高中化学创新实验_图文

1、高中化学创新实验目录 §1Fe(OH2快速转化成Fe(OH3的实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者高中化学教材中Fe(OH2转化成Fe(OH3的实验方法是把新制出的白色Fe(OH2试管振荡,试管内的物质变成灰绿色,再振荡变成红褐色的Fe(OH3。可是,直至下课了,除了在试管壁上有少量的红褐色痕迹外,试管内的物质仍为灰绿色。究其原因,是氧气在碱性介质中氧化能力弱,同时Fe(OH2与氧气不能充分接触。笔者介绍一种在滤纸上完成Fe(OH2快速转化成Fe(OH3的实验方法:1 实验步骤和现象取一张滤纸,先用水湿润,再滴一些盐酸将滤纸酸化,而后把试管里的灰绿色物质倒在滤纸上,用玻棒将其

2、摊开,片刻间灰绿色物质变成红褐色。向学生展示,红褐色在白色滤纸的衬托下很清晰,可见度很大。2 原因分析影响空气里的氧气氧化Fe(OH2的能力因素有两点:介质的酸碱性根据电极电势可知,介质的酸性越强,氧气的氧化能力越强,介质的酸性越弱,氧气的氧化能力越弱。酸化滤纸的目的是为了降低PH值,增大氧气的氧化能力,从而加快了Fe(OH2转化成Fe(OH3的速度;氧气的浓度(氧气的分压把Fe(OH2倒在滤纸上,用玻棒将其摊开,是为了使Fe(OH2与空气(氧气充分接触,从而加快了Fe(OH2转化成Fe(OH3的速度。探究实验设想提示当今许多化学教学参资料、练习题、甚至2003年高考理科综合试卷第33题,都十

3、分肯定地认为:制取白色的Fe(OH2成功关键是全过程必须避免试剂与空气(氧气接触,否则新生成的白色Fe(OH2将被氧气迅速氧化成绿色。于是设计出多种实验方法:加热法赶出试剂溶液里溶解的少量氧气,用长滴管把氢氧化钠溶液注入硫酸亚铁溶液底部,为阻断与空气接触在试剂溶液上加植物油、加石蜡油、加苯等,甚至用氢气作保护气,但实验结果常常并不理想。笔者认为,新生成的白色Fe(OH2变成绿色并非氧化所致,其理由为:1、Fe(OH2与氧气的反应属多相间的反应,反应速率必然较慢,不可能在震荡试管的1min 左右的时间里迅速氧化;2、试管里的试剂与空气的接触面仅试管内的圆面,如此小的接触面不可能在震荡试管的1mi

4、n左右的时间里迅速氧化;3、根据氧气在酸性、中性、碱性介质里的电极电位数值可知,氧气在碱性介质里的氧化能力很弱,不可能在震荡试管的1min左右的时间里迅速氧化;4、根据美术里合色原理可知,白色Fe(OH2 因氧化渐变成红褐色的Fe(OH3,被氧化后的物质其过渡色只能有三种颜色:粉红紫色橙色,不应经过绿色(或灰绿色。绿色(或灰绿色物质不是被氧化后所生成的中间产物。5、实验验证:取新制的绿色(或灰绿色物质加盐酸溶解,向溶液里加硫氰化钾,不变红色,证明没有Fe3+生成,说明Fe(OH2没有被氧化,即白色Fe(OH2变成绿色非氧气氧化所致。绿色(或灰绿色物质可能是氢氧化亚铁的某种络合物,配位体是水分子

5、或者氢氧根离子,笔者尚不能确定。把不含Fe3+的亚铁盐浓溶液与浓热的NaOH溶液混合,就可得到Fe(OH2白色沉淀,冷的NaOH溶液稀与亚铁盐稀溶液混合可能得到绿色的Fe(OH2沉淀。可见,沉淀物呈白色、呈绿色都是氢氧化亚铁;Fe(OH2由白色变绿色与氧气没有关系;没有必要花那么的精力研究如何制白色Fe(OH2。:§2气密性检查的四种方法 §2气密性检查的四种方法(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者初中化学教材上关于气密性检查的方法(如图1所示,是手贴在容器(烧瓶或试管壁上,容器内的空气受热体积膨胀,观察插在水里的导管末端有无气泡放出,手离开容器壁一会,容器内的空气受冷

6、体积收缩,水能否进入导管末端,形成一段水柱。 1教材上的气密性检查方法的缺点:1.1由于热量通过玻璃传递,太慢,手贴在容器壁上需要数分钟,插在水里的导管末端才有气泡放出,手离开容器壁,又需要数分钟,水才能进入导管末端,形成一段水柱,太费时间;当气温与手温无较大温差时,这一方法决不会成功。1.2 当制取易溶于水的气体时(制氨气、氯化氢气等,导管末端不应被水浸湿。1.3 对启普发生器、老式贮气瓶、沉浮式气体发生器、沉浮式贮气瓶等大型仪器气密性检查就很难完成。2 现在介绍另外四种气密性检查方法,供您选择:2.1导管末端浸水法(如图2所示把导管末端插入装满水的试管(或烧杯里,向上提起试管,使导管插到试

7、管底,观察导管末端。如果水没有大量进入导管,则气密性好;如果水大量进入导管,移去装水的试管,导管里的水就自动流出,则气密性不好。此法简单快速,当容器中装有试剂时也能进行检查。缺点是水会浸湿导管末端。2.2 滴定管抽气法 (如图3所示 在注满水的滴定管顶部加一只单孔橡胶塞,孔里加玻璃导管,导管上连接一段乳胶管,乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门,如果水流出一部分后就不再流,说明装置的气密性好;如果水外流不止,说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端,当容器中装有试剂时也能进行检查,简单快速。 2.3 滴定管压水法 (如图4所示 在注满水的滴定管下部尖嘴处连接一段长30cm 的

