2017—2018学年化学人教版选修6同步教学课件（23份）

(共32张PPT)
第一单元 从实验走进化学
课题一　实验化学起步
第1课时　实验化学起步
1.初步了解实验化学的目标,认识实验是学习化学知识、解决实际问题的重要途径和方法。
2.了解实验化学的特点及如何学好实验化学。
3.了解实验安全的重要性,加强实验安全意识,并能安全地完成实验。
4.初步学习一些基本实验方法和技能,了解并体验化学实验研究的一般过程。
一
二
三
一、化学实验的重要作用
化学实验对化学学习的重要作用:化学实验是人类认识自然、认识物质的有力工具;化学的理论、规律及应用都是通过对大量实验事实、资料进行分析、概括、综合和总结而发现的;化学家的设想、假说、理论都要求通过科学实验或实际生活的验证。
一
二
三
二、实验化学的目标、内容和学习方法
1.实验化学的目标
(1)认识化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中的实际问题的重要途径和方法;
(2)掌握基本的化学实验方法和技能,了解现代仪器在物质的组成、结构和性质研究中的应用;
(3)了解化学实验研究的一般过程,初步形成运用化学实验解决相关问题的能力;
(4)形成严谨求实的科学态度,具有批判精神和创新意识;
(5)形成绿色化学的观念,强化实验安全意识。
一
二
三
2.实验化学的内容
(1)通过实验活动,获得一些化学事实,再经过思考、归纳、小结,进一步认识化学变化的本质;
(2)初步掌握分离、提纯、制备、合成物质的方法;
(3)认识反应条件的控制在化学研究中的作用与意义;
(4)认识定量分析在化学研究中的重要性;
(5)学习实验设计的基本方法和思路。
3.实验化学的学习方法
(1)预习:阅读、查阅有关书籍和资料。
(2)实验:安全实验,规范操作。观察现象,记录数据。发现问题,认真分析。清洗仪器,整理实验台。
(3)完成实验报告。
一
二
三
三、保证实验安全
要保证实验安全,正确使用各种仪器,避免身体与化学试剂直接接触,防止污染环境是化学实验工作者必须遵守的基本规则。
实验室中的药品取用后剩余的一般不能放回原瓶,是不是所有药品取用后都不能放回原瓶
提示:不是。Na、K等活泼金属单质,用剩的要放回原瓶。
一
二
三
一、常见仪器的使用
1.可加热的仪器
可直接加热的仪器:试管、坩埚、蒸发皿、燃烧匙、铂丝、铁丝等。间接加热的仪器(需用石棉网或水浴):烧杯、烧瓶(平底或圆底)、蒸馏烧瓶。
2.量度液体体积的仪器
(1)粗略测量仪器:量筒。
(2)精密测量仪器:滴定管(酸式、碱式),移液管,容量瓶。
一
二
三
3.分离物质的主要仪器
(1)过滤仪器:漏斗、玻璃棒、烧杯。
(2)分液仪器:分液漏斗、烧杯。
(3)蒸发仪器:蒸发皿、三脚架或铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒。
(4)蒸馏仪器:蒸馏烧瓶、冷凝管、铁架台、牛角管、锥形瓶。
4.储存物质的仪器
(1)储存气体:集气瓶、储气瓶。
(2)储存液体:细口试剂瓶。
(3)储存固体:广口瓶。
一
二
三
二、实验安全中的“三禁”与“九防”
1.三禁
(1)一般情况下,禁止手触、鼻闻、口尝化学药品。
(2)禁止用一盏酒精灯点燃另一盏酒精灯。
(3)用试管加热液体时禁止试管口对着自己或他人。
2.九防
(1)防爆炸:点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4等)或用H2、CO还原Fe2O3、CuO加热之前均要先检验气体的纯度。
(2)防暴沸:如浓硫酸的稀释或浓硫酸与浓硝酸的混合,加热液体要加碎瓷片等。
(3)防失火:实验室中可燃物要远离火源。
(4)防中毒:制取有毒气体(如Cl2、SO2、NO、NO2等)应在通风橱中进行。
一
二
三
(5)防烫伤:取热的蒸发皿及坩埚要用坩埚钳而不能用手。
(6)防仪器炸裂:在加热试管时要先均匀加热,然后固定在某部位加热;给试管中的固体加热时,试管口要略向下倾斜(即试管底部要略高于管口);集气瓶中的燃烧反应有固体生成时,要在瓶中加少量水或铺一层细沙;禁止直接用冷水冲洗热的仪器。
(7)防倒吸:加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体时,要注意熄灯顺序或加装安全瓶。在进行气体性质的实验时,要防止因气体的溶解或反应而形成压强差导致倒吸。
一
二
三
常见的防倒吸装置主要有:
一
二
三
其中倒立漏斗式、肚容式防倒吸的原理相同,较大的容积能容纳较多的液体,从而防止了倒吸的产生。e不能用来收集气体,只起防倒吸作用,而f可用于收集气体,同时也具有防倒吸作用。
注意:以下装置不能起到防止倒吸的作用。
一
二
三
(8)防堵塞:防堵塞安全装置适用于检验和防止导气管堵塞引起系统气体压强过大而发生危险。
防堵塞安全装置有:
一
二
三
(9)防污染:①已取出的未用完的试剂一般不放回原瓶(块状固体如钠、钾等除外);②用胶头滴管滴加液体时,不伸入瓶内,不接触试管壁[向FeSO4溶液中加NaOH溶液制取Fe(OH)2除外];③取用试剂时试剂瓶盖倒放于桌面上;④药匙和胶头滴管尽可能专用(或洗净、擦干后再取其他药品);⑤废液及时处理;⑥凡有污染性气体(如Cl2、SO2、CO、NOx等)产生的实验均需对尾气进行吸收(如用碱液吸收Cl2、NOx,用蘸Na2CO3溶液的棉花吸收SO2)或处理(如用酒精灯点燃CO或将CO收集在气球中)。防污染装置有燃烧式、吸收式、收集式等,如下图:
一
二
三
三、化学实验基本操作
1.仪器的洗涤
附着物溶于水,可直接用水洗涤;附着物难溶于水,选择能溶解附着物的液体洗涤;有些附着物可通过化学反应转化为可溶于水的物质后再用水洗涤。
2.药品取用
固体药品:粉末状药品用药匙(或纸槽);块状药品用镊子;定量称取用托盘天平。
液体药品:取少量用胶头滴管;较多量用试剂瓶倾倒;定量用滴定管或移液管。
一
二
三
3.物质的溶解
加速固体物质溶解的措施:研细、加热、搅拌等。
液体物质溶解直接混合搅拌,若溶解时放热多,则将密度大的液体慢慢加入到密度小的液体中。
对于溶解度小的气体,将导气管直接插入溶剂中,对于溶解度大的气体,在导管末端接一倒扣漏斗并使漏斗边缘贴靠液面(与尾气吸收装置类似)。
一
二
三
4.装置气密性检查
原理:制造(封闭体系气体)压强差。
(1)简单装置用手焐法(如加热KClO3制氧气装置)。
(2)带长颈漏斗的装置(如制氢气装置),关闭止水夹,向长颈漏斗中注水至液面没过长颈漏斗下端管口,继续注水压缩管内气体至形成一段高于容器中液面的水柱,停止注水一段时间后长颈漏斗内液面高度不变,表明装置不漏气。
(3)复杂装置:结合以上方法分段检验。
一
二
三
5.试纸的使用
(1)需润湿的试纸:红色或蓝色石蕊试纸、品红试纸、淀粉KI试纸、醋酸铅试纸等。
检验液体性质时,用玻璃棒蘸取待测液滴到试纸中部观察;检验气体性质时,将润湿的试纸粘在玻璃棒一端接近瓶(或管)口观察。上述操作不允许将试纸伸入溶液或与瓶(或管)口接触。
(2)除pH试纸不能先润湿外,其他试纸一般要先润湿。
6.沉淀的洗涤
向漏斗内的沉淀中加蒸馏水直至浸没沉淀,待水流出后,重复操作2~3次。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1 实验仪器的选用
【例题1】 下列选用的相关仪器符合实验要求的是 (　　)
知识点1
知识点2
知识点3
解析:本题考查了化学实验仪器的选用。浓硝酸有强氧化性,能够腐蚀橡胶塞,应该用玻璃塞,A错误;量程为10 mL的量筒只能准确到0.1 mL,要量取9.50 mL水应选用滴定管,C错误;实验室制取乙烯需要快速升温至170 ℃,不能选用量程为100 ℃的温度计,D错误。
答案:B
点拨掌握常见仪器的结构、用途、使用方法是解题的关键。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点2 化学实验安全
【例题2】 进行化学实验必须注意安全,下列说法不正确的是(　　)
A.不慎将酸溅到眼中,应立即用水冲洗,边洗边眨眼睛
B.不慎将浓碱溶液沾到皮肤上,要立即用大量水冲洗,然后涂上硼酸溶液
C.如果苯酚浓溶液沾到皮肤上,应立即用酒精清洗
D.配制H2SO4溶液时,可先在量筒中加入一定体积的水,再在搅拌下慢慢加入浓硫酸
知识点1
知识点2
知识点3
解析:在实验过程中如果不慎将酸沾到皮肤上,应立即用大量的水冲洗,再用3%~5%的碳酸氢钠溶液来冲洗;如果将碱沾到皮肤上,要用大量的水冲洗,再涂上稀硼酸溶液;万一眼睛里溅进了酸或碱溶液,要立即用水冲洗,并边洗边眨眼睛(切不可用手揉眼睛),必要时请医生治疗。A、B说法是正确的。苯酚有毒,在冷水中的溶解度不大,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,如果不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤,C项说法是正确的。量筒是用来量取一定体积液体的仪器,而不是用来配制溶液的仪器,不能在量筒中稀释浓硫酸,D项说法不正确。
答案:D
点拨在做化学实验前必须掌握相关的化学实验安全知识,按要求规范操作,避免发生事故。一旦由于操作不当或疏忽大意导致事故发生,要及时采取正确的处理措施。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点3 化学实验基本操作
【例题3】 下列有关实验原理或实验操作正确的是 (　　)
A.用水润湿的pH试纸测量某溶液的pH
B.用量筒量取20 mL 0.500 0 mol·L-1 H2SO4溶液于烧杯中,加水80 mL,配制成0.100 0 mol·L-1 H2SO4溶液
C.实验室用下图所示装置制取少量氨气
D.实验室用下图所示装置除去Cl2中的少量HCl
知识点1
知识点2
知识点3
解析:A项,pH试纸测溶液pH时不能用水润湿。B项,20 mL H2SO4溶液中加80 mL水配成的溶液体积不等于100 mL。C项,在气体收集装置中,不能用橡皮塞塞紧管口。
答案:D
点拨pH试纸用水润湿,相当于将待测液稀释,可能导致所测溶液的pH不准。实验室制得的氯气中往往含有水蒸气和氯化氢杂质,除去水蒸气一般选用浓硫酸,除去氯化氢一般选用饱和食盐水,在装置连接时一定要注意洗气瓶中的导管应为长进短出。
1 2 3
1下列说法不正确的是(　　)
A.苯酚沾到手上,应立即用浓NaOH溶液清洗
B.酒精灯在桌上倾倒着火时,立即用湿布盖灭
C.点燃CO、CH4等可燃性气体前,必须检验气体的纯度
D.给试管里的液体加热时,液体体积一般不超过试管容积的
解析:苯酚有腐蚀性,沾到手上可用酒精洗涤,由于NaOH溶液有强腐蚀性,不能用浓NaOH溶液洗涤,故选A。
答案:A
1 2 3
2实验是研究化学的基础,下列图中所示的实验方法、装置或操作中正确的是(　　)
解析:A选项,SO2能与碱石灰反应,不能用碱石灰干燥;B选项,氧气比空气的密度大,应用向上排空气法收集;C选项,可通过向左推针筒活塞,装置内气压增大,长颈漏斗管中液面上升的方法检验,正确;D选项,乙醇和乙酸互溶,不能用分液法分离。
答案:C
1 2 3
3化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验在化学学习中具有极其重要的作用。
(1)下列关于实验的叙述正确的有　　　(填序号)。
A.燃着的酒精灯不慎碰翻失火,应立即用湿布盖灭
B.滴定用的锥形瓶和滴定管都要用待装溶液润洗
C.用溴水除去乙烯中混有的二氧化硫气体
D.分液时,分液漏斗中下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出
E.滴定时,左手控制滴定管活塞,右手握持锥形瓶,边滴边振荡,眼睛注视滴定管中的液面
1 2 3
(2)下列实验操作正确的是　　　　(填序号)。
1 2 3
(3)下图为常见仪器的部分结构(有的仪器被放大)
A图中液面所示溶液的体积为　　　　mL,用上述三种仪器中的某种测量一液体的体积,平视时读数为n mL,仰视时读数为m mL,若m>n,则所使用的仪器是　　　　(填字母标号)。
1 2 3
解析:(1)滴定用的锥形瓶如果用所盛溶液润洗,会使锥形瓶内溶质增多,导致所测浓度偏大;乙烯可以与溴单质发生加成反应;滴定时,眼睛应注视锥形瓶内溶液的颜色变化。(2)A中胶头滴管不能伸入到试管中;B中大试管的管口应略向下倾斜,即试管底部略高于试管口;C中洗气装置,会造成NaOH溶液被气体排出。(3)图中装置A在读数时可估读到0.1 mL;根据m>n可以知道仪器上所标的体积数值应从上向下依次增大,故所用仪器可能为滴定管。
答案:(1)AD　(2)D　(3)28.0　B(共27张PPT)
第2课时　蓝瓶子实验
1.形成严谨求实的科学态度,具有批判精神和创新意识。
2.认识反应条件的控制在化学研究中的作用和意义,初步掌握控制反应条件的一些方法。
一
二
一、实验成功的关键
对每一个具体的化学实验而言,控制好实验条件极为重要。控制一些条件不变,研究某一因素对反应影响的实验方法已经成为最常用的一种科学方法。控制实验的条件可以从以下几个方面来考虑:控制实验的外界条件,如温度、压强、浓度等;控制实验的操作方法,如操作的顺序、操作的要点。
一
二
二、蓝瓶子实验
1.影响化学反应速率的因素
(1)内因:物质的性质,是化学反应速率的决定性因素,因此,不同的化学反应具有不同的反应速率。
(2)外因:浓度、温度、压强、催化剂等外界条件。由于受这些外界条件的影响,同一个化学反应在不同的外界条件下可能会有不同的化学反应速率。
2.蓝瓶子实验原理
一
二
在碱性溶液中,蓝色亚甲基蓝很容易被葡萄糖还原为无色亚甲基白。振荡此溶液时,溶液与空气的接触面积增大,溶液中氧气的溶解量就增多,氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝,溶液又呈蓝色。当瓶子静置时,有一部分溶解的氧气逸出,溶液里葡萄糖所起的还原作用渐渐起主导作用,其颜色将由蓝色变为无色。颜色可以重复变化,直到所有的葡萄糖都被氧化完毕或溶液内的氧气耗尽为止。
本实验颜色变化是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。由蓝色出现至变成无色所需要的时间是振荡周期。振荡周期的长短受反应条件如溶液的酸碱度、反应物浓度和温度等因素的显著影响。
一
二
3.实验步骤及记录
一
二
一
二
一
二
一、蓝瓶子实验注意事项
1.本实验主要探究了浓度、温度以及溶液的碱性对葡萄糖还原亚甲基蓝反应的影响。要严格按照实验步骤中的操作要求进行实验,尤其是实验中使用的溶液一定要严格按照实验用品中的要求进行配制。因为亚甲基蓝浓度过高,将会使反应溶液的颜色呈深蓝色,并且振荡后还原时间增长不易褪色。葡萄糖浓度过高可以加快亚甲基蓝的还原反应,使褪色速率加大,但是也使亚甲基白不易返回蓝色。NaOH溶液的浓度最好控制在30%左右,过稀,反应速率太小;过浓,腐蚀性太强,有潜在的安全隐患。
2.步骤2中,加入NaOH溶液后,振荡变为蓝色,静置变为无色所需时间略长,所以需要耐心等待一会儿。在步骤3中,要求①号试管中装满液体,使上部没有空气。
一
二
3.振荡锥形瓶中液体的方法要正确:用拇指、食指和中指拿住锥形瓶口,用手腕轻轻画圈摇动锥形瓶。
4.实验的环境温度不能过低,否则实验现象可能和预期的不同。在含有亚甲基蓝和葡萄糖的锥形瓶中,加入30%的NaOH溶液后,振荡静置,若环境温度较低时,蓝色需较长时间才能褪去,即第一次的振荡周期较长,可以用温水配制葡萄糖溶液,但水温不宜超过30 ℃。
由于温度升高,反应速率加大,所以在40 ℃的水浴中溶液的褪色速率加大,振荡周期变短,这时操作计时器的动作要快速准确。另外水浴加热时温度计应放在水浴的中间位置,控制温度在40 ℃左右。水浴的温度不宜太高,否则振荡的周期过短,不利于记录实验现象。
5.振荡过程中由于蓝色并不是立刻全部褪去,所以必须振荡至蓝色完全褪去。认真记录实验现象,对于振荡周期的记录要仔细。
一
二
二、实验小结
这是一个利用对比实验的方法来探究亚甲基蓝被还原的条件的实验。通过观察溶液颜色的变化来判断改变外界条件对反应速率的影响情况。实验中的步骤1和步骤2的目的是要对比探究溶液酸碱性对该反应的影响。亚甲基蓝与葡萄糖溶液混合,由于亚甲基蓝在碱性条件下易被还原,所以开始溶液的蓝色不易褪去。当加入了2 mL 30% NaOH溶液后,振荡、静置,亚甲基蓝被还原为无色亚甲基白;再次振荡锥形瓶,亚甲基白与氧气接触而被氧化,又生成蓝色的亚甲基蓝。如此重复操作,溶液交替出现蓝色和无色。
一
二
步骤3和步骤4中,通过改变反应物氧气或亚甲基蓝的浓度来研究转化速率大小。①号试管中液体上部没有空气,所以振荡后溶液不会变为蓝色。③号试管中由于又滴加了两滴亚甲基蓝,使得溶液中亚甲基蓝的浓度增大,所以振荡后溶液的蓝色比①号试管要深,且振荡周期要短。
步骤5中,研究温度对该转化反应的影响,温度升高,反应加快,所以振荡周期变短。
知识点1
知识点2
知识点1 蓝瓶子实验
【例题1】 蓝瓶子实验操作步骤如下:
①如图所示,在250 mL锥形瓶中,依次加入2 g NaOH、100 mL H2O和3 g葡萄糖,搅拌溶解后,再加入3~5滴0.2%的亚甲基蓝溶液,振荡混合液呈现蓝色;
②塞紧橡皮塞(活塞a、b关闭),将溶液静置,溶液变为无色;
③再打开瓶塞,振荡,溶液又变为蓝色;
④再塞紧橡皮塞,将溶液静置,溶液又变为无色。
以上③④可重复多次。
知识点1
知识点2
试回答下列问题:
(1)某学生将起初配得的蓝色溶液分装在A、B两支试管中(如上图,A试管充满溶液,B中有少量溶液),塞上橡皮塞静置片刻,两溶液均显无色。若再同时振荡A、B试管,能显蓝色的是 　(填“A”或“B”);
(2)若塞紧锥形瓶塞并打开活塞a、b,通入足量氢气后,再关闭活塞a、b并振荡,溶液能否由无色变为蓝色　　　　(填“能”或“不能”);若塞紧锥形瓶塞并打开a、b,通入足量氧气,溶液能否由无色变为蓝色　　　　(填“能”或“不能”);
(3)上述转化过程中,葡萄糖的作用是　　　　,亚甲基蓝的作用是　　　　　　　　　　;
(4)上述实验中葡萄糖也可用鲜橙汁(其中含丰富维生素C)代替,这是因为维生素C具有　　　　　　　　;
知识点1
知识点2
(5)该实验中③④操作能否无限次重复进行　　　　(填“能”或“不能”),理由是　。
解析:亚甲基蓝 亚甲基白。(1)由于A试管中充满溶液,无氧化剂O2,故不能变为蓝色。(2)由于充入的是H2,也无氧化剂O2,不能变为蓝色;充入O2后则亚甲基白能被氧化而变为蓝色。(3)通过上述分析可知葡萄糖能还原亚甲基蓝,故作还原剂,亚甲基蓝作氧化剂同时还作指示剂。(4)由于维生素C具有还原性,所以可代替葡萄糖,故具有还原性。(5)实验不能无限次进行,因葡萄糖最终被耗尽。
答案:(1)B
(2)不能　能
(3)还原剂　氧化剂(兼作指示剂)
(4)较强的还原性
(5)不能　在重复多次后葡萄糖被完全消耗
知识点1
知识点2
点拨蓝瓶子实验的实质是利用了氧化还原反应的原理使有色物质的颜色发生改变。
知识点1
知识点2
知识点2 反应条件的控制
【例题2】 用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀硫酸和　　　　。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用　　　　的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是:用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是　　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是　　　　　。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是　　　。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是 　。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是　　。
知识点1
知识点2
解析:方法一中,(1)由于Fe2+具有较强的还原性,易被氧化为Fe3+,故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其被氧化;(2)由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小,故可用煮沸的方法除去蒸馏水中溶解的O2;(3)空气中含有大量的O2,为防止生成的Fe(OH)2沉淀与空气接触,需将吸取NaOH溶液的滴管插入液面以下后再挤出。方法二中,(1)由所给试剂及装置特点知,试管Ⅰ为封闭系统,应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置,故试管Ⅰ中加入的试剂为铁屑和稀硫酸;(2)试管Ⅱ中加入的试剂为NaOH溶液;(3)为确保实验在无氧状态下进行,必须把系统中的O2排除干净,故接下来的操作应为检验试管Ⅱ出口处排出的氢气纯度,当产生氢气纯净时再夹紧止水夹;(4)由于试管Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管,外界空气不易进入,即Fe(OH)2是在H2形成的气氛中产生的,故Fe(OH)2白色沉淀可保持较长的时间。
知识点1
知识点2
答案:方法一:(1)铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二:(1)稀硫酸、铁屑
(2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入
知识点1
知识点2
点拨实验室制备氢氧化亚铁时,由于Fe2+的还原性强,所以整个实验过程应避免试剂中的少量氧气或空气中的氧气将Fe2+氧化。其方法是:①亚铁盐溶液需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液);②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的O2;③使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管插入硫酸亚铁或氯化亚铁溶液的液面以下,慢慢挤压胶头使氢氧化钠溶液与硫酸亚铁或氯化亚铁溶液接触;④可以利用液封来隔绝空气,可选用的试剂应与水互不相溶、密度比水的小,不易与空气发生作用,如苯、甲苯、植物油等有机试剂均可,其中植物油是无毒无害的液体,所以最佳试剂是植物油。
1 2 3 4
1演示铁在纯氧中燃烧实验时,将铁丝绕成螺旋状,其主要目的是(　　)
A.提高铁丝利用率
B.提高反应温度
C.增大反应物的接触面积
D.使瓶底氧气充分利用
解析:做铁在纯氧中燃烧实验时,将铁丝绕成螺旋状,主要目的是增大反应物的接触面积,加大反应速率。
答案:C
1 2 3 4
2下列蓝瓶子实验,振荡周期最短的是(　　)
解析:温度高,反应快,振荡周期短,C、D两项被排除;亚甲基蓝浓度越高,振荡周期越短,所以选B项。
答案:B
1 2 3 4
3同等条件下,在不同的糖溶液中加入亚甲基蓝试剂,“振荡→静置”,实验结果记录如下:
请回答下列问题:
(1)实验得出的结论　　　　　　　　　　。
(2)以葡萄糖为例说明亚甲基蓝的变色原理是 　　　　　　。
1 2 3 4
答案:(1)可溶性淀粉和蔗糖为非还原型糖,使用不同的还原型糖,亚甲基蓝的振荡周期不同
(2)亚甲基蓝(蓝色、氧化态) 亚甲基白(无色、还原态)
1 2 3 4
4“蓝瓶子”实验中的亚甲基蓝溶液是一种氧化还原指示剂。试回答:
(1)实验反应振荡的周期与　　　　　　　　　　等因素有关。
(2)实验中需要记录的“量”主要是　　　　　　　　　　　,实验采用的研究方法是　。
(3)实验得出的结论是　　　　　　　　　　　。
解析:将葡萄糖的碱性溶液放在锥形瓶中,滴加亚甲基蓝指示剂(蓝色),塞上瓶塞,溶液呈蓝色;静置一段时间,由于亚甲基蓝被葡萄糖还原转化为亚甲基白,溶液褪色;振荡后,溶液上方的氧气进入溶液,亚甲基白又转化为亚甲基蓝,溶液又呈蓝色。在振荡与静置之间,溶液中溶解的氧气的量发生变化,溶液的颜色也随之变化,直到溶液中的葡萄糖或瓶中的氧气被耗尽。
1 2 3 4
答案:(1)溶液碱性的强弱、葡萄糖的加入量、溶液的温度
(2)试剂的用量、溶液的温度及振荡周期(颜色变化的时间)　对照实验法
(3)控制实验条件对化学反应会产生影响(共24张PPT)
课题二　化学实验的绿色追求
第1课时　化学实验的绿色追求
1.了解绿色化学的概念。
2.树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。
3.能在实验中贯彻绿色化学的思想。
一
二
一、绿色化学
1.绿色化学的含义
绿色化学又称环境友好化学或清洁化学,是从源头上防止污染产生或把化学过程对环境的负面影响降低到最低程度的化学。绿色化学要求原料和产品无害,在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。这些原则不仅适用于化工生产,同样是化学实验与日常生活中使用化学品时所应遵循的原则。
2.化学实验的绿色追求
化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作,使实验室的“三废”排放降低到最低程度并能得到妥善的处理,实验室的安全性和环境质量得到提升,师生的绿色化学和环保意识得到强化。
一
二
化学实验绿色化的途径有以下几个方面:
(1)开发绿色实验,如实验室以H2O2分解制氧取代氯酸钾分解法,实现原料和反应过程的绿色化;
(2)防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染,实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收,对实验产物尽可能再利用等;
(3)在保证实验效果的前提下,尽量减少实验试剂的用量(如降低试剂浓度,减少用量等),使实验小型化、微型化;
(4)对于危险或反应条件苛刻,污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验,可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法;
(5)妥善处置实验产生的废物,防止污染环境。
一
二
二、电解水的微型实验
当电池两极与电极联通电解开始后,溶液中的H+在阴极放电生成H2,OH-在阳极放电,生成O2。井穴水面上的气泡内为氢氧混合气体,用点着的火柴靠近气泡,可听到尖锐的爆鸣声。在实验中使用5%NaOH溶液是为了增大水的导电能力,也可用稀硫酸或硫酸钠溶液等来代替稀NaOH溶液。
电解水的微型实验与初中电解水的实验相比,有哪些优点 从哪些方面体现了化学实验的绿色化
提示:与初中电解水的实验相比,电解水的微型实验装置小,药品的用量少,减少了实验的危险性,节约了能源,但是实验现象和实验的结果都没有改变,实验效果很好。从减少实验试剂的用量等方面体现了化学实验绿色化。
一
二
一、绿色化学
1.绿色化学的目标、特点和意义
绿色化学既是用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用,同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物。
(1)绿色化学的目标
利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在化工生产各个环节都实现净化和无污染的反应途径。
一
二
(2)绿色化学的特点
绿色化学的主要特点是原子经济性,即在获取新物质的化学过程中充分利用每种原料原子,既充分利用资源,又不产生污染。在始端采用预防实际污染的科学手段,其过程和终端均为零排放和零污染。
(3)绿色化学的研究意义
绿色化学是人类和自然界的生物和谐相处的化学,是对环境更友善的化学。这种绿色意识是人类追求自然完善的一种高级表现。从科学观点看,绿色化学是化学科学基础内容的更新;从环境观点看,它是从源头上消除污染;从经济观点看,它合理利用资源和能源,降低生产成本,符合经济可持续发展的要求。
一
二
2.绿色化学示意图
一
二
3.原子经济性和原子利用率的计算
(1)原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了目标产物。化学反应的“原子经济性”概念是绿色化学的核心内容之一。
(2)原子利用率:在化学反应中有多少反应物的原子变成了目标产物。
一
二
二、微型实验
起源于20世纪80年代的微型化学实验是国际公认的一种在微型化的条件下进行化学实验的新技术和新方法。微型实验以尽可能少的药品用量来获取最有效的实验信息,其特点是:在保证不影响实验效果的前提下,药品用量少(一般为常规量的 )、仪器容积小、污染减少、操作方便、实验现象直观明显、实验过程快速安全。在化学教学改革和化学实验改革中,微型化学实验有独到的教学功能和教学效果,引起世界各国化学界的高度重视。
一
二
实验室中,许多在试管中完成的物质的性质实验,在不影响实验观察的前提下可以改用微型实验,如硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应,硫酸铜溶液与氯化钡溶液反应,硫酸铝溶液与氨水反应,氯化铁溶液与KSCN溶液反应等,均可以在点滴板中进行。有些气体的制备实验可以改为微型实验,如我们可以将医用带橡胶塞的针剂小瓶作反应容器,用空圆珠笔芯作导管进行实验。
知识点1
知识点2
知识点1 绿色化学
【例题1】 下列做法中不符合绿色化学思想的是(　　)
A.以水性涂料代替油性涂料
B.以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂
C.实验后的有毒有害物质应分类收集,统一处理
D.实验室制取氯气时直接将尾气排放到大气中
解析:绿色化学要求原料和产品无害,在化学过程中不产生“三废”或使“三废”降低到最低程度。氯气有毒,不能直接排放到大气中去,因此D不符合绿色化学思想。本题易误选A,水性涂料是安全无毒、节约资源的涂料。
答案:D
知识点1
知识点2
点拨绿色化学的概念提出不久便受到了极大的重视。近几年高考中,为适应绿色化学教育的需求,有关绿色化学的试题不断升温,目的是使学生通过解题,树立绿色意识。
知识点1
知识点2
知识点2 化学实验绿色化
【例题2】 某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验,以探究化学实验的绿色化。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是　　　　　　　　。再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是　　　,理由是　　　　　　　　　　　　。
(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性:KMnO4>Cl2>Br2,操作步骤为　,实验现象为　　　　　　　　　　　　　　　,但此实验的不足之处是　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
解析:(1)根据题目的叙述可以知道,这样操作的目的是检验装置的气密性,按题目所述若d试管内有气泡,且冷却后导管中有一段水柱,说明气密性良好。
(2)c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸时发生反应为Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;若再由a向c中加2 mL蒸馏水,浓硝酸的浓度变小,所以反应变得缓慢,并逐渐生成NO,气体颜色变浅。
