反應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)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。
、芃g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。
、荕g、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(shí)驗(yàn)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(qiáng),與冷水劇烈反應(yīng),生成的NaOH是強(qiáng)堿,能使酚酞試液變紅。
、芃g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+2H2OMg(OH)2+H2↑,Mg的金屬性不如Na強(qiáng),要與沸水反應(yīng),生成的Mg(OH)2是中強(qiáng)堿,能使酚酞試液變淺紅。
、荕g、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(qiáng),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(shí),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(qiáng)制弱的反應(yīng)規(guī)律知堿性強(qiáng)順序?yàn)椋篘aOH(強(qiáng)堿)>Mg(OH)2(中強(qiáng)堿)>A1(OH)3(兩性氫氧化物)。
金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篘a>Mg>Al
問題:①以上實(shí)驗(yàn)是如何說明鈉、鎂、鋁金屬性的強(qiáng)弱?為什么會(huì)有這樣的遞變規(guī)律?
、谌绾卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)判斷金屬的活動(dòng)性順序呢?以判斷鎂、鋁、鐵、銅的金屬活動(dòng)性順序?yàn)槔f明。
、垡枣V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(qiáng)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(duì)于判斷鎂、鋁金屬性強(qiáng)弱是否矛盾呢?為什么?
、苷(qǐng)小結(jié)可根據(jù)哪些實(shí)驗(yàn)事實(shí)來判斷金屬性強(qiáng)弱?