8、乳胶管,乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门,如果滴定管里的液面下降一部分后就不再下降,说明装置的气密性好;如果液面下降不止,说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端,当容器中装有试剂时也能进行检查,简单快速。 2.4 检查启普发生器气密性的方法 上的活塞导管,球形漏斗里的酸液下降,酸液穿过"细腰"进入容器,和固体试剂接触发生反应,关闭活塞导管,生成的气体把酸液压回球形漏斗,一分钟内球形漏斗里的酸液不下降,则气密性好,酸液下降,则漏气。 探究实验设想提示 加热容器法。上篇:§1Fe(OH2快速转化成Fe(OH3的实验 下篇:§3浓硫酸使

9、蔗糖炭化的环保实验法 §3浓硫酸使蔗糖炭化的环保实验法(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者把20克蔗糖放入100mL 的烧杯里,向蔗糖上滴加14mL 水(水是该反应的催化剂,再滴加20mL 浓硫酸,立即把一根玻璃棒插在蔗糖中间。片刻间蔗糖变黑,体积膨胀,用玻璃棒拔出一个大黑炭砣子。 化学反应方程式是:C 12H 22O 11 12 C + 11H 2O 该实验并不难做,但是,由于有强氧化性的浓硫酸参与该反应,常有SO 2 释放出来,污染实验环境,是该实验的问题。消除方法:培养皿里放进装适量NaOH 溶液,把100mL 的烧杯放在NaOH 溶液里,100mL 的烧杯上罩一只250m

10、L 的烧杯(NaOH 溶液应封闭250ml 的烧杯下口,SO 2被NaOH 溶液吸收。化学反应方程式是:2NaOH + SO 2 = Na 2SO 3 + H 2O 探究实验设想提示1、浓硫酸使蔗糖脱水炭化除了有SO2、CO 2水蒸气排放外,还有大量的CO 排放。2、在大烧杯的内壁上粘贴滤纸条,滴加品红试液,观察浓硫酸和蔗糖发生炭化反应时产生的SO 2使红色消退过程。上篇: §2气密性检查的四种方法下篇:§4普通酒精灯可成为高温防风酒精灯 §4普通酒精灯可成为高温防风酒精灯(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者高温防风酒精灯罩是淮海教学仪器研究所独家享有知识产权

11、的创新仪器,广泛地使用在理、化、生各实验室所有的酒精灯上,适用教师演示实验和学生实验。我国东部城市多数中学已使用。高温防风酒精灯罩加放在普通酒精灯上即成高温防风酒精灯(如右图所示。1 高温防风酒精灯有四个特点:1.1 高温不用额外增加酒精用量而火焰温度比普通酒精灯有明显提高。可快速完成木炭还原氧化铜、石蜡催化裂化、水蒸气和铁粉的置换反应等高温实验;能完美地进行玻璃导管的弯曲、拉抻加工,在中学实验室里足以取代酒精喷灯。1.2 防风火焰保持直立稳定,可以敞开门窗或距离吊扇中心1.5米之外完成各种加热实验,做焰色反应有更突出的效果。1.3 省时节能与普通酒精灯相比,加热液体物质的实验快12倍,加热固

12、体物质的实验快35倍。加快了课堂实验速度,为理论教学和学生练习赢得了大量时间,为学生填写实验报告赢得了大量时间。1.4 美观耐用主体是用耐高温的玻璃制作的,正常使用不会损坏;与普通酒精灯结合和谐,整体如同工艺品。2 高温防风的原理:从灯罩下部进入的冷空气在灯焰周围得到预热,酒精充分燃烧产生高温火焰;在灯罩保护下火焰稳定集中,所以就产生"高温防风"效果。3 使用方法:手持灯罩"细腰"部位正放在燃着的酒精灯上,让灯焰从灯罩上口正中心穿出,用外焰加热。加热完毕,持灯罩"细腰"部位从酒精灯上取下(稍有温热,绝不烫手,再熄灭酒精灯。4 与国内、

13、外同类产品(或自制教具比较: 探究实验设想提示1、用电子数字温度计测定酒精灯火焰各处的温度,你会惊奇地发现酒精灯火焰的最高温度点不在外焰,而在内焰与外焰的交界处。2、对比:酒精灯不加任何附件,酒精灯芯里插入细铜丝,酒精灯上加铁纱网,加铁皮防风罩,加高温防风罩。它们各自的实验效果(温度、防风、加热速度、方便性、安全性等。上篇:§3浓硫酸使蔗糖炭化的环保实验法下篇:§5焰色反应实验的新做法 §5焰色反应实验的新做法(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者 高中化学教材关于焰色反应的实验我的做法如下: 1 准备 把滤纸切割成1.5×10cm 的纸条,把要做焰色

14、反应实验用的各种盐的名称用铅笔分别写在滤纸条上,将滤纸条分别浸泡在各种盐的饱和溶液里,片刻后取出,晾干。2 实验 点燃高温防风酒精灯,用镊子夹持含有不同盐的滤纸在灯焰上灼烧,高温的灯焰就会呈现不同色彩。 3与教材上的实验方法比较 上篇:§4普通酒精灯可成为高温防风酒精灯 下篇:§6水蒸气与铁粉发生置换反应实验 §6水蒸气与铁粉发生置换反应实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者高中化学教材上关于水蒸气与铁粉发生置换 反应的实验,如果按照教材上的装置示意图组装仪器,则很难做成。分析其原因是水蒸气通过铁粉石棉绒时,把铁粉石棉绒的温度降低了许多,大量的水蒸气进入干燥