知识点1
知识点2
(4)若用上题中装置进行实验证明氧化性:KMnO4>Cl2>Br2,根据氧化还原反应的规律可以得出应先用KMnO4制Cl2,再用Cl2制Br2。所以实验的操作步骤为向d中加入KBr溶液,向c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸;其中实验的现象为c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为棕黄色。但是由于Cl2和Br2蒸气均为有毒的气体,所以需要处理尾气。
知识点1
知识点2
答案:(1)检验装置气密性
(2)Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　反应变慢,气体颜色变淡
(3)丙　耗酸量最少,无污染
(4)向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO4,由a向c中加入浓盐酸　c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为棕黄色　没有处理尾气
点拨本题改进教材中“铜与硝酸反应”实验,题中改进装置图已给出,且提出甲、乙、丙三种实验方案,解题时应围绕装置图及三种实验方案作答。
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1下列符合化学实验绿色化的有(　　)
①在萃取操作的演示实验中,将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水
②在铜与浓硝酸反应的实验中,将铜片改为可调节高度的铜丝
③将实验室的废酸液和废碱液中和后再排放
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
解析:此题对中学化学教学有很好的导向作用,要求我们在实验中探究更合理的实验方案。溴水有挥发性,溴蒸气有毒;利用铜丝可控制反应,同时反应快一些;酸碱液对环境有腐蚀性,故应中和后再排放。三组实验都体现了绿色化学思想。
答案:D
1 2 3 4
2绿色化学核心是利用化学原理,从源头上减少或消除化学工业对环境的污染。据此判断,下列不属于绿色化学考虑的内容是(　　)
A.尽可能通过最小的成本取得最大的利润
B.化工生产的原料和产品尽可能无毒、无害或毒性极小
C.反应在无毒、无公害的条件下进行,如采用无毒无害的溶剂和催化剂
D.尽可能采用可再生原料,且原料的利用率尽可能最大化,副产品或废料尽可能最少
解析:绿色化学要求化工生产的原料和产品尽可能无毒、无害或毒性极小,反应在无毒、无公害的条件下进行,如采用无毒无害的溶剂和催化剂,并尽可能采用可再生原料,且原料的利用率尽可能最大化,副产品或废料尽可能最少。所以“尽可能通过最小的成本取得最大的利润”不属于“绿色化学”考虑的内容。
答案:A
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3下列说法不正确的是(　　)
A.利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法
B.蔗糖、淀粉、油脂及其水解产物均为非电解质
C.通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯
D.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
解析:在催化剂作用下,水吸收太阳能发生分解生成H2和O2,将光能转化为化学能,A项正确;油脂水解生成的高级脂肪酸属于电解质,B项不正确;乙醇和乙酸乙酯有不同的官能团和化学键,它们在红外光谱图上有不同的吸收频率,C项正确;石油催化裂化的主要目的就是为了提高汽油等轻质油的产量,裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等短链气态烃,D项正确。
答案:B
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4实验证明在低温下铜不能与O2发生反应,也不能与稀硫酸反应,但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并不断地通入空气来制取CuSO4溶液。铜屑在此状态下发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,利用铜与浓硫酸在加热条件下也能制备CuSO4溶液,其化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　,以上两种方法前者好还是后者好 原因是什么 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析:在稀硫酸存在的条件下,Cu及其所含杂质构成原电池:铜为负极失去电子变成铜离子,O2在正极得电子后与氢离子结合成水;第二种方法是在加热条件下铜与浓硫酸反应,硫酸会被还原为SO2,硫酸利用率低且生成的气体有毒。
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答案:
前一种方法好。原因是:①制得相同质量的产品,前一种方法消耗硫酸少;②后一种方法生成的SO2会造成大气污染;③前一种方法节省能源(共29张PPT)
第2课时　氯气的生成及其性质的微型实验 污水处理——电浮选凝聚法
1.通过微型实验制取氯气并通过实验验证其性质。
2.通过亲自动手实验培养学生的实验动手能力,观察、分析问题的能力和自主创新能力。
3.培养学生的环保意识,倡导对环境危害小,节约实验试剂用量的微型实验。
4.了解电浮选凝聚法处理污水的原理及装置,复习胶体的性质。
5.学生通过实验认识化学在解决污染问题中的作用,进而培养学生保护环境的意识。
一
二
一、氯气的生成及其性质的微型实验
1.制取氯气
制取氯气的反应原理为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O。
2.氯气的化学性质
氯气化学性质很活泼,具有强氧化性,能将Fe2+、Br-、I-氧化成Fe3+、Br2、I2;能与大部分金属反应生成金属氯化物,如氯气与铁、铜、钠等金属反应分别生成氯化铁、氯化铜、氯化钠等;能与很多非金属反应,如与氢气反应生成氯化氢;与水反应生成盐酸和次氯酸;与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水。
3.研究氯气性质的微型实验
利用表面皿与玻璃片之间形成的一个相对密闭的小气室,使生成的少量氯气在密闭空间扩散,与各试剂液滴迅速反应,现象明显,并可防止氯气污染空气。
一
二
(1)氯气与KBr溶液反应的化学方程式:Cl2+2KBr 2KCl+Br2,现象:液滴由无色变为橙黄色;氯气与KI溶液(含淀粉溶液)反应的化学方程式:Cl2+2KI 2KCl+I2,现象:液滴由无色变为蓝色。
(2)氯气与FeSO4(含KSCN)溶液反应的离子方程式:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,现象:液滴由浅绿色变为血红色。
(3)氯气与NaOH(含酚酞)溶液反应的化学方程式:2NaOH+Cl2 NaClO+NaCl+H2O,现象:液滴由红色变为无色。
一
二
利用这套简易装置,你还能进行哪些实验 它们之间有什么共同的特点
提示:这套简易装置可以用来制备气体并试验气体的性质,而且这些反应不需要加热就能进行。此装置适宜的实验还有:CaCO3与盐酸反应制CO2,CO2与Na2O2反应制O2;Na2SO3与硫酸反应制SO2,SO2与品红溶液的褪色反应等。
一
二
二、污水处理——电浮选凝聚法
1.实验原理
利用电解原理对污水进行处理,非惰性电极Fe作阳极,电极自身发生氧化反应生成亚铁离子:Fe-2e- Fe2+ ,另外水中-2价氧也发生氧化反应生成氧气:2H2O-4e- 4H++O2↑;阴极上水电离产生的氢离子发生还原反应生成氢气:2H++2e- H2↑。实验从两方面来达到净化水的目的:第一是电凝聚,在阳极除了电极发生的氧化反应外,还发生反应:4Fe2++10H2O+O2 4Fe(OH)3↓+8H+ ,由于Fe(OH)3具有吸附性,可将水中的污染物小颗粒吸附而沉积下来,从而达到净化水的目的。第二是电浮选,在实验过程中,阴极生成的氢气气泡将污水中的悬浮物带到水的表面,在水面上形成浮渣层,易与水体分离,从而达到净化水的目的。
一
二
2.实验过程与结果
在100 mL烧杯中加入80 mL污水,调节pH至5~6,平行悬置两个电极(铝片作阴极,铁片作阳极),接通直流电源,电极上有气泡生成。电解一段时间后,污水的上层形成一层浮渣,污水的底层积聚一层沉渣,中间的水层则变澄清。
若采用惰性电极作阳极能否起到电浮选凝聚的目的
提示:不能,只能起到电浮选效果。因为阳极产生O2,阴极产生H2,它们在上升过程中,使杂质浮到水面被分离,但无Fe(OH)3生成,故杂质无法凝聚。
一
二
三
一、Cl2的生成及其性质的微型实验注意事项
1.实验时,可以先在白色的纸上写好化学试剂的化学式或名称以及标号,再压上玻璃板,根据白纸上的化学试剂的名称来滴放试剂,以避免将试剂的位置记错。
2.微型实验中实验药品的用量一定要少,本实验中氯酸钾的用量就是芝麻大小的两粒,而其他液体试剂均只取一滴。在使用一支滴管时,每次都要清洗滴管,避免不同试剂的交叉污染。
3.氯气与KBr溶液的反应,溶液显现橙黄色的时间略长,需要耐心等一会儿才能观察到。
4.NaOH溶液的浓度可以高一些,且应多滴一滴,以便将多余的氯气吸收,防止对环境的污染。本实验只要严格控制药品的用量,实验时几乎闻不到氯气的刺激性气味。
一
二
三
5.氯气能与NaOH溶液反应,生成的次氯酸钠和氯化钠均是无色溶液,为了观察到现象,在NaOH溶液中滴加了酚酞,反应时溶液的红色逐渐褪去。
滴有酚酞的NaOH溶液由红色变为无色,是由于中和褪色还是漂白褪色,这也是一个很好的探究课题。可以继续探讨,通过提出假设,实验验证,得出结论。如可向褪色后的溶液中再滴入NaOH溶液,若是中和褪色,则观察到的现象是溶液又变为红色;若是漂白褪色,则溶液不会变为红色。
6.氯气与水反应能生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能将有色物质漂白,利用此装置还可以进行氯气与湿润的有色布条作用,有色布条被漂白成白色;与湿润的pH试纸作用,试纸先变红后变白等实验。
一
二
三
二、污水处理——电浮选凝聚法实验注意事项
1.严格按照实验步骤中的要求进行实验,必须使用直流电源,在使用电源时应该小心,防止触电。为了加快实验的速率,可适当增大直流电源的电压和电极金属板的面积。
2.溶液的pH需要调到5~6。调节溶液的pH时需要使用pH试纸,试纸放在洁净干燥的表面皿中,用洁净干燥的玻璃棒蘸取溶液,滴在pH试纸上,待液体散开后,与标准比色卡对比,读取溶液的pH。若pH没有达到5~6的要求,再次使用玻璃棒和表面皿时必须清洗干燥后才能使用。
当溶液的pH大于6时,可以用稀硫酸来降低溶液的pH,若溶液pH小于5,我们可以通过加入NaOH溶液来调节pH。建议用硫酸不用盐酸来调节溶液的pH,否则Cl-也可能在阳极放电生成氯气,造成环境污染。
一
二
三
3.污水中还需加入少量的Na2SO4溶液,以增大溶液中的离子浓度,从而增大溶液的导电性,加快电解速率,达到快速净化的目的。为了便于观察到污水变清的实验现象,还可以在水中加入少量的有机染料,通过观察溶液的颜色变化来判断污水是否被净化。但是使中间水层彻底变澄清需要很长的时间,只要观察到溶液的颜色变浅即可说明问题。
4.本实验是在实验室模拟用电浮选凝聚法净化水,在实际的生产实践中由于此方法的耗电量较高,所以其成本较高。
一
二
三
三、几种试纸的用途及使用方法
试纸的种类很多,中学化学实验常用的有红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、淀粉碘化钾试纸和醋酸铅试纸等。
1.各种试纸的用途
(1)红色石蕊试纸遇到碱性溶液变蓝,蓝色石蕊试纸遇到酸性溶液变红,它们可以定性地判断气体或溶液的酸碱性。
(2)淀粉碘化钾试纸中的碘离子,当遇到氧化性物质时被氧化为碘,淀粉遇碘显示蓝色。它可以定性地检验氧化性物质的存在,如氯气、溴蒸气(或其溶液)、NO2等。
(3)醋酸铅试纸遇到硫化氢或硫离子时,生成黑色的硫化铅。它可以定性地检验硫化氢和含硫离子的溶液。
(4)pH试纸遇到酸碱性强弱不同的溶液时,显示不同的颜色,可与标准比色卡对照确定溶液的pH,可粗略地检验溶液酸碱性的强弱。
一
二
三
2.使用方法
(1)用试纸检验气体的性质时,一般先用蒸馏水把试纸润湿,粘在玻璃棒一端,用玻璃棒把试纸放在盛待测气体的容器口或导气管口附近(不得接触溶液),观察试纸是否改变颜色,从而判断气体性质。
(2)用试纸检验溶液性质时,一般先把一块试纸放在表面皿或玻璃片上,用沾有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,观察是否改变颜色,从而判断溶液性质。
(3)在使用pH试纸时,玻璃棒要洁净,pH试纸在测pH前,不可用蒸馏水润湿,否则会使被测溶液稀释,即测得的是稀释后溶液的pH(根据溶液酸碱性不同,数值可能偏大或偏小,pH=7的溶液无影响)。
(4)取出试纸后,应将盛放试纸的容器盖严,以免试纸被实验室中的一些气体污染。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1 Cl2的生成及性质的微型实验
【例题1】 化学研究小组通过网上查找资料发现,Cl2的制取有下列不同方案:
a方案:加热条件下二氧化锰与浓盐酸反应制得Cl2。
b方案:浓盐酸与氯酸钾固体反应制得Cl2。
c方案:电解饱和食盐水法制得Cl2。
现实验室有供选择的如下几种仪器来制取Cl2。
知识点1
知识点2
知识点3
(1)用上述仪器不能实现的方案为　　　。
(2)若按b方案制取Cl2,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　,要制取并收集纯净的Cl2(允许含有少量水蒸气或空气),须使用上述仪器中的(按气流从左到右的流向顺序列出)　　　　　(填A、B、C……)。
(3)若要设计联合实验探究氯气的漂白原理,从制备装置中产生氯气后应连接的装置是什么 (画出装置图并注明所使用的试剂或用品)
解析:(1)a方案用装置B或E作发生装置,缺少酒精灯和石棉网。c方案利用电解饱和食盐水法制氯气时需要电源和电解装置。
(2)利用排饱和食盐水法收集。
(3)氯气的漂白,实际是HClO的漂白,先证明氯气本身无漂白性,所以先用干的红布条,再用湿润的红布条,最后除去尾气。
知识点1
知识点2
知识点3
答案:(1)ac
(3)
点拨Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点2 污水处理——电浮选凝聚法
【例题2】 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法。右图是电解污水实验装置示意图。
知识点1
知识点2
知识点3
(1)根据其净化原理写出阳极区和阴极区上各自发生的电极反应式:
阳极:　;
阴极:　。
(2)试分析最后污水底层积聚的一层沉渣是如何沉淀的:　　　　　　　　　　　。
(3)一些悬浮物为什么会形成浮渣:　。
(4)某同学甲模拟该原理进行污水处理实验,在电压符合要求情况下,发现产生气泡缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。其原因是　　　　　　　　。乙同学为甲同学提出一种切实可行的解决措施是向污水中加入适量的　　　　溶液。
知识点1
知识点2
知识点3
解析:接通直流电源后,与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成Fe2+,进一步被氧化,并生成Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3有吸附性,可吸附污染物而沉积下来,具有净化的作用;与直流电源负极相连的阴极产生H2,气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。
答案:
(2)Fe作为阳极,电解时生成Fe2+,Fe2+再被氧化生成Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3具有吸附性,可将污染物吸附而沉淀下来
(3)阴极产生H2气泡,气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层
(4)污水中离子浓度较小,导电能力较差　Na2SO4
知识点1
知识点2
知识点3
点拨由于溶液导电的过程就是电解质被电解的过程,因此凡是电解,当溶液(或熔液)导电性差,则电解的速率就小。加大电解速率的方法常用增大溶液(或熔液)中离子浓度的方法。例如,以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备Mg时,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外就是增大离子浓度,从而增大熔融盐的导电性。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点3 试纸的使用方法
【例题3】 用pH试纸测定溶液pH的操作正确的是 (　　)
A.将一小块试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照
B.将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照
C.将一小条试纸在待测液中蘸一下,取出后放在表面皿上,与标准比色卡对照
D.将一小条试纸用蒸馏水润湿后,在待测液中蘸一下,取出后与标准比色卡对照
解析:pH试纸在使用前不能润湿,也不能直接伸入待测液中。
答案:A
知识点1
知识点2
知识点3
点拨pH试纸的使用是化学实验基本操作之一。pH试纸使用前不能润湿,但润湿后测定值不一定有误差,如用润湿后的pH试纸测NaCl溶液的pH,无误差。
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1下列实验基本操作正确的是(　　)
A.当某些实验没有明确说明药品的用量时,为看到明显现象,取用药品越多越好
B.取用细口瓶中的试液时,先拿下瓶塞,倒放在桌面上,然后标签朝外拿起瓶子,瓶口要紧接着试管口,使液体缓缓地倒入试管中
C.胶头滴管取用完一种试液后,可直接取用另一种不与其反应的试液
D.取用粉末状固体或固体小颗粒时,应用药匙或纸槽,取用块状固体时,应用镊子夹取
1 2 3 4
解析:本题考查实验基本操作中药品的取用。本着节约药品的原则,应严格按照实验规定的用量取用药品,如果没有说明用量,一般按最小量取用,即液体1~2 mL,固体只需盖满试管底部,A错;取用细口瓶中的液体试剂时标签应对着手心,以免药液腐蚀标签,B错;不可用胶头滴管同时连续取多种试剂,C错。
答案:D
1 2 3 4
2在氯气的制备实验中,有位同学设计了如图所示的制备装置,其中分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管和玻璃管。下列对其作用的叙述中正确的是(　　)
A.防止氯气造成大气污染
B.使反应的氯气循环使用
C.使烧瓶内的压强与大气压保持一致
D.使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶
解析:橡胶管连接的是烧瓶内体系与分液
漏斗溶液以上体系,所以保证了这两个体
系的压强相同,从而使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶。
答案:D
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3能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)
1 2 3 4
解析:电解NaCl溶液时的产物是NaOH、H2、Cl2。NaOH生成后存在于氯化钠溶液中,可用酚酞检验。Cl2在流出电子的阳极上生成并在阳极上逸出,可用碘化钾淀粉溶液检验。H2在电子流入的阴极上生成并在阴极上逸出,可用小试管收集后根据有无爆鸣声检验。
答案:D
1 2 3 4
4为了减少污染,使实验绿色化,学生按下列操作做一个微型实验:在一块下衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1 mol·L-1的KBr、KI(含淀粉溶液)、稀NaOH(含酚酞)、FeSO4(含KSCN)溶液各1滴,每种液滴彼此分开,围成半径小于表面皿的圆形(如图所示),在圆心处放置2粒芝麻大小的KClO3晶体,盖好表面皿。打开表面皿,向KClO3晶体滴加一滴浓盐酸,再立即将表面皿盖好,试描述反应的现象,并写出相应的化学方程式。
1 2 3 4
e处:　;
a处:　;
b处:　;
c处:　;
d处:　。
解析:氯酸钾与浓盐酸在常温下进行反应能生成氯气;氯气溶于氢氧化钠溶液生成具有漂白性的次氯酸钠,次氯酸钠能氧化酚酞试剂。
答案:e:氯酸钾与浓盐酸反应产生黄绿色气体:(共14张PPT)
单元整合
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1(福建理综)下列做法不正确的是(　　)
A.易燃试剂与强氧化性试剂分开放置并远离火源
B.用湿润的红色石蕊试纸检验氨气
C.在50 mL量筒中配制0.100 0 mol·L-1碳酸钠溶液
D.金属钠着火时,用细沙覆盖灭火
解析:易燃试剂与强氧化剂混在一起容易引起火灾或爆炸,A正确;氨气溶于水呈碱性,故氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,B正确;不能在量筒中配制溶液,配制一定物质的量浓度的溶液要选用相应规格的容量瓶,C错误;金属钠着火时,能与水或二氧化碳继续反应,故用细沙覆盖灭火,D正确。
答案:C
1 2 3 4 5
2(安徽理综)仅用下表提供的玻璃仪器(非玻璃仪器任选)就能实现相应实验目的的是(　　)
1 2 3 4 5
解析:乙醇与乙酸乙酯互溶,用分液漏斗不能达到分离的目的,A项错误;用浓溶液配制稀溶液时需用量筒量取浓溶液,B项错误;C项正确;D项,用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体制备并收集NH3时还需要大试管,D项错误。
答案:C
1 2 3 4 5
3(重庆理综)对实验:①中和滴定、②中和热的测定、③实验室制备乙烯、④乙酸乙酯的制取,叙述正确的是(　　)
A.①④必须加热 B.②③必须隔热
C.①②必须用指示剂 D.③④必须用催化剂
解析:①中和滴定和②中和热的测定不需要加热,且②中和热的测定不需要用指示剂,故A、C项不正确;实验②需要保温隔热,避免热量的损失,但③实验室制乙烯需要加热至170 ℃,不需要隔热,B项不正确;实验③④都需要使用浓硫酸作催化剂,故D项正确。
答案:D
1 2 3 4 5
4(重庆理综)下列实验装置(固定装置略去)和操作正确的是(　　)
1 2 3 4 5
解析:本题考查我们对化学实验基本操作的理解和实验装置的应用。A项,水与CCl4互不相溶且CCl4密度比水的大,用分液漏斗分离CCl4和水的装置、方法正确;B项,氢氧化钠溶液应该用碱式滴定管盛装,B项错;HCl在NaOH溶液中极易溶解,容易造成溶液倒吸,漏斗不应该没入溶液中,C项错;中和热的测定实验中,温度计应该插入反应液中,D项错。
答案:A
1 2 3 4 5
5(全国理综)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。
(1)下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
装置B、C、D的作用分别是:
B　;
C　;
D　。
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(2)在实验室欲制取适量NO气体。
①下图中最适合完成该实验的简易装置是　　　　(填序号);
1 2 3 4 5
②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填):
③简单描述应观察到的实验现象 　。
1 2 3 4 5
解析:(1)因氯气的密度比空气的大,所以收集氯气时可用向上排空气法,装置B中导管是长进短出,装置C中导管是短进长出,则B、C装置能用于收集氯气的只能是装置B,装置C起安全作用,防止D中的液体倒吸入B中。装置D中盛有稀NaOH溶液,所以装置D的作用应为吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境。(2)①实验室中可用铜屑与稀硝酸反应制取NO,因NO极易被氧化,所以收集NO不能用排空气法,应用排水法收集,可选用图Ⅰ作制取NO气体的简易装置。②A为NO的发生装置,加入的物质为铜屑和稀硝酸;B为排水法收集NO气体的装置,加入的物质为水;C主要是接收B中排出的水。③现象:反应开始时,A中铜表面出现无色小气泡,反应逐渐加快;因生成的NO易被空气中的氧气氧化,所以A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色,随反应的进行生成的NO2被NO赶出,A管上部空间又逐渐变为无色;A中液体由无色变为浅蓝色;B中的水面逐渐下降,B管中的水逐渐流入烧杯C中。
1 2 3 4 5
答案:(1)向上排气收集氯气
安全作用,防止D中的液体倒吸入B中
吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境
(2)①Ⅰ
②
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③反应开始时,A中铜表面出现无色小气泡,反应逐渐加快;A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色,随反应的进行又逐渐变为无色;A中液体由无色变为浅蓝色;B中的水面逐渐下降,B管中的水逐渐流入烧杯C中(共26张PPT)
第二单元 物质的获取
课题一　物质的分离和提纯
第1课时　物质的分离和提纯——层析法
1.了解纸上层析的实验原理。
2.掌握纸上层析分离混合物的方法及成功的关键。
一
二
一、物质的分离和提纯
1.方法的选择思路
选择分离、提纯的方法首先应掌握混合物中各物质的性质,包括物理性质和化学性质。不同物质在某些性质上的差异,如沸点、密度、溶解度、状态等是所有分离技术的基础。
2.注意事项
在生产和科学研究实践中,单独使用某一种方法往往不能很好地达到分离、提纯的目的,一般是几种方法配合使用。在选择分离、提纯物质的方法时,我们通常要注意以下几点:
(1)不得引入新杂质;
(2)不损失或很少损失被提纯的物质;
(3)所涉及的反应要完全;
(4)方法简单、使用仪器常见;
(5)所用试剂经济、易得。
一
二
分离和提纯有什么差异
提示:混合物的分离,即让混合物中的各组分相互分离开来,获得若干种一定纯度、有保留价值的物质。
混合物的提纯,即将混合物中的杂质除去而使主要成分(非杂质)达到一定的纯度保留下来,混合物的提纯又叫物质的净化或除杂。
一
二
二、层析法
层析法也称色层法,是分离、提纯和鉴定物质的重要方法之一,这种方法最初源于对有色物质的分离,因而又称为色谱法。
1.层析法的基本原理
利用待分离混合物中各组分在某一物质(称作固定相)中的亲和性差异,如吸附性差异、溶解性(或称分配作用)差异,让混合物溶液(此相称作流动相)流经固定相,使混合物在流动相和固定相之间进行反复吸附或分配等作用,从而使混合物中的各组分分离。
2.层析法的分类
以滤纸作固定相的载体,叫做纸上层析。此外,还有分别以装在玻璃管中或涂在玻璃片上的吸附剂为固定相的柱层析和薄层层析等。
一
二
3.纸上层析对流动相的要求
纸上层析要求流动相溶剂对分离物质应有适当的溶解度,太大,待分离物质会随流动相跑到前沿;太小,则会留在固定相附近,使分离效果不好。因此,要根据待分离物质的性质选择合适的流动相。通常,对于能溶于H2O的待分离物质,以吸附在滤纸上的H2O作为固定相,以与H2O能混合的有机溶剂(如醇类)作流动相。
纸上层析的原理是什么
提示:由于吸附在滤纸上的样品的各组分在水或有机溶剂中的溶解能力各不相同,各组分会在两相之间产生不同的分配现象。亲脂性强的成分在流动相中分配的多一些,随流动相移动就快一些;而亲水性强的成分在固定相中分配的多一些,随流动相移动就慢一些。这样,性质不同的组分就分离在滤纸的不同位置上。
一
二
4.用层析法分离CuCl2和FeCl3的混合溶液
用化学方法分离CuCl2和FeCl3的混合溶液比较烦琐,而层析法比较简单,只要一些溶剂(丙酮、盐酸)及滤纸即可,时间也不需过长,现象非常明显。经氨气熏后滤纸上端出现红棕色,下方出现蓝色。说明混合物中的Fe3+和Cu2+已经分开了。
(1)Fe3+遇氨水生成红棕色(或红褐色)沉淀的离子方程式:
(2)Cu2+与氨水生成深蓝色溶液反应的离子方程式:
一
二
5.纸上层析分离甲基橙和酚酞
(1)实验原理。
甲基橙和酚酞是两种常用的酸碱指示剂,它们在水中和有机溶剂中的溶解度不同。当溶剂沿滤纸流经混合物的点样时,甲基橙和酚酞会以不同的速度在滤纸上移动,从而达到分离的目的。
(2)实验关键。
①滤纸的准备:在一张圆形滤纸的中心扎一小孔,用少量滤纸捻成细纸芯,插入圆形滤纸中央。
②点样:在距圆形滤纸中心约 1 cm的圆周上,选择三个点,分别用毛细管将甲基橙和酚酞的混合液在该三点处点样。每个点样的直径约 0.5 cm。
③展开:选择乙醇和浓氨水的混合液作为展开剂。
一
二
一、物质的分离与提纯
1.分离、提纯的基本要求
(1)混合物的分离,即让混合物中的各组分相互分离开来。要做到:原理正确,操作简便,少用试剂,量不减少,纯度合格。
混合物的提纯,即将混合物中的杂质除去而使主要成分(非杂质)达到一定的纯度保留下来,混合物的提纯又叫物质的净化或除杂。对混合物的提纯要做到:原理正确,操作简便,少用试剂,(主要成分)量不减少,保护环境。
(2)选择分离、提纯的方法首先应根据混合物中各物质的性质(包括物理性质和化学性质)差异选择分离方法。
(3)很多情况下不能直接分离,需先通过适当的物理、化学变化,再进行可行的分离或提纯。如结晶和加化学试剂沉淀除杂都可认为是创造出能过滤的条件,萃取可认为是创造出能分液的条件。
一
二
2.常见物质分离与提纯方法
一
二
一
二
二、纸上层析法分离提纯物质的实验注意事项
1.最好用直径为2.5~3 cm,长为25 cm的大试管来做此实验。裁纸要配合大试管的内径和管长裁取,不宜过宽,宽度在1 cm左右即可,要求滤纸的纸纹均匀一致,而且没有斜纹,纸面要清洁而平整,纸也要剪齐而无纸毛。尽量采用层析专用滤纸,普通滤纸易出现“拖尾”现象。也可以用吸水性较好的其他纸代替滤纸做对比,如餐巾纸等。实验中手不要触及滤纸的表面,以免污染。
2.在滤纸上记录点样位置时,要用铅笔画线而不能用钢笔或圆珠笔。因为铅笔芯主要成分是石墨,不溶于水和有机溶剂,所以用来作记号不会影响实验现象;钢笔用的墨水主要成分是色素,可溶于水和乙醇,因此,用其作标记会扩散游动,从而影响实验现象的观察。
一
二
