实验化学专题

实验化学专题第1页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验一、铝与氧气反应的实验探究

1、2Al+3/2O2==Al2O3

△rG0=-1582kJ/mol

Mg+1/2O2==MgO

△rG0=-569.4kJ/mol

3Fe+2O2==Fe3O4

△rG0=-1015kJ/mol2、在金属活动顺序表中,金属活动性:Mg>Al>Fe第2页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验一、铝与氧气反应的实验探究

3、镁、铝和铁三种元素的电离势数值比较

第Ⅰ电离势第Ⅱ电离势第Ⅲ电离势

Mg7.646eV

15.035eV

Al

5.986eV

18.828eV

28.447eV

Fe7.870eV16.18eV

30.651eV

第3页，共25页，2023年，2月20日，星期六从金属活动顺序表和△rG0(<0)数值看,”铝与氧气”这个自发反应最容易发生.从离子势数值看,”铝与氧气反应”要比”铁与氧气反应”稍容易.但实际上铝在氧气中燃烧实验最不容易成功.

这是为什么呢?第4页，共25页，2023年，2月20日，星期六第一:铝是活泼金属，在空气中能与氧气生成一种致密的氧化铝保护层，使氧气不能继续与铝发生反应，不采取任何擦除氧化铝保护层措施而直接进行点火，必定是铝难于燃烧。氧化镁薄膜和氧化铁薄膜可能都不如氧化铝薄膜更致密,不能阻止金属与氧气的接触,因此金属镁和金属铁更容易在氧气中燃烧.

铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因第5页，共25页，2023年，2月20日，星期六第二:氧气的浓度偏低或氧气的量不足而导致燃烧现象不明显。一是集气瓶中收集到氧气的浓度偏低,不能引起铝与氧气的充分反应;

二是绕有火柴的铝箔,若过早伸入集气瓶中,火柴燃烧会消耗大量的氧气,致使氧气浓度降低而导致实验失败;

三是集气瓶容积小而导致氧气量不足或者铝箔太多反应不充分.铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因第6页，共25页，2023年，2月20日，星期六

铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因案例：标号125mL集气瓶中充满氧气，5cmⅹ2cm铝箔，实验能成功。原因分析（假设在标准状况下进行该反应）5cmⅹ2cm铝箔质量约125mg;

标号125mL集气瓶实际装有氧气140mL，

n（O2）=140÷22400=0.00625mol；

该氧气最多能消耗的铝箔质量是：（0.00625×27×4）÷3=0.225g=225mg.

因为225mg>125mg，

所以反应能成功进行。启示：本实验不仅要关注铝箔的大小和形状，还要关注集气瓶的容积。第7页，共25页，2023年，2月20日，星期六第三:铝箔与氧气的接触面积太少.

一是没有掌握好铝箔的厚度，过厚的铝箔在一定程度上减少了单质铝与氧气的接触。

二是铝箔与火柴梗的缠绕方式不正确导致实验难以成功。A图铝箔与氧气接触面积小,另外火柴不能充分燃烧,不能达到铝的着火点,难以引发铝箔燃烧.B图和C图正确.铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因ABC第8页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验一的注意事项:

①集气瓶中氧气浓度要尽可能大,最好采用排水集气法收集氧气.

②选择容积较大的集气瓶作为反应器.(体积与铝质量关系)

③铝箔以螺旋状绕紧一根火柴.待火柴烧到2/3以后，火焰能“包围”铝条时，再迅速将铝条伸进集气瓶中；铝条不能太早或太迟伸入集气瓶；

④可以用H2O2溶液与MnO2粉末混合直接在集气瓶中制O2。(一定要氧气纯度足够大才开始实验)第9页，共25页，2023年，2月20日，星期六方法1：在集气瓶里放少许30%的双氧水，准备少许二氧化锰在实验时投入集气瓶；这样在实验前就不需要制备和储存氧气，保证在实验时有氧可用。方法2：铝箔在氧气中很难燃烧起来，这里用铝粉代替铝箔实验：用脱脂棉或者直接用方便易得的纸巾沾上少许铝粉，用坩埚钳夹住在空气里加热之，就可以看到火星四射！此时迅速将二氧化锰投入盛有双氧水的集气瓶里，同时将沾有铝粉的棉花或纸巾伸入集气瓶，可以看见铝在氧气里剧烈的燃烧，现象明显，操作简便！介绍另外三种“铝在氧气中燃烧”实验第10页，共25页，2023年，2月20日，星期六介绍另外三种“铝在氧气中燃烧”实验方法3：在石棉板的中央放上2克干燥的过氧化钠，堆成小丘状｡将铝粉撒在过氧化钠上面，使它完全覆盖过氧化钠并呈薄薄的一层｡然后用喷水器向小堆上均匀地喷上水雾，使过氧化钠刚润湿为止｡过氧化钠跟水反应产生氧气并放出热量，会使铝粉着火燃烧｡。第11页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验二:铝表面氧化膜的实验探究第一，硫酸铜溶液的浓度要小，最好不要超过课本规定的0.5mol.L-1。原因：硫酸铜溶液水解显酸性。若浓度过大时，酸性太强，铝片表面的氧化膜被溶解，与编者的设计意图相悖。看似简单但容易失败的是第21页步骤（3）：将一块未擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol.L-1CuSO4溶液中，观察铝片表面的现象。第12页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验二:铝表面氧化膜的实验探究第二，选择氧化膜完美无损的铝片做实验。原因：如果铝片表面的氧化膜局部破损，硫酸铜溶液就会从破损处乘虚而入，与金属铝发生置换反应，这样步骤（2）与步骤（3）的实验现象就相似，与编者的设计意图相悖了。哪些铝片的氧化膜是完美无损的？