15、球,致使干燥剂(无水氯化钙变成糊状,反应不能进行。笔者做了如下改进实验就能顺利完成: 1类教材上的装置示意图组装仪器(如右图所示在制取水蒸气的烧瓶上改加一只双孔橡胶塞,一个孔用导管与装铁粉石棉绒的玻璃管连接,另一个孔装上玻璃导管,再连接5cm长的乳胶管,用弹簧夹夹住乳胶管。开始加热烧瓶和装铁粉石棉绒的玻璃管时,先把烧瓶上夹乳胶管的弹簧夹取下,让水蒸气排到空气中,当铁粉石棉绒被酒精喷灯烧成红热状态时,用弹簧夹夹住向空气中排水 蒸气的乳胶管,大量水蒸气和铁粉石棉绒接触,水蒸气和铁粉发生置换反应,成功地完成实验。2 在教材上的装置示意图基础上作四处改动(如右图所示酒精喷灯使用时预热时间太长,并发出呼

16、呼的响声,干扰课堂教学,改用高温防风酒精灯使实验时间大大缩短,全实验过程无声、安全。因为烧瓶太大,把水加热沸腾需要较长时间,改烧瓶为试管,试管上加双孔胶塞,一个孔用导管与装铁粉石棉绒的玻璃管连接,另一个孔装上玻璃导管,再连接5cm长的乳胶管,用弹簧夹夹住乳胶管。原示意图上干燥球里的干燥剂长时间使用容易成糊状,气体不能畅通。去掉干燥球,改向下排空气法收集氢气为排水法收集。装铁粉的玻璃管倾斜,可以避免水流到炽热的玻璃 管上,玻璃管炸裂。3、图3实验法与图2相似,结构更紧凑一些。笔者按图1、2、3装置做该实验,23min左右即可顺利快速完成。成功的关键是先使铁粉获得高温再输入水蒸气,过早输入水蒸气会

17、降低铁粉温度,致使实验失败。探究实验设想提示 3Fe + 4H2O(g4Fe3O4 + H2,如何证明有Fe3O4生成? 镁在沸水中燃烧;镁在水蒸气中燃烧。上篇:§5焰色反应实验的新做法下篇:§7安全自动的沉浮式贮气瓶 §7安全自动的沉浮式贮气瓶(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者沉浮式贮气瓶(图1所示曾在江苏省中学化学实验调研会评比中荣获一等奖,相关知识产权由江苏省徐州市淮海教学仪器研究所独家享有。该仪器是利用浮力的原理设计的,用它可以贮存氢气、氧气、氯气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体,还可以无泄漏地收集有毒气体(参看§10,快速地制取大量氮气

18、(参看§11。适用于初中、高中和其他各类学校化学实验室里,是老式贮气瓶(图2所示的更新换代产品,我国东部城市许多中学已使用。1 主要构造:(如图1所示容器 - 装液体(如水、饱和食盐水、NaOH溶液等;气罩 - 装气体;配重盒 - 与气罩连为一体,内装细沙,起增加排气压强的作用。2 使用方法(以贮存CO为例:2.1 准备:向容器中注水,水面与容器内圆柱顶部齐平,把气罩插入容器中,沉到底部,加上活塞导管。2.2 贮气:把CO从活塞导管输入贮气瓶内,气罩向上浮起。当气罩下边冒出气泡时,表明贮满,关闭活塞导管。贮气瓶与CO的发生装置分离。2.3 输出气体:打开活塞导管,CO气自动排出。3

19、与老式贮气瓶比较: 探究实验设想提示1、对比老式贮气瓶(注水排气式的不同变形装置和沉浮式贮气瓶的使用安全性、方便性、输出气压稳定性等诸方面的特点。2、练习用排水法把沉浮式贮气瓶里的气体收集在集气瓶里。上篇:§6水蒸气与铁粉发生置换反应实验下篇:§8有害气体(Cl、CO的安全环保收集法2 §8有害气体(Cl2、CO的安全环保收集法(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者在初、高中化学教学中,实验教师常要收集CO、Cl等2对人体有的害气体,气体漏主要发生在更换集气瓶的那段时间。所以人们在要在通风厨里制取它们,不太方便。笔者向您介绍一种在敞开环境里,安全收集有害气体的方

20、法:以收集氯气为例。1 准备 (装置如右图所示1、T 形三通管;2、活塞二通管; 3 、沉浮式贮气瓶内装饱和食盐水,气罩沉到最低处。各部件用乳胶管如图连接。2 操作步骤打开沉浮式贮气瓶顶部的导管活塞,放好第一只集气瓶,打开活塞二通管上的活塞,氯气发生装置输出的氯气进入集气瓶,把湿润的碘化钾淀粉试纸放在集气瓶口,当试纸变蓝色时立即关闭活塞二通管上的活塞,缓缓抽出导气管,插入第二只空集气瓶里,按前面的操作步骤继续收集。3 工作原理当关闭活塞二通管上的活塞时,氯气发生装置输出的氯气通过 T 形三通管进入沉浮式贮气瓶,贮气瓶的气罩浮起,氯气暂贮其中。在收集第二集气瓶时,氯气发生装置输出的氯气和沉浮式贮

21、气瓶里暂贮的氯气同时进入集气瓶。4 特点实验过程中有害气体在绝不泄漏,不需用通风橱就能安全地收集,操作简单方便;在收集一般无毒气体时若用此法也有极好的效果,避免了更换集气瓶时新制的气体排到空气中,减少浪费。探究实验设想提示1、找寻实验室短时间贮存大量有害气体的有效方法。2、找寻分装了氧气的集气瓶在短时间(2星期内放置方法。上篇:§7安全自动的沉浮式贮气瓶下篇:§9用沉浮式贮气瓶快速制取大量氮气 §9用沉浮式贮气瓶快速制取大量氮气(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者在做合成氨气的模拟实验时,或者用氮气作保护气时,都要用到氮气,如何快速、廉价地制取大量氮气?现在介