3.点样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。点样时毛细管应足够细,不能用滴管代替,尽量用小的点样管。最好用1 mL的点样管,这样,点的斑点较小,展开的色谱图分离度好,颜色分明。样品溶液的含水量越小越好,若含水量大,点样斑点扩散大。滤纸吸水性很强,点样操作要求迅速。点好样的滤纸可以用电吹风的热风吹干或放入干燥器里晾干。等到滤纸完全干燥以后才能再次点样。点好的试样斑点直径不超过0.5 cm为宜。点样过大,试样展开时有“拖尾”现象;点样过小,试样展开不明显。
一
二
4.(1)勿使试样斑点浸入溶液中,否则会使所有试样混在一起分不开。
(2)将滤纸条伸入盛有流动相溶剂的大试管中,使滤纸垂直而两侧不接触试管内壁,否则会造成流动相溶剂不按水平线平行上升,影响实验效果。
(3)若大试管太长,滤纸无法触及流动相溶剂液面,可用小烧杯代替大试管。用铁丝横穿过滤纸,架在烧杯上方。调节完滤纸高度后,盖上培养皿形成气室。
5.层析过程中要塞紧橡胶塞(以防溶剂挥发),将大试管垂直静置,等待流动相溶剂扩散。
6.纸上层析法分离FeCl3和CuSO4时,为防止水解,饱和FeCl3和CuSO4可加少量盐酸或硫酸酸化,不影响实验效果。氨熏需在通风橱中或通风实验室内进行。
知识点1
知识点2
知识点1 物质分离和提纯的方法
【例题1】 实验室需要纯净的NaCl溶液,但现有的NaCl晶体混有少量Na2SO4和(NH4)2CO3,请设计实验除去杂质,并回答下列问题:
(1)除去(NH4)2CO3用加热好还是加强碱后再进行加热好
你选择的是　　　　,其理由是　。
判断(NH4)2CO3已除尽的方法是 　。
解析:比较NaCl和(NH4)2CO3的性质差异,结合除杂的基本原则,不难得出加热好。判断(NH4)2CO3是否被除尽时,要注意的是只能用盐酸,否则会带来杂质。 ,再用过量的Na2CO3溶液除去过量的BaCl2(二者加入顺序不能颠倒),最后用适量的盐酸除去过量的Na2CO3。
知识点1
知识点2
答案:(1)加热好　因加热操作简单,节省试剂,且不引入新的杂质　将残留物溶于水后加盐酸,看是否有气泡产生
(2)先加入过量BaCl2溶液,再加入过量Na2CO3溶液,过滤后,滤液中加入盐酸　取加入BaCl2后的上层清液,再滴入少量BaCl2,看是否有白色沉淀生成
点拨除杂时加入的试剂都要过量,以达到分离完全、除杂彻底的目的,但过量的试剂必须采用适当的方法将其除去,除杂后的物质中不能带入新杂质,同时被提纯的物质需恢复原状态。
知识点1
知识点2
知识点2 纸上层析的实验原理
【例题2】 Fe3+和Cu2+能够在滤纸上彼此分离开的原因是(　　)
A.饱和FeCl3和CuSO4溶液已经分层
B.阳光的照射使Fe3+和Cu2+能彼此分开
C.滤纸对Fe3+和Cu2+的吸附力不同
D.Fe3+和Cu2+在流动相溶剂中的溶解能力、扩散速度不同
解析:纸上层析分离Fe3+和Cu2+时,含有Cu2+和Fe3+的溶液涂在滤纸一端,丙酮作流动相溶剂,在滤纸的毛细作用下,展开剂携带Cu2+和Fe3+沿滤纸纤维向上移动,因为速度不同(溶解能力的不同),一段时间后,Cu2+和Fe3+距起点的距离会不同,从而达到分离的目的。
答案:D
知识点1
知识点2
点拨纸上层析是用滤纸作为支持剂(载体)的一种色层分析法,这种方法的基本原理一般认为主要是利用混合物中各组分在流动相和固定相间的分配比的不同而使之分离。分配比较大的物质移动较快,移动的距离较远;分配比较小的物质移动慢,移动的距离较近。这样,便把试样中各组分分开,聚集在滤纸的不同位置上。
1 2 3 4
1纸上层析法分离铁离子和铜离子的实验中,正确的操作是(　　)
A.在滤纸上点样时,试样点以稍大为宜
B.应沿试管壁小心地将展开剂慢慢倒入试管底部
C.将滤纸上的试样点浸入展开剂中
D.点样后的滤纸需晾干后,才能浸入展开剂中
答案:D
1 2 3 4
2(双选)除去下列物质中所含少量杂质的方法正确的是 (　　)
1 2 3 4
解析:BaSO4不溶于盐酸而BaCO3溶于盐酸,A项正确。CO2和SO2均可与Na2CO3溶液反应,在NaOH溶液中乙酸乙酯会发生水解,B、C项不正确。利用多次盐析的方法可分离、提纯蛋白质,D项正确。
答案:AD
1 2 3 4
3在进行Fe3+和Cu2+分离实验时,不能让流动相溶剂没及试样斑点的原因是(　　)
A.Fe3+和Cu2+会溶解在层析液中,使实验结果不明显
B.滤纸上Fe3+和Cu2+会扩散不均影响实验效果
C.滤纸上的滤液斑点会变大而使Fe3+和Cu2+太分散
D.滤纸上的Fe3+和Cu2+会混合起来不分散
解析:试样点若触及流动相溶剂,Fe3+和Cu2+会溶解在流动相溶剂中,使实验结果不明显。因此,滤纸条下端浸入流动相溶剂中,勿使试样斑点浸入溶液中。
答案:A
1 2 3 4
4某实验小组利用纸上层析法分离甲基橙和酚酞,所选的实验用品如下:
酚酞、乙醇、浓氨水、饱和Na2CO3溶液、培养皿、滴管、烧杯、量筒、毛细管、小喷壶。
步骤:
①在一张圆形滤纸的中心扎一小孔,用少量滤纸捻成细纸芯,插入圆形滤纸中央。
②在距圆形滤纸中心约1 cm的圆周上选择三个点,分别用毛细管将甲基橙和酚酞的混合液在该三点处点样,每个点样的直径约0.5 cm。
③把0.1 g甲基橙和0.1 g酚酞溶解在10 mL 60%的乙醇溶液里;取10 mL乙醇和4 mL浓氨水充分混合。
④待黄环半径扩散到滤纸半径的二分之一时,取下滤纸,拔除细纸芯。等滤纸稍干后,喷上饱和的Na2CO3溶液,观察现象。
1 2 3 4
⑤将滤纸覆盖在盛有乙醇和氨水混合液的培养皿上,使滤纸芯与混合液接触,放置一段时间,点样会逐渐扩散,形成黄环。
根据实验回答下列问题:
(1)该实验小组所选取的实验用品中,缺少的用品为　　　　。
(2)该实验的正确操作顺序为　　　　　。
(3)在实验过程中,中间的滤纸芯起到的作用是　　　　　　。
解析:用纸上层析法分离甲基橙和酚酞时,所用的实验用品中还应有甲基橙和圆形滤纸。操作步骤应为配液→准备滤纸→点样→展开→显色,所以操作的顺序为③①②⑤④。在实验中,滤纸芯起到毛细的作用,将有机溶剂吸附扩散。
答案:(1)甲基橙、圆形滤纸
(2)③①②⑤④
(3)毛细的作用,将有机溶剂吸附扩散(共24张PPT)
第2课时　渗析　海水的蒸馏
1.了解蒸馏操作的原理,实验装置的安装要点。
2.掌握蒸馏分离液态混合物的方法。
一
二
一、渗析
1.渗析原理
有选择地让某些物质通过的膜叫半透膜,如蛋壳的内膜。
在半透膜袋中装入淀粉胶体和NaCl的混合液,浸入盛有蒸馏水的烧杯,几分钟之后,用AgNO3溶液和碘水分别检验袋中和烧杯中的液体,证明烧杯中的液体里含有氯离子而不含淀粉分子。这是因为半透膜的孔径较小,只有小分子或离子才能通过,而胶粒或其他大分子不能通过。利用半透膜使胶体与混在其中的分子、离子分离的方法称之为渗析。
2.渗析的应用
目前,膜分离——渗析已经成为很有发展前景的高新技术之一,在微电子材料制造、化学工程、生物工程、海水淡化等方面都有重要的应用。
一
二
二、海水蒸馏实验
1.蒸馏原理:利用溶液中各组分的沸点不同通过加热使各成分(沸点要有较大的差异)分别汽化并分离出来,并且将不易挥发的物质留在母液中。海水的化学成分复杂,含有较多盐类,如氯化钠、氯化钾、硫酸镁等。盐溶液的浓度不同,密度不同。可以用蒸馏的方法将海水淡化。
2.海水和淡化水的成分不同,可以用化学方法检验海水中的各种离子。
Na+:用焰色反应,可以观察到黄色的焰色;
K+:用焰色反应,透过蓝色钴玻璃,可以观察到浅紫色的焰色;
Cl-:加入硝酸银溶液,可以观察到白色沉淀,加入硝酸,沉淀不溶解;
一
二
实验后用同样方法检验,在蒸馏水中没有上述离子。但是因为离子种类繁多,逐一检验比较烦琐,所以可以用比较密度的方法检验淡化的效果。
蒸馏是化学变化吗
提示:不是,是利用物质的物理性质(沸点)不同而达到分离、提纯的目的,属于物理变化。
一
二
三
一、利用半透膜净化胶体
1.半透膜的定义和种类
半透膜是可以让小分子物质透过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。小分子和大分子的界定依膜的种类不同而划分范围不同。例如:对于鸡蛋膜来说,葡萄糖分子就是大分子物质;对于肠衣来说,碘及葡萄糖是小分子物质,而淀粉是大分子物质。
一
二
三
2.胶体的净化
无论采用哪种方法,制得的溶胶常含有很多电解质或其他杂质,除了与胶粒表面吸附的离子维持平衡的适量电解质具有稳定胶体的作用外,过量的电解质反而会影响溶胶的稳定性。因此,制备好的溶胶常常需要作净化处理,最常用的净化方法就是渗析。
(1)把10 mL淀粉胶体和5 mL NaCl溶液的混合液体,加入用半透膜制成的袋内,将此袋浸入蒸馏水中(如图)(半透膜可用鸡蛋壳膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成,它有非常细小的孔,只能允许较小的离子、分子透过,而胶体粒子不能透过)。
一
二
三
(2)几分钟后,用两支试管各取烧杯中的液体5 mL,向其中一支试管里滴加少量AgNO3溶液,向另一支试管里滴加少量碘水,观察现象。
实验现象:可以看到在加入AgNO3溶液的试管里出现了白色沉淀;在加入碘水的试管里并没有发生变化。
实验结论:Cl-能透过半透膜,从半透膜袋中扩散到了蒸馏水中,淀粉不能透过半透膜,没有扩散到蒸馏水中。胶体分散质的粒子比溶液分散质的粒子大。
一
二
三
注意事项:
①半透膜袋要经检验未破损,否则,淀粉胶体粒子也会进入蒸馏水。
②不能用自来水代替蒸馏水,否则,实验结论不可靠。
③一般要在2 min以后再做Cl-的检验,否则,Cl-渗出的太少,现象不明显。
说明:该实验可以除去胶体溶液中的离子或小分子杂质。为了提高除杂的速度和效果,要定期更换蒸馏水。
一
二
三
二、蒸发与蒸馏
两种方法目标产物不同,装置、方法均不同。如从海水中获取粗盐用蒸发,水分是要蒸发除去;而由海水制取淡水是要除去盐分,所以要蒸馏。
1.蒸发
蒸发是把溶液加热,使液体受热汽化,从溶液中分离出固体物质的方法。蒸发可得晶体,蒸发也用于浓缩溶液。
(1)实验仪器:蒸发皿、酒精灯、铁架台(带铁圈)、玻璃棒。
(2)实验注意事项:
①把滤液倒入蒸发皿里,给蒸发皿加热,用玻璃棒不断搅拌溶液,防止液滴飞溅。
②当蒸发到只剩少量液体、析出大量晶体时熄灭酒精灯,利用蒸发皿余热蒸干,以防晶体过热而迸溅。
一
二
三
2.蒸馏
蒸馏是指把液体加热汽化,蒸气重新冷凝成液体的过程。利用蒸馏可以把混在液体里的难挥发的物质除去。
一
二
三
(1)实验仪器:蒸馏烧瓶、冷凝器(冷凝管)、牛角管(或称尾接管)、温度计、锥形瓶、铁架台、石棉网、酒精灯、碎瓷片。
(2)实验注意事项:
①蒸馏装置的连接应按由下至上,从左到右的顺序。
②蒸馏烧瓶配置温度计时,应选用合适的橡胶塞,特别要注意检查气密性是否良好。加热时应放在石棉网上,使之均匀受热。
③在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸。
④温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口处,这样才能真实地反映蒸馏出的馏分的沸点。
⑤蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的 ,也不能少于 。
一
二
三
三、蒸馏与分馏
蒸馏和分馏是用于不同目的的实验操作。蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化),并使其冷凝(液化)的连续操作过程。蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种)纯液态物质,它要求溶液中的其他组分是难以挥发的或沸点与馏出物相差很大的物质。如用天然水制蒸馏水。
一
二
三
分离沸点比较接近的液态混合物,用蒸馏的方法则难以达到分离的目的,这就需要借助另一种操作——分馏。分馏的原理跟蒸馏的基本相同,也是加热使混合液汽化冷凝的连续操作过程,只是在实验装置中添加一个分馏柱,被加热的混合蒸气进入分馏柱,与内壁上已冷凝(空气冷却)回流的液体发生对流而交换热量,使其中沸点较高的成分放热而被液化,回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化。这种反复液化与汽化过程使沸点较低的蒸汽成分上升进入冷凝器(水冷却)液化而分离出来。
蒸馏和分馏的相同点是:二者的原理基本相同,都是用蒸发和冷凝的方法将液体中沸点范围不同的成分分离出来,正是从这个意义上讲,分馏是蒸馏原理的运用。二者都是物理变化。
知识点1
知识点2
知识点1 渗析
【例题1】 将淀粉碘化钾混合液装在半透膜袋中,浸泡在盛蒸馏水的烧杯中,一段时间后,某学生取烧杯中液体滴加几滴试剂便立即报告老师说:这个半透膜袋已经破损了,老师肯定了他的说法。这位学生所滴的试剂及观察到的现象是(　　)
A.滴两滴碘水显蓝色
B.滴淀粉试液显蓝色
C.滴入氯水和淀粉试液,溶液显蓝色
D.滴AgNO3溶液,溶液出现黄色沉淀
解析:淀粉溶液是胶体,胶粒无法通过半透膜而小分子或离子能够通过半透膜。该学生只要向半透膜外的烧杯液体里加入能检验到淀粉胶粒的试剂,就可以判断半透膜袋是否破损。而检验淀粉最直接的办法是滴入碘水,淀粉遇I2出现蓝色。
知识点1
知识点2
答案:A
点拨半透膜的作用类似于筛子,它优先允许某种组分通过,而对其他组分起着类似于过滤一样的截留作用,从而起到分离或浓缩的目的。
知识点1
知识点2
知识点2 蒸馏与分馏
【例题2】 将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置,并进行蒸馏,得到汽油和煤油。
知识点1
知识点2
(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是 　。
(2)用以上仪器组装装置,用字母a,b,c…表示连接顺序:
e接(　 　);(　　)接(　　);k接l;(　　)接(　　);(　　)接(　　)
(3)A仪器中c口是　　　　(填“进水口”或“出水口”,下同),d口是　　　　。
(4)蒸馏时,温度计水银球应在　　　　位置。
(5)在B中注入原油后,加几片碎瓷片的目的是　　　　　　　　　　。
(6)给B加热,收集到沸点60~150 ℃间的馏分是　　　,收集到150~300 ℃间的馏分是　　　。
知识点1
知识点2
解析:石油的蒸馏按沸点范围不同分离出汽油和煤油,必须用温度计控制温度,然后冷凝收集。实验应注意以下几点:①温度计水银球的位置应位于蒸馏烧瓶支管口处,因为测的是馏分蒸气的沸点温度;②冷凝管内的冷却水要从下口进、从上口出,这样冷却效果好;③碎瓷片的作用:防止混合液剧烈跳动(暴沸)。
答案:(1)A是冷凝管;B是蒸馏烧瓶;C是锥形瓶
(2)i　h　a　b　f　 g　w
(3)进水口　出水口
(4)蒸馏烧瓶支管口
(5)防止暴沸
(6)汽油　煤油
点拨蒸馏是分离沸点不同的液体混合物的常用方法,但对液体混合物的分离应首选分液法,不能分液的再考虑用蒸馏。
1 2 3 4
1下列分离物质的方法中,根据微粒大小进行分离的是 (　　)
A.萃取 B.重结晶
C.沉降 D.渗析
解析:沉降是由于物质微粒的重力作用而沉降。渗析是最常用的净化胶体的方法,胶粒的直径在1~100 nm之间,不能透过半透膜,而溶质(离子或小分子)的微粒直径在1 nm以下,能够透过半透膜。
答案:D
1 2 3 4
2地球上水资源很丰富,是因为地球表面有四分之三被水覆盖,地球上淡水资源又很不充裕,是因为地面淡水量不到总水量的1%,因而海水淡化问题已成为科学家研究的主要方向。若实行海水淡化作为饮用水,下列方法和原理完全不可能的是(　　)
A.利用太阳能,使海水蒸馏淡化
B.加明矾,使海水中的盐分沉淀并淡化
C.将海水通过离子交换树脂,以除去所含的盐分
D.利用半透膜,采用反渗透法使海水淡化
解析:“盐分”作为溶质溶解在水中,形成均一稳定的混合物,不是简单加入明矾就能“沉淀”出来的。
答案:B
1 2 3 4
3高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是(　　)
A.分离工业废水,回收废液中的有用成分
B.食品工业中,浓缩天然果汁、加工乳制品和酿酒
C.将化学能转换成电能,将热能转换为电能
D.海水的淡化
解析:高分子分离膜能够有选择地让某些物质通过,可用于工业废水处理,食品工业上浓缩果汁,海水淡化等,但不能实现将化学能转换成电能或将热能转换成电能。
答案:C
1 2 3 4
4有人设计了实验室蒸馏石油的五个步骤,请将正确顺序的序号填入括号内。
(　　)将蒸馏烧瓶固定在铁架台上,在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。
(　　)连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上,将冷凝管下端的橡皮管和自来水龙头连接,将上端的橡皮管放在水槽内。
(　　)把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯高度确定铁圈的高度,固定铁圈,放好石棉网。
(　　)向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片,再用漏斗向烧瓶内加石油,塞好带温度计的橡皮塞,把接收器连接在冷凝器的末端并伸入接收装置(如锥形瓶中)。
(　　)检查气密性(利用对固定装置微热的方法检查)。
1 2 3 4
解析:蒸馏装置的连接应按由下至上,从左到右的顺序。
答案:2　3　1　5　4(共26张PPT)
第3课时　从海带中提取碘
1.掌握萃取、过滤的操作及有关原理。
2.了解从海带中提取碘的过程。
3.复习氧化还原反应的知识。
一
二
一、海带中碘的分离原理
海带、紫菜等海藻中含有丰富的碘元素,其主要的存在形式为化合态(有机碘化物)。将样品灼烧,碘可转化为能溶于水的无机碘化物(如以碘化钾、碘化钠)的形式存在,在灰分中加入水浸取,过滤后可得到含有I-的滤液。滤液中还有多种可溶性无机盐,直接将碘化物与这些无机盐分离比较困难。由于碘离子具有较强的还原性,可以用适量的氯气或过氧化氢(H2O2)等氧化剂先将I-氧化为碘单质,再用萃取法将其提取出来。有关反应的化学方程式为2I-+Cl2 I2+2Cl-、2I-+H2O2+2H+ I2+2H2O。单质碘能与淀粉的水溶液作用显蓝色,这是I2的特征反应,可用于I2的检验。
一
二
二、实验步骤
1.灼烧:取3 g干海带,用刷子将其表面的附着物刷净。剪成小块,用酒精润湿后(加一些酒精是为了使其燃烧更加充分),放在坩埚中。把坩埚置于泥三角上。在通风橱中加热灼烧,至海带完全成灰后,停止加热,自然冷却,再将海带灰转移到小烧杯中。
一
二
2.浸取和过滤:向小烧杯中加入10 mL蒸馏水,搅拌,煮沸2~3 min(加快碘化物在水中的溶解,以使灰烬中的I-尽可能多地进入溶液),过滤,得无色滤液。
3.氧化:在滤液中加入几滴H2SO4溶液(海带灰的浸出液中含有碳酸钠、碳酸钾等使溶液显碱性的物质,酸化的目的是使溶液呈弱酸性,有利于氧化剂把I-氧化为I2),再加入约1 mL 3%的H2O2溶液,溶液由无色变为棕黄或棕褐色。
4.检验和萃取:取出少许溶液,用淀粉溶液检验碘,溶液应变为蓝色。再向余液中加入1 mL CCl4,萃取其中的碘。得到的CCl4层为紫红色,水层基本无色。
5.回收溶有碘的CCl4。
一
二
若要分离碘的CCl4溶液,分别得到碘和CCl4,应采用什么方法
提示:可以采用减压蒸馏的方法,将CCl4萃取剂分离出去。
一
二
一、碘的分离、检验及实验注意事项
1.灼烧干海带的目的
灼烧干海带的目的是去掉海带中的有机物,便于用水溶解海带中的碘化钠、碘化钾。海带的灼烧要充分,否则会降低碘的提取率。
2.I-的氧化剂
可以氧化I-的是新制的饱和氯水、溴水、过氧化氢、碘酸钾等。如果用浓硫酸、氯水、溴水等氧化剂,要对溶液做一定处理,如调节溶液的pH至基本呈中性,若酸性太强,碘离子被氧化为I2后会继续被氧化为更高价态,无法得到I2。当选用浓硫酸氧化I-时,先取少量滤液放入试管中,加入浓硫酸,再加入淀粉溶液,如观察到变蓝,可以判断碘离子被氧化为碘。用氯水氧化滤液中I-时,氯水不可过量,否则会使生成的碘单质继续氧化,其化学方程式为:
一
二
3.碘单质的检验方法
(1)向1%淀粉溶液中滴入2滴加入氧化剂后所得的棕黄色溶液,观察实验现象。若变蓝色,则证明含碘。
(2)取3 mL上述溶液注入试管中,然后加入1~2 mL四氯化碳,振荡后静置,观察水层和四氯化碳层的颜色。若四氯化碳层呈紫红色则证明含碘。
4.碘的纯化
碘易升华,可用加热法来提纯固态碘。而溶解在溶液中的碘要用萃取法分离提纯。要从碘的CCl4溶液中分离碘,可以采取减压蒸馏的方法,将CCl4萃取剂分离出去。
一
二
5.注意事项
(1)加热灼烧海带时要盖紧坩埚盖,防止海带飞出,且灼烧要充分。灼烧完毕,应将坩埚和玻璃棒放在石棉网上冷却,不可直接放在冷的实验台上,防止温度很高的坩埚骤冷而破裂。
(2)将海带灰转移到小烧杯中,向烧杯中加蒸馏水要适量,搅拌,煮沸2~3 min后过滤。过滤时要注意“两低”“三靠”:滤纸上沿比漏斗上沿低,液面比滤纸上沿低;滤纸紧靠漏斗内壁,引流的玻璃棒紧靠三层滤纸处,漏斗下面的导管紧靠烧杯内壁。
(3)碘在酒精中的溶解度大于在水中的溶解度,但萃取碘不可使用酒精,因为酒精与水可以任意比混溶,达不到萃取的目的。
一
二
二、萃取原理
1.原理
萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。萃取后往往需要用分液漏斗将这两种不相溶的液体分开,这一操作称为分液。碘单质易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂。用与水不相溶的有机溶剂可以把碘单质从水溶液中萃取出来。例如,四氯化碳与水互不相溶,而碘单质在四氯化碳中的溶解能力比在水中溶解能力强(碘单质在四氯化碳中的溶解度大约是在水中溶解度的85倍),如果将四氯化碳与含有碘单质的水溶液混合振荡,碘单质就会从水中富集到四氯化碳中。静置分层后,上面水层的颜色变浅,下面四氯化碳层呈紫红色,这是碘单质在四氯化碳中富集的结果。
一
二
2.使用分液漏斗的注意事项
(1)分液漏斗有球形、锥形和筒形等多种式样,规格有50 mL、100 mL、150 mL、250 mL等几种。球形漏斗的颈较长,多用于制气装置中滴加液体的仪器。锥形分液漏斗的颈较短,常用于萃取操作的仪器。使用时,将分液漏斗的活塞擦干,在活塞两端表面涂上一薄层凡士林(注意塞孔不要涂抹),小心塞上活塞,旋转几圈至涂层均匀透明,装入少量水,振摇,确定分液漏斗无渗漏方可使用。
一
二
(2)自上口依次装入被萃取液和萃取剂,盛装液体的体积不得超过其容积
(3)用右手手掌抵住顶塞,握住漏斗口部,左手握住活塞部位,拇指压住活塞,水平进行振摇。开始振摇要慢,并注意适时“放气”(漏斗颈斜向上朝无人处旋开活塞)以平衡内外压强。
(4)充分振摇后,将分液漏斗放在漏斗架或铁圈上,静置。漏斗下放一接收容器如烧杯或锥形瓶。待两层液体完全分层后,旋开顶塞,然后使刻槽与漏斗上口小孔对齐(这时漏斗内外的空气相通,压强相等,漏斗里的液体才能顺利流出),慢慢旋开活塞,放出下层液体。待两液体界面接近活塞时,减缓流速,适时关闭旋塞,以便完全分离,然后将上层液体从上口倒入其他容器里(不可从下口放出)。
一
二
(5)分液漏斗是用普通玻璃制成的,不能加热。漏斗用后要洗涤干净。长时间不用的分液漏斗要把旋塞处擦拭干净,塞芯与塞槽之间放一纸条,以防磨砂处黏连。
知识点1
知识点2
知识点1 海带中碘的提取
【例题1】 海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤:
①通入适量Cl2;
②将海带灼烧成灰后加蒸馏水搅拌;
③加CCl4振荡;
④过滤。
合理的操作顺序是(　　)
A.①②③④ B.②①③④
C.①③②④ D.②④①③
解析:从海带中提取碘的步骤为灼烧、浸取和过滤、氧化、萃取。根据每个步骤的需要选择试剂。
答案:D
知识点1
知识点2
点拨注意海带中提取碘与海水中提取溴的比较。海水提溴的化工生产选用Cl2作氧化剂,将苦卤中的Br-氧化为游离态的溴单质,然后利用溴的挥发性,鼓入热空气或水蒸气就可将溴单质分离出来。即经浓缩、氧化、提取三个步骤。
知识点1
知识点2
知识点2 萃取分液的原理和操作
【例题2】 海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验:
知识点1
知识点2
请填写下列空白:
(1)步骤①灼烧海带时,除需要三脚架外,还需要用到的仪器是　　　　。(从下列仪器中选择所需的仪器,将标号字母填写在空白处)
A.烧杯 B.坩埚
C.表面皿 D.泥三角
E.酒精灯 F.干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是　　　　;步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出碘和回收苯,该步骤的实验操作名称是　　　　。
(3)步骤④反应的离子方程式是　。
(4)步骤⑤中,某学生选择用苯来提取碘的理由是　　　　。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法　。
知识点1
知识点2
解析:本题以从海带中提取碘为载体,综合考查了固体的灼烧、过滤、萃取等重要基本操作。
(1)固体灼烧要使用三脚架、酒精灯、泥三角、坩埚、玻璃棒等实验仪器。
(2)步骤③从海带灰悬浊液得到含碘离子的溶液,为固体和溶液的分离操作,应使用过滤的方法;步骤⑥从含碘的苯溶液中分离出碘和回收苯,应使用蒸馏方法,使苯汽化、冷凝后可回收苯,单质碘在蒸馏烧瓶中聚集。
(4)用苯提取碘水中的碘,为萃取的方法。本题考查了萃取的原理:苯与水互不相溶,且碘在苯中的溶解度比在水中的大。
(5)考查了单质碘的检验方法,可用淀粉溶液检验单质碘是否存在。
知识点1
知识点2
答案:(1)BDE
(2)过滤　蒸馏
(3)2I-+MnO2+4H+ Mn2++I2+2H2O
(4)苯与水互不相溶;碘在苯中的溶解度比在水中的大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中,加入几滴淀粉试液,观察是否出现蓝色(如果变蓝,说明还有单质碘)
点拨(1)对萃取剂的要求如下。
一是与原溶剂互不相溶且不反应,与溶质也不反应。如萃取溴水中的溴就不能用酒精。
二是溶质在萃取剂中的溶解度要大于在原溶剂中的溶解度。
(2)萃取后要分液,所得仍是溶液,一般再通过蒸馏进一步分离。
1 2 3 4
1下列各组混合物能用分液漏斗直接分离的是(　　)
A.柴油与汽油
B.汽油与水
C.溴与水
D.水与乙醇
解析:本题考查分液法分离物质的适用范围。分液法适用于互不相溶的有明显分界面的两种液体。柴油与汽油都是有机物,能互溶不分层,因此不能用分液法;汽油与水互不相溶,汽油在水的上层,可直接用分液漏斗分离;溴在水中溶解形成溴水,乙醇与水可以互溶,都不能用分液的方法分离。
答案:B
1 2 3 4
2在盛有KI溶液的试管中,滴入适量氯水充分反应后,再加四氯化碳振荡,静置后观察到的现象是(　　)
A.上层紫红色,下层接近无色
B.均匀、透明、紫红色
C.均匀、透明、无色
D.上层接近无色,下层紫红色
解析:利用氧化剂将I-转化为I2,然后利用有机溶剂进行萃取。因四氯化碳的密度大于水的密度,故在下层,且该层颜色为紫红色。上层中的I2被萃取出来,因而接近无色。
答案:D
1 2 3 4
3下列实验中,所选装置不合理的是(　　)
1 2 3 4
A.分离Na2CO3溶液和CH3COOC2H5,选④
B.用CCl4提取碘水中的碘,选③
C.用FeCl2溶液吸收Cl2,选⑤
D.粗盐提纯,选①和②
解析:乙酸乙酯不溶于Na2CO3溶液,分离Na2CO3溶液和乙酸乙酯,应该选用分液装置,即装置③,A错误。
答案:A
1 2 3 4
4某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请回答相关问题。
(1)第一步:灼烧。将足量海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质的实验仪器有　　　　(填序号,限填三项)。
A.试管 B.瓷坩埚
C.坩埚钳 D.铁三脚架
E.泥三角 F.酒精灯
G.烧杯 H.量筒
(2)第二步:I-溶液的获取。操作是:　　　　　　　　　　　。
(3)第三步:氧化。依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用　　　　(填序号)。
A.浓硫酸 B.新制氯水
C.KMnO4溶液 D.H2O2
理由是　　　　　　　　　　　　　。
1 2 3 4
(4)第四步:碘单质的检验。取少量第三步的溶液,滴加　　　　溶液,如果溶液显　　　　色,则证明海带中含碘。
解析:先分析灼烧固体物质所用的仪器,必用的有B、C、D、E、F,要求限填三项,然后从中选出硅酸盐质的实验仪器:瓷坩埚、泥三角、酒精灯(玻璃也是硅酸盐材料,不要漏选)。
第二步是从灼烧所得的灰烬中提取I-,灰烬中含有可溶性I-和难溶固体物质。要得到含有I-的溶液,应将灰烬充分溶解并进行过滤以除去其中不溶性杂质。
第三步选择氧化剂,浓硫酸、新制氯水、KMnO4溶液、H2O2均能将I-氧化为I2,应选择能将I-氧化且不引进杂质、不产生污染的试剂,前三者可在溶液中引入新的杂质,而H2O2的还原产物为水,无其他物质生成,故最好选用H2O2。
第四步检验碘单质的存在,应选淀粉溶液。
1 2 3 4
答案:(1)BEF
(2)将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,煮沸,过滤
(3)D　过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质、不产生污染(不会进一步氧化单质碘)
(4)淀粉　蓝(共25张PPT)
课题二　物质的制备
第1课时　硫酸亚铁铵的制备
1.以用废铁屑制备硫酸亚铁铵为例,初步体验无机物制备的过程。
2.掌握水浴加热、过滤、蒸发、洗涤等基本操作。
3.体验利用溶解度的差异制备物质的过程。
一
二
一、制备物质的基本流程
1.原料的选择
制备物质的原料既可以选用自然界中原有的物质,也可以选择一些废弃物,但是,不论选择什么样的原料,所选择的原料中必须含有目标产品中的组分或新化合物中的某个“子结构”(或可能转化为某个“子结构”)。
一
二
(2)制乙酰水杨酸的原料为 、 。
2.反应路径的设计
原料确定后,应根据原料性质、设备条件等设计反应路径。
例如用Cu、浓硝酸、稀硝酸为原料制备Cu(NO3)2,可有如下多种实验方案。
选择方案3的理由是不产生对环境造成污染的物质,且制得相同质量的硝酸铜,硝酸的利用率高。
一
二
3.实验条件的选择
实验条件不同时,所制备物质的状态、性质也可能不同。
(1)向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的化学方程式为
(2)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液的化学方程式为
一
二
二、硫酸亚铁铵的制备
1.硫酸亚铁铵的性质
硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,商品名称为莫尔盐,是一种复盐,一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化,形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐[FeSO4或(NH4)2SO4]的溶解度都小。利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体:将含有FeSO4和(NH4)2SO4的溶液蒸发、浓缩,冷却后结晶可得到硫酸亚铁铵晶体。