长期露置于实验室中的小块铝片或铝箔。有些大块铝片表面的氧化膜也完美无损，但要切割后才能使用，切割时形成新缺口。灼烧后的铝片氧化膜也不完整无缺。第13页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验二的注意事项:

①、CuSO4溶液浓度不要太大。

（0.5mol.L-1较合适）。

②、选择氧化膜完美无损的铝片做实验的步骤（3）。不选择新切开的小铝片。不选择灼烧成的铝片。③、铝片在浓硝酸中钝化的时间一定要足够长久。因为依据课本第２１页“钝化1~2min后”的铝片，再放在20mL0.5mol.L-1CuSO4溶液中约半小时后，铝片表面有明显的溶解现象，这与编者的编写意图不合。第14页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成。最困惑的是第22页步骤（2）：在另一支试管中（1mLmol.L-1AlCl3溶液）滴加2mL10%NH4F溶液，再滴加1mL3.0mol.L-1NH3.H2O溶液，边滴加边振荡试管，观察实验现象。实验前,我对该实验现象猜测是:

无明显现象.

原因之一:中学阶段的铵盐均易溶于水,故(NH4)3AlF6也易溶于水.

原因之二:课本第21页的”信息提示”中有离子方程式:Al3++6F-=AlF63-第15页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成。白色沉淀，呈浑浊状

我的实验现象：

加NH4F溶液后出现白色浑浊，加NH3.H2O溶液后仍为白色浑浊。静置片刻，试管底部出现白色沉淀。静置一段时间后的沉淀，呈粉末状第16页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成对实验现象的几个猜想与验证：

猜想之一:会不会是试剂NH4F和试剂AlCl3的纯度不够，生成了未知名的白色沉淀.。一般不会，但也不敢百分之百确定。第17页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成。第18页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成对实验现象的几个猜想与验证：

猜想之二:白色沉淀会不会是Ａｌ（ＯＨ）３沉淀？因为NH4F不稳定，NH4F受热分解成ＮＨ３和ＨＦ，而ＮＨ３与Ｈ２Ｏ生成ＮＨ３．Ｈ２Ｏ，

ＮＨ３．Ｈ２Ｏ再与ＡｌＣｌ３溶液作用生成了氢氧化铝沉淀.第19页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成实验验证该白色沉淀是否真的是氢氧化铝？把白色沉淀等分成两份，往其中一份加稀盐酸，往另一份加氢氧化钠溶液，结果白色沉淀都很快溶解。该白色沉淀很类似于氢氧化铝的两性，既能溶解于酸，又能溶解于碱。第20页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成氢氧化铝絮状沉淀，颗粒较大六氟铝酸铵沉淀，颗粒较小，呈粉末状能否确定该白色就是氢氧化铝呢？

再看一个对比实验。第21页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三:铝配合物的生成实验结论：１、该白色沉淀是氢氧化铝的可能性不大，很可能是六氟铝酸铵［（ＮＨ４）３ＡｌＦ６］。

２、六氟铝酸铵是一种溶解性不大的白色固体。

３、六氟铝酸钠和六氟铝酸的溶解性都大于六氟铝酸铵。/selling-leads/detail,1021633870,.html磐安县渠成氟化有限公司企业首页>>最新供应>>氟铝酸铵

产品名称氟铝酸铵((NH4)3AlF6)氟化铝铵分子量195.00，英文名称AmmoniumHexafluoroaluminate，Ammoniumfluoroaluminate性状白色或浅灰色粉末，微溶于水。/

中国制造网==首页»产品目录»化工»农药»杀虫剂»氟铝酸铵（氟化铝铵）AmmoniumFluoroaluminate(AmmoniumAluminateFluoride)

分子式：(NH4)3AIF6：相对分子质量：195.09：性质：白色或浅灰色粉末。微溶于水。用途：用作刹虫剂，也用于陶瓷、玻璃工业及铝纤焊。

/chanx.asp?id=-1401653169

上海豪申化学试剂有限公司首页>产品类别>试剂产品。

名称：氟铝酸铵;分子量：195.09；

性状：白色结晶性粉末，易溶于水，水溶剂能腐蚀玻璃。第22页，共25页，2023年，2月20日，星期六实验三的注意事项:

①、NH4F溶液要略过量，否则加氨水后，试管中剩余的AlCl3溶液会与氨水作用后产生白色的氢氧化铝沉淀。

②、注意NH4F是无机毒品，注意安全。③、NaOH溶液浓度不能太大。第23页，