22、绍用沉浮式贮气瓶制取大量氮气的方法。1 准备取一套气罩容积为2000mL的沉浮式贮气瓶,向容器里加入500mL10%浓度的氢氧化钠溶液,在容器中心的圆柱平台上放一片薄木板,木板上放一只金属的瓶盖(起隔热作用,防止白磷燃烧时烫坏贮气瓶的容器。2 制取2.1 取花生米大小的一块白磷,用滤纸吸干表面的水分,放入瓶盖里;2.2 用烧热的玻璃棒接触白磷,白磷燃烧起来后,立即把沉浮式贮气瓶的气罩插入容器,静置。 3.3 大约3-4分钟后,气罩里的氧气被白磷耗尽,至少得到1500mL的氮气。3 原理白磷耗掉空气里的氧气生成五氧化二磷,除尽氧气;空气里的二氧化碳和会发出的白磷蒸汽均被容器里的氢氧化钠溶液吸收,

23、气罩里仅剩氮气和微量的稀有气体。、CO的安全环保收集法上篇:§8有害气体(Cl2下篇:§10快速做煅烧石灰石实验 §10快速做煅烧石灰石实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者在初、高中的化学教材中都涉及到煅烧石灰石的分解反应,一般加热工具在讲台上不易得到千度之上的火焰。若用酒精喷灯加热(图1,一则预热时间太长,二则喷灯声音太大,转移了学生的注意力。现在介绍一种简 易快速煅烧石灰石的实验方法(图2:1准备普通酒精灯(把灯芯调大一些、装氧气的沉浮式贮气瓶(连在乳胶管上的玻璃导管换成20cm长的细铁管、石灰石薄片(或贝壳、500ml烧杯(装500ml水,向水中滴加

24、56滴酚酞试剂、坩埚钳。2实验步骤2.1 点燃酒精灯,打开沉浮式贮气瓶的活塞导管,把细长的铁导管由下向上插进酒精灯的焰心位置,铁导管与酒精灯火焰成45°角,火焰在氧气流的吹动下,形成向上倾斜45°角的高温焰锋。2.2 用坩埚钳夹持石灰石薄片(或贝壳在高温焰锋上灼烧1min,而后把石灰石薄片(或贝壳投入滴加了酚酞的水里,搅拌,水呈现红色。3化学反应方程式:CaCO3 CaO + CO2 CaO + H2O Ca(OH2探究实验设想提示1、煅烧石灰石实验的关键是在课堂上快速获得稳定的高温火焰,实验全过程应该安全稳定。本实验设计设计完全达到了要求。2、2004年10月26日在江苏

25、省第四届中学化学实验调研会上,有一参赛教师用高温防风酒精灯成功地完成了煅烧石灰石的实验,并获得一等奖。若采用此法做,岂不更加简便?上篇:§9用沉浮式贮气瓶快速制取大量氮气下篇:§11沉浮式气体发生器简介 §11沉浮式气体发生器简介(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者沉浮式气体发生器是从1989年开始研制的创新仪器,2002年定型。曾在江苏省中学化学实验调研会评比中荣获一等奖,相关知识产权由江苏省徐州市淮海教学仪器研究所独家享有。用它能制取氢气、氧气、二氧化碳、硫化氢、乙炔等五种气体,还能洗涤净化新生成的气体。是启普发生器(图4及它的变形仪器的更新换代仪器,我国

26、东部城市许多中学已使用。1 主要构造:容器 - 内装液体试剂;气罩 - 生成的气体暂存其中;配重盒 - 与气罩连为一体,内装水,增加排气压强,可装不同液体,对新制出的气体进行洗涤净化;反应胆 - 仪器正中心的红色杯状物,悬挂在气罩中心,内装锌粒、石灰石等固体试剂。2 使用方法(以制氢气为例2.1准备拿出气罩,取下顶部一侧的小橡胶塞,注入配重液(体积约100mL,液面与配重盒上标记线齐平。锌粒装满反应胆容积的3/4,手持反应胆下部突起,将反应胆两臂挂在气罩内壁上的红色"U"形槽内, 向容器内注入300mL稀硫酸或稀盐酸,把气罩插入容器中。2.2 制取氢气打开活塞导管,气罩下沉

27、,内装锌粒的反应胆浸入酸液中,锌粒与酸发生置换反应,产生氢气(如图1所示。关闭活塞导管,产生的氢气将气罩浮起,反应胆随之离开酸液,反应自行停止(如图2所示。2.3 洗涤气体(如图3所示用乳胶管连接活塞导管和配重盒上的小支管,使新生成的氢气通过配重盒里的配重液,把杂质气体除去,洁净的气体从有橡胶塞的导气管排出。 3. 与国内、外同类仪器的比较: 探究实验设想提示1、沉浮式气体发生器与常用的气体发生装置(启普发生器、简易启普发生器、U形管、干燥管、破底试管制取气体比较。2、选用铝条与盐酸或氢氧化钠溶液在沉浮式气体发生器里能否制氢气?选用那种试剂作为消泡剂好?在沉浮式气体发生器的配重盒里装那种液体作

28、洗涤剂好?3、沉浮式气体发生器制气过程中,你是否想到了化学能变为动能的直观现象?上篇:§10快速做煅烧石灰石实验下篇:§12用沉浮式气体发生器制氧气 §13过氧化钠与二氧化碳反应的趣味实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者有不少化学教师做“口含玻管对包裹了过氧化钠的棉花吹气,棉花燃烧”的实验,从而说明过氧化钠与二氧化碳反应,生成碳酸钠和氧气。笔者做了下 面三组实验,发现水蒸气在该反应中起了至关重要的作用。1实验过程:1.1 在一个500mL的烧杯里粘一段蜡烛头,在倒放一只50Ml的小烧杯,小烧杯上放一片铁片,防止棉花燃烧把小烧杯烧裂,大烧杯里放入适量的碳酸钠