2.硫酸亚铁铵的制备
将铁屑与稀硫酸反应可制得FeSO4溶液,然后加入等物质的量的(NH4)2SO4,加热浓缩至表面出现结晶薄膜为止。放置冷却,则析出硫酸亚铁铵晶体。有关反应的化学方程式如下:
一
二
【实验步骤】
该制备实验的操作过程主要分为三个步骤,即铁屑的净化、硫酸亚铁的制备和硫酸亚铁铵晶体的制备。
(1)称取3 g铁屑,放入锥形瓶中,向其中加入15 mL 10% Na2CO3溶液,小火加热10 min以除去铁屑表面的油污,将剩余的碱液倒掉,用蒸馏水把Fe冲洗干净(即倾析法),干燥后称其质量,记为m1(Fe)。
(2)将称量好的铁屑放入洁净的锥形瓶中,向其中加入15 mL 3 mol·L-1H2SO4溶液,放在水浴中加热至不再有气体生成为止(有氢气生成,用明火加热注意安全)。趁热过滤,并用少量热水洗涤锥形瓶及滤纸,将滤液和洗涤液一起转移至蒸发皿中。将滤纸上的固体干燥后称重,记为m2(Fe),反应掉的铁的质量m(Fe)=m1(Fe)-m2(Fe),进而可计算得生成FeSO4的物质的量。
一
二
(3)根据FeSO4的物质的量,计算等物质的量的(NH4)2SO4的质量,称取(NH4)2SO4并将其加入制得的硫酸亚铁溶液中,缓缓加热,浓缩至表面出现结晶薄膜为止。放置冷却,得到硫酸亚铁铵的晶体。过滤,并用少量无水乙醇洗去晶体表面附着的水分,观察硫酸亚铁铵的颜色和状态。
(4)称量、保存。
一
二
一、物质制备方案的选择原则
1.条件合适,操作方便;
2.设计合理,步骤简单;
3.原料易得,价格低廉;
4.产物纯净,产量较高;
5.易于分离,污染物少。
一
二
二、硫酸亚铁铵的制备实验注意事项
1.铁屑的选择。
(1)为缩短反应时间,应设法增大铁的表面积,最好选用刨花车间加工的生铁碎铁屑(丝),或选用细弹簧弯曲状废铁;废旧铁丝纱窗也可,但净化处理、烘干后要剪成小段。
(2)避免使用锈蚀程度过大的铁屑,因其表面Fe2O3过多,会导致Fe3+留在溶液中而影响产品的质量。
(3)市售的清洁用钢丝球不适合作为原料,因为钢丝球中金属铬、镍含量较高,最终会导致铬、镍化合物进入产品。
一
二
2.铁屑先要除去油污,因为不除去油污不利于下一步铁屑与硫酸的反应。根据盐类水解知识可知,升高温度,促进Na2CO3的水解,溶液碱性增强,去油污能力增强,所以除污用热碳酸钠溶液。铁屑与碳酸钠溶液加热除油后用倾析法倒掉溶液,先用自来水再用蒸馏水将铁屑洗涤干净,可以用pH试纸检验洗涤液的pH来确定铁屑是否洗净,然后干燥称量。
3.与铁屑反应的硫酸浓度不宜太大或太小。浓度小,反应慢;浓度太大,易产生Fe3+、SO2,使溶液出现黄色。为加快反应需加热,但最好控温在60 ℃以下。
一
二
4.反应中铁要稍过量。铁与稀硫酸反应临近结束时,可剩下一点铁屑,这是因为有Fe存在可以还原氧化生成的Fe3+,保证Fe2+稳定、纯净地存在,减少产物中的Fe3+杂质。硫酸亚铁的制备要振荡,及时使铁屑回落进入酸液反应。注意分次补充少量水,可防止FeSO4析出,也可控制硫酸浓度不过大。
5.硫酸亚铁的制备反应基本结束后,为防止水解,加1 mL H2SO4溶液;为防止因冷却使FeSO4晶体析出而造成损失,采用趁热过滤,因为FeSO4在低温时溶解度较小,如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出。过滤完后用少量的热水洗涤2~3次,但所用热水不可过多,否则后面浓缩结晶溶液时所用时间较长。
一
二
6.注意计算(NH4)2SO4的用量,基本保持(NH4)2SO4和FeSO4的物质的量之比是1∶1,溶解之前按溶解度计算蒸馏水的用量并煮沸。
7.蒸发浓缩初期要搅拌,发现结晶薄膜出现后停止搅拌,冷却后可结晶得到颗粒较大或块状的晶体,便于分离、产率高、质量好。
8.最后得到的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶体,用无水乙醇洗涤2~3次,洗去晶体表面附着的水分。洗涤莫尔盐用无水乙醇,不能用水。莫尔盐不溶于乙醇,但易溶于水,用无水乙醇可以除去水,易于干燥。
知识点1
知识点2
知识点1 物质制备原理的设计
【例题1】 在实验室进行物质制备实验,下列从原料及试剂分别制取相应的最终产物的设计中,理论上正确、操作上可行、经济上合理的是(　　)
知识点1
知识点2
解析:A项,让碳在空气中燃烧生成产物CO,可行性差,经济上也不合理,步骤CO CO2多余,且要生成Na2CO3,NaOH需过量,因此CO2的量不好控制;B项,虽然原理上可行,但硝酸银的价格太高,经济上不合理;C项,Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4,原理上不正确;D项符合要求。
答案:D
点拨本题是对物质制备优化路径选择的考查。物质的制备过程要考虑反应的科学性(能进行)、可行性(可控)、经济性(转化率高)、安全(无污染)等。
知识点1
知识点2
知识点2 硫酸亚铁铵的制备
【例题2】 根据硫酸亚铁铵的制备实验,回答下列问题:
(1)加入(NH4)2SO4的质量为　　　　　[用含m1(Fe)、m2(Fe)的代数式表示]。
(2)制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不用蒸馏水,根据是　　　　　　　　。
(3)浓缩时能否蒸发至干,为什么 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)制取FeSO4时,加入的Fe为什么要过量 　　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
解析:(1)根据反应掉的铁的质量m(Fe)=m1(Fe)-m2(Fe)。进而可计算生成FeSO4的物质的量。确定(NH4)2SO4质量的方法:Fe~FeSO4~(NH4)2SO4,m[(NH4)2SO4]
(2)洗涤莫尔盐用无水乙醇,不能用水。莫尔盐不溶于乙醇,但易溶于水,用无水乙醇可以除去水,易于干燥。(3)浓缩结晶莫尔盐时要用小火加热,加热浓缩初期可轻微搅拌,但注意观察晶膜,若有晶膜出现,则停止加热,防止莫尔盐失水。更不能蒸发至干,蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中,晶体可能会受热分解或被氧化。(4)剩下一点铁屑,可以还原氧化生成的Fe3+,保证Fe2+稳定、纯净地存在,减少产物中的Fe3+杂质。
知识点1
知识点2
答案:
(2)减少晶体在洗涤时的溶解
(3)不能。因为①蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中;②蒸干时晶体会受热分解或被氧化
(4)防止Fe2+被氧化成Fe3+
点拨实验要使硫酸亚铁和硫酸铵之间的物质的量相等,关键之一是铁屑的称量要准确,因此两次称量铁屑的质量时要充分干燥,保证m1(Fe)和m2(Fe)准确;另外在过滤FeSO4溶液时要趁热过滤,否则FeSO4在过滤时会析出,使得到的硫酸亚铁减少。而硫酸铵的质量是根据m1(Fe)-m2(Fe)计算得出的,如果FeSO4损失会使(NH4)2SO4的物质的量偏大。
1 2 3 4
1工业上用硫酸和废铁屑制备硫酸亚铁时,为了提高产品的质量,常采取的措施是(　　)
A.硫酸过量
B.铁屑过量
C.硫酸和铁的物质的量之比为1∶1
D.需要用浓硫酸
解析:铁屑过量可以还原氧化生成的Fe3+,Fe+2Fe3+ 3Fe2+,保证Fe2+稳定、纯净地存在,减少产物中的Fe3+杂质。
答案:B
1 2 3 4
2实验室配制和保存硫酸亚铁溶液,应采取的正确措施为 (　　)
①把蒸馏水煮沸,以赶走水中溶解的O2　
②溶解时加入少量稀硝酸　
③加入少量还原铁粉,并充分振荡　
④加入少量稀硫酸,并装入棕色试剂瓶中
A.①②③ B.①④
C.②③④ D.①③④
解析:FeSO4的配制和保存主要是抑制Fe2+的水解和防止Fe2+被氧化。
答案:D
1 2 3 4
3某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液,最合理的生产途径是(　　)
解析:A项中的高温条件需要消耗大量能量,生成的FeCl3固体可能混有Fe,加水后Fe与部分FeCl3反应会生成FeCl2,A项错误;C项中H2与Cl2光照易发生爆炸,C项错误;D项中除H2与Cl2光照会发生爆炸外,铁高温燃烧会生成Fe3O4,D项错误。
答案:B
1 2 3 4
4某同学从CuSO4溶液开始制Cu(NO3)2晶体,设计了如下线路:
说明该方案的错误之处及其原因　　　　　　　。
试设计一个合理的方案:　　　　　　　　　　。
解析:实验设计及评价的要求是:①原理正确;②方法简单;③操作方便;④现象明显;⑤产率高;⑥误差小;⑦安全等。本题涉及的知识有:化学反应关系、环境污染、Cu2+水解与晶体的获得等。题中用CuSO4与Fe反应制金属Cu,由于Fe与Cu均属固体,故反应后Cu中易混有铁杂质而使制出的Cu(NO3)2溶液中混有Fe3+,且Cu与HNO3反应时会产生污染空气的氮氧化物;制得的Cu(NO3)2溶液在浓缩过程中会因Cu2+的水解:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+而得不到纯净的Cu(NO3)2·6H2O。
1 2 3 4
由于CuSO4溶液不能与HNO3反应直接制得Cu(NO3)2溶液,把CuSO4转化为Cu单质与HNO3反应的做法又不可行,那么,我们能否把CuSO4转化为一种能与HNO3反应的化合物,考虑HNO3的性质,我们可把CuSO4转化为碱或盐,此时可想到Cu(OH)2或CuCO3,选择常见试剂NaOH或Na2CO3即可达到目的。得到的Cu(NO3)2溶液不能用加热的方法得到晶体,那么我们可考虑降温的办法,联想到固体物质的溶解度多是随温度升高而增大,故采用降温结晶的办法应是可行的。
1 2 3 4
答案:①用Fe置换Cu易在Cu中混入Fe,从而使Cu(NO3)2溶液中混入Fe3+;②用HNO3与Cu反应,易产生污染空气的氮氧化物;③浓缩时,Cu2+会因水解而得不到纯净的Cu(NO3)2·6H2O(共29张PPT)
第2课时　乙酸乙酯的制备及反应条件探究
1.制取乙酸乙酯,初步体验有机物的制取过程和特点。
2.探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用。
3.体验通过实验的方法获取知识的过程。
一
二
一、乙酸乙酯的制备
1.实验原理
乙酸和乙醇在催化剂存在的条件下加热可以发生酯化反应生成乙酸乙酯。化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3 COOCH2CH3+H2O,该反应是可逆反应,H+可以作酯化反应的催化剂。
一
二
2.实验步骤
制取乙酸乙酯的简易装置
在一试管中加入3 mL乙醇,然后边振荡边缓慢加入2 mL浓硫酸和2 mL乙酸。按上图所示,连接好装置。用酒精灯缓慢加热试管3~5 min,产生的气体经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。
3.实验现象
在液面上可以看到有透明的油状液体产生,并可闻到香味。
一
二
4.浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用探究
在酯化实验中,三种不同条件下酯化反应进行的快慢不同:没有酸催化时,几乎没有乙酸乙酯生成;浓硫酸催化时生成的乙酸乙酯的量最多,形成相同厚度的有机层时间最短;稀硫酸或稀盐酸催化时,生成少量的乙酸乙酯,形成相同厚度的有机层时间较长,说明浓硫酸在该反应中起了催化剂、吸水剂的作用,而稀硫酸、稀盐酸等无机酸仅起了催化剂的作用,没有促进化学平衡向酯化反应方向移动。
探究浓硫酸在该反应中作用时应注意哪些问题
提示:每次实验乙酸和乙醇取用的体积要相同,加热的时间也要相同,这样更有可比性。反应结束后用直尺测有机层厚度,然后将饱和碳酸钠溶液和蒸出产物倒入分液漏斗内分液,回收有机层。
一
二
二、乙酸乙酯制备反应的特征
1.该反应为可逆反应
物质的量相等的乙酸和乙醇,不能全部转化为乙酸乙酯,因为乙酸和乙醇的酯化反应是可逆反应,当反应达到平衡后,各组分的浓度保持不变,不改变影响化学平衡的条件,乙酸乙酯的含量不会增加。
2.提高乙酸转化率的方法
欲提高生成乙酸乙酯反应的限度,提高乙酸的转化率,可以采取的措施有:增加乙醇的用量,使化学平衡向正反应方向移动,可以提高乙酸的利用率;增加浓硫酸的用量,利用浓硫酸吸水使化学平衡向正反应方向移动;加热将生成的乙酸乙酯及时蒸出,通过减少生成物的浓度使化学平衡向正反应方向移动。
一
二
3.乙酸乙酯水解的最佳条件
由于酯化反应为可逆反应,而稀硫酸、稀盐酸等无机酸催化酯化反应的效果较浓硫酸差,因此探索乙酸乙酯发生水解反应时,不利于酯化反应的稀无机酸催化剂有利于酯的水解。因此,乙酸乙酯的水解用稀无机酸的催化效果比用浓硫酸的效果好;同时由于乙酸乙酯水解生成了乙酸,其反应的化学方程式为CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOH+CH3CH2OH,如果用无机碱催化乙酸乙酯的水解,会使碱与生成的酸反应,降低生成物乙酸的浓度,从而使化学平衡更容易向水解的方向移动,所以,乙酸乙酯水解的适宜条件为无机酸或无机碱催化,最佳条件是用无机碱催化乙酸乙酯水解。
乙酸乙酯制备实验的注意事项
1.反应物混合
加入试剂顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸。由于反应物中有浓硫酸,所以加入3 mL乙醇后要边振荡试管边缓慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL乙酸,防止浓硫酸与乙醇、乙酸混合时放出大量热量,造成液体飞溅。浓硫酸不宜最后滴加,以免在滴加浓硫酸的过程中乙酸与乙醇过早发生反应。
2.蒸馏操作
本实验中制取乙酸乙酯的装置是一种边反应、边蒸馏的简易装置,加热应缓慢,反应温度不宜过高,温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质,而且会使过多乙醇、乙酸未经反应就脱离反应体系,降低乙酸乙酯的产率。也防止高温使有机物炭化或其他副反应发生。
3.饱和碳酸钠溶液的作用及导气管口位置
吸收挥发出来的乙酸,生成醋酸钠(便于闻乙酸乙酯的香味);溶解挥发出来的乙醇;降低乙酸乙酯在水中的溶解度,利于分层。
导出乙酸乙酯的导气管不要伸到饱和Na2CO3溶液中,应在饱和Na2CO3溶液上方一点。防止由于加热不均匀,造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。
4.实验装置改进
试管斜向上倾斜45°使试管受热面积增大,弯导管起到导气兼冷凝的作用。导气管选用长一点的好,这样可以更好地冷凝生成物,减少乙酸乙酯的损失。为了减少乙酸乙酯的损失,也可以做如下图所示的改进:在球形干燥管下端连接一短玻璃管,将其插入饱和碳酸钠溶液液面下2~3 cm处,这样既可增加冷凝效果,又可洗涤乙酸乙酯,除去乙酸、乙醇等杂质,同时又能防止由于加热不均匀,造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。
5.实验中采取的加快反应的措施
(1)加热可加快反应,同时可及时分离出产物。
(2)乙酸、乙醇都是无水的。
(3)使用催化剂,加快反应。
知识点1
知识点2
知识点1 乙酸乙酯的制取
【例题1】 已知下列数据:
知识点1
知识点2
某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下:
①在30 mL的大试管A中按体积比1∶4∶4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液。
②按下图连接好装置(装置气密性良好),用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5~10 min。
③待试管B收集到一定量产物后停止加热,撤出试管B并用力振荡,然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。
知识点1
知识点2
知识点1
知识点2
请根据题目要求回答下列问题:
(1)配制该混合溶液的主要操作步骤为　　　　　　　　　　　　　　;写出制取乙酸乙酯的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是　　　　(填入正确选项前的字母)。
A.中和乙酸和乙醇
B.吸收乙酸和部分乙醇
C.乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中的溶解度小,有利于分层析出
D.加速酯的生成,提高其产率
(3)步骤②中需要小火均匀加热操作,其主要理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
解析:(1)浓硫酸与水、乙醇等液体混合时都会放出大量的热,为防止混合时液体飞溅,操作方法与浓硫酸的稀释类似。
(4)指出步骤③所观察到的现象:　　　　　　　　;分离出乙酸乙酯层后,一般用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤,可通过洗涤除去　　　　　　　　　(填名称)等杂质;为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为　　　　(填入正确选项前的字母)。
A.P2O5 B.无水Na2SO4
C.碱石灰 D.NaOH固体
(5)某化学课外小组设计了如图2所示的制取乙酸乙酯的装置(图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去),与图1装置相比,图2装置的主要优点有: 　。
知识点1
知识点2
(2)饱和碳酸钠溶液与乙醇不反应,故“中和乙酸和乙醇”说法错误;而“加速酯的生成,提高其产率”是加热的作用,不是饱和碳酸钠溶液的作用。(3)步骤②中需要小火均匀加热操作,因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低,若用大火加热,反应物大量随产物蒸发而损失原料,且温度过高可能发生其他副反应。(4)从饱和碳酸钠溶液中分离出乙酸乙酯层后,用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤,可通过洗涤除去其中的碳酸钠:Na2CO3+CaCl2 CaCO3↓+2NaCl,由于乙醇既易溶于有机溶剂乙酸乙酯中,也易溶于水中,所以饱和碳酸钠溶液并未将乙酸乙酯中的乙醇除净,用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤,还能除去其中的乙醇;最后乙酸乙酯的干燥应该选用中性的无水Na2SO4,为防止其水解,酸性干燥剂P2O5和碱性干燥剂碱石灰、NaOH固体不宜选用。(5)从装置2比装置1多出的温度计、分液漏斗和冷凝管考虑作答。
知识点1
知识点2
答案:(1)在一个30 mL大试管中注入4 mL乙醇,再边振荡边缓缓加入1 mL浓硫酸和4 mL乙酸
(2)BC
(3)因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低,若用大火加热,反应物大量随产物蒸发而损失原料,且温度过高可能发生其他副反应
(4)在浅红色碳酸钠溶液层上方有无色液体生成,并闻到香味,振荡后碳酸钠溶液层红色变浅　碳酸钠、乙醇　B
(5)a.增加了温度计,有利于控制发生装置中反应液温度;b.增加了分液漏斗,有利于及时补充反应混合液以提高乙酸乙酯产量;c.增加了冷凝装置,有利于收集产物
知识点1
知识点2
点拨实验室制取乙酸乙酯是最重要的有机实验之一。本题考查了制备乙酸乙酯的原理、操作、产品的净化和对新装置的评价等内容。本题的亮点是第(5)题,以实验室制取乙酸乙酯为背景,组合了多个实验的实验装置优点于一身。
知识点1
知识点2
知识点2 其他类似有机物的制取
【例题2】 溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:
知识点1
知识点2
按下列合成步骤回答问题:
(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了　　　　气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是　　　　　　。
(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:
①向a中加入10 mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;
②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是　　　　　　　　　　　;
知识点1
知识点2
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。加入氯化钙的目的是　。
(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为　　　　,要进一步提纯,下列操作中必需的是　　　　(填入正确选项前的字母)。
A.重结晶 B.过滤
C.蒸馏 D.萃取
(4)在该实验中,a的容积最适合的是　　　　(填入正确选项前的字母)。
A.25 mL B.50 mL
C.250 mL D.500 mL
知识点1
知识点2
解析:因为Cl、Br属于同一主族,所以此题应联系氯及其化合物的
性质,再结合反应 进行分析:(1)由HCl遇空气有白雾出现,可知HBr遇空气也有白雾出现;(2)溴苯中含有Br2、HBr、苯等杂质,所以加入氢氧化钠溶液的作用是把Br2、HBr变成易溶于水而不易溶于有机物的盐,再经水洗可除去;溴苯与苯均属于有机物且互溶的液体,用蒸馏方法分离;(4)烧瓶作反应器时,加入液体体积不能超过其容积的 ,所以选择B较合适。
答案:(1)HBr　吸收HBr和Br2
(2)除去HBr和未反应的Br2　干燥
(3)苯　C
(4)B
1 2 3 4
1下列操作中错误的是(　　)
A.除去乙酸乙酯中的少量乙酸:加入乙醇和浓硫酸,使乙酸全部转化为乙酸乙酯
B.混有乙酸的乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液进行除杂
C.除去CO2中的少量SO2:通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
D.提取溶解在水中的少量碘:加入CCl4,振荡、静置、分层,放出有机层再蒸馏
解析:A错误:①酯化反应是可逆反应,不可能进行完全;②引入了新的杂质乙醇和硫酸。正确的做法是加入饱和碳酸钠溶液,振荡,静置分层,分液。
答案:A
1 2 3 4
2利用下列装置(部分仪器已省略),能顺利完成对应实验的是(　　)
1 2 3 4
解析:A项,制乙酸乙酯时,导管末端不应插入液面以下,否则容易发生倒吸;B项,制备氢氧化亚铁时,滴管应插入液面以下,否则生成的氢氧化亚铁容易被氧化为氢氧化铁;C项,石油的蒸馏装置中温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处;D项为实验室制乙烯装置,正确。
答案:D
1 2 3 4
3取实验室制乙酸乙酯所得到的乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液的混合物适量,沿试管壁慢慢加入紫色石蕊溶液0.5 mL,这时石蕊溶液将存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡)。对可能出现的现象,叙述正确的是(　　)
A.石蕊层仍为紫色,有机层无色
B.石蕊层为三层环,由上而下是红、紫、蓝
C.石蕊层有两层,上层为紫色,下层为蓝色
D.石蕊层为三层环,由上而下是蓝、紫、红
解析:乙酸乙酯与水互不相溶,且密度比水的小,当加入紫色石蕊溶液时,乙酸乙酯在上层,石蕊溶液在下层,由于不振荡,所以石蕊与饱和Na2CO3溶液仅接触未混匀,由于Na2CO3水解使溶液呈碱性,故接触面下的颜色为蓝色。而上层的乙酸乙酯中含乙酸杂质,使接触面上的石蕊溶液显红色。而中间的石蕊溶液仍显紫色。
答案:B
1 2 3 4
4如图在试管甲中先加入2 mL 95%的乙醇,并在摇动下缓慢加入2 mL浓硫酸,充分摇匀,冷却后再加入2 g无水乙酸钠(CH3COONa)。将试管甲固定在铁架台上,在试管乙中加入5 mL饱和碳酸钠溶液,按图连接好装置进行实验,当试管乙中有明显现象时停止实验。
1 2 3 4
试回答:
(1)实验时,应对试管甲缓慢加热,其目的是 　。
(2)写出试管甲中发生反应的化学方程式: 　。
(3)加入浓硫酸的作用是　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　。
(4)该实验中球形管丙的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
(5)某同学做此实验时,观察到反应混合液变黑,并闻到刺激性气味,试分析其原因: 　。
解析:本题是实验室制取乙酸乙酯的实验,实验中的乙酸是由乙酸钠和硫酸反应产生的;实验中使用了球形管来防止倒吸,若不使用球形管只用导管,导管末端不能插入饱和碳酸钠溶液中。
1 2 3 4
答案:(1)减少乙醇、乙酸的挥发,减少副反应的发生
(3)反应物(或制取乙酸)　催化剂　吸水剂
(4)防止倒吸
(5)加热温度过高使有机物脱水炭化,浓硫酸被还原为SO2(共24张PPT)
第3课时　氢氧化铝的制备
1.以制备Al(OH)3实验为例,体验制备实验的设计思路、制备条件的选择。
2.学习利用实验室或自然界易得原料设计、制备所需物质,培养自主设计实验的能力。
一
二
一、选择实验条件
不同的操作下AlCl3与NaOH溶液的反应:向盛有2 mL 0.5 mol·L-1AlCl3溶液的试管中逐滴加入2 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液,观察到的现象:出现白色沉淀,沉淀逐渐增多。反应的离子方程式:Al3++3OH- Al(OH)3↓。向另一支盛有2 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液的试管中逐滴加入2 mL 0.5 mol·L-1 AlCl3溶液,观察到的现象:开始无明显现象,后出现白色沉淀。有关反应的离子方程式:
一
二
二、优化物质制备方案应遵循的原则
优化物质制备方案应遵循的原则是原料廉价,原理绿色,条件优化,仪器简单,分离方便。
一
二
三
一、制备氢氧化铝实验原理
氢氧化铝是典型的两性氢氧化物,既能与强酸反应又能与强碱反应,化学方程式:Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O;Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O。铝和铝的化合物都可以用来制取氢氧化铝。
用较纯净的铝屑制取氢氧化铝有多种方案:
一
二
三
一
二
三
如果选用纯净的氧化铝为原料,可直接用强酸溶解1份质量的氧化铝,用强碱溶解3份质量的氧化铝,然后混合两种溶液,利用盐类水解制备氢氧化铝,与由铝制备氢氧化铝的方案三类似。
一
二
三
二、制备Al(OH)3实验注意事项
1.本实验无论采用哪种方法制取氢氧化铝,都要用到过滤操作。过滤时滤纸应大小合适,在漏斗中滤纸的边缘应比漏斗口稍低,用水湿润滤纸,使滤纸紧贴漏斗的内壁,中间不留气泡,漏斗放置在漏斗架上,调整好高度,使下端紧贴烧杯内壁,下端斜面向外。向漏斗中加入液体须用玻璃棒引流,玻璃棒的下端轻靠在三层滤纸的一边。漏斗中的液体液面要低于滤纸边缘。
一
二
三
2.以铝为原料制取氢氧化铝,选用的铝屑需要先除表面上的氧化膜。方法是:在烧杯中加入约50 mL稀NaOH溶液,再放入足量的铝屑。给溶液稍加热,1~2 min后用倾析法倒出稀NaOH溶液,用蒸馏水把铝屑冲洗干净,干燥。称量铝屑的质量,将铝屑分为等质量的四份,在盛有1份铝的烧杯中加适量稀硫酸,使铝屑反应至不再有气泡时趁热过滤;在盛有3份铝的烧杯中加入适量浓NaOH溶液,使铝屑反应至不再有气泡时趁热过滤,然后将两次过滤得到的滤液倒在一起反应。
一
二
三
4.由于生成的氢氧化铝是胶状沉淀,过滤速度较慢,为加快过滤速度,可以选用孔隙大的快速滤纸过滤。
5.判断产物是否为Al(OH)3的办法:取产物少许放在蒸发皿里加热,白色胶状固体分解成白色粉末,有水蒸气出现。
一
二
三
三、与试剂的滴加顺序有关的反应
1.NaOH和AlCl3
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先出现白色沉淀后消失:
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后出现白色沉淀:
2.NaAlO2和盐酸
向NaAlO2溶液中滴加盐酸,先出现白色沉淀后消失:
一
二
三
知识点1
知识点2
知识点1 Al(OH)3的制备
【例题1】 实验室中有甲、乙、丙三位同学做制备氢氧化铝实验,桌上都放有同样的药品:231 g浓度为70%的硫酸,含杂质苛性钾20%的烧碱140 g及足量的铝屑,三位学生分别制得氢氧化铝w1 g、w2 g、w3 g,实验的三种方案示意图如下:
知识点1
知识点2
(1)从充分利用原料,降低成本和提高产率等因素分析,哪位同学实验方案最佳:　　　　　　　　(用甲、乙、丙序号表示)。
(2)三位同学分别制得氢氧化铝质量大小的顺序为　　　　(用w1、w2、w3序号表示)。
解析:有关方案的反应原理如下:
知识点1
知识点2
通过计算可确定上述试剂所能提供的H+和OH-的物质的量均为3.3 mol。可设三种方案均制得4 mol Al(OH)3,显然所用铝屑均为4 mol。从上述反应原理可推知:甲需4 mol OH-和4 mol H+,乙需12 mol OH-和12 mol H+,丙需3 mol OH-和3 mol H+。由此可知:制取等质量的Al(OH)3,方案丙所用原料最少,方案乙所用原料最多。反之,方案丙制得的Al(OH)3最多,方案乙制得的Al(OH)3最少。
答案:(1)丙
(2)w3>w1>w2
点拨在原理正确的前提下,方案的优劣取决于制备等量的产品时,所消耗原料的多少及价格、反应条件、实验的难易程度、反应的安全性及对环境的不良影响等。
知识点1
知识点2
知识点2 Al(OH)3的性质
【例题2】 向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1 NaOH溶液时,得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加的NaOH溶液的体积(mL)关系如图所示,试回答下列问题:
(1)图中A点表示的意义是　　　　　　　　。
(2)图中B点表示的意义是　　　　　　　　。
(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为　　　　　。
(4)若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g,则此时用去NaOH溶液的体积为　　　　。
知识点1
知识点2
知识点1
知识点2
答案:(1)生成Al(OH)3沉淀的最大值
(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液形成NaAlO2溶液
