化学反应原理教材实验小结答案.doc

化学反应原理教材实验小结实验2-1 按图安装两套装置，在锥形瓶内各盛有2g锌粒（颗粒大小基本相同），通过分液漏斗分别加入40mL 1mol/L和40mL 4mol/L的硫酸，比较二者收集10mL H2所用的时间。加入试剂反应时间/min反应速率/mLmin-1mol/L H2SO44mol/L H2SO4对于锌粒和硫酸的反应，测定反应速率的方法不止一种，如测量溶液中H+浓度的变化，测量锌粒质量的变化，甚至使用一些物理仪器测量溶液的电导变化、反应的热量变化等，都可以比较出二者的反应速率的不同。实验2-2取两支试管，各加入4mL 0.01mol/L的KMnO4溶液，然后向一支试管中加入0.1mol/L H2C2O4（草酸）溶液2mL，记录溶液褪色所需的时间；向另一支试管中加入0.2mol/L H2C2O4溶液2mL，记录溶液褪色所需时间。实验中发生了如下反应：2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2+ 8H2O（1）KMnO4溶液的浓度不要大，否则溶液颜色过重，需要草酸的量及褪色时间都要发生相应变化。配制成0.01 molL-1比较合适。KMnO4溶液要用硫酸酸化。（2）为保证KMnO4溶液的紫红色彻底褪去，本实验中草酸用量分别过量了1倍和3倍，可以调整草酸用量，探求更好的实验效果。（3）实验开始时溶液褪色较慢，由于反应中生成的Mn2+具有催化作用，随后褪色会加快。实验2-3取两支试管各加入5mL 0.01mol/L Na2S2O3；另取两支试管各加入5mL 0.1mol/L H2SO4；将四支试管分成两组（各有一支盛有Na2S2O3和H2SO4的试管），一组放入冷水中，另一组放入热水中，经过一段时间后，分别混合并搅拌。记录出现浑浊的时间。实验中反应的化学方程式为：Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S+ H2O本实验所用的冷水用自来水即可，若用冰水混合物温度更低，出现浑浊的时间更长，更利于比较。为了便于比较，使浑浊程度相同，可在试管背后做一个黑色标记，以其被遮住为准。最好用体育比赛用的秒表来连续计时。实验2-4实验装置如图所示，锥形瓶内盛有10mL左右10%的H2O2，双孔塞上插有短导管和漏斗，短导管里插有带余烬的木条。开始时余烬没有明显变化，经漏斗向锥形瓶内加入少量MnO2后，试管中迅速产生大量气泡，余烬复燃。MnO2的催化反应，根据H2O2的浓度来调整木条余烬距离液面的高度，直接使用浓度较高的（30%）H2O2时，余烬距离液面远些（3 cm左右），否则会因泡沫过多而使余烬熄灭。开头带余烬的木条悬在液面上没有明显变化（说明H2O2没有明显分解），从漏斗加入MnO2粉末后，立刻看到木条余烬复燃，说明瓶中有大量气体逸出（突显了催化剂的作用）。H2O2浓度较低时余烬离液面应近些（2 cm左右），以免实验现象不明显。实验时要把准备工作做好，当把带余烬的木条放入锥型瓶时，要迅速从漏斗撒入MnO2粉末，不要让余烬在瓶内停留时间过长，以免烟多影响观察。科学探究1在2支大小相同的试管中，各装入2mL约5%的H2O2溶液，分别滴入1mL 0.1 mol/L FeCl30.1 mol/L CuSO4溶液（注意：滴管悬空放在试管的上方），比较H2O2分解速率。向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液时都有细小气泡产生，滴入FeCl3溶液产生的气泡更快些，说明催化剂是有选择性的。可以参考【实验2-1】把本实验变成一个定量实验。2在2支大小相同的试管中，各装入4mL0.01 mol/L KMnO4溶液和2mL0.1 mol/LH2C2O4；再向其中一只试管加入一粒黄豆粒大的MnSO4。记录褪色时间。本实验是【实验2-2】的延续。由于Mn2+对KMnO4的氧化作用有催化功能，所以加入Mn2+的试液中的颜色褪色明显快些。3取2支大小相同的试管，各放入5mL淀粉溶液和两滴碘水。分别两试管中加入1mL2mol/L硫酸，1mL唾液。震荡观察催化效果。淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖如果欲达到使淀粉水解完全的目的，需要很长时间；在淀粉溶液中加入碘水后，淀粉溶液变蓝。