29、或碳酸氢钠,点燃蜡烛,把包了过氧化钠固体的棉花放在小烧杯上,向大烧杯里滴加盐酸(如上图所示,二氧化碳大量放出,我们会看到燃烧的蜡烛 首先熄灭,片刻后棉花燃烧起来。颇有趣味性。1.2 在大烧杯里也作如图1的准备,但不要放碳酸钠或碳酸氢钠,用沉浮式气体发生器制取二氧化碳(如中图所示。随着二氧化碳想大烧杯里注入,我们会看到燃烧的蜡烛首先熄灭,片刻后棉花燃烧起来。 1.3在大烧杯里也作如图2的准备,沉浮式气体发生器的配重盒里放入浓硫酸(如下图所示,让生成的二氧化碳气通过浓硫酸干燥后再注入大烧杯,我们会看到燃烧的蜡烛首先熄灭,而棉花不能燃烧。2 分析:在1、2两组实验里,二氧化碳气都没经过干燥处理,棉花

30、都能燃烧起来。在第3组实验里,二氧化碳气经过干燥处理,棉花不能燃烧。我们可作这样的假设:2.1 过氧化钠与水反应,有氧气生成。2.2 过氧化钠与二氧化碳不反应。2.3通常情况下,过氧化钠与二氧化碳不反应,但在水蒸气催化作用下,过氧化钠与二氧化碳反应,有氧气生成。上篇:§12用沉浮式气体发生器制氧气下篇:§14安全准确地检测电解质溶液导电性 §14安全准确地检测电解质溶液导电性(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者电解质导电显示仪是新一种创新型仪器,其相关知识产权由江苏省徐州市淮海教学仪器研究所独家享有。适用于初中、高中化学教学及师范院校、卫校等专业学校无机化学教

31、学中定性测量电解质溶液的导电性,是老式(炭棒灯泡式显示仪的更新换代产品。在我国东部多个城市中学和师范院校化学实验室里已经开始使用。1 实验前的准备1.1电解质导电显示仪准备:用螺丝刀取下底部的四个螺钉,打开顶盖,把4节5号干电池按正、负极要求放入两只电池盒里,电池正极与电池盒上的触点靠紧,扣好顶盖,上好螺钉。1.2 备一洗瓶蒸馏水、备待测的各种溶液。2 实验方法将电极插头沿烧杯壁慢慢插入待测溶液中(若从中间突然插入,会产生瞬间电涌效应,将有12秒钟的过高显示,灯光、音响和电表都可以作出不同的反应。测过后取出电极插头,用洗瓶冲洗一下再测下一液体。3 显示说明3.1 无显示-非电解质:如蔗糖溶液、

32、酒精;电解质固体:如NaCl、KNO固体;绝缘体:3如玻璃、陶瓷等。3.2 绿灯亮-极弱电解质:如CO的水溶液。23.3 绿、黄二灯亮-弱电解质:如0.5mol/L 氨水、醋酸溶液等。3.4 绿、黄、红三灯全亮-强电解质:如0.5 mol/L NaOH、HCI溶液。3.5 绿、黄、红三灯全亮,并伴有强烈音响-极强电解质:如3mol/LHCI、KOH溶液。4 与国内、外同类产品比较: 上篇:§13过氧化钠与二氧化碳反应的趣味实验下篇:§15可做八种实验的多用实验管 §15可做八种实验的多用实验管(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者1多用实验管组成和工作原理多用实

33、验管(如图1所示全由玻璃制造,分为外管、内管和顶塞三部分。外管上有一个小支管,内管中部有一个小孔,内管插入外管里,形成既独立又连通的两个空间,向内放入不同的试剂,就可以简便快速、无污染地做二氧化碳的四个性质实验、铜片与浓硝酸反应实验,木炭与浓硝酸反应实验,硫化氢和二氧化硫的氧化还原反应实验、不用加热制取氨气和氯化氢气等实验。2实验方法2.1 CO2性质实验:(如图2所示向外管注入12ml澄清石灰水,在距内管气孔上下约1.5 cm处各缠绕一条湿润的蓝色石蕊试纸,向内管加入几粒石灰石碎块和稀HCI,盖上顶塞,二氧化碳从中部气孔排出,将内管插入外管。片刻石灰水出现白色混浊;随后内管气孔下部一条石蕊试

34、纸先变红色,上部一条试纸后变红色;食指堵住支管口,拔下顶部活塞,插入燃烧的火柴,火柴熄灭。结论:通过石蕊试纸变红色,证明二氧化碳是酸性氧化物;二氧化碳能使澄清的石灰水变混浊;通过石蕊试纸变色顺序说明二氧化碳的密度比空气大;二氧化碳不能燃烧,且不支持燃烧。化学反应方程式:CaCO3+2HCl(稀 =CaCl2+CO2+H2OCa(OH2 +CO2=CaCO3+H2OH2O+CO2=H2CO3此实验验可让学生从另一角度认识二氧化碳的性质,实验时间在2min左右,教师可采用边实验边让学生练写化学方程式的方法,在课堂教学总结时做该实验,亦可作为探究型实验,生动活泼,方法新颖,定会给教学添写精彩一笔。2