(4)7.5 mL或17.5 mL
点拨使Al3+完全沉淀所需NaOH是使生成的Al(OH)3完全溶解所需NaOH的3倍。当n[Al(OH)3]1 2 3 4
1下列物质中既能与稀盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应的是(　　)
①NaHCO3　②(NH4)2S　③Al2O3　④Al(OH)3　⑤Al
A.③④ B.③④⑤
C.①③④⑤ D.①②③④⑤
解析:题中5种物质均既能与强酸反应,又能与强碱溶液反应。如:NaHCO3与盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳气体,与氢氧化钠溶液反应生成正盐(碳酸钠)和水;(NH4)2S与盐酸反应生成H2S气体和氯化铵,与氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和氨水;Al2O3、Al(OH)3都是两性物质,Al在金属中也具有特殊性,既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应。
答案:D
1 2 3 4
2在下列操作中,可得到纯净氧化铝的是(　　)
A.向氯化铝溶液中加入过量氨水后,蒸干并灼烧
B.向偏铝酸钠溶液中加入适量AlCl3溶液,蒸干并灼烧
C.向偏铝酸钠溶液中通入过量CO2后,蒸干并灼烧
D.向偏铝酸钠溶液中加入适量硫酸后,蒸干并灼烧
解析:各选项所述变化为:
1 2 3 4
因此,只有A项能得到纯净的Al2O3。
答案:A
1 2 3 4
3用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下述操作步骤中最恰当的组合是(　　)
①加盐酸溶解　②加烧碱溶液溶解　③过滤　④通入过量的CO2生成Al(OH)3沉淀　⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀
A.①④③ B.②③④③ C.②③⑤③ D.①③⑤③
答案:B
1 2 3 4
4以铝屑、硫酸、NaOH溶液、CO2、氨水等为原料制取一定量的Al(OH)3,请设计相应的实验方案,并确定最优的方案。
答案:由于铝既能与酸反应又能与碱反应,故制备Al(OH)3至少有两种方案:
1 2 3 4(共10张PPT)
单元整合
1 2 3 4
1(天津理综)完成下列实验所选择的装置或仪器(夹持装置已略去)正确的是(　　)
1 2 3 4
解析:用CCl4提取溴水中的Br2,操作为萃取分液,所需仪器为分液漏斗和烧杯,A正确;苯酚溶于乙醇形成溶液,不能用过滤分离,B错误;从KI中分离回收I2,需加热后凝华析出I2,C装置中无凝华收集装置,C错误;配制100 mL溶液的主要仪器为100 mL容量瓶,图中没有,D错误。
答案:A
1 2 3 4
2(江苏化学)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是(　　)
A.用图1所示装置除去Cl2中含有的少量HCl
B.用图2所示装置蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
C.用图3所示装置制取少量纯净的CO2气体
D.用图4所示装置分离CCl4萃取碘水后已分层的有机层和水层
1 2 3 4
解析:图1装置不能用于除去Cl2中的HCl,因Cl2、HCl均可与NaOH反应,A错;蒸发结晶时不能蒸干溶液,且NH4Cl受热易分解,B错;纯碱易溶于水,图3中的反应不易控制,C错;D项应用图4进行分液,满足要求,D正确。
答案:D
1 2 3 4
3(上海化学)除去下列括号内杂质的试剂或方法错误的是 (　　)
A.HNO3溶液(H2SO4),适量BaCl2溶液,过滤
B.CO2(SO2),酸性KMnO4溶液、浓硫酸,洗气
C.KNO3晶体(NaCl),蒸馏水,结晶
D.C2H5OH(CH3COOH),加足量CaO,蒸馏
解析:此题考查了物质的提纯知识。HNO3溶液中混有H2SO4时,加入氯化钡使得硝酸中又混入了HCl杂质,应加入适量硝酸钡溶液过滤,A错;SO2有还原性,可被酸性高锰酸钾溶液氧化为硫酸而除去,B对;硝酸钾的溶解度随温度升高变化较大,但食盐的溶解度随温度变化较小,可用冷却硝酸钾的热饱和溶液,通过结晶或重结晶法分离,C对;乙酸具有酸性,能与氧化钙反应,但乙醇不能,故加足量氧化钙蒸馏可以分离两者,D对。
答案:A
1 2 3 4
4(海南化学)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下:
步骤1　将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。
步骤2　向处理过的铁屑中加入过量的3 mol·L-1 H2SO4溶液,在60 ℃左右使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得FeSO4溶液。
步骤3　向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。
1 2 3 4
请回答下列问题:
(1)在步骤1的操作中,下列仪器中不必用到的有　　　(填仪器编号);
①铁架台　②燃烧匙　③锥形瓶　④广口瓶　⑤研钵　⑥玻璃棒　⑦酒精灯
(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　;
(3)在步骤3中,“一系列操作”依次为　　　　　　、　　　　　　和过滤;
(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3+杂质。检验Fe3+常用的试剂是　　　　　　,可以观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　。
1 2 3 4
解析:(1)由题意知,在步骤1的操作中,能用到的仪器有铁架台、锥形瓶、玻璃棒、酒精灯,用不到的仪器是燃烧匙、广口瓶和研钵。(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量,是为了抑制二价铁离子的水解。(3)在步骤3中,“一系列操作”依次为加热浓缩、冷却结晶和过滤。(4)检验Fe3+常用KSCN溶液,若含有Fe3+则加入KSCN后溶液显血红色。
答案:(1)②④⑤　
(2)抑制Fe2+的水解　
(3)加热浓缩　冷却结晶　
(4)KSCN　溶液显血红色(共34张PPT)
第三单元 物质的检测
课题一　物质的检验
第1课时　几种无机离子的检验
1.掌握几种无机离子的检验方法。
2.学习鉴别和检验不同无机化合物、混合物的思路和方法。
3.了解检测物质组成和结构的常用方法。
4.学习基本的化学检测方法和实验设计思路,初步了解质谱仪、核磁共振谱仪、红外光谱仪等现代仪器在物质检测中的作用。
一
二
一、物质的检验
物质的组成和结构不同,物理性质、化学性质也就不同。因此,物质组成和结构的检测都是从物质的性质入手的。物质的检测就是利用物质的物理性质或化学性质测定其组成、结构和含量。根据不同的检测目的和任务,可分为定性检测、定量检测和结构的测定。
一
二
二、物质的定性检测——检验
利用不同物质在物理、化学性质上的差异进行鉴别。
1.常用的检验方法
(1)化学法。
根据物质的某些特殊性质、现象(反应中溶液颜色的改变;沉淀的生成和溶解;气体的生成和气味;火焰的焰色特征等现象),确定被检物质的存在。
(2)仪器分析法。
采用谱学方法对物质进行检验,常用的谱学方法有:色谱法、红外光谱法、质谱法、核磁共振谱法等。谱学方法是依据物理性质对物质进行分析的方法,属于物理方法。
一
二
2.几种分析仪器简介
(1)核磁共振谱(NMR)。
核磁共振谱分为氢谱(1H核磁共振)和碳谱两类,其中比较常用的是氢谱。氢原子在分子中所处的化学环境不同,表现出的核磁性就不同,在核磁谱图中就处于不同的位置,化学环境相同的氢原子越多,吸收峰面积(或高度)越大(或高)。因此氢谱能够测定有机化合物分子中氢原子在碳骨架上的位置和数目,进而推断出有机化合物的碳骨架结构。
一
二
例如,对乙醇分子结构的测定是高中化学分子结构研究的一个典型例子。在乙醇的核磁共振氢谱中出现了三个不同的峰,且峰的面积之比是1∶2∶3,说明了乙醇分子中存在三种不同化学环境的氢原子,它们的个数比为1∶2∶3。
一
二
(2)红外光谱(IR)。
每种官能团在红外光谱中都有一个特定的吸收区域,因此从一未知物的红外光谱就可以准确判断有机化合物含有哪些官能团。红外光谱不仅可以用于定性鉴定,还可以定量算出样品的浓度。这些谱图的综合应用,基本上可以确定样品分子的结构。
一
二
由乙醇的红外光谱图可知,乙醇分子中含有的化学键为O—H键、C—H键和C—O键。
根据乙醇的核磁共振氢谱和红外光谱图得到乙醇的结构:
。
一
二
(3)质谱(MS)。
质谱是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。它用高能电子流等轰击样品分子,使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子、碎片离子各自具有不同的相对质量,它们在磁场的作用下到达检测仪的时间将因质量的不同而先后有别,其结果被记录为质谱图。
一
二
分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值称为质荷比。已知某未知物A质谱图(下图),可推测未知物A的相对分子质量为46。
一
二
市售胃舒平药片的辅料中含淀粉,如何用实验证明
提示:将适量胃舒平药片研碎后加入试管中,然后加水溶解,再向试管中滴加碘水,溶液变蓝色,表明胃舒平药片中含淀粉。该实验是依据淀粉遇碘变蓝的原理来检验淀粉的存在。
一
二
一、鉴定、鉴别与推断
1.三者联系与区别
物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类,它们的共同点:依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法,准确观察反应中的明显现象,如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等,进行判断、推理。物质的特征性质或反应是检验和鉴别的主要依据。
不同点见下表:
一
二
2.注意事项
物质检验的一般步骤是先对试样进行外观观察,确定其状态、颜色、气味等,然后准备试样。当试样是固体时,一般先取少量试样配成溶液,而后进行检验。在检验配好的溶液中是否含有某种离子时,应每次取少量待测溶液进行检验,不应将检测试剂直接加入到全部待测溶液中。
物质检验的核心是试剂的选择和加入的顺序。当溶液中有多种离子存在时,应排除离子间的相互干扰(从检验试剂加入顺序考虑或按性质相近与否将离子逐次分组分离,再分别逐一检验)。
3.常用的检验方法
常用的检验方法:观察法、加热法、水溶法、焰色反应法、点燃法、指示剂法、显色法、互滴法、两两混合法等。
一
二
二、常见离子的检验
1.常见阳离子的检验
阳离子一般可用强碱溶液进行检验。可根据生成沉淀的颜色加以区别,也可利用焰色反应和离子的特征反应进行鉴别。
几种重要的阳离子的检验:
(1)H+:能使紫色石蕊溶液或橙色的甲基橙溶液变为红色。
(2)Na+、K+:用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(透过钴玻璃片)。
(3)Ba2+:能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。
(4)Mg2+:能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。
一
二
(5)Al3+:能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。
(6)Ag+:能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀硝酸,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
(7) :铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润红色石蕊试纸变蓝的有刺激性气味的NH3。
(8)Fe2+:能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显血红色。
(9)Fe3+:能与KSCN溶液反应,生成血红色Fe(SCN)3溶液;能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
一
二
(8)Fe2+:能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显血红色。2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。
(9)Fe3+:能与KSCN溶液反应,生成血红色Fe(SCN)3溶液;能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
2.常见阴离子的检验
可用熟知的阴离子的特征反应进行检验。有时也可用强酸。根据生成物的颜色、状态、气味等加以鉴别。
几种重要的阴离子的检验:
(1)OH-:能使无色酚酞溶液、紫色石蕊溶液、橙色的甲基橙溶液分别变为红色、蓝色、黄色。
(2)Cl-:能与硝酸银溶液反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
(3)Br-:能与硝酸银溶液反应,生成淡黄色AgBr沉淀,沉淀不溶于稀硝酸。
(4)I-:能与硝酸银溶液反应,生成黄色AgI沉淀,沉淀不溶于稀硝酸;也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。
一
二
一
二
一
二
知识点1
知识点2
知识点1 物质的鉴别
【例题1】 已知六种粉末分别是NaNO3、(NH4)2SO4、Al2O3、MgCl2、Ba(OH)2、无水CuSO4中的一种。除蒸馏水外不得使用任何其他试剂,对这些物质进行鉴别,并按要求填写下列空白。
(1)待测物+　　
实验现象:　;
被检出物质的化学式:　　　　　　　。
(2)待测物+　　
实验现象:　;
被检出物质的化学式:　　　　　　　。
(3)待测物+　　
实验现象:　;
被检出物质的化学式:　　　　　　　。
知识点1
知识点2
解析:用蒸馏水可将CuSO4(溶解后溶液呈蓝色)、Al2O3(不溶于水)检出,然后再用已检出的物质作试剂鉴别其余的物质。
答案:(1)蒸馏水　一种是蓝色溶液,一种不溶于水CuSO4、Al2O3　
(2)CuSO4溶液　生成蓝色沉淀和白色沉淀　Ba(OH)2
(3)Ba(OH)2溶液　一种只生成白色沉淀,一种产生刺激性气味气体和白色沉淀,一种无明显现象　MgCl2、(NH4)2SO4、NaNO3
点拨不用其他试剂鉴别题目的分析步骤如下。①先依据外观特征,鉴别出其中的一种或几种,然后再利用它们来鉴别其他物质;②若均无明显外观特征,可考虑用加热或焰色反应区别;③若题目限制以上两种方法不能鉴别时,可考虑两两混合法,根据混合后的现象分析确定。
知识点1
知识点2
知识点2 含有多种不同离子的混合物的检验
【例题2】 设计实验,检验可能含有Fe3+、Al3+、Ag+、Ba2+的混合溶液。
解析:根据离子的特征反应可设计出不同的实验方案,但都要考虑离子反应间的相互干扰。在检验某一离子时,都要设法把干扰的离子除去。通常情况下,可用于分离或鉴别Fe3+、Al3+、Ag+、Ba2+的沉淀反应如下表所示:
知识点1
知识点2
知识点1
知识点2
答案:
知识点1
知识点2
点拨如果待检测的是含有多种不同离子的混合物,在物质中各离子间的特征反应相互之间不存在干扰的情况下,可以把待测溶液分成几份后,用与上例类似的方法逐一鉴定。如果各离子间的特征反应相互之间存在干扰,则需要先设法使离子分离,例如利用沉淀反应,按性质相近与否将离子逐次分组分离,再分别逐一检测。
1 2 3 4
1能够快速、微量、精确地测定相对分子质量的物理方法是 (　　)
A.质谱 B.红外光谱
C.紫外光谱 D.核磁共振氢谱
解析:质谱用于测定相对分子质量。
答案:A
1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
由此判断:
(1)溶液中肯定存在的离子是　　　　,溶液中肯定不存在的离子是　　　　。
(2)为进一步确定其他离子,应该补充的实验及对应欲检验离子的名称是　　　　　　　　　　　　　　(说明使用试剂的名称,不必写详细操作步骤)。
答案:(1)
(2)用焰色反应确定是否含K+;用原溶液、Ba(NO3)2溶液、稀硝酸和AgNO3溶液确定是否含Cl-(共23张PPT)
第2课时　几种有机物的检验
1.掌握几种有机物的检验方法。
2.初步学习鉴别和检验几种不同有机物、官能团的思路和方法。
3.体验综合利用化学知识和实验技能,探究未知物质的过程和乐趣。
实验原理:有机物的检验通常首先观察其外部特征,例如颜色、气味、液体的黏度、固体的形状,以及灼烧时发生的现象等。然后根据不同类别官能团的特性,通过化学反应进行验证。
【实验1】酒精为乙醇的水溶液,有酒的气味和刺激的辛辣滋味;白醋的主要成分是乙酸,是具有刺激性气味的液体;香蕉水是具有香蕉和梨气味的无色液体。可以直接由气味加以区分,也可以从三者的溶解性及与金属钠作用程度上的不同来区别。
【实验2】实际是针对不饱和烃的检验,可利用不饱和烃中的碳碳双键可以使溴的四氯化碳溶液褪色的性质检验。
【实验3】葡萄糖具有还原性,淀粉没有性。可以利用银镜反应或新制的Cu(OH)2检验葡萄糖,利用碘单质使淀粉变蓝的性质,检验淀粉。
【实验4】不同成分的有机物燃烧时产生的气味和燃烧后的灰烬不尽相同。可利用燃烧法鉴别:呈黏胶状的是化纤丝;无气味燃成灰的是纯棉;有毛皮味、烧完呈黑灰状、捻起来像沙土一样的是丝棉;纯毛燃烧不快,火焰小,离火即熄灭,有烧焦羽毛的气味,灰烬为黑褐色卷曲状;腈纶等化纤毛线,边缓慢燃烧边熔化,火焰呈较明亮的白色,有时略带黑烟,并有鱼臭味,灰烬为黑灰色圆球状。
如何检测废水中的苯酚
提示:①加FeCl3溶液,生成紫色物质;②加入浓溴水(过量)生成白色沉淀。
一
二
三
四
一、常用的检验有机物的试剂
有机物的性质主要是由其官能团决定的,有机物的检验,主要是官能团的检验,常用的试剂有:
1.酸性KMnO4溶液:含碳碳双键或碳碳三键的有机化合物、苯的同系物、醇、苯酚、醛、甲酸、甲酸的酯或盐、葡萄糖、麦芽糖等皆可使之褪色。
2.溴水:含碳碳双键或碳碳三键的有机化合物、酚、醛、甲酸、甲酸的酯或盐、葡萄糖与溴水反应使溴水褪色;苯的同系物、四氯化碳等可萃取溴水中的溴,使溴水褪色。
3.银氨溶液:含醛基的有机物皆可发生银镜反应(注意发生反应和形成银镜的条件)。
一
二
三
四
4.新制的Cu(OH)2(碱性):(1)含醛基的物质与其混合加热煮沸生成砖红色沉淀;(2)羧酸可使其溶解得蓝色溶液;(3)多羟基化合物(丙三醇、葡萄糖等)使之溶解得绛蓝色溶液。
5.FeCl3溶液遇苯酚显紫色;蛋白质(含苯环)与浓硝酸作用变黄色(颜色反应);淀粉与I2作用显蓝色。
一
二
三
四
二、常见有机物的检验
1.苯:能与液溴、铁屑反应,产生HBr,形成白雾。能与浓硫酸、浓硝酸的混合物反应,生成黄色的苦杏仁气味的油状(密度大于1 g·cm-3)难溶于水的硝基苯。
2.甲苯:取两份甲苯,一份滴入溴水,振荡后上层呈橙色;另一份滴入酸性KMnO4溶液,振荡,紫色褪去。
3.卤代烷:与NaOH溶液(或NaOH的醇溶液)共热后,先用硝酸酸化,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀的为氯代烷,产生淡黄色沉淀的为溴代烷,产生黄色沉淀的为碘代烷。
4.乙醇:加入金属钠,有气泡产生;与乙酸、浓硫酸共热产生果香味。
5.苯酚:滴加过量的浓溴水,有白色沉淀;或滴加少量FeCl3溶液,溶液呈紫色。
一
二
三
四
6.乙醛或葡萄糖:加入银氨溶液,水浴加热,产生银镜;或加入新制的Cu(OH)2加热至沸腾,有砖红色沉淀生成。
7.乙酸:使石蕊溶液变红;或加入Na2CO3或NaHCO3溶液有气泡产生;或加入新制的Cu(OH)2溶解得蓝色溶液;或与乙醇、浓硫酸共热,产生果香味。
8.乙酸乙酯:加入滴有酚酞的NaOH溶液加热,红色变浅或消失。
9.淀粉:滴加碘水,呈蓝色。
10.蛋白质:灼烧,有烧焦羽毛气味;或加入浓硝酸微热,出现黄色。
一
二
三
四
三、检验与鉴别有机物的四种主要方法
1.检验有机物溶解性:通常是加水检查、观察是否能溶于水。例如:用此法可以鉴别乙酸与乙酸乙酯、乙醇与氯乙烷、甘油与油脂等。
2.检查液态有机物的密度:观察不溶于水的有机物在水中浮沉情况,可知其密度比水的密度小还是大。例如,用此法可以鉴别硝基苯与苯、四氯化碳与1-氯丁烷。
3.检查有机物燃烧情况:如观察是否可燃(大部分有机物可燃,四氯化碳和少数有机物不可燃)、燃烧时黑烟的多少(可区分乙烷、乙烯和乙炔,己烯和苯,聚乙烯和聚苯乙烯)、燃烧时的气味(如识别聚氯乙烯和蛋白质)。
4.检查有机物的官能团:结构决定性质,官能团体现结构,选取典型试剂检验对应的官能团是有机物检验的关键。
一
二
三
四
四、物质检验的一般程序及答题要领
1.实验操作:通常分两步进行,第一步取少量试样(如试样是固体的要先配成溶液)放入容器(通常用试管)。第二步各取少许溶液,根据要求在试样中加入已知成分和性质的试剂,并根据所发生的现象,进行分析、判断,作出结论。
2.答题要领:
(1)不用原瓶操作:鉴别的目的是为了以后的使用,若用原瓶操作,会污染原瓶中的试剂。要有“各取少许”字样。
(2)不“指名道姓”:结论的得出,来自实验现象,在加入试剂之前,该物质是未知的,应该叙述为“若……(现象),则证明有……”,叙述时不可出现“取某某物质加入某某试剂……”的字样,一般回答顺序为:各取少许→溶解→加入试剂→描述现象→得出结论。
知识点1
知识点2
知识点1 有机物的检验
【例题1】 下列各组有机物只用一种试剂无法鉴别的是 (　　)
A.乙醇、甲苯、硝基苯　　
B.苯、苯酚、己烯
C.苯、甲苯、环己烷
D.甲酸、乙醛、乙酸
知识点1
知识点2
解析:此题考查了化学实验中物质的检验知识。乙醇、甲苯和硝基苯中,乙醇可以与水互溶、甲苯不与水互溶但比水的密度小、硝基苯不与水互溶但比水的密度大,可以鉴别,排除A;苯、苯酚和己烯的鉴别可以选用浓溴水,苯可以萃取溴水中的溴、苯酚与浓溴水反应生成白色沉淀、己烯与溴水发生加成反应使其褪色,可以鉴别,排除B;苯、甲苯和环己烷三者性质相似,不能鉴别,选C;甲酸、乙醛、乙酸可以选新制的氢氧化铜,甲酸能溶解氢氧化铜且加热煮沸时生成砖红色沉淀、乙醛不能溶解新制氢氧化铜但加热煮沸时生成砖红色沉淀、乙酸只能溶解氢氧化铜,可以鉴别,排除D。
答案:C
知识点1
知识点2
点拨有关溴水褪色的总结:
(1)
(2)只萃取不反应:液态烷烃、环烷烃、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等;卤代烃(溴苯,CCl4等),饱和酯类。
知识点1
知识点2
知识点2 官能团决定有机物性质
【例题2】 苯甲酸(C6H5COOH)和山梨酸
都是常用的食品防腐剂,下列物质中只能与其中一种酸发生反应的是(　　)
A.金属钠
B.氢氧化钠
C.溴水
D.乙醇
知识点1
知识点2
解析:苯甲酸(C6H5COOH)和山梨酸
都是有机酸,它们共同具有的官能团是羧基(—COOH),所以由羧基所引起的反应两者都能进行,能与羧基反应的物质与两者都能反应。两者不同的基团将引起两者不同的反应,山梨酸分子中存在碳碳双键,能够与溴水发生加成反应,苯甲酸中的苯基不具有典型双键所具有的加成反应的性质。
答案:C
点拨官能团是决定有机物化学特性的原子或原子团,它是烃的衍生物的性质之源,反应之本。对多官能团物质的考查,不仅能检验对基础知识的掌握程度,而且能检验将题给信息进行综合、对比、分析、判断的能力。
1 2 3
1可用于鉴别以下三种化合物的一组试剂是(　　)
①银氨溶液　②溴的四氯化碳溶液　③氯化铁溶液
④氢氧化钠溶液
A.②与③ B.③与④
C.①与④ D.①与②
1 2 3
解析:各取少量三种待测物溶液,分别加入氯化铁溶液,能变成紫色的溶液为丁香酚;再取另两种待测物溶液少许,分别加入到溴的四氯化碳溶液中,能使溴的四氯化碳溶液颜色褪去的是肉桂酸,另一种就是乙酰水杨酸。
答案:A
1 2 3
2要鉴别己烯中是否混有少量甲苯,正确的实验方法是(　　)
A.先加足量的酸性KMnO4溶液,然后再加溴水
B.先加足量溴水,然后再加入酸性KMnO4溶液
C.点燃这两种液体,然后再观察火焰的明亮程度
D.加入浓硫酸与浓硝酸后加热
解析:鉴别苯的同系物,通常是用酸性KMnO4溶液,甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色,但己烯中含有碳碳双键,也能使酸性KMnO4溶液褪色,因此要排除己烯的干扰,可向试样中先加足量溴水,使己烯全部转化后,再用酸性KMnO4溶液检验甲苯。
答案:B
1 2 3
3某同学欲做1-氯丁烷的水解实验,并检验其中的氯元素。实验过程如下。
1 2 3
如图所示:在大试管中加入5 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液和5 mL的1-氯丁烷(1-氯丁烷的沸点为78.5 ℃,密度为0.886 g·cm-3,易燃)。水浴加热该试管10 min以上,并控制加热温度在70~80 ℃。取2支小试管,各加入约1 mL由质量分数为2%的AgNO3和3 mol·L-1硝酸按体积比为1∶1组成的混合溶液,用胶头滴管吸取加热后大试管内的上层溶液,将此待测液逐滴加入其中一支小试管中,与另一支未加待测液的小试管内溶液相比,有白色的浑浊物出现,说明1-氯丁烷与NaOH溶液反应有Cl-生成,从而证明了1-氯丁烷中含有氯元素。
1 2 3
请回答:
(1)请写出1-氯丁烷水解的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)试管上方的玻璃导管的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)检验Cl-时,用硝酸酸化的AgNO3溶液的目的是　　　　　　　　　　　。
(4)该装置是有机化学实验中常用的一套装置,实验室中,可以使用上述装置制备的是　　　　。
A.硝基苯 B.乙烯
C.乙酸乙酯 D.溴苯
1 2 3
解析:(1)在1-氯丁烷水解过程中发生两个反应,首先水解生成1-丁醇与HCl,进而HCl与NaOH溶液反应,促进了1-氯丁烷的水解。
(2)由于1-氯丁烷的沸点只有78.5 ℃,在加热时容易挥发,但又不能密封,怎么办呢 题给装置有效地解决了这个问题。一方面,玻璃导管与大气相通,不至于出现危险,而加热时,药品向上挥发的过程中受到空气冷凝,又重新变成液体,回流到试管中,继续参加反应。
(3)使用硝酸酸化的AgNO3溶液的目的,是中和待测液中的NaOH,防止NaOH与AgNO3反应生成沉淀,影响实验效果。
(4)实验室制取硝基苯时须在55~60 ℃条件下进行,而反应混合物中的硝酸、苯都容易挥发,与上述实验条件相似,可以使用上述装置。制乙烯需在170 ℃条件下进行,不能用水浴加热,制乙酸乙酯时直接加热即可,制溴苯不用加热。
1 2 3
答案:(1)
(2)冷凝回流,保持与大气相通
(3)排除氢氧根离子的干扰
(4)A(共32张PPT)
第3课时　植物体中某些元素的检验
1.应用已学知识和资料提供的检验离子的反应,检验常见物质中的某些元素。
2.学习利用检验离子的反应探究身边物质组成元素的一般思路和方法。
一
二
一、实验原理
许多阴、阳离子在溶液中能发生特征的化学反应,产生明显的实验现象,我们可以利用这些性质和现象,达到定性检验的目的。离子的检验反应都是在溶液中进行的,而生活中的物质并不都是溶液,因此要检验某物质所含有的成分元素,常需要对被检物进行预处理,使目标元素转移到溶液中。对植物等有机物,常用的预处理方法就是灼烧使之灰化,然后用酸溶解。
一
二
二、实验目的与部分流程
1.实验目的:干柏树叶中含Ca、Fe、Al、P元素的定性检验。
(1)实验部分流程:
一
二
(2)检验滤液1中含微量的Ca2+、Fe2+、Al3+的试剂依次是:
一
二
2.拓展实验:检验海带中含碘元素。
(1)实验部分流程:
(2)干海带灼烧时酒精的作用是便于海带充分燃烧,试剂X是过氧化氢(或氯水),Y是淀粉,空方框中的现象是溶液呈蓝色,从而可以确认海带中含碘元素。
一
二
三
一、植物体中某些元素的检验实验注意事项
植物中元素的检验,对植物的灰化、溶解等预处理非常重要。
1.待测物的灰化要求待测物本身尽量干燥,研磨后应当反复加热,研磨若干次,以保证待测物完全灰化。
2.检验常见的离子时,根据检出元素所需的状态或所测元素的检出状态的不同,采用不同的酸进行溶解。金属元素为通常条件下的价态,一般能溶解就行,通常采用稀盐酸或稀硫酸;非金属元素(如磷)要求检出形态为最高价态,所以使用浓硝酸进行处理。
使用酸溶解灰分时,可以稍稍加热以促进物质的溶解,但浓硝酸加热时会分解,有二氧化氮生成,加热时注意通风,防止发生危险。过滤在较强的酸性环境下进行,使用耐酸的漏斗和滤纸进行操作。
一
二
三
3.灰化过程和溶解过程元素损失比较严重,稀释时如果不能很好地控制蒸馏水的用量,将使某些离子的浓度过低而无法检出。
4.植物中含有多种微量元素,在制成的溶液里会存在大量的干扰离子,常需要先进行分离。但本实验中的三种离子的检验不存在干扰,如无特殊要求可以不进行分离和掩蔽。若遇需要进行分离的实验,一般采用沉淀法,利用离心机和离心试管分离。
5.实验中对待测物进行溶解时,针对不同的待检元素采用了不同的酸进行溶解,一是为了有针对性地加大某元素的溶解度,二是为了不破坏某些元素离子的存在形式,三是为了在其后的检验中不引入干扰离子。
6.蔬菜和水果中某元素的检测可以不用灰化,直接利用蔬菜汁或果汁,用活性炭脱色后,采用1∶1的硝酸酸化处理,对所得溶液进行检测。被检测离子选用易于检验的Fe、Al、Cu等元素。
一
二
三
二、离子检验时试剂的使用和操作
1.Fe3+的检验:Fe3+与SCN-生成配位数不同的红色可溶性络合物,随着试剂浓度的增加,高配位数离子所占的比例增加,溶液颜色逐渐变深,反应的灵敏度也增加。碱能破坏红色络合物,生成Fe(OH)3沉淀,故反应必须在酸性溶液中进行。浓硝酸的氧化性可使SCN-受到破坏,浓盐酸中大量的Cl-与Fe3+形成
2.Al3+的检验:Al3+与铝试剂在氨性溶液中生成亮红色絮状沉淀。
3.Ca2+的检验:草酸钙法,即Ca2+与(NH4)2C2O4在pH>4时形成白色晶形沉淀,该沉淀溶于强酸,不溶于CH3COOH。
一
二
三
5.I-的检验:在酸性溶液中,加入氯水或硝酸,将I-氧化成I2,加入CCl4(或苯),振荡,有机试剂层显紫色。
一
二
三
三、物质鉴别的常用方法
一
二
三
一
二
三
一
二
三
知识点1
知识点2
知识点1 植物体中某些元素的检验
【例题1】 茶是我国人民喜爱的饮品。某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有Ca、Al、Fe三种元素。
【查阅部分资料】草酸铵[(NH4)2C2O4]属于弱电解质。草酸钙(CaC2O4)难溶于水。Ca2+、Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为Ca(OH)2:pH≥13;Al(OH)3:pH≥5.5;Fe(OH)3:pH≥4.1。
知识点1
知识点2
试根据上述过程及信息填空:
(1)步骤②加盐酸的作用是　。
(2)写出检验Ca2+的离子方程式:　。
(3)写出沉淀C所含主要物质的化学式:　。