实验时，把另一支试管中事先备好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中，稍加振荡，蓝色迅速褪去。这是由于唾液中含有一种淀粉酶，它在很温和的实验条件下，具有很高的催化活性。本实验进一步说明了催化剂有选择性。实验2-5 已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡：Cr2O72 + H2O 2CrO42 + 2H+；K2Cr2O7为橙色，K2CrO4为黄色。取两支试管各加入5mL 0.1mol/L K2Cr2O7溶液，然后按下表步骤操作，观察并记录溶液颜色变化。步骤滴加310滴浓H2SO4滴加1020滴6 mol/LNaOHK2Cr2O7溶液K2Cr2O7是橙红色晶体。为了使溶液的体积变化忽略不计，加酸和碱的浓度都要大些，以使加入量不多，且可避免生成多酸。可以在滴入酸观察溶液颜色变化后，再滴入碱液，进行颜色对比。使学生留下清晰的印象。实验2-6向盛有5 mL 0.005mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.01mol/L KSCN溶液，溶液显红色。在这个反应体系中存在下述平衡：Fe3 3SCN Fe(SCN)3 （红色）。（1）将上述溶液均分置于两支试管中；向其中一支试管中加入饱和FeCl3溶液4滴，充分振荡，观察溶液颜色变化；向另一支试管滴加4滴1 mol/L KSCN溶液，观察溶液颜色变化。（2）向上述两支试管中各滴加0.01mol/LNaOH溶液35滴，观察现象。编号12步骤（1）滴加饱和FeCl3溶液滴加1 mol/L KSCN溶液现象步骤（2）滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液现象在0.005 mol/L的FeCl3溶液中加入0.01 mol/L的KSCN溶液，振荡，所得溶液的红色较浅。本实验的关键是第一次获得的Fe(SCN) 3溶液浓度要小，然后滴加浓的FeCl3、KSCN溶液时才会有明显的颜色变化。因为Fe(OH) 3的溶解度非常小，滴加NaOH溶液后发生反应Fe3+3OH- = Fe(OH) 3，使溶液中的Fe3+浓度降低，混合液的颜色变浅。NaOH溶液不要加入过多，只要使溶液的红色变浅即可。实验2-7 NO2球浸泡在冰水、热水中，观察颜色变化。2NO2(g) N2O4(g) H = -56.9kJ/mol 红棕色 无色实验时，可把NO2的平衡球在热水和冰水中交替进行浸泡，观察颜色变化。实验3-1分别试验等体积等浓度的盐酸、醋酸溶液与等量镁条的反应；并测这两种酸的pH。1mol/L HCl1mol/L CH3COOH与镁条反应的现象溶液的pH实验中应强调以下知识点：（1）HCl和CH3COOH都是电解质，在水溶液中都能发生电离；（2）镁无论是与盐酸还是醋酸反应，其实质都是与溶液中的H+反应；（3）由于酸液浓度、温度、体积均相同，且镁条的量也相同，因此，实验中影响反应速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通过对溶液pH的测定也能证实这一点；（4）对于学习基础较好的学生，可以向他们说明pH的实际意义是指溶液中c(H+）的负对数，以利于学生对盐酸中HCl的完全电离有更为确切的理解。据此，可通过实验现象得出结论：（1）由于镁与盐酸反应速率较大，表明同体积、同浓度的盐酸比醋酸溶液中c(H+)大，并由此推断：在水溶液中，HCl易电离，CH3COOH较难电离；（2）由于相同物质的量浓度的盐酸比醋酸溶液的pH小，且盐酸的物质的量浓度与盐酸中H+浓度几乎相等，表明溶液中HCl分子是完全电离，而CH3COOH分子只有部分电离。最终的实验结论是：不同电解质在水中的电离程度不一定相同。进而引出强电解质和弱电解质的概念：强电解质在水分子作用下，能完全电离为离子的化合物（如强酸、强碱和大多数盐）弱电解质在水分子作用下，只有部分分子电离为离子的化合物（如弱酸、弱碱等）实验3-2向两支分别盛有0.1mol/L醋酸和饱和硼酸溶液的试管中滴加等浓度Na2CO3溶液，观察现象。