35、.2铜片与浓硝酸反应环保型实验法:(如图所示在外管的支管上套上5cm长的乳胶管,乳胶管内虚塞棉花或滤纸不可塞的太实,否则NO2将会逸出,棉花或滤纸用浓氢氧化钠溶液湿润。向外管中加入5mL氢氧化钠溶液,向内管中投入小片铜片,加入浓硝酸2mL,盖上顶塞。把内管插入外管中,铜与浓硝酸反应放出的红棕色二氧化氮气,从内管腰部的小孔排放出来,充满内、外管。NO2被外管下部的NaOH溶液和乳胶管棉花上的NaOH溶液吸收,有害气体不会外泄,保护了工作环境。(浓硫酸比NaOH溶液有更好地吸收能力,通常条件下,1体积的浓硫酸可吸收400体积的二氧化氮。若在外管内装浓硫酸实验效果会更好,不妨一试。化学反应方程式:C

36、u+4HNO3(浓=Cu(NO32+2NO2+2H2O2NaOH+3NO2=2NaNO3+NO+H2O2NaOH+NO2+NO=2NaNO2+2H2O2.3木炭与浓硝酸反应环保型实验法:(如图所示在外管的支管上套上5cm长的乳胶管,乳胶管内虚塞棉花或滤纸(切不可塞的太实,否则NO2将会逸出,棉花或滤纸用浓氢氧化钠溶液湿润。向外管中加入5mL氢氧化钠溶液,向内管中加入浓硝酸2mL,在酒精灯上加热,与其同时把花生米大小的木炭块点燃(用硬实的木炭,立即投入到内管热浓硝酸里,盖上顶塞。把内管插入外管中,木炭在热浓硝酸里激烈反应,上下跳跃,生成的红棕色NO2从内管腰部的小孔排出,充满内、外管。二氧化氮气

37、体被外管下部的NaOH溶液和乳胶管棉花上的NaOH溶液吸收,有害气体不会外泄,保护了工作环境。化学反应方程式:C+4HNO3(浓 = 4NO2+ CO2+2H2O2NaOH+3NO2=2NaNO3+NO+H2O2NaOH+NO2+NO=2NaNO2+2H2O2.4硫化氢和二氧化硫反应环保型实验法:(如图所示在外管的支管上连接5cm长的乳胶管,乳胶管内虚塞棉花或滤纸,棉花或滤纸均用浓NaOH溶液浸透。内管放Na2SO3,外管放FeS,手指夹内管上部拉起一点,向外管里滴入盐酸(稍加热,产生硫化氢;再打开顶塞,向内管里滴入盐酸,盖上顶塞,产生的SO2从小孔排出。稍作振荡,管壁上迅速覆盖淡黄色的硫。实

38、验时间2min左右,由于有NaOH溶液保护,所以能有效地防止有害气体外逸,保护了工作环境。管壁上的硫可用CS2洗涤清除。化学反应方程式:FeS+2HCl=FeCl2+H2SNa2SO3+2HCl=2NaCl+SO2+H2O2H2S+SO2=3S+H2O2NaOH +H2S=Na2S+2H2O2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O2.5 H2S和Cl2反应环保型实验法:(如图5所示方法与"2 硫化氢和二氧化硫的氧化-还原反应"相似,内管加入固体KMnO4和浓盐酸产生Cl2。外管加入FeS和HCl反应产生硫化氢。管壁上迅速覆盖淡黄色硫。管壁上的硫可用CS2洗涤清除。化学反应方

39、程式:FeS+2HCl=FeCl2+H2S2KMnO4+16HCl(浓 =2KCl+MnCl2+5Cl2+8H2OCl2+H2S =2HCl+S2NaOH +H2S=Na2S+2H2O2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O2.6NH3和HCl气体的化合反应:向外管里注入0.5mL浓氨水,向内管加入1ml浓盐酸,把内管插入外管里。摇荡一下多用实验管,氨气和氯化氢气体挥发出来,两种气体在管里发生化合反应,生成的白烟充满多用实验管。化学反应方程式:HCl+NH3= NH4Cl2.7不加热快速制氨气:外管加入5g左右固体NaOH,内管加氯化铵饱和溶液。当溶液滴到固体NaOH上,溶解时放出的热

40、量替代了加热。NH3由支管导出。用加氯化铵溶液的多少控制NH3的产出量。若需大量NH3,可换成浓氨水滴入。此法可以快速制取大量NH3气,且不需加热,简单易行。化学反应方程式:NaOH+NH4Cl=NaCl+NH3+ H2O2.8不加热快速制HCl气体:外管加入浓硫酸,内管加浓盐酸,浓盐酸从内管小孔里流到浓硫酸上,浓硫酸密度大沉在下部,浓盐酸密度小浮在上部,初始没有明显反应,稍作振荡,HCl气体迅速生成,从外管上的支管排出。此法是利用浓硫酸的吸水性快速制取大量HCl气体,无需加热。注意:实验方法中的1、2、3、4、5、6、适用于教师课堂演示实验;实验方法中的7、8适用于实验教师准备实验。探究实验

41、设想提示1、教材上设计的铜片与浓硝酸反应实验,生成的NO2收集在塑料袋里,没有最终处理办法,缺少环境保护思想。2、木炭与浓硝酸反应实验是典型的非金属与具有强氧化性酸反应的实验,教材重两次出现该问题(碳与浓硫酸反应,仅有化学反应方程式,而无实验,现在填补了这一空缺。3、硫化氢二氧化硫反应实验已被广大教师热烈讨论了多年,设计方案很多,但在仪器的紧凑性和环保问题上不尽人意,现在问题得到解决。4、用多用实验管可增做氯气的多项实验:用胶布封闭内管上的小孔,把多条滤纸条缠绕其上,滤纸上滴上不同试剂(品红、溴化钠、碘化钠等。外管里加入高锰酸钾固体和浓盐酸,立即把内管插入外管。支管处用含氢氧化钠溶液的棉花或滤