(4)写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式:　。
(5)步骤⑨的作用是　　　　　　　　,猜测步骤⑩的目的是　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
解析:用化学方法分离、检验植物样品中的某些元素时,通常将待检验的植物样品高温灼烧,使其中的有机物分解。其中的碳、氢、氧等元素转化为二氧化碳和水,呈气态逸散,待测的金属或非金属元素以氧化物或无机盐(称灰分)的形式残留下来。在残留的灰分中加入水或酸,使灰分溶解。过滤后,滤液可用于分离和鉴定某些元素。
答案:(1)使Ca2+、Al3+、Fe3+浸出(或使Ca2+、Al3+、Fe3+溶解)
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(写成其他正确的络合离子形式也可)
(5)使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀　检验Al3+(或铝元素)的存在
知识点1
知识点2
点拨对于教材实验中给出的[资料]内检验Al3+的铝试剂、镁试剂等特殊试剂,不必强记。需要时通过查阅各种化学实验书籍或实验手册,查找常见离子的检验方法。
知识点1
知识点2
知识点2 设计检验方案
【例题2】 三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol·L-1硝酸、1.0 mol·L-1盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH溶液、质量分数为3%的过氧化氢溶液、0.1 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1 CuSO4溶液、质量分数为20%的KSCN溶液、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是　　　　　　。
知识点1
知识点2
(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是　　　　,现象是　　　　　　　。
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设。
假设一:　　　　　;假设二:　　;假设三:　　　。
②设计实验方案证明你的假设。
知识点1
知识点2
③实验过程。
根据②中方案进行实验。按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
知识点1
知识点2
解析:(1)A、C均有沉淀生成说明两处均有CO2,又因B处灼热的氧化铜(黑色)变为红色,则说明混合气体中CO2、CO均存在。
(2)钾的检验只能通过焰色反应,但是要观察钾的焰色反应必须透过蓝色钴玻璃(滤去钠的黄光,避免干扰)。
(3)①因铁元素不能以+3价形式存在,并且固体中只有K2CO3,故铁可能以FeO或单质形式存在,也可能二者都存在。
Fe、FeO均不溶于水也不与水反应,可利用蒸馏水除去可溶性的碳酸钾,再利用铁能够置换铜,提供足量的CuSO4溶液去除过滤后的固体中可能存在的Fe,因FeO与非氧化性酸如盐酸或稀硫酸反应能转化为Fe2+,进而加入氯水或过氧化氢溶液等氧化剂及KSCN溶液以确认是否有FeO。
知识点1
知识点2
答案:(1)CO和CO2
(2)利用焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰
(3)①全部为铁单质　全部为FeO　同时存在铁单质和FeO
③
知识点1
知识点2
知识点1
知识点2
点拨研究性学习是新课标亮点之一,微型课题式试题是新高考命题热点。根据“猜想”设计实验方案,加入试剂过量,以确保物质完全反应;填写实验报告时,要写出较详细的实验步骤,理顺思路,准确描述。
1 2 3 4
1 2 3 4
1 2 3 4
2(双选)某同学拟用厨房用品进行如下化学实验,你认为他能实现的是(　　)
A.验证鸡蛋壳中含有碳酸盐
B.用白酒和食醋制取少量乙酸乙酯
C.利用化学方法除去菜刀上的铁锈及水壶中的水垢
D.证明加碘食盐中存在
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1 2 3 4
3下面分别是4位同学设定的从茶叶中提取咖啡因的方案,请你对4位同学的设计进行分析评价,并指出其不足。
1 2 3 4
答案:(1)方案,为使茶叶中的物质能充分地浸取出来,加入的浸取液往往较多,所得浸取液中物质的浓度一般不会很大,因此用蒸发、结晶的方法不会得到晶体,它违背结晶法提纯物质的适用范围,所以不可行。(2)方案,得到浸出液后加入萃取剂将浸出物萃取浓缩,得到富含咖啡因的浓溶液,再蒸发水分,得到的是含杂质的晶体,应进一步纯化,不可行。(3)方案可行,蒸发溶剂(CCl4)得固体混合物,再加热升华纯化得到咖啡因。(4)方案不可行,因为咖啡因尚未从茶叶末中分离出来,重结晶得不到咖啡因晶体。正确方案为(3)。
1 2 3 4
4硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂。硫酸亚铁药片外表包有一层独特的糖衣,以保护硫酸亚铁不被空气中的O2氧化。请设计一种方法,验证某FeSO4药品是否被氧化。请写出步骤、现象及反应的离子方程式。
解析:由于FeSO4被氧化后生成Fe3+,故可通过检验有无Fe3+生成来确定其是否被氧化,因硫酸亚铁在被糖衣包围的固体药片中,因此应先去掉糖衣再制成溶液后进行检验。
答案:①刮去药片表面的糖衣,再用研钵将药片研碎;②取少量研碎的粉末放入一试管中,用少量蒸馏水溶解;③往试管中滴几滴KSCN溶液,若溶液显血红色,则得知FeSO4被氧化,若不显血红色,则未被氧化。Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(共30张PPT)
课题二　物质含量的测定
第1课时　酸碱中和滴定法
1.初步掌握天平、酸度计等仪器的使用方法。
2.认识定量分析在化学研究中的重要作用,能根据误差分析的原理对实验数据进行简单分析。
一
二
一、实验原理
酸碱中和滴定指的是用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。其原理是在酸碱中和反应中,使用一种已知物质的量浓度的酸(或碱)溶液与未知浓度的碱(或酸)溶液完全中和,测出二者所用的体积,根据化学方程式所表示的酸碱之间的计量关系,可以算出未知浓度的碱(或酸)的物质的量浓度。
完成中和滴定实验的两个关键问题:
1.准确测定参加中和反应的酸、碱溶液的体积。这就要求用精确度较高的仪器来量取溶液的体积,如用酸碱滴定管、移液管量取酸、碱溶液的体积。
2.准确判断中和反应是否恰好完全反应。这需要选择适当的酸碱指示剂,通过颜色变化指示反应恰好完成。
一
二
二、操作步骤
1.中和滴定前的准备工作
滴定管的检漏→洗涤→润洗→装液→读数。
2.酸碱指示剂的选择
(1)滴定至酸碱恰好完全中和时称达到滴定终点。需选用变色明显,变色范围的pH与恰好中和时的pH相吻合的酸碱指示剂。
(2)强酸与强碱的中和反应通常选用甲基橙或酚酞作指示剂。
3.中和滴定操作
操作步骤可简单概括为:左手控制滴定管,右手摇动锥形瓶,眼睛注视溶液颜色变化,滴速先快后慢,接近终点时,一滴一摇,直至因加入一滴后,溶液刚好出现颜色变化,且在半分钟内不改变,即达到滴定终点,准确读出溶液体积。再重复两次同样的滴定操作。
一
二
4.实验结果处理
取3次测定的标准液体积的平均值,进行计算。计算时保留的有效数字要与仪器的精确度相符合。
滴定终点是否为恰好中和点 此时溶液pH是否一定为7
提示:滴定终点不一定是恰好中和点,此时pH也不一定为7。
一
二
三
一、滴定管的使用及注意事项
1.滴定管的使用
(1)准备工作。
检:滴定管使用前必须检查是否漏水,活塞是否转动灵活。
洗涤:使用前将滴定管洗涤干净。
润洗:关闭活塞,从滴定管上口倒入少量所要盛装的溶液,并使滴定管缓慢倾斜转动,使溶液润湿整个滴定管内壁。
装液:向滴定管中注入溶液至“0”刻度以上2~3 mL处。
调液面:若滴定管尖嘴部分有气泡,应快速放液,赶走气泡,调整液面到“0”刻度或“0”刻度以下某个合适刻度。
一
二
三
(2)滴定:对于酸式滴定管,用左手控制滴定管的活塞,轻轻转动活塞使液体滴下;对于碱式滴定管则要轻轻挤压玻璃球使液体滴下。
(3)数据记录与处理:滴定管容易操作,易于控制所滴加液体流量,读数精确;两次读数之差为所取标准酸液或碱液的体积。
2.注意事项
(1)滴定管的优点是易于控制所滴加液体流量、读数比较精确,精确度取到小数点后两位,如:24.00 mL、23.38 mL,最后一位是估读值。
(2)中和滴定中使用的滴定管分酸式和碱式两种,使用时不能混用。酸式滴定管可用于盛酸性或具有强氧化性的溶液,碱式滴定管用于盛装碱性溶液。
一
二
三
(3)滴定管在装液前要润洗,否则会引起误差。
(4)要注意滴定管的刻度,“0”刻度在上,往下越来越大,全部容积大于它的最大刻度值,因为下端有一部分没有刻度。滴定时,所用溶液不得超过最低刻度,不得一次滴定使用两支滴定管(酸式或碱式),也不得中途向滴定管中添加试剂。
一
二
三
二、指示剂的选用及滴定终点的判断
1.选用指示剂
要求:变色要明显、灵敏,且指示剂的变色范围要尽可能与恰好完全反应时的pH接近。因此:
(1)强酸强碱相互滴定,可选用甲基橙或酚酞。
(2)若反应生成强酸弱碱盐,溶液呈酸性,则选用酸性变色范围的指示剂(甲基橙);若反应生成强碱弱酸盐,溶液呈碱性,则选用碱性变色范围的指示剂(酚酞)。
(3)石蕊溶液因颜色变化不明显(紫色与蓝色不易辨别),且变色范围过宽,一般不作酸碱滴定的指示剂。
(4)常用的指示剂本身多是弱酸或弱碱。如石蕊、酚酞和甲基橙是比较复杂的有机酸。中和滴定时指示剂的用量不可过多,一般用2~3滴为宜。
一
二
三
2.滴定终点的判断(滴入最后一滴标准液,溶液变色后,半分钟内不复原)
一
二
三
三、酸碱中和滴定操作中应注意的事项
1.在酸式滴定管内注入已知浓度的盐酸标准液至“0”刻度以上2~3 mL,并固定在滴定台上。在滴定管下放一只小烧杯,调节活塞,驱逐出滴定管下端的气泡(若是酸式滴定管,应快速放液以驱赶气泡;若是碱式滴定管,可将橡皮管稍向上弯曲,挤压玻璃圆球,使溶液从玻璃圆球和橡皮管之间的缝隙中流出,气泡即被逐出)。调整液面到“0”刻度或“0”刻度以下某个刻度,记下起始读数V始。注意滴定管尖嘴处不应留存气泡。
一
二
三
2.用碱式滴定管或用移液管准确量取一定体积的待测NaOH溶液(V待,c待),注入锥形瓶中,滴入2~3滴酚酞指示剂,显红色。在锥形瓶下面垫一张白纸,以便观察颜色变化。
3.整个滴定过程,左手旋塞,右手摇瓶,眼睛始终注视锥形瓶内溶液颜色的变化。要做到边滴边振荡,边观察颜色变化。
4.滴定开始时,滴加盐酸的速度可稍快些,但只能是一滴一滴地加,不可形成一股水流。随着滴定的进行,滴入盐酸的速度也应逐渐减慢。滴定中酚酞由红色逐渐变为无色,当接近终点时,应滴入一滴停下来振荡一会儿,再滴入一滴再停下来振荡一会儿。当滴入一滴盐酸时溶液刚好由红色变为无色,且在半分钟内不变色时,即达到滴定终点。
一
二
三
5.滴定到达终点后,记下滴定管内盐酸的读数V终。则消耗盐酸标准液的体积为V酸=V终-V始。
6.按上述要求重新操作2~3次,且每次所量取待测液体积要相同。两次滴定所用盐酸体积相差不能超过0.02 mL,即可取平均值计算
氢氧化钠溶液的浓度:
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1 中和滴定所用仪器及操作
【例题1】 (1)图Ⅰ表示10 mL量筒中液面的位置,A与B、B与C刻度间相差1 mL,如果刻度A为4,量筒中液体的体积是　　　mL。
(2)图Ⅱ表示50 mL滴定管中液面的位置,如果液面处的读数是a,则滴定管中液体的体积(填入正确选项前的字母)　　　　。
A.是a mL B.是(50-a) mL
C.一定大于a mL D.一定大于(50-a) mL
知识点1
知识点2
知识点3
(3)某学生中和滴定实验的过程如下:
a.取一碱式滴定管 b.用蒸馏水洗净
c.加入待测的NaOH溶液 d.记录液面刻度读数
e.用酸式滴定管精确放出一定体积的标准酸液
f.置于未经标准酸液润洗的锥形瓶中
g.加入适量蒸馏水
h.加入酚酞溶液2滴
i.滴定时边滴边振荡
j.边注视滴定管内液面变化
k.当小心滴定到由无色变为浅红色时,即停止滴定
l.记录液面读数
m.根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液体积为22 mL
指出上述错误之处:　　　　。(用编号表示)
知识点1
知识点2
知识点3
解析:使用量筒时,以与量筒液体的凹液面最低点相切的刻度计量体积。图中的10 mL量筒最小刻度值是0.2 mL,因此(1)的正确答案为3.2 mL。
从滴定管最大刻度至下端尖嘴处,这部分体积是不确定的。问题(2)中液面处读数是a,此时滴定管中液体体积除有刻度部分的体积(50-a) mL外,还需加上无刻度部分的体积。因此,最终结果一定大于(50-a) mL。
(3)错误之处有:c.盛待测NaOH溶液的滴定管未用该NaOH溶液润洗;j.滴定时,眼睛要注视锥形瓶内的溶液颜色的变化;k.应滴定至溶液由无色变成浅红色并在半分钟之内不再褪色为止;m.记录NaOH溶液体积,根据滴定测量准确度,应记录到小数点后两位即22.00 mL。
答案:(1)3.2　(2)D　(3)c、j、k、m
知识点1
知识点2
知识点3
点拨量筒的刻度是由底到口按从小到大的顺序排列的,且无“0”刻度;滴定管的刻度由上到下,从零开始(“0”刻度以上还有一段没有刻度)逐渐增大(在最大刻度以下至尖嘴处末端也没有刻度)。因此,滴定管最下端的一部分溶液并不能通过滴定管的刻度反映出来。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点2 指示剂的选用
【例题2】 实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:甲基橙:3.1~4.4　石蕊:5.0~8.0　酚酞:8.2~10.0
用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是 (　　)
A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂
C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂
解析:用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,生成的CH3COONa是强碱弱酸盐,因发生水解而使溶液显碱性,因此,应该选用在碱性范围内变色的酚酞作指示剂。
答案:D
知识点1
知识点2
知识点3
点拨指示剂的选用要求是变色明显,且变色范围与恰好完全反应后所得反应混合液的pH接近。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点3 中和滴定的计算
【例题3】 甲、乙两个同学同时设计了一份表格,用于酸碱中和滴定实验的数据记录和处理。甲同学设计的表格和实验记录结果如下:
知识点1
知识点2
知识点3
乙同学设计的表格和实验记录结果如下:
请回答下列问题:
(1)认真比较甲、乙两表和记录,你觉得两同学的表格和实验记录有无不妥之处 原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)分析乙同学的实验数据,若c(HCl)=0.100 0 mol·L-1,则测得的c(NaOH)=　　 mol·L-1。
知识点1
知识点2
知识点3
解析:(1)甲设计的表格中无“始读数”和“终读数”,不符合中和滴定实验报告要求;甲表中记录实验的3组数据误差过大,如果实验操作规范,则可能是读数有误。而乙表设计则较规范。(2)乙表中第二组因数据误差过大要舍弃,故采用第一组和第三组数据进行计算。V(NaOH)=24.85 mL、V(HCl)=24.75 mL、c(HCl)=0.100 0 mol·L-1,
答案:(1)甲不符合中和滴定实验报告要求
(2)0.099 6
点拨本题考查对实验数据的处理能力。由于实验中或多或少受仪器、环境、操作者失误等影响,数据有一些误差甚至失真,则需要去伪存真、还原真相,对数据作科学处理。数据处理最简单的方法是将明显失真的数据删除。
1 2 3 4
1下列关于仪器“0”刻度位置的叙述正确的是(　　)
A.在量筒的上端
B.在滴定管的上端
C.在托盘天平刻度尺的正中
D.在温度计的下方
解析:本题主要考查计量仪器的“0”刻度位置。量筒无“0”刻度;滴定管的“0”刻度在上方;托盘天平的“0”刻度在刻度尺的左端;温度计种类不同,“0”刻度位置也不同,有的“0”刻度在中间,有的无“0”刻度。
答案:B
1 2 3 4
2以下是几种酸碱指示剂变色的pH范围:①甲基橙3.1~4.4;②甲基红4.4~6.2;③酚酞8.2~10.0,现用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定浓度相近的甲酸时,上述指示剂(　　)
A.都可以用 B.只能用③
C.可以用①或② D.可以用②或③
解析:当滴定完全时,溶液中的溶质为强碱弱酸盐HCOONa,因其水解使溶液显弱碱性(pH>7),故宜选用在此pH范围变色的酚酞作指示剂。
答案:B
1 2 3 4
3准确量取25.00 mL KMnO4溶液,可选用的仪器是 (　　)
A.50 mL量筒
B.10 mL量筒
C.50 mL酸式滴定管
D.50 mL碱式滴定管
解析:由于量的体积精确度为0.01 mL,故应选用滴定管,而KMnO4等强氧化剂易腐蚀碱式滴定管的橡皮管而只能盛装在酸式滴定管中。
答案:C
1 2 3 4
4某烧碱样品中含有少量不与酸作用的可溶性杂质,为了测定其纯度,进行以下滴定操作:
A.在250 mL容量瓶中配制250 mL烧碱溶液;
B.用移液管(或碱式滴定管)量取25 mL烧碱溶液于锥形瓶中并加几滴甲基橙作指示剂;
C.在天平上准确称取烧碱样品W g,在烧杯中加蒸馏水溶解;
D.将物质的量浓度为M mol·L-1的标准H2SO4溶液装入润洗后的酸式滴定管,调整液面,记下开始刻度数V1 mL;
E.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定到终点,记录终点时滴定管读数为V2 mL。
1 2 3 4
回答下列问题:
(1)正确的操作步骤顺序是(填入字母)
　　→　　　　→　　　　→D→　　　。
(2)滴定管读数时应注意　　　　　。
(3)操作中的锥形瓶下垫一张白纸的作用是　　　　　　。
(4)操作D中液面应调整到　　　　　　　　　　　;尖嘴部分应　　　　。
(5)滴定到终点时锥形瓶内溶液的pH约为　　　;终点时颜色变化是　　　　。
(6)若酸式滴定管没有用标准H2SO4溶液润洗,则测定结果有何影响　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”,其他操作均正确)。
(7)该烧碱样品的纯度计算式是　　　　。
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1 2 3 4
答案:(1)C　A　B　E
(2)滴定管应垂直;装液和放液后需等一会,待液面上下不发生变化时才能读数;读数时目光不能俯视或仰视,视线应与凹液面最低点相平;读数应精确到0.01 mL
(3)便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况
(4)“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度　充满溶液,无气泡
(5)3.1~4.4　由黄色变为橙色
(6)偏高(共37张PPT)
第2课时　酸碱滴定曲线的测绘　食醋中总酸量的测定
1.进一步规范滴定管、容量瓶的使用。练习酸碱滴定的基本操作,了解其应用。
2.学习食醋中总酸量测定的原理、方法和操作技术。
3.熟悉液体试样中组分含量的测定方法,体验用化学定量分析方法解决实际问题的过程。
4.培养学生实事求是的科学态度。
一
二
一、酸碱滴定曲线的测绘
1.pH计
pH计是一种用于测量溶液pH的仪器,也叫酸度计。它由一对电极和一个电位计组成,工作时两个电极插入待测溶液,组成一个原电池,该原电池与一个精密电位计连接,用以测量其电动势。待测溶液所产生的电动势随溶液pH的不同而变化,所测溶液的电动势在电表上直接转换成pH显示出来。
一
二
2.滴定曲线
酸碱滴定曲线是以酸碱滴定过程中滴加碱(或酸)的量或中和百分数为横坐标,以溶液pH为纵坐标,绘出溶液pH随碱(或酸)的滴加量而变化的曲线。它描述了滴定过程中溶液pH的变化情况,特别是滴定终点附近溶液pH的突变情况。滴定接近终点时,很少量的碱或酸就会引起溶液pH突变。酸、碱的浓度不同,pH突变范围不同。这对于酸碱滴定中选择合适的酸碱指示剂具有重要意义。选择变色范围与滴定时pH突变范围相吻合的指示剂即可,这样不会造成较大误差(在允许范围内)。
一
二
一
二
3.酸碱滴定曲线的测绘实验问题与讨论
(1)向一定量的NaOH溶液中滴加HCl溶液的曲线,与向一定量的HCl溶液中滴加NaOH溶液的曲线走向不同,但滴加量与pH变化的关系基本一致。
一
二
(2)pH计数据测量准确,精度高,但操作复杂,受外界温度、酸度影响大。pH试纸操作简单,受外界温度影响小,但数据准确度差,受人为因素影响大。
一
二
二、食醋中总酸量的测定实验原理
食醋中的主要成分是醋酸(乙酸),同时也含有少量其他弱酸,如乳酸等,均可被强碱准确滴定。滴定时反应的化学方程式是:
因此在本实验中用NaOH溶液滴定食用醋,测出的是总酸量,分析结果用含量最多的醋酸表示,通常选用酚酞作指示剂,测定结果的单位为g·L-1。国家标准规定酿造食醋总酸含量不得低于35 g·L-1。
一
二
为何选用酚酞作为指示剂,而不能用甲基橙
提示:由于食醋中的乙酸、乳酸等有机酸皆为弱酸,强碱滴定弱酸,滴定的pH突变在碱性范围内。变色范围:甲基橙为3.1~4.4,酚酞为8.2~10.0,因此酚酞变色范围与滴定终点更接近,误差较小,故选酚酞作指示剂。
一
二
一、酸碱滴定曲线的测绘实验注意事项
1.所使用酸、碱物质的量浓度尽量不要大于0.100 0 mol·L-1,否则将影响pH计的测量准确度。
2.滴定过程中要使酸碱及时混合充分,需要随时搅拌。利用玻璃棒搅拌容易损坏pH计电极头上的玻璃球,经常取出电极又影响测量的准确性,所以使用电磁搅拌器可以有效地提高准确度。
3.滴定过程中应当随时注意pH的变化,如果出现在变化范围之外的明显变化,应当重新标定pH计。
4.使用与计算机相连的pH传感器的连续测定,会得到理想的实验效果。
三
一
二
二、食醋中总酸量的测定实验注意事项
1.最好用白醋。若样品为颜色较深的食醋,需用蒸馏水稀释5倍以上,直到溶液颜色变得很浅,无碍于观察酚酞溶液的颜色变化为止。如果经稀释或活性炭脱色后颜色仍较深,则此品牌食醋不适于用酸碱指示剂滴定法测定总酸含量,可使用pH滴定法进行测定。
2.为了减小随机误差,应适当增加平行测定次数,通常平行测定三次。
3.在一组测定数据中,若某个实验数据与其他数据相差较大,这一数据称为异常值,一般将其舍弃。为了保证测定结果的准确度,应重新滴定一次。
4.为消除CO2对实验的影响(因为碳酸会消耗一定量NaOH溶液),所使用的配制NaOH溶液和稀释食醋的蒸馏水应加热煮沸2~3 min,以尽可能除去溶解的CO2。
三
一
二
三
三、酸碱中和滴定的误差分析
以一元酸和一元碱的中和滴定为例:
因c标、V待分别代表标准液浓度、所取待测液体积,均为定值,故可代入上式计算。
但是实际中,c标、V待都可能引起误差,一般可把各因素引起的误差转移到V标上。若V标偏大,则测定结果偏大;若V标偏小,则测定结果偏小,故通过分析V标的变化情况,可分析滴定的误差。
一
二
三
引起误差的可能因素有以下几种:
一
二
三
1.视(读数)
误读及结果(读取消耗的标准液体积):
若起始平视,终点仰视,则V标偏大,c待偏大。
若起始平视,终点俯视,则V标偏小,c待偏小。
若先仰视后俯视,则V标偏小,c待偏小。
若先俯视后仰视,则V标偏大,c待偏大。
注意:滴定管中液体读数时精确到0.01 mL。
一般需滴定2~3次,取其平均值。
一
二
三
2.洗(仪器洗涤)
滴定管需要用待测液润洗,锥形瓶不能润洗。
错误洗法导致结果:
(1)滴定管仅用水洗,使标准液变稀,故消耗标准液的体积变大,V标变大,结果偏大。
(2)移液管仅用水洗,则待测液变稀,所取待测液溶质的物质的量变少,V标变小,结果偏小。
(3)锥形瓶用待测液洗过,则瓶内待测液溶质的量偏多,V标偏大,结果偏大。
(4)第一次滴定完后,锥形瓶内液体倒去后,尚未清洗,接着第二次滴定,滴定结果如何,取决于上次滴定情况如何。
一
二
三
3.漏(液体溅漏)
(1)滴定过程中锥形瓶内液体溅出,则结果偏小。
(2)终点已到,滴定管下端尖嘴有液滴,则V标偏大,测定结果偏大。
4.泡(滴定管尖嘴有气泡)
正确操作应在滴定前把尖嘴管中的气泡赶尽,最后也不能出现气泡。如滴定开始有气泡,后气泡消失,则结果偏大;若先无气泡,后有气泡,则结果偏小。
5.色(指示剂变色控制与选择)
滴定时,眼睛应紧盯着锥形瓶内溶液的颜色变化。指示剂变色后应半分钟内不复原。如变色后立即复原,则结果偏小。另外,同一种滴定,选择的指示剂不同,测定结果不同。
一
二
三
6.杂(标准物含杂质)
用于配制标准液的固体应该是纯净物。但其中有可能混有杂质,称量时又按所需标准物固体质量来称取,故一般均会产生误差,在此杂质又分两种情况:
(1)杂质与待测液不反应。
如NaOH中含NaCl,所配的NaOH溶液浓度变小,滴定盐酸时,NaCl不参与反应,所需标准液的体积偏大,故测定结果偏大。
一
二
三
(2)若杂质与待测液反应,则应作具体分析。
关键:比较与等物质的量的待测物反应消耗的杂质质量和标准物的质量。若消耗杂质的质量较大,则相当于削弱了原标准液的作用能力,故与一定量待测物反应时,消耗标准液的体积变大,测定结果偏大。
或者可用等质量的杂质、标准物分别与待测物反应,根据消耗的待测物质量的多少来判断。如杂质作用待测物的质量越多,说明作用能力被增强,故测定结果偏小。
知识点1
知识点2
知识点1 酸碱中和滴定曲线绘制及误差分析
【例题1】 (1)实验室用标准NaOH溶液来滴定盐酸,测定盐酸浓度,若用酚酞作指示剂,下列操作可能使测定结果偏低的是　　　　。
A.碱式滴定管中装碱液前未用标准液润洗2~3次
B.开始实验时,碱式滴定管尖嘴部分有气泡,在滴定过程中气泡消失
C.盛盐酸的锥形瓶用待测盐酸润洗2~3次
D.锥形瓶内溶液的颜色由无色变为浅红色,立即记下滴定管内液面所在刻度
E.滴定前平视,滴定终点时俯视滴定管刻度
知识点1
知识点2
(2)下图为某浓度的NaOH溶液滴定10.00 mL一定浓度的盐酸的示意图。根据图像分析:①HCl溶液的浓度是　　　　,NaOH溶液的浓度是　　　　;②x=　　　　。
知识点1
知识点2
(3)现有四瓶溶液,分别是NaCl(0.1 mol·L-1)、HCl(0.1 mol·L-1)、NaOH(0.1 mol·L-1)和酚酞溶液(0.1%),不用其他试剂把它们一一鉴别开来,实验步骤如下:
①各取溶液少许,两两混合,根据现象不同分成两组:Ⅰ组是HCl和　　　　　,Ⅱ组是NaOH和　　　　　　。
②取Ⅱ组中C、D混合液,不断滴入Ⅰ组中A溶液,若无明显现象,则A是　　　　,B是　　　。
③取已鉴别出的B溶液2 mL,滴入3滴C溶液,再加入D溶液4 mL,在整个过程中无明显变化,则C是　　　　,D是　　　　。
知识点1
知识点2
解析:(1) 其中γ标、γ待分别为标准酸或
碱的元数、待测酸或碱的元数。决定c待大小的因素在于V标的误差,A中未用标准碱液润洗,使V标增大,c待偏高;B中由于气泡的存在使V标增大;C中由于锥形瓶用待测液润洗,使V标增大;D中颜色变红,立即停止,由于混合不均匀,V标过小;E中俯视终点刻度,使V标减小,故D、E符合。(2)由图可知,未滴定时,pH=1,说明盐酸中H+浓度为0.100 0 mol·L-1,即盐酸浓度为0.100 0 mol·L-1,而加入20.00 mL NaOH溶液可以中和10.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸,说明NaOH溶液浓度为0.050 00 mol·L-1,n(NaOH)=0.050 00 mol·L-1×0.02 L=0.001 mol。
知识点1
知识点2
(3)两两相互混合后,酚酞遇NaOH变红为Ⅱ组,Ⅰ组为NaCl和HCl。Ⅱ组中混合液若加入Ⅰ组中HCl,则红色消失,而加入Ⅰ组中的A无明显现象,说明A是NaCl,B是HCl。如果B(HCl)加入C(若为酚酞)无明显现象,再加入D(若为NaOH)则出现红色,而题目中一直无明显变化,则C为NaOH,D为酚酞。
答案:(1)DE
(2)①0.100 0 mol·L-1　0.050 00 mol·L-1
②0.001
(3)①NaCl　酚酞
②NaCl　HCl
③NaOH　酚酞
知识点1
知识点2
点拨滴定过程中任何错误操作都可能导致c标、V标、V待的误差,但在实际操作中认为c标是已知的,V待是固定的,所以一切的误差都归结为对V标的影响,V标偏大,则c待偏大,V标偏小,则c待偏小。误差分析的关键是要体会错误操作与正确操作的对比,从而得出c待是偏大、偏小还是不变。
知识点1
知识点2
知识点2 食醋中总酸量的测定
【例题2】 某实验小组拟用酸碱中和滴定法测定食醋的总酸量(g/100 mL),现邀请你参与本实验并回答相关问题。(有关实验药品为:市售食用白醋样品500 mL、0.100 0 mol·L-1 NaOH标准溶液、蒸馏水、0.1%甲基橙溶液、0.1%酚酞溶液、0.1%石蕊溶液)
Ⅰ.实验步骤:
(1)用滴定管量取10.00 mL市售白醋样品,置于100 mL容量瓶中,加蒸馏水(已煮沸除去CO2并迅速冷却)稀释至刻度线,摇匀即得待测食醋溶液。
(2)用酸式滴定管取待测食醋溶液20.00 mL于　　中。
(3)将碱式滴定管用标准NaOH溶液润洗后,再盛装标准NaOH溶液,静置后,读取数据,记录为NaOH标准溶液体积的初读数。
(4)滴定,并记录NaOH溶液的终读数。重复滴定2~3次。
知识点1
知识点2
Ⅱ.实验记录及数据处理:
则c(样品)=　　　　　　　 mol·L-1;样品总酸量为　　　　 g/100 mL。
知识点1
知识点2
Ⅲ.交流与讨论:
(1)甲同学在处理数据过程中计算得
试分析他的计算是否合理,如果不合理请说明理由。　。
(2)乙同学用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定另一市售白醋样品溶液时,滴定过程中使用pH计将溶液的pH变化情况记录如下表所示。
由表可知:在允许的误差范围(±0.1%)内,pH突变(滴定突跃)范围为　　　　　　。所以可选择　　　　　　　作指示剂。
知识点1
知识点2
解析:Ⅰ.实验步骤:(1)为便于计算,一般将食醋稀释10倍后,制得试样。(2)食醋作为待测液,一般应放在锥形瓶中,用标准液(NaOH溶液)滴定待测液。Ⅱ.实验记录及数据处理:实验中出现的异常值,应舍去。
答案:Ⅰ.锥形瓶　Ⅱ.0.75　4.50　Ⅲ.(1)不合理,因为第四组数据与前3组相差较大,属异常值,应舍去
(2)7.74~9.70　酚酞
点拨掌握中和滴定实验,要抓住两个关键:一是解决实验中的有关问题,如仪器的使用,操作(滴定前的准备,有关仪器的检漏、洗涤、润洗,指示剂的选择等),误差分析等,通过动手实验,增强学习的实效性。二是理解中和滴定的实验原理,解决好有关计算的问题。