硼酸在水中属于可溶性物质，在常温下，饱和硼酸溶液的浓度约为1 mol/L。实验中，可先测饱和硼酸溶液的pH（约等于5），了解其弱酸性，再使其与Na2CO3溶液反应。科学探究取少量NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、(NH4)2SO4的溶液，分别用pH试纸检验酸碱性，并把盐按照强酸强碱盐、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐分类。盐溶液NaClNa2CO3NaHCO3NH4ClNa2SO4CH3COONa(NH4)2SO4酸碱性盐类型分析上述实验结果，归纳其与盐的类型间的关系。盐的类型强酸强碱盐强酸弱碱盐强碱弱酸盐溶液的酸碱性科学探究：通过实验探究促进或抑制FeCl3水解的条件，了解影响盐类水解程度的因素。1从反应物性质考虑，FeCl3是否易发生水解？水解生成物是什么？写出其水解反应的化学方程式？2应用平衡移动原理，从反应条件考虑，影响FeCl3水解的因素可能有哪些？参照下表设计写出实验探究的步骤。序号可能影响因素实验操作现象解释或结论1. 因FeCl3属于强酸弱碱盐，生成的Fe(OH)3是一种弱碱，并且难溶，所以FeCl3易水解。其水解反应的化学方程式为：Fe3+ + 3H2O Fe(OH) 3+3H+2. 影响FeCl3水解的因素有：加入少量FeCl3晶体，增大c(Fe3+）；加水稀释；加入少量盐酸，增大c(H+）；加入少量NaF晶体，降低c(Fe3+）；加入少量NaHCO3，降低c(H+）；升高温度等。判断上述水解平衡移动的方向依据有多种。一是平衡移动原理；二是可以通过溶液颜色深浅变化作判断（如加热时，溶液颜色明显变深，表明平衡是向水解方向移动）；三是通过溶液酸度变化（如加入少量FeCl3晶体前后，测溶液pH变化）；四是观察有无红褐色沉淀析出（如加入少量NaHCO3后，使Fe3+的水解程度趋向完全）。3. 通过实验得出的主要结论有：Fe3+的水解是一个可逆过程；水解平衡也是一个动态平衡；Fe3+的水解属于吸热反应；改变平衡的条件（如温度、浓度等），水解平衡就会发生移动；当加入的物质能与溶液中的离子结合成很难电离的弱电解质，Fe3+的水解程度就可能趋向完全。实验3-3、3-4、3-5实验3-3：向3支盛有少量Mg(OH)2沉淀的试管中分别滴加适量的蒸馏水盐酸和氯化铵溶液，观察并记录现象。实验中的Mg(OH) 2沉淀可以通过MgCl2溶液与NaOH溶液反应生成，然后通过过滤或离心机分离获得沉淀物。实验中应使用过量的NH4Cl浓溶液，并要注意充分振荡，以加速Mg(OH) 2的溶解。实际上，Mg(OH) 2沉淀溶于NH4Cl溶液具有较大的可逆性。Mg(OH) 2可以溶于NH4Cl溶液转化成MgCl2和NH3H2O，而MgCl2溶液也能与氨水作用生成Mg(OH) 2沉淀。原因是：Mg2+在溶液中开始沉淀的pH为9.5，完全沉淀时的pH为11.0。虽然Mg(OH)2属于难溶电解质，但其溶解于水的部分足以使酚酞溶液变红。如果在该实验中补充这个内容，也可以帮助学生直观认识到物质的“不溶性”是相对的。实验现象如下表所示：实验3-4：向盛有10滴0.1mol/L AgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/L NaCl溶液，至不再有白色沉淀生成。向其中滴加0.1mol/L KI溶液，观察现象；再向其中滴加0.1mol/L的Na2S溶液，观察现象。围绕【实验3-4】的讨论，结合卤化银的转化和硫化银的生成，需要从溶解平衡移动的角度具体分析，例如：尽管课程标准并不要求学生掌握“溶度积相关的计算”，但为了便于学生在【思考与交流】活动中能真正理解难溶电解质转化的原理，可以考虑把相关溶度积常数作为信息提供给学生，通过教师的辅助，使学生大致了解：虽然AgCl饱和溶液中c(Ag+）很小，但AgI的溶解度更小，所以能使溶液中c(Ag+）降到更低，致使AgCl的溶解平衡发生移动，最终会全部转化为AgI。在完成上述分析之后，应引导学生写出相关反应的离子方程式：I- + AgCl(s) AgI(s)+ Cl-这有助于学生对难溶电解质的转化有一个比较完整的理解。