42、纸吸收外逸的氯气。上篇:§14安全准确地检测电解质溶液导电性下篇:§16制取一氧化碳、氯气等气体时,分液漏斗里的酸液放不下来怎么办? §16制取一氧化碳、氯气等气体时,分液漏斗里的酸液放不下来怎么办 ?(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者制取一氧化碳、氯气、氯化氢气体时,都会遇到一个共同的问题:分 液漏斗里的酸液放不下来。这是因为当有气体生成时,烧瓶内的气体压强比烧瓶外的大,阻挡着酸液向下流动。解决这个问题很简单,(如右图所示可在烧瓶上的双孔橡胶塞上,一个孔插装分液漏斗,另一个孔插装一只T形三通管。在分液漏斗上部加单孔橡胶塞,用乳胶管连接到T形三通管的一个管上

43、,T形三通管的另一个管作为生成气体的排出管。这样的连接方式使分液漏斗里和烧瓶里的气体压强保持一致,打开分液漏斗上的活塞开关,酸液靠自重力便可顺利流进烧瓶里。探究实验设想提示1、制取一氧化碳的最佳温度是7080,若浓硫酸的温度过高,不仅反应速度太快,而且会产生大量的CO2 、SO2杂质气体,干扰下步实验。2、用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气,不要加热,否则会有Cl2O7生成,极易发生爆炸。上篇:§15可做八种实验的多用实验管下篇:§17长时间观察钠的金属光泽 §17长时间观察钠的金属光泽(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者教材上关于钠的金属光泽实验是用刀子切割钠,

44、观察新切割断面钠的金属光泽。此法有两点不足:钠在空气中极易氧化,所以断面迅速被氧化成灰色;断面可见度太小。现在向您介绍两种该实验的的方法:1 自制钠棒:取两只大小不同的试管,小试管插入大试管里,两管壁之间的间隙尽可能小。先加热大试管,减少试管里的空气含量。取花生米大小的一块钠,切去表面氧化层,放入大试管里,在酒精灯上继续加热,与其同时也加热小试管的底部,待到钠熔化时,把小试管插入大试管底部,液态钠充满两试管壁之间,立即用熔化的蜡烛封闭两试管口的空隙,使钠和空气隔绝。一根闪亮的"钠棒"就做好了,可以长期保存。2 应急制钠饼:取两片同样大小(10cm×10cm的玻片,

45、取花生米大小的一块钠,切去表面氧化层,放入两玻片之间,两手用力转动挤压玻片,质地柔软的钠块在两玻片间展开,形成有银白色金属光泽的"钠饼",可保留十多分钟不会氧化。这两种实验方法的特点是:钠的金属光泽可见度大,保存时间较长。上篇:§16制取一氧化碳、氯气等气体时,分液漏斗里的酸液放不下来怎么办?下篇:§18氢气在氯气中燃烧实验 §18氢气在氯气中燃烧实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者上图是教材上氢气在氯气中燃烧的实验装置图。 1 准备一只T形玻璃三通管(直管较粗的,用一根较细点的玻璃导管穿过T形三通管的直管,注意两管壁之间有些空隙,让氯

46、气从该空隙中通过;选用合适的乳胶管连接在T形三通管的直管一端,要使乳胶管能同时包住内管和外管(即细导管和粗导管,达到封闭内、外管壁间的空隙的目的;该乳胶管和制氢气的沉浮式气体发生器上的活塞导管连接;调整内管的另一端,使内管低于外管口5mm;如图连接。2 实验步骤打开制氢气的沉浮式气体发生器上的活塞,氢气从内管排出,点燃,可观察到氢气在空气中燃烧的火焰;打开装氯气的沉浮式贮气瓶的活塞,氯气从内、外管壁的空隙间排出,包围在氢气火焰外面,火焰立即变成苍白色;用集气瓶罩在火焰上23秒钟收集燃烧后的气体;关闭氯气导管,又可观察到氢气在空气中燃烧的火焰。向集气瓶里注入1/3体积的水,振荡几下,滴入几滴石蕊

47、试液,立即呈现红色,证明是盐酸溶液。探究实验设想提示 1、氨气在氧气里燃烧;2、氨气在氯气里燃烧;3、硫化氢气体在空气、氧气、氯气里燃烧。上篇:§17 长时间观察钠的金属光泽下篇:§19离子的电荷及运动实验 §19离子的电荷及运动实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者 离子是带电荷的微观粒子,在教学中怎样让学生看到离子是的是客观存在的?笔者设计了两种实验方法:1滤纸法:实验步骤和现象1.1取一张滤纸,用硫酸钾溶液将其湿润,在左右两边压上铜片电极,电极的正中位置滴加硫酸铜饱和溶液与高锰酸钾浓溶液的混合液(如图1。1.2电极接通6V直流电源,蓝色的Cu2+向负极

48、铜片一方运动,紫色的MnO4-向正极铜片一方运动。数分钟后,负极铜片一边蓝色逐渐加深,正极铜片一边紫色逐渐加深。2 U形管法:实验步骤和现象2.1取一套如图2所示的U形管,首先关闭中间长颈漏斗上的活塞阀。向U形管里注入大半管硫酸钾溶液,再向长颈漏斗里注入硫酸铜饱和溶液与高锰酸钾浓溶液的混合液,慢慢开启活塞阀,蓝紫色的混合液流到U形管的圆弧处,把两只碳棒电极(或者铜片电极插入U形管左右两边的硫酸加溶液里。2.2电极接通6V直流电源,蓝色的Cu2+向负极一方运动,紫色的MnO4-向正极一方运动。数分钟后,负极一边蓝色逐渐加深,正极一边紫色逐渐加深。3设计原理Cu2+在水溶液里呈蓝色,MnO4-在水