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1某研究小组为测定食用白醋中醋酸的含量进行了如下操作,其中正确的是(　　)
A.用碱式滴定管量取一定体积的待测白醋放入锥形瓶中
B.称取4.0 g NaOH加入到1 000 mL容量瓶中,加水至刻度,配成1.00 mol·L-1 NaOH标准溶液
C.用NaOH溶液滴定白醋,使用酚酞作指示剂,溶液颜色恰好由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色时,为滴定终点
D.滴定时眼睛要注视着滴定管内NaOH溶液的液面变化,防止滴定过量
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解析:本题考查一定物质的量浓度溶液的配制及酸碱中和滴定实验。A项,应用酸式滴定管量取;B项,称取4.0 g NaOH后要在烧杯中溶解,冷却至室温后转移到1 000 mL容量瓶加水至刻度,配制成标准溶液,NaOH的物质的量浓度为0.100 0 mol·L-1;D项,滴定过程中眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化。
答案:C
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2将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中,下列各图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势,其中错误的是(　　)
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解析:A选项,氢氧化钠和醋酸发生中和反应,反应放热,当酸反应完成后,再加碱,相当于往热水中加入冷水,温度降低,A正确。B选项,醋酸中滴加氢氧化钠溶液,酸性减弱,pH增大,B正确。C选项,醋酸中滴加氢氧化钠,相当于弱电解质溶液变成强电解质溶液,因此导电能力增加。D选项,醋酸中滴加氢氧化钠,即使醋酸完全反应,醋酸钠还是有微弱的水解,醋酸的浓度不可能为0,D错误。
答案:D
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3下列几种情况,(其他操作均正确)对中和滴定结果无影响的是(　　)
A.滴定前标准液在“0”刻度以上
B.盛未知浓度溶液的锥形瓶里有少量蒸馏水
C.滴定管用蒸馏水冲洗后即注入标准液
D.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度
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解析:A项由于滴定前标准液在“0”刻度以上,滴定中用去“0”刻度以上的那部分标准液的体积不在滴定后读出的V标内,也就是实际用去的标准溶液的体积比V标要大,所以这样操作使待测溶液浓度偏小。B项盛装待测液的锥形瓶内若有水,虽然使锥形瓶内的溶液浓度变稀,但待测溶液中溶质的物质的量没有变化,因而对测定结果无影响。C项滴定管用蒸馏水冲洗后,未用标准溶液润洗,使滴定管内的标准溶液变稀,V标变大,导致待测溶液浓度偏大。D项滴定管滴定前读数正确,滴定后,读数时视线俯视,使V标读数变小,结果使待测溶液浓度偏小。
答案:B
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4(1)邻苯二甲酸氢钾(相对分子质量为204.2)可以用于标定NaOH溶液的浓度,反应如下:
KHC8H4O4+NaOH KNaC8H4O4+H2O
准确称取0.510 5 g KHC8H4O4晶体,溶于水后加入酚酞指示剂,用NaOH溶液滴定至溶液呈淡红色,消耗20.00 mL NaOH。计算NaOH溶液的浓度(结果保留四位有效数字)。
(2)测定食醋的总酸度:食醋中除醋酸(CH3COOH)外,还含有少量其他有机酸。食醋的总酸度以每1 000 mL食醋中含醋酸(其他酸也折算为醋酸)的质量(g)表示,通常写作w(CH3COOH)。用移液管移取50.00 mL市售食醋,置于250 mL容量瓶中,用水稀释至刻度。再从中量取25.00 mL,用(1)小题已知浓度的NaOH溶液滴定,消耗碱液的体积为V(mL),请写出w(CH3COOH)的计算式。
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解析:第(1)小题要求由质量、摩尔质量以及体积、浓度分别求出酸和碱的物质的量,再根据中和反应中酸、碱物质的量关系式求得碱的浓度。第(2)小题在上题求得c(NaOH)的基础上,同样利用酸碱中和反应求得食醋稀释后CH3COOH的物质的量,经换算后求得w(CH3COOH)的表示式。与(1)题相比要经过换算以及正确理解w(CH3COOH)的含义,难度略有上升。
(2)对中和滴定知识及其应用的拓展延伸考查,是高考“变中求新”的具体体现,也是考查学科能力和学科内综合的重要方式,该题就是以中和滴定知识为依托的递进关联型考题。
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答案:(1)0.125 0 mol·L-1(共21张PPT)
第3课时　比色法　比色法测定抗贫血药物中铁的含量
1.练习用比色管配制一定物质的量浓度的溶液,并用目视比色法测定待测溶液中某组分的含量。
2.练习利用滴定管、容量瓶量取、配制一定物质的量浓度的溶液。
3.灵活运用有关化学计算的技能,进行实验结果的分析。
一
二
一、比色法
1.定义
许多物质本身具有明显的颜色,如KMnO4溶液显紫色,CuSO4溶液显蓝色;有些溶液本身无明显的颜色,但加入其他试剂后,具有明显的颜色,如Fe3+中加入SCN-,显血红色。上述溶液颜色的深浅和溶液的浓度有关,在一定条件下,这些溶液的颜色越深,浓度越大,故可以通过比较颜色的深浅来测定有色物质的含量,这样的方法叫比色分析法。
2.步骤
比色法主要有显色和比色两个步骤。
一
二
3.分类及特点
(1)比色法分为目视比色法和仪器测量法。目视比色法是用眼睛来观察比较,设备简单、操作方便,在常规分析中占有一席之地。
(2)比色法的优点是灵敏度高,缺点是误差较大。
(3)比色法适于微量组分的测定,不适于常量组分的测定。
一
二
二、比色法的应用
1.比色法测定自制硫酸亚铁铵的纯度
(1)原理:常以硫酸亚铁铵中的含Fe3+量来衡量硫酸亚铁铵的纯度。Fe3+与硫氰酸根(SCN-)可生成血红色的硫氰化铁,反应的离子方程式为Fe3++3SCN- Fe(SCN)3。因此,产品溶液中加入SCN-后,如果含Fe3+较多,呈较深的红色,表明样品纯度较低,反之则表明纯度较高。
(2)配制标准溶液(也叫标准色阶):分别量取0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL 0.10 g·L-1 Fe3+标准溶液至三支25 mL的比色管(即质地、大小、厚薄相同且具有塞的平底试管)中,各加入2 mL 3 mol·L-1 HCl溶液和1 mL 质量分数为25% KSCN溶液,用去离子水稀释至刻度,摇匀,得一级、二级和三级试剂的标准溶液。
一
二
(3)配制待测产品溶液:称取自制硫酸亚铁铵晶体1.0 g,放入25 mL的比色管中,用15 mL去离子水溶解后,分别加入2 mL 3 mol·L-1 HCl溶液和1 mL质量分数为25% KSCN溶液,再用去离子水稀释至刻度,摇匀。在制备色阶和待测溶液的过程中,由于Fe3+存在水解的可能,所以应当加入适量盐酸。
(4)比色确定产品纯度。
本实验中,标准溶液的配制对仪器的精确度要求较高,而待测溶液的配制对仪器精确度要求较低,为什么
提示:标准溶液是用比色法定量测定待测溶液所含待测溶质的量的依据,所配标准溶液的物质的量浓度是比较准确的,所以对仪器的精确度要求较高。而待测溶液的浓度要与标准溶液比色后确定,因此待测溶液的配制对仪器的精确度要求不高。
一
二
2.比色法测定抗贫血药物中铁的含量
(1)实验原理:某些抗贫血药物里含有铁元素,如硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁等。利用反应Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,将含铁药物经必要处理后(如溶解、加入硝酸使Fe2+氧化为Fe3+)与SCN-反应,通过目视比色法测定含Fe3+的浓度,再经必要的计算、推导,确定药物的含铁量。
(2)色阶溶液浓度的计算:若Fe3+标准溶液的物质的量浓度为c0,每次量取该标准溶液的体积为V mL,比色管容积为25 mL,则比色管内标准溶液的物质的量浓度
(3)若测得待测溶液物质的量浓度为c(Fe3+),药片质量为m,则该药
片中铁元素的含量
一
二
一、采用比色法测定物质的含量实验注意事项
1.不能使用托盘天平称量药片的质量,要使用分析天平,保证称取的药片质量准确。
2.以复方硫酸亚铁片为例,每片药片说明书标示含量(以Fe2+计算)为50 mg,即铁元素的物质的量约为8.9×10-4 mol,配制成100 mL溶液,其物质的量浓度约为8.9×10-3 mol·L-1。色阶溶液的配制应保证其处于色阶范围之内。
3.配制一定物质的量浓度的溶液使用比较精密的容量瓶,操作中注意操作规范,以减小操作误差的发生。使用容量瓶时注意使用玻璃棒引流,以避免溶液的损失,提高实验的准确性。
4.比色管的每次定容要准确。定容时,加入蒸馏水靠近刻度线1~2 cm,改用胶头滴管滴加蒸馏水,使凹液面与刻度线相切。
一
二
5.所有反应过程要保持条件一致。反应时,加入的溶液量要准确、一致。
6.比色时最好以白色背景为参照,可以有效地观察比色管的颜色。如果待测液的颜色深浅介于两种标准溶液之间,则该溶液的物质的量浓度取两种溶液物质的量浓度的算术平均值。
一
二
二、比色法
以可见光作光源,以生成有色化合物的显色反应为基础,通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量(浓度)的方法。
1.常用的目视比色法是标准系列法,即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中,先配成颜色逐渐递变的标准色阶。试样溶液也在完全相同条件下显色,和标准色阶作比较,目视找出色泽最相近的那一份标准,由其中所含标准溶液的量,计算确定试样中待测组分的含量。
2.光电比色法是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度,将吸光度对浓度作图,绘制工作曲线,然后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。与目视比色法相比,光电比色法消除了主观误差,提高了测量准确度。
一
二
3.中和滴定法和比色法的实验原理,特点、操作步骤和适用范围比较:
一
二
知识点 比色法的应用
(Ⅰ)配制标准溶液:称取0.30 g NaNO2,溶于水后在容量瓶中稀释至1 L得溶液A,移取5 mL溶液A,稀释至1 L得溶液B。
(Ⅱ)配制标准色阶:取6只规格为10 mL的比色管,分别加入体积不等的溶液B,并稀释至10 mL,再加入少许(约0.30 g)氨基苯磺酸( )粉末,实验结果如下表所示。
(Ⅲ)检测:取10 mL水样倒入比色管中,加少许氨基苯磺酸,显色后与标准色阶对比。请填写以下空白:
a.比色法的基本依据是　　　　　　　　　　　　　　。
c.用NaNO2直接配制溶液B的缺点是　。
d.如果水样显色后比6号还深,应采取的措施是　　　　。
答案:a.溶液颜色的深浅与浓度的大小成正比
b.1.2　c.1 L B溶液中只含NaNO2 1.5 mg,不易称量,直接配制溶液B时误差大　d.将水样先稀释一定倍数后再重复实验
点拨比色法的原理简单,计算也不复杂,计算主要涉及溶液稀释的计算,c1V1=c2V2(c1、c2为稀释前后的物质的量浓度,V1、V2为稀释前后溶液的体积),关键是抓住溶质守恒。
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1某补铁剂中含+2、+3价铁元素,欲用比色法测定其中铁元素的含量,应向样品溶液中加入试剂后,再与标准比色液对比,应加入的试剂是(　　)
A.足量KMnO4溶液,KSCN溶液
B.足量氯水,KSCN溶液
C.足量H2SO4溶液,KSCN溶液
D.足量H2O2溶液,KSCN溶液
解析:比色时,应排除干扰颜色对测定结果的影响,A、B中过量的KMnO4、氯水都可能对比色操作造成干扰,故A、B不正确;C中不能测得总铁含量,只能测出Fe3+的含量;D正确。
答案:D
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2在做比色法实验时,配制的标准液的浓度合理的是 (　　)
A.1.0 mol·L-1
B.1.5 mol·L-1
C.0.02 mol·L-1
D.0.001 mol·L-1
解析:标准溶液浓度太大,会使比色管中色阶差变大,增加实验误差;浓度太小,使比色管中色阶差变小,不利于观察。比较四个选项中的浓度,C较合理。
答案:C
1 2 3
3补铁剂中铁元素的含量是质检部门衡量其质量的重要指标,实验主要包括如下步骤:
①配制0.01 mol·L-1、0.008 mol·L-1等一系列浓度的[Fe(SCN)6]3-(血红色)标准比色液。
②样品处理:
③准确量取一定体积的待测液于比色管中,加入稍过量的KSCN溶液,并稀释到10 mL。
④比色,直到与选取的标准颜色一致或相近即可。
1 2 3
试回答下列问题:
(1)配制100 mL 0.01 mol·L-1溶液,需要的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒,还需要:　　　　　　　　、　　　　　　　　。
(2)步骤②脱色过程包括加入:　　　　　　　　(填脱有机色素的吸附剂名称)→搅拌煮沸→冷却→　　　　　　　　(填操作)。
(3)比色法确定待测液的浓度的原理是　。
(4)若某补铁剂是由乳酸[CH3CH(OH)COOH]与铁粉作用生成的,请写出该反应的化学方程式: 　。
1 2 3
解析:(1)配制100 mL 0.01 mol·L-1溶液,需要的仪器有:分析天平、药匙、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管,所以玻璃仪器还缺少100 mL容量瓶和胶头滴管。(2)脱色过程中加入的脱有机色素的吸附剂为活性炭,最后过滤出活性炭得到的溶液经氧化和显色后进行比色。(3)比色法确定待测液的浓度的原理是:溶液颜色的深浅和溶液的浓度有关,在一定条件下,这些溶液的颜色愈深,浓度愈大,故可以通过比较颜色的深浅来测定有色物质的含量。(4)乳酸[CH3CH(OH)COOH]是一元酸,与铁粉作用的化学方程式:
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答案:(1)100 mL容量瓶　胶头滴管　
(2)活性炭　过滤
(3)溶液颜色的深浅与浓度的大小成正比(共7张PPT)
单元整合
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1 2 3 4
1 2 3 4
2(山东理综)下列实验操作正确的是(　　)
A.中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶
B.盛放NaOH溶液时,使用带玻璃塞的磨口瓶
C.用苯萃取溴水中的溴时,将溴的苯溶液从分液漏斗下口放出
D.NaCl溶液蒸发结晶时,蒸发皿中有晶体析出并剩余少量液体即停止加热
解析:在中和滴定中,不能用待测液润洗锥形瓶,否则会有实验误差,A项错误;NaOH与玻璃中的二氧化硅反应,生成具有黏性的硅酸钠,使瓶口不易打开,所以盛放NaOH溶液时应使用带橡胶塞的试剂瓶,B项错误;苯的密度比水的小,萃取了溴水后,溴的苯溶液在分液漏斗的上层,应该从上口倒出,C项错误;D项正确。
答案:D
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3(广东理综)下列实验能达到目的的是(　　)
A.用溴水鉴别苯和正己烷
B.用BaCl2溶液鉴别
C.用浓硝酸与Cu反应制备NO2
D.将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl
答案:C
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4(天津理综)下列鉴别方法可行的是(　　)
A.用氨水鉴别Al3+、Mg2+和Ag+
B.用Ba(NO3)2溶液鉴别Cl-、
C.用核磁共振氢谱鉴别1-溴丙烷和2-溴丙烷
D.用KMnO4酸性溶液鉴别CH3CH CHCH2OH和CH3CH2CH2CHO
解析:考查阴、阳离子和有机物的鉴别,通过鉴别,考查离子或有机物的化学性质。Al3+和Mg2+与氨水反应都只生成沉淀,不溶解,无法鉴别,故A错; Ba(NO3)2反应都生成白色沉淀,无法鉴别,故B错;1-溴丙烷有三种等效氢原子,其核磁共振氢谱有三个峰,而2-溴丙烷有两种等效氢原子,其核磁共振氢谱有两个峰,故可鉴别,C正确;碳碳双键、醛基都能被酸性KMnO4溶液氧化,使酸性KMnO4溶液都褪色,故无法鉴别。
答案:C(共37张PPT)
第四单元 研究型实验
课题一　物质性质的研究
1.学习综合运用已有知识、技能进行实验探究的一般思路和方法。
2.能运用已学知识、技能对一些物质的性质进行探究。
一
二
三
一、化学实验探究的一般步骤
1.明确要想知道什么或证明什么,也就是要提出欲探究的问题,即实验目的。
2.根据实验目的,选择合适的方法,包括合适的反应、仪器、条件等,设计出实验探究的具体步骤。
3.认真细致地进行实验,如实记录数据、现象。
4.对实验结果进行认真的整理、讨论、分析,得出结论。
我们通常通过物质的哪些性质来了解或介绍某一物质
提示:我们研究某种物质,一般研究其物理性质与化学性质两方面,物理性质包括颜色、气味、状态、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性、导电性等,化学性质包括氧化性、还原性、酸碱性、可燃性、稳定性等。
一
二
三
二、纯净物与混合物性质的比较
1.组成比较
纯净物是由一种物质组成,混合物是由两种或两种以上物质组成。
2.相关知识
(1)水的物理性质:纯净的水是没有颜色、没有气味、没有味道的液体。
101 kPa时,水的凝固点为0 ℃,沸点为100 ℃。4 ℃时,水的密度最大,为1 g·cm-3。
(2)合金:由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合在一起形成具有金属特性的物质。合金的熔点低于组成合金各金属的熔点,形成合金后硬度变大。
一
二
三
3.比较纯水和水溶液的凝固点
(1)实验原理:两种以上纯净物混合之后,往往会表现出不同于任一成分纯净物的新性质。如,不同液体凝固温度或不同液体相同温度下凝固的难易程度不同。
(2)实验步骤:①取甘油溶液和蒸馏水各半试管(等量),再各插入一支细木条,备用。②向盛有冰水共存物的烧杯中加入4~5药匙粗盐,搅拌,使其温度下降至-5~-6 ℃后,将上述两支试管同时置于冰盐混合物中冷却。6~7 min后,同时取出两支试管,观察到试管内的甘油溶液没有凝固,蒸馏水已经凝固,动一动两支试管中的木条,发现插入蒸馏水中的木条与蒸馏水凝固在一起,而插入甘油溶液中的木条仍能活动。
(3)结论:甘油溶液可作汽车防冻液,氯化钠可作融雪剂,冰盐水可作制冷剂。这些应用,都是利用混合物凝固点降低的性质。
一
二
三
4.比较单质金属与合金的某些性质
(1)实验原理:通过比较单质金属与合金在相同的加热条件下熔化的难易程度,比较两者熔点的高低。通过单质金属与不同合金在相同条件下与酸的反应,或将其浸泡在食盐水中一段时间后比较两者抗腐蚀能力的不同。
(2)实验步骤:a.取合金与组分金属同时在酒精灯火焰上加热,记录熔化的先后顺序,比较熔点高低,得出结论:组分金属的熔点>合金。b.取铁丝、纯铁、不锈钢分别浸泡在同浓度盐酸中,比较反应的剧烈程度, 得出结论：:铁丝>纯铁>不锈钢。c.取铁丝、纯铁、不锈钢分别浸泡在同浓度食盐水中,比较生锈腐蚀程度,结论同上。
比较焊锡条与金属锡硬度大小,可采用什么方法。
提示:分别扭曲焊锡条和金属锡,易扭曲的硬度小。
一
二
三
三、金属镁、铝、锌化学性质的探究
一
二
三
一
二
三
实验结论是金属活动性:Mg>Al>Zn。
说明:(1)镁与盐溶液反应时,往往会促进盐的水解。如镁与硫酸铜溶液反应时会产生氢气并生成蓝色沉淀。镁与氯化铁溶液反应一般不会置换出铁单质,而是有氢气与红褐色沉淀生成。
(2)锌能溶于强碱(Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2↑)。锌离子能与氨分子形成配离子,因此锌也可溶于氨水,而铝离子不能与氨分子形成配离子,因此铝不溶于氨水。锌溶于氨水的离子方程式:Zn+4NH3+2H2O [Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-。
(3)氢氧化锌是两性氢氧化物,能溶于强碱,而且锌离子能与氨分子形成配离子,因此氢氧化锌可溶于氨水,而氢氧化铝不溶于氨水。氢氧化锌溶于氨水的离子方程式:Zn(OH)2+4NH3·H2O [Zn(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
一
二
三
Al、Al(OH)3能否如Zn、Zn(OH)2一样溶于氨水
提示:不能。铝离子不能与氨分子形成配离子,因此铝不溶于氨水,Al(OH)3也不溶于氨水。
一
二
三
一、金属活动性顺序、金属的性质及金属的冶炼方法
一
二
三
一
二
三
一
二
三
一
二
三
二、探究混合物性质实验注意事项
1.比较水与水溶液的凝固点实验注意事项
(1)两支试管中的液体应等量,两支试管不能相互接触。准备的烧杯容积不应小于250 mL,以保证试管盛装液体的部分能完全浸没在冰水共存物中。
(2)甘油溶液的浓度为5%左右较适合。可使用氯化钠溶液代替甘油。
(3)为使实验更为精确,可以用温度计代替细木条插入试管的溶液中,优点是:一可定量观察,效果更好。二可以观察到蒸馏水有固定的凝固点,甘油溶液在凝结过程中凝固点在一定范围内变化。
一
二
三
(4)为使试管温度下降更快,可采取以下措施:一是将盛有冰水共存物的大烧杯放入保温容器中,如纸箱中(内填碎纸屑),或在大烧杯外包裹上保温层(用多层报纸作保温层,廉价易得,保温效果较好),以便与环境隔离,减少冰水共存物从环境中吸收热量。二是冰块与水的接触面积大,冷却效果较好,实验前将冰块敲碎成黄豆大小(过大冷却较慢,过小融化较快,不能较长时间提供低温)。三是冰中加水至浸没碎冰块的二分之一至三分之一处冷却效果较好。四是加入的水应在实验前投入一定量冰块,冷却至0 ℃使用。五是加入的粗盐应当研碎成粉末。六是冰水共存物中加入粗盐后应充分搅拌。
一
二
三
2.比较单质金属与合金的某些性质实验注意事项
(1)可供选择的合金有家用保险丝、焊锡条等。
(2)合金与组分金属条应相同粗细。
(3)用坩埚钳夹取合金与组分金属同时在酒精灯火焰上加热,按熔断顺序判断熔点高低。
(4)金属条熔断后应立即离开火焰,避免熔化的金属滴落在酒精灯上,发生意外事故。
(5)铁丝、纯铁、不锈钢浸泡在同浓度食盐水中,生锈腐蚀大约需要几小时。
一
二
三
三、锌及其化合物性质的探究
1.探究思路
2.探究过程
(1)预测。
一
二
三
(2)探究。
①锌与氧气、硫、盐酸、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液作用的现象。
②氧化锌与盐酸、氢氧化钠溶液作用的现象。
③氢氧化锌与盐酸、氢氧化钠溶液、氨水作用的现象。
④氯化锌溶液性质:测溶液的pH;向其溶液中加一条打磨干净的镁条;向其溶液中分别加氢氧化钠、氨水至过量,观察记录有关现象并解释。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1 金属的活动性
【例题1】 将铁粉、铜粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液,混合于某种容器中充分反应(假定组成容器的物质不参与反应),试判断下列情况下容器中金属离子和金属单质的存在情况。
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有　　　　。
(2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有　　　　。
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有　　　　,可能有　　　　。
(4)若氯化铁有剩余,则容器中不可能有　　　　。
知识点1
知识点2
知识点3
解析:解答本题应首先弄清物质间可能发生的反应,凡相互间能发生反应的物质就不可能(大量)共存,本题涉及的反应有:
(1)若铁粉有剩余,则容器中就不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应。
(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe3+、Fe2+(或Cu、Fe2+)。
(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu,可能有Fe2+。
(4)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu。
知识点1
知识点2
知识点3
答案:(1)Fe3+、Cu2+　(2)Fe3+、Fe2+(或Cu、Fe2+)
(3)Fe、Cu　Fe2+　(4)Fe、Cu
点拨本题是对金属性质的考查。金属的共性是金属原子的还原性、金属离子的氧化性。氧化还原反应的先后顺序:即氧化性强的阳离子先反应,还原性强的金属原子先反应。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点2 探究锌与铝的性质
【例题2】 锌和铝都是活泼金属,其氢氧化物既能溶于强酸,又能溶于强碱,但是氢氧化铝不溶于氨水,而氢氧化锌能溶于氨水,生成[Zn(NH3)4]2+。回答下列问题:
(1)单质铝溶于氢氧化钠溶液后,溶液中铝元素的存在形式为　　　　(用化学式表示)。
(2)写出锌与氢氧化钠溶液反应的化学方程式　　　　。
(3)下列各组中的两种溶液,用相互滴加的实验方法即可鉴别的是　　　　。
①硫酸铝和氢氧化钠　②硫酸铝和氨水　③硫酸锌和氢氧化钠　④硫酸锌和氨水
(4)写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式　　　。试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因　。
知识点1
知识点2
知识点3
解析:因铝、锌性质相似,本题可考查我们在灵活应用铝的性质基础上的知识迁移能力。由于从教科书上学习了Al与NaOH溶液反应的方程式,所以我们可轻松地获得(1)的答案为 Al与碱的反应,推导出Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2↑;利用题干信息中Al(OH)3和Zn(OH)2性质的差异性,可判定①③④滴加顺序不同,现象也不一样;而②不论怎样滴加,现象只有一个,即产生白色沉淀。因Zn(OH)2能溶于过量氨水,不易控制氨水的量,故不适宜在实验室用可溶性锌盐与氨水反应制取Zn(OH)2。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1
知识点2
知识点3
知识点3 物质化学性质的实验探究方案
【例题3】 铁是日常生活中常见的金属,某班同学在学习铁的知识时,有下列问题:
[问题一]铁为何被称为黑色金属
[问题二]CuO在高温下可分解为Cu2O和O2,Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗
(1)对于问题一,同学们上网查找,有两种解释:
A.因为在铁表面有黑色的铁的氧化物,所以叫黑色金属;
B.因为铁的粉末为黑色,铁的氧化物也均为黑色,所以叫黑色金属。
①你认为上述说法中无知识性错误的是　　　。
②若有一黑色粉末,如何鉴别是铁粉还是Fe3O4粉末:　。
③若有一黑色粉末,为铁和四氧化三铁的混合物,如何证明其中有Fe3O4(只要求简述实验方法):　。
知识点1
知识点2
知识点3
(2)对于问题二,同学们准备进行实验探究,他们设想了两种方法:
A.将三氧化二铁高温灼烧,看灼烧前后颜色是否变化;
B.将三氧化二铁高温灼烧,看灼烧前后质量是否变化。
①实验中应将Fe2O3放在　　　　(填仪器名称)中灼烧。
②方法A中,如果高温灼烧后颜色由　　　　变为　　　　,说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗 　　　　(填“能”或“不能”)。理由是　。
③方法B中,如果发生了预期的反应,固体高温灼烧前后质量比应为　　　　,但是,实验结果是固体灼烧前后质量比为30∶29,则高温灼烧后固体生成物是　　　　。
④比较两种方法,你认为较好的方法是　　　　。
知识点1
知识点2
知识点3
解析:这是道探究性的实验题,考查了Fe与Fe3O4的性质及Fe2O3受热分解产物验证实验方案的评价。解题关键是:把握好Fe、Fe3O4、Fe2O3的性质及2Fe2O3 4FeO+O2↑的定量计算。
(1)①B错误,因为Fe2O3是红棕色的;②常用的方法是加酸溶解,金属与稀盐酸反应生成氢气,而Fe3O4与酸反应时没有气泡产生;③鉴别混合物中是否有Fe3O4固体,可以用还原剂将氧化物还原,检验氧化产物,如用氢气还原,则检验是否有水生成,如用CO还原,则检验是否有CO2气体生成。
知识点1
知识点2
知识点3
(2)②因为Fe2O3是红棕色的,FeO是黑色的,若方法A成立,那么颜色变化是由红棕色变为黑色,但从颜色并不能直接判断,因为也可能生成黑色的Fe3O4,6Fe2O3 4Fe3O4+O2↑;③若方法B成立,则下列反应成立:2Fe2O3 4FeO+O2↑,灼烧前后的质量之比为(2×160)∶(4×72)=10∶9,若质量之比是30∶29,则发生了反应6Fe2O3 4Fe3O4+O2↑,最后的分解产物是Fe3O4和O2;④结合两种方法的分析,方法B更严密,此方法涉及了定量计算,而方法A仅仅是定性地从颜色来观察,不严密。
知识点1
知识点2
知识点3
答案:(1)①A
②取黑色粉末少许于试管中,加适量稀盐酸或稀硫酸,若有气泡产生则原黑色粉末为铁,若无气泡产生则原黑色粉末为Fe3O4(其他合理答案也可)
③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应,用无水硫酸铜检测是否有水产生(或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应,用澄清石灰水检测是否有二氧化碳产生)(其他合理答案也可)
(2)①坩埚　②红棕色　黑色　不能　也可能为Fe3O4　③10∶9　Fe3O4　④B
1 2 3 4
1下列有关纯铁的描述正确的是(　　)
A.熔点比生铁的低
B.与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快
C.在潮湿空气中比生铁容易腐蚀
D.在冷的浓硫酸中可钝化
解析:生铁主要是铁与碳的合金。合金的熔点低于成分金属的熔点;生铁与盐酸反应时,铁、碳可以形成原电池,增大了反应速率,同样原理,生铁在潮湿空气中腐蚀较快。铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸会钝化。
答案:D
1 2 3 4
2下列各组金属混合物的质量相同,它们分别与足量盐酸反应,在相同的条件下产生的氢气体积也相同,则其中锌的含量最多的是(　　)
A.锌和铁 B.锌和铝 C.锌和镁 D.锌和钠
解析:在锌、铁、铝、镁、钠5种金属中,因为单位质量的铝生成的氢气最多,所以铝、锌混合时锌的质量分数最大。
答案:B
1 2 3 4
3某化学兴趣小组对奥运会金牌成分提出猜想:甲认为金牌是由纯金制造;乙认为金牌是由金银合金制成;丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成。为了验证他们的猜想,请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误(　　)
A.硫酸铜溶液 B.稀硝酸
C.盐酸 D.硝酸银溶液
解析:利用成分金属的活动性差异加以鉴别。
答案:B
1 2 3 4
4下表是某种常见金属的部分性质:
将该金属投入冷水中无明显变化,投入稀盐酸中可产生大量的无色气体。试回答:
(1)推断该金属可能的一种用途:　　　　　,该金属的活动性比铜　　(填“强”或“弱”)。
1 2 3 4
(2)请自选试剂,设计不同的实验探究该金属与铁的活动性强弱,并完成下表:
解析:本题考查了金属的性质及验证金属活动性的实验设计(利用金属间的置换反应或原电池原理等)。但不能将该金属投入到FeCl3溶液中来判断该金属与铁的活动性强弱。
1 2 3 4
答案:(1)电线电缆(或加热器皿等)　强
(2)(共38张PPT)
课题二　身边化学问题的探究
1.学生通过设计实验方案和实验,测定饮料中的酸含量,探究Vc的还原性,设计Vc含量测定的实验方案,培养学生的滴定实验操作能力。
2.加深对科学探究一般过程的认识,进一步提高提出问题、作出假设、制定并实施探究计划、处理数据和分析探究结果的能力。
3.通过研究Vc实验方案设计的原理,培养学生获取、处理化学信息的能力。
一
二
三
一、探究西红柿是酸性食物还是碱性食物
1.食物的酸碱性
食物的酸碱性与化学上通常所指溶液的酸碱性不同,通常是指摄入的某些食物经过消化、吸收、代谢后变成酸性或碱性“残渣”。这里的酸、碱性实际上是指食物的成酸作用或成碱作用。成酸食物中含有较多碳、氮、硫、磷等成酸元素,成碱食物中则含有较多钾、钠、钙、镁等成碱元素。
2.表示方法
实际测定食物的酸碱度时,可以用100 g食物灰化后的水溶液,所需0.1 mol·L-1酸或碱中和的体积(单位:mL)来表示。酸度取负值,碱度取正值。
一
二
三
3.实验方案
在明确了概念、原理后,根据原理设计方案定性检验,定量测定。
(1)若要确定食物的酸碱性,只需确定食物灰化后水溶液的酸碱性。
(2)若要准确测定食物的酸碱度,则需要用酸碱滴定的方法定量测定食物灰化后水溶液的酸碱度。
一
二
三
上述有关西红柿是酸性食物还是碱性食物的探究,你认为其中最关键的是哪一步 谈谈你对实际问题的探究中会经常遇到未知概念或原理这一现象的认识。
提示:关键的一步是明确食物酸碱性的概念、原理,不事先明确实验基本原理,就不可能选择到正确的探究途径,设计合理的实验方案并得出实验结果。在实际问题的探究中,遇到未知的概念或原理是一种很普遍的现象,在学校所学知识有限,而实际生产、生活中的问题往往需要多方面的知识与方法才能解决,在学习过程中,除积累知识外,更重要的是掌握学习、研究的方法,形成终身学习的能力。
一
二
三
二、含氯消毒液性质、作用的探究
1.研究方法
由消毒液说明中的成分、保存、注意事项等可以得到一定的关于消毒液性质方面的信息。例如,由某消毒液禁止与易燃、易爆及酸性物质存放在一起,可推测其具有强氧化性、能与酸反应;由原液勿接触衣物,易导致脱色,可推测消毒液具有漂白性等。如“84”消毒液的有效成分为NaClO,可根据物质分类知NaClO为弱酸盐,在溶液中可以水解,溶液呈碱性,可与较强的酸溶液反应;根据氯元素化合价又可推测NaClO有较强的氧化性。
一
二
三
2.“84”消毒液、漂白粉化学性质及漂白原理
“84”消毒液的有效成分是NaClO;漂白粉是混合物,有效成分是Ca(ClO)2,商品漂白粉往往含有Ca(OH)2、CaCl2等杂质。它们具有漂白和消毒作用的原因是:NaClO或Ca(ClO)2溶液能与稀酸或空气中的二氧化碳和水反应,生成次氯酸,起到漂白和消毒作用;工业上使用漂白粉要加入少量稀盐酸或醋酸等。
生产漂白粉的过程比较复杂,主要反应如何表示 漂白粉或“84”消毒液漂白原理是什么
提示:2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
Ca(ClO)2+H2O+CO2 CaCO3↓+2HClO,生成的次氯酸能起到漂白和消毒作用。
一
二
三
三、饮料的研究
1.饮料的pH或酸性
许多饮料中含有酸性物质,可以用pH试纸或pH计直接测得饮料的pH;也可以利用酸碱滴定测得饮料中的总酸含量。如果用酸碱滴定法测定饮料的酸含量,多数可以选酚酞作指示剂。对有色饮料要预先做脱色处理,对某些很难脱色的饮料,如可乐,不宜用指示剂法,需用pH计法。
一
二
三
2.饮料中的Vc含量
Vc又称抗坏血酸,是人体必需的一种维生素,但人体自身不能合成Vc。Vc分子是具有6个碳原子的烯醇式己糖内酯,具有较强的还原性,可被I2、O2等氧化剂氧化,其含量可通过在弱酸性溶液中用已知浓度的I2的标准溶液进行滴定。滴定操作应尽快进行,以防止Vc被空气氧化。稀释饮料用新煮沸并冷却的蒸馏水,选用淀粉溶液作指示剂,滴定至溶液呈稳定的蓝色。
用已知浓度的I2的标准液滴定饮料中Vc的含量时应注意什么问题
提示:Vc易被氧化(特别是在碱性条件下)。滴定时加入少量醋酸使溶液呈弱酸性,可减少Vc的副反应。但滴定仍应尽快进行,以防Vc被氧化。
一
二
一、含氯消毒液的性质、作用探究及实验注意事项
1.研究消毒液的灭菌作用
从培养箱中取出适量样品,在显微镜下观察样品中细菌的含量,然后在样品上滴加几滴含氯消毒液,再在显微镜下观察样品中细菌的含量,并比较滴加含氯消毒液前后样品中细菌的含量变化。
现象:滴加含氯消毒液前样品中细菌数目较多,滴加含氯消毒液后细菌数目大幅度减少。
结论:含氯消毒液具有良好的杀菌消毒效果。
一
二
2.探究消毒液的性质
一
二
一
二
3.实验注意事项
实验过程中注意消毒剂的安全使用,含氯消毒液一般具有强氧化性,与某些有机物混合可能发生爆炸,如“84”消毒液原液与酒精混合后,加少量的酸可能会爆炸燃烧;消毒液对人体和金属有较强的腐蚀性。调配或使用时应打开门窗,保持空气流通。由于含氯消毒液有一定的刺激性,最好佩戴口罩和手套进行操作。在动手实验前应充分进行实验方案的讨论与安全评价。在实验前充分预见实验中可能出现的问题,控制好试剂浓度与使用量。
一
二
二、饮料中Vc含量的测定
1.饮料中Vc含量的测定应注意的问题
(1)饮料中Vc的含量在100~1 000 mg·L-1左右,滴定时,不必加水稀释,以防体积过大。
(2)使用0.05 mol·L-1的I2标准溶液,若浓度略大,消耗标准液少于10 mL,误差会较大,可将浓度降低为0.01 mol·L-1,使消耗的标准液体积大于10 mL,减少误差。
(3)实验选用黏度不太大的果汁。
(4)为防止Vc被氧化:应加入醋酸溶液使之呈酸性,操作速度要快。
一
二
2.测定Vc含量过程中的干扰因素及排除方法
一
二
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1 有关含氯消毒液的考查
【例题1】 某化学兴趣小组的同学买来一瓶“84”消毒液,请大家与他们一同来研究以下问题:
(1)此瓶“84”消毒液的说明书上这样写道:“本品为无色液体,呈碱性……”,请你推测它的有效成分　　　　(填序号)。
A.Cl2 B.H2O2
C.NaClO D.KMnO4
知识点1
知识点2
知识点3
(2)该化学兴趣小组的同学在瓷碗中盛放20 mL的“84”消毒液,露置在阳光充足的室内,他们对“84”消毒液的消毒效果和组成成分的变化进行了研究。得出数据如下:
由图1和图2可知“84”消毒液暴露在空气中半小时后,其主要溶质是　　　　,用化学方程式表示其中变化的主要原因　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
知识点3
(3)该化学兴趣小组的同学备选了酚酞溶液对“84”消毒液的性质进行实验检验,请你帮助他们完成实验报告:
(4)该化学兴趣小组同学上网查询有关“84”消毒液的信息时,发现这样一则消息:有一家庭主妇把“84”消毒液和清洁剂(呈酸性、含Cl-)都倒出一些混合在一起使用。过了一会儿,她就晕倒在房间里了。这几位同学感到迷惑不解。请你用离子方程式帮助他们解开这一悬念:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1
知识点2
知识点3
知识点1
知识点2
知识点3
知识点2 饮料的研究
【例题2】 维生素C是一种水溶性维生素(其水溶液呈酸性),它的分子式是C6H8O6。人体缺乏维生素C易得坏血症,所以维生素C又称抗坏血酸。维生素C易被空气中的氧气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都含维生素C,如新鲜的橙汁中维生素C的含量在500 mg·L-1左右。某校课外活动小组测定了某品牌的软包装橙汁中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告。(请填写有关空白)
(1)测定目的:测定××牌软包装橙汁维生素C的含量
(2)测定原理:C6H8O6+I2 C6H6O6+2H++2I-
(3)实验用品及试剂:
①仪器和用品:(自选,略)
②试剂:指示剂　　　　(填名称)、浓度为7.50×10-3 mol·L-1标准碘溶液、蒸馏水等。
知识点1
知识点2
知识点3
(4)实验过程:
①洗涤仪器,检查滴定管是否漏水,润洗后装好标准碘溶液待用。
②打开橙汁包装,目测:颜色——橙黄色,澄清度——好。用　　　　(填仪器名称)向锥形瓶中移入20.00 mL待测橙汁,滴入2滴指示剂。
③用左手控制滴定管的　　　　(填部位),右手摇动锥形瓶,眼睛注视　　　　　,直到滴定终点。滴定至终点的现象是　　　　　　　　　。
(5)数据记录与处理:
(请在下面空白处设计数据记录和数据处理的表格,不必填数据)
知识点1
知识点2
知识点3
解析:滴定时,反应是否完全是通过指示剂变色来表现的,因此必须选择合适的指示剂。根据实验原理可知,用淀粉溶液作指示剂(利用淀粉遇I2变蓝的性质)。根据中和滴定实验步骤,滴定前须装好标准液和待测液。题目要求量取20.00 mL的待测橙汁,根据量取精度要求和橙汁的性质(显酸性),必须选用酸式滴定管或移液管。在滴定过程中,左手控制滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛密切注视锥形瓶中的溶液,观察溶液是否变色(这是滴定过程中相当关键的一环)。解答实验过程③时,必须搞清原理,是哪种溶液向哪种溶液中滴入,否则可能答错。正确的是:溶液蓝色不褪色,而不是蓝色褪去。必须注意的是:维生素C容易被空气中的氧气氧化,因此实验时不宜剧烈摇动锥形瓶,以尽量减少维生素C被氧化的可能。当锥形瓶中的溶液恰好由无色变为蓝色时,滴定终点出现。
知识点1
知识点2
知识点3
由于该实验为定量实验,为减少偶然误差,滴定实验必须重复两次以上,且在数据处理时,取两次或多次数据的平均值。在设计记录数据表格时,必须体现这样的要求。
知识点1
知识点2
知识点3
答案:(3)②淀粉溶液　
(4)②酸式滴定管或移液管　
③活塞　锥形瓶中的溶液　溶液由无色突然变为蓝色,且半分钟不褪色
(5)
知识点1
知识点2
知识点3
点拨这是一道综合性很强的探究性实验试题。题目给定了实验目的、原理及过程,要求对实验用品、实验过程、数据处理以及问题讨论等方面进行分析、研究。解题时,必须善于把中和滴定原理、方法等知识迁移过来。
知识点1
知识点2
知识点3
知识点3 定量分析方案设计
【例题3】 为测试一铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值):
方案一:将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况);
知识点1
知识点2
知识点3
请回答下列问题:
(1)配平下面的化学方程式:
(2)在滴定实验中不能选择　　　　　　　式滴定管,理由是　　　　　　　　　。
(3)根据方案一和方案二测定的结果计算,铁片中铁的质量分数依次为　　　　　　和　　　　　。(铁的相对原子质量以55.9计)
(4)若排除实验仪器和操作的影响因素,试对上述两种方案测定结果的准确性作出判断和分析。
①方案一　　(填“准确”“不准确”或“不一定准确”),理由是　;
②方案二　　(填“准确”“不准确”或“不一定准确”),理由是　。
知识点1
知识点2
知识点3
解析:(1)利用氧化还原反应中的得失电子数相等,配平化学方程式。
(2)由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能腐蚀碱式滴定管的乳胶管,因此不能选择碱式滴定管。
(3)根据方案一中的测量结果计算:
根据方案二中的测定结果计算:
根据(1)中化学方程式可得关系式:
知识点1
知识点2
知识点3
2KMnO4~10FeSO4~10Fe
n(Fe)=5n(KMnO4)
=5×0.020 00 mol·L-1×0.025 00 L
=0.002 5 mol
知识点1
知识点2
知识点3
答案:(1)2　10　8　5　2　1　8
(2)碱　KMnO4是强氧化剂,它会腐蚀碱式滴定管的乳胶管
(4)①不一定准确　如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属,会导致结果偏高;如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的,但不产生氢气的铁的氧化物,会导致结果偏低;如果上述情况均不存在,则结果准确　②不一定准确　如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属,生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化,会导致结果偏高;如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物,生成的Fe3+在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化,会导致结果偏低;如果上述情况均不存在,则结果准确
点拨本题考查了对实验原理的理解以及数据处理能力。
1 2 3 4
1人体血红蛋白中含有Fe2+,如果误食亚硝酸盐,人会中毒,因为亚硝酸盐会使血红蛋白中的Fe2+转变成Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与氧气结合的能力。服用维生素C可缓冲亚硝酸盐中毒。这说明维生素C具有(　　)
A.酸性 B.碱性
C.氧化性 D.还原性
解析:亚硝酸盐会使Fe2+转变为Fe3+,服用维生素C可缓冲症状,说明维生素C具有还原性。
答案:D
1 2 3 4
2一定条件下新制的氯水中,加入少量下列物质,能使HClO的浓度增大的是(　　)
①CaCO3(固)　②AgNO3(1 mol·L-1)　③蒸馏水
④Na2S(固)
A.①② B.②④
C.②③ D.①④
答案:A
1 2 3 4
3下列有关食物酸碱性的叙述中正确的是(　　)
A.味觉上具有酸味的食物就是酸性食物
B.食物的酸碱性与化学上的酸碱性是同一个概念
C.人体虽有自动调节酸碱性的功能,但仍需通过选择酸碱性食物来控制
D.常见的食物中,蛋白质、油脂属于碱性食物,蔬菜、水果属于酸性食物
1 2 3 4
解析:食物的酸碱性与化学上的酸碱性是不同的概念,食物的酸碱性并非指味道而言,而是指食物在体内最终代谢产物的性质。凡最终代谢产物为碱性物质的食物就是碱性食物,如蔬菜、水果等多含钾、钠、钙、镁等盐类,在人体内代谢后生成碱性物质,使体液呈弱碱性,因此这类食物习惯上称为碱性食物。凡代谢产物呈酸性的食物则称为酸性食物,如蛋白质在体内的最终产物是酸性物质,因此蛋白质属于酸性食物。根据上述分析可知,A、B、D均错误。虽然人体有自动缓冲系统,使血液的pH保持在正常范围内,但这种自身控制能力有限,需要通过选择不同的食物来保持人体内的酸碱平衡,C正确。
答案:C
1 2 3 4
4某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下:主要有效成分为次氯酸钠,有效氯含量8 000~10 000 mg·L-1,可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒,对彩色织物可能有褪色作用。本品须密封,置阴凉暗处保存。
请完成以下填空:
(1)推测该消毒液的酸碱性:　　　,原因是　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(2)该消毒液可能具有的化学性质有　　　　　　　　　　(填两项)。
(3)从该消毒液的保存要求分析,导致其失效的外界因素主要是　　　　　　　　　。
1 2 3 4
解析:次氯酸钠为强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,水解反应的离子方程式为ClO-+H2O HClO+OH-;该消毒液可能具有的化学性质从氧化性、漂白性、不稳定性中任选两项即可;根据“本品须密封,置阴凉暗处保存”,结合次氯酸钠的性质可知,导致其失效的外界因素主要是CO2等酸性气体、光和热等。
答案:(1)碱性　ClO-+H2O HClO+OH-
(2)氧化性、漂白性、不稳定性(任选两项)
(3)CO2等酸性气体、光和热等(共37张PPT)
课题三　综合实验设计(选学)
1.鼓励学生在实验设计中从实验原理、装置组合、实验步骤等方面对实验进行创新设计。
2.培养学生在实验操作中,合理巧妙地组织和改进实验操作顺序和方法。
3.培养学生对实验现象进行化学用语化、表格化、线图化处理,并对其进行合理的理论说明,发现新问题。
4.在实验创新过程中使学生体验创新的乐趣。
一
二
一、启普发生器
1.启普发生器由球形漏斗、容器、导气管三部分组成。
2.工作原理(以稀硫酸和锌粒制H2为例):打开活塞,容器内压强与外界大气压相同,球形漏斗内的稀硫酸流到容器内,与锌粒接触,产生氢气;关上活塞后,氢气继续生成,此时容器内的压强大于外界大气压,压力将酸液压回球形漏斗,使酸液与锌粒脱离接触,氢气不再产生。
3.适用范围:块状固体与液体试剂在常温条件下制取气体。如氢气、二氧化碳、硫化氢等气体。
4.使用前应先检查装置的气密性,方法是:打开活塞,向球形漏斗中加水,当水充满容器下部的半球体时关闭活塞,继续加水,使水上升到球形漏斗中;静置片刻,观察水面是否下降,如下降说明漏气,反之不漏气。
一
二
二、化学实验中气压差的应用
1.喷泉实验
喷泉原理
一
二
2.气球“自胀”
如图所示,准备好装置和试剂,确信烧瓶塞紧后,将滴管内水滴入烧瓶,观察到的现象是烧瓶内的气球膨胀,原因是滴入水后,大量气体溶解于水,使烧瓶内压强减小,小于大气压,利用大气压使气球在烧瓶内膨胀。
一
二
3.U形气压计
用玻璃管弯制成的U形管、T形管、软胶管、弹簧夹等连接成如图所示装置,U形管中加入适量红色溶液,即得简易U形气压计。
将此装置用于以下实验:
(1)溶解热效应、反应热效应实验。
实验时,先按图示将实验装置连接好。在U形管内加入少量品红溶液(或红墨水)。打开T形管上的弹簧夹,使U形管内两边的液面处于同一水平面,再夹紧弹簧夹。然后将A逐滴滴入B中,观察现象。
一
二
用上图所示装置实施放热、吸热反应的方法及现象如下表所示:
一
二
一
二
(2)证明、测定空气中的氧气参与氧化还原反应实验。
将铁钉放在如下图所示的试剂瓶中,用饱和食盐水浸泡,过一段时间观察,U形管中液面左高右低,说明发生的是吸氧腐蚀,相关的电极反应式为负极:2Fe-4e- 2Fe2+;正极:O2+2H2O+4e- 4OH-。
可见,此装置的应用可以归纳为两类:有气体量的变化(增加或减少)的实验,如上述实验(2)(填序号,下同);有温度变化从而使气体体积发生变化的实验,如上述实验(1)。
一
二
一、化学实验设计的要求
设计一个实验应从以下几方面入手:根据实验目的,阐明实验原理,选择合适的仪器和药品;根据实验的特点,设计实验装置,画出装置图;根据实验的要求,设计可行的操作步骤和观察重点,分析实验中应注意的事项;实验结束后应写出完整的实验报告。在设计实验时,应在各种所设计的方案中,通过对比和归纳,选择出具有安全性好、药品易得、操作简便、装置简单而现象明显的最佳方案。
一个实验目的的达到,往往有多个可以选择的方案,但我们总是选择最优的实验方案。实验方案的选择要遵循以下原则:
一
二
1.科学性
科学性是化学实验方案设计的首要原则。所谓科学性是指实验原理、实验操作程序和方法必须正确。例如,鉴别Na2SO3和NaI,在试剂的选择上就不宜选用硝酸等具有氧化性的酸,在操作程序的设计上,应取少量固体先溶解,然后再取少量配成的溶液,接着再加入试剂,而不能将样品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入试剂。
(1)实验原理的科学性。
例如检验SO2中是否含有CO2,如果把气体直接通入澄清石灰水中检验,由于SO2也会使澄清石灰水变浑浊,因此无法判断气体中是否含有CO2。正确的实验方案图示为:
一
二
以上实验中,如果在品红溶液不褪色的情况下,澄清石灰水变浑浊,可以判断气体中含有CO2,否则没有CO2。
一
二
(2)操作程序和方法的科学性。
请看下列除杂方法:
a.用点燃法除去CO2中混有的少量CO;
b.用加入乙醇、浓硫酸加热的方法除去乙酸乙酯中的少量乙酸。
如果单从化学原理方面去看,以上两个实验方案是没有问题的,因此许多同学在实验设计上对于这种思路也是乐此不疲,其实这些实验方案是根本无法实施的。方案a中,在大量CO2氛围下的少量CO是不可能被点燃的;同时点燃必然还引入空气或O2等杂质;方案b中,自然要引入乙醇和浓硫酸,同时由于反应可逆,此法也不可能除尽乙酸。
一
二
方案a正确的方法是:
方案b正确的实验方法是用饱和Na2CO3溶液洗涤后进行分液操作。
2.安全性
实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。如果必须使用,应在所设计的化学实验方案中详细写明注意事项,以防造成环境污染和人身伤害。
一
二
3.可行性
实验设计要符合实际,药品、仪器等应是中学实验室能提供的。当然,实验是否可行,关键还是在于设计。
例如,乙烷气体中含有少量乙烯杂质,如何除去 有同学设计用加入H2的方法让乙烯转化为乙烷,反应原理:
但H2的量难以控制,且所采用的催化剂条件在当前的中学化学实验室是难以达到的。因此我们通常采用比较简单的用溴水洗气、浓硫酸干燥的方法。大多数气体中的杂质一般都是通过液体或固体吸收来除去的。
一
二
4.简约性
实验设计应尽可能简单易行,应采用简单的实验装置、用较少的实验步骤和实验药品,并能在较短的时间内完成实验。
对同一个化学实验,可以设计出多种实验方案,并对它们进行选择。选择采用的实验设计方案,应具有效果明显、操作安全、装置简单、用药少、步骤少、时间短等优点。
例如,欲鉴别0.5 mol·L-1的KCl溶液、(NH4)2SO4溶液、H2SO4溶液、氨水四瓶无色溶液。尽管有多种实验方案,但用pH试纸鉴别无疑是最简单的。
一
二
二、具有特殊作用的实验改进装置
1.为使分液漏斗中的液体能顺利流出,可用橡皮管连接成连通装置:
一
二
2.为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗末端套一支小试管:
一
二
3.下图中的装置使用方便,可以随时使反应发生或停止:
一
二
4.下图装置可测量气体体积:
知识点1
知识点2
知识点1 实验中的气压差
【例题1】 为探究CO2与NaOH确实发生了化学反应,某实验小组的同学设计了下列4种实验装置,请回答下列问题:
知识点1
知识点2
(1)选择实验装置③,简述出现的实验现象以及产生该实验现象的原因:　。
(2)某同学质疑上述所有实验设计,该同学质疑的依据是　。
(3)在原实验④的基础上,请你设计实验证明CO2和NaOH肯定发生了化学反应。　。
解析:本题考查了CO2的性质,CO2能与NaOH反应,且CO2能溶于水。CO2与NaOH反应生成Na2CO3,可用CaCl2溶液检验生成物。
答案:(1)气球变大;CO2与NaOH反应,使锥形瓶内压强减小
(2)上述四种装置只能说明CO2减少(也可能是CO2溶解于水所致),并不能说明CO2一定与NaOH发生了反应
(3)取上述实验后的液体,滴加CaCl2溶液,若出现白色沉淀,说明原实验中生成了
知识点1
知识点2
点拨装置内温度升高、气体物质的量增多都会使气体压强增大。
知识点1
知识点2
知识点2 综合实验设计
【例题2】 在一定条件下用普通铁粉与水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol·L-1的盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。
知识点1
知识点2
知识点1
知识点2
填写下列空白:
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是　;
实验时先加热B一段时间,再对A进行加热。分析下列装置的作用:
烧瓶B的作用是　;
烧瓶C的作用是　;
在试管D中收集得到的主要是　。
(2)实验时,U形管G中应加入的试剂是　　　　　　　　　　　　　　　　　;长颈漏斗H中应加入　　　　　　　　　　　　。
(3)第二套装置中,在实验时需要加热的仪器是　　　　(填该仪器对应的字母)。
(4)试管E中发生反应的化学方程式是　　　　　　　。
知识点1
知识点2
(5)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须　　　　　　　;E管中的反应开始后,在F出口处应　　　　　　　　　　　　。
解析:从第一套装置来看,用排水法收集的气体应是难溶性气体,可推知是H2,所以B是水蒸气发生器,A中发生:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。C是安全瓶,防止停止加热时,水槽中的水倒吸入A中使A试管炸裂。第二套装置是H2与铁的氧化物反应制取“引火铁”的装置,I是H2发生器,用锌粒与6 mol·L-1盐酸反应。
知识点1
知识点2
在E试管加热之前必须检验H2的纯度,若H2中混有空气,当达到爆炸极限时,则会发生爆炸。检验H2纯度时,用试管在F口处收集H2,再进行检验。制得的H2必须干燥,否则还原出来的铁又会与水蒸气反应,生成铁的氧化物。因此在H2发生装置与还原铁的氧化物装置之间加一个干燥装置——U形管,U形管内可盛碱石灰、氧化钙或固体NaOH等碱性固体干燥剂,它既可干燥H2,又可除去混在H2中的氯化氢气体。纯净的H2在E管内还原Fe3O4,未参加反应的H2从F口排出,并被点燃。
知识点1
知识点2
答案:(1)普通铁粉(或铁粉)　作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)　防止水倒吸(或用作安全瓶)　氢气
(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性干燥剂)　6 mol·L-1盐酸　(3)E
(4)Fe3O4+4H2 3Fe+4H2O
(5)检验氢气的纯度　点燃氢气
点拨本题是一道基于Fe与水蒸气高温下产生H2和Fe3O4,及H2还原Fe3O4生成Fe和H2O两原理而设计的实验题。符合课程标准强调实验探究及树立实验安全意识的要求。本题给出的实验装置不完整,也未指明仪器中所加的试剂,这就为本题的解答增大了难度。因此需要利用信息观察、全面分析,整体思维,逻辑推理,得出合理的结论。
1 2 3 4
1如图的装置中,干燥的烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是(　　)
A.CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉
B.NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉
C.H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉
D.HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉
解析:CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很 小(比在水中更小),不能形成喷泉;NH3溶 于水形成氨水,使酚酞变红;H2S与CuSO4反 应生成黑色沉淀 CuS;HCl与AgNO3反应生成白色沉淀 AgCl,B、C、D项均正确。
答案:A
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2下列实验方案不合理的是(　　)
A.制硫酸和氢氧化钠:可用如图所示装置
C.检验Fe(NO3)2试样是否变质:取少量试样加水溶解,用稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液
D.乙醛的氧化:在试管里加入10%的NaOH溶液2 mL,滴入2%的CuSO4溶液4~6滴,振荡后加入乙醛溶液0.5 mL,加热至沸腾
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答案:C
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3下图为实验室制氢气的简易装置。若在加稀硫酸时,发现锌粒与稀硫酸没有接触,而稀硫酸准备的又不够了,为使该反应顺利进行,则可以从长颈漏斗中加入的试剂是(　　)
①食盐水　
②KNO3溶液　
③适量硫酸铜稀溶液　
④Na2CO3溶液　
⑤CCl4　
⑥浓氨水
A.①③⑤ B.②⑥
C.③⑤ D.①②④
1 2 3 4
解析:原装置是锌粒与稀硫酸反应制氢气,从长颈漏斗中加入的试剂不能消耗硫酸,不能引发产生其他气体的副反应。Na2CO3溶液、浓氨水会消耗稀硫酸,KNO3溶液会与锌粒、稀硫酸共同反应产生一氧化氮气体。可以选用的是食盐水、适量硫酸铜稀溶液、CCl4,适量硫酸铜稀溶液还会加快反应生成氢气的速率。
答案:A
1 2 3 4
4某化学课外兴趣小组为探究铜与浓硫酸的反应情况,用下图所示装置进行有关实验。请回答:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。
(2)装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体,这种液体是　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　。
1 2 3 4
(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是　。B中应放置的液体是　　(填入正确选项前的字母)。
A.水 B.酸性KMnO4溶液
C.浓溴水 D.饱和NaHSO3溶液
(