实验3-5：向盛有1mL 0.1mol/L MgCl2 溶液的试管中滴加12滴2mol/L NaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加2滴0.1mol/L FeCl3溶液，静置。观察现象。为加速Mg(OH)2转化成Fe(OH)3，可在滴加FeCl3溶液之后充分振荡，再静置观察。实验4-1装置如图所示，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，观察有什么现象发生。取出盐桥，又有什么现象发生？（盐桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动）实验前应用砂纸将锌片表面打磨，除去氧化膜，以便观察到正常的电流强度由大到小的变化情况。所用电解质溶液的浓度一般控制在1 mol/L。盐桥的制作方法：方法1：取1g琼脂置于烧杯中，加入100 mL饱和KCl溶液，加热，使琼脂融化成糊状，趁热加入U形管中，待冷却后即可充当盐桥。方法2：将KCl饱和溶液装入U形管，用棉花堵住管口即可。科学探究：用不同金属片制作原电池金属片：Cu、Ag、Zn、Fe、Al 电解质溶液：NaCl溶液（实验装置如图所示）操作步骤：1将用作正、负极的金属片用砂纸打磨干净（银电极可以自制，通过银镜反应在一洁净的小玻璃片上镀上银即可）。2用导线分别将正、负极与灵敏电流计相连，将4层滤纸夹在正极片与负极片之间，置于一塑料方盒中（可用盛装过试纸的空塑料盒，务必使两极与滤纸紧贴在一起），再滴入食盐水浸湿滤纸，观察现象。3按上述操作分别用Cu、Ag（正极）和Zn、Fe、Al（负极）组成原电池作实验，观察它们的差异。实验4-2在U型管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极（阳极）附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。（1）该实验用25%的CuCl2溶液（呈亮绿色）为宜，如果溶液中所含溶质的质量分数太大，通电后阴极区溶液往往会出现黑色，这是由于被还原出来的微小铜粒没有沉积在碳棒上，而悬浮于溶液中的缘故。（2）电解所用电压以612 V为宜。（3）碳棒的下端平面边缘应磨得稍尖一些，以利于生成的气体逸出。（4）湿润的淀粉碘化钾试纸显蓝色后就应拿开，通气时间过长，蓝色反而会消失（因会发生下列反应：5Cl2+I2+6H2O = 2HIO3+10HCl）。（5）该实验也可以在小烧杯中进行，使两电极相距23 cm平等插入CuCl2溶液，这样可以使演示时间缩短，通电约1 min即可观察到阳极表面有气泡逸出，约3 min即可观察到阴极表面有一薄层红色的铜。科学探究设计一套电解饱和食盐水的装置并进行实验。可以仿照教材中CuCl2溶液的电解装置，仍用两根石墨棒作电极，电解质溶液改为饱和食盐水，将电极与直流电源接通之后，分析原理？如何检验产物。现象：阴极和阳极上均有气泡放出。可以仿照教材中CuCl2溶液的电解装置（图4-8），仍用两根石墨棒作电极，电解质溶液改为饱和食盐水，将电极与直流电源接通之后，即可见到阴极和阳极上均有气泡放出。在阴极上产生的是H2，阳极上产生的是Cl2，有刺鼻气味，可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。在溶液中，NaCl = Na+Cl-H2O H+OH-阳极：2Cl-2e- = Cl2（氧化反应）阴极：2H+2e- = H2（还原反应）若向两个电极附近的溶液中分别滴入酚酞试剂，可观察到阴极区溶液变红色，这是由于H2O电离产生的H+在阴极不断放电，使阴极附近c(OH-)持续增大所致。实验4-3 铁的吸氧腐蚀实验实验中须注意以下几点：（1）多用几枚铁钉，增大铁钉腐蚀时的耗氧量，以便在短时间内可观察到更为明显的实验效果。（2）经过酸洗除锈的铁钉，须用清水洗（避免残留酸液干扰实验），然后用饱和食盐水浸洗一下，即可加入到具支试管中。（3）整个装置应保证密封状态良好，几分钟后就可以看到导管中水柱明显上升。原因是铁钉发生吸氧腐蚀时，使具支试管内O2减小，压强降低，促使导管内水柱上升。【补充实验4-4-1】为了增强实验的探究性，可补充下面的实验。