49、溶液里呈紫色,再电场里,Cu2+向负极一方运动,MnO4-向正极一方运动。硫酸钾溶液是无色的,其作用是为了增加导电性。4实验注意事项通电时间不要过长,当两电极附近的蓝色、紫色较深时就关掉电源,避免发生过多的电解反应。 上篇:§18氢气在氯气中燃烧实验下篇:§20Cu-Zn电池实验 §20Cu-Zn电池实验(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者高中化学教材中关于铜-锌电池实验(如图1所示最常见的现象是锌片电极上有大量氢气放出,而几乎看不到铜片电极上放出氢气,和理论 严重不符,降低了教学效果。锌片电极上有大量氢气放出的原因是锌片不纯,惰性的杂质颗粒与锌组成了许多微小

50、电池,即铜-锌电池在锌片上"短路",所以锌片电极上有大量氢气放出,而铜片电极上几乎看不到放出氢气,这一实验现象和理论有很大距离,严重地影响了教学效果。要做好铜-锌电池实验首先要有高纯度的锌片电极,这样的锌片电极很难买到。大家都知道电镀是提纯物质的方法之一,我们何不动手用电镀法制作高纯度的锌片电极。配制电镀液称取130g氯化铵放入500mL的烧杯中,加入250mL热水(70左右使氯化铵溶解,再加入氯化锌17g、硼酸14g、硫脲1g、聚乙二醇1g,搅拌溶解后再加入少量洗涤剂,最后用水稀释至500mL。2 待镀的锌片处理把待镀锌片电极用砂纸打磨光亮,放入碱液中去掉表面的油脂,再放

51、入稀盐酸里除去表面的氧化层,用蒸馏水冲洗干净。3 电镀(如图2所示用500mL的烧杯当电镀槽,把待镀锌片电极置于中间,把两块废旧锌片平行地置于待镀锌片电极两边,倒入配制好的电镀液,待镀锌片电极和废旧锌片都浸入电镀液中,用导线将待镀锌片电极和废旧锌片与直流电源联结。电压调至2V左右,通电20min,连接在负极上的锌片电极上就覆盖了一层高纯度的锌,后取出洗净。用这块锌片电极和铜片电极组合成铜-锌电池,实验时就会看到铜片电极上有大量氢气泡放出,而锌片电极上的氢气泡大为减少,提高了实验效果。探究实验设想提示1、锌电极汞齐法:把市售的锌极板浸在汞盐溶液里,在锌板上置换一层汞,形成锌汞齐,覆盖了原来锌的表

52、面,由于氢在锌汞齐上的超电势很高,所以锌汞齐表面不会有氢气放出。在锌汞齐电极中,汞是惰性介质,不会发生电极反应。2、用手边的材料制水果电池(铜-锌电极插入桔子、柠檬等水果中、氢-氧等燃料电池、氢-氯燃料电池。上篇:§17 长时间观察钠的金属光泽下篇:§19离子的电荷及运动实验 §21燃料电池H 2-O 2电池和H 2-Cl 2电池(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者燃料电池是一类新型能源,许多科普书籍上常有这种词语出现,现行初、高中化学教材里均介绍了燃料电池,但教师和学生难看到实物。笔者已在2002年成功地研制出H 2-O 2电池、H 2-Cl 2电池的快速、

53、简易演示法,现在介绍给广大化学同仁,可为您的教学增色添彩。 1 H 2-O 2电池(图11.1用快速自动水电解器电解水(使用方法见§13 当今最先进的快速自动水电解器,延长电解时间到氢气充满电解管,氧气大约半管,自动停止电解,断开与电源的连接。1.2关闭气泵螺丝(逆时针, 轻挤一下气泵,使储氢气的电解关内的液面升高1-2cm ,电极下端浸在电解液里约1cm ;1.3用导线连接电表(万用电表或毫安表和快速自动水电解器的电极线(如图1,电表指针偏移,可持续数十分钟,说明电流已经产生(因电压不够大,所以还不能使发光二极管亮起来。1.4 正极上的反应: O 2 + 2H 2O + 4e -

54、= 4OH - 负极上的反应: 2H 2 - 4e - = 4H +电池反应: 2H 2 + O 2 = 2H 2O2 H 2-Cl 2电池 (图21.1参照电解食盐水、氯化铜实验,向U形管里加入饱和食盐水(滴数滴洗涤液等发泡剂,液面高度使电极浸在电解液里约1cm ;1.2接通电源电解食盐水,生成的氢气、氯气在U形管左右两边里形成大量泡沫,用弹簧夹封闭两支管,防止氢气、氯气外逸。1.3用导线连接电表(万用电表或毫安表、大号发光二极管和电极线(如图2,电表指针偏移,发光二极管亮起来。1.4 正极反应: Cl2+ 2e- = 2Cl-负极反应: H2- 2e- = 2H+电池反应: H2 + Cl

55、2= 2HCl探究实验设想提示1、甲烷-氧气电池2、乙烯-氧气电池3、乙炔-氧气电池4、甲醇-氧气电池 5、乙醇-氧气电池上篇:§20Cu-Zn电池实验下篇:§22制取乙酸乙酯能清楚地显现乙酸乙酯 §22制取乙酸乙酯能清楚地显现乙酸乙酯(可以转载,但不能故意抹掉或假冒原创作者1、 现行高中化学教材上,关于乙醇与乙酸反应制取乙酸乙酯所用的催化剂都是浓硫酸,人所共知,浓硫酸有强氧化性,所以在实验时混合液变黑,这说明 浓硫酸在作催化剂的同时还作为氧化剂参与了反应。因此,乙酸乙酯的产出率必定降低,并且有SO 2 、CO 2等杂质随乙酸乙酯排放出来。笔者使用FeCl 3作催化剂,不仅乙酸乙酯的产出率高,而且没有浓硫酸作催化剂时的黑色,反应液一直呈黄色。2、在教材上的实验方法中,生成的乙酸乙酯排在碳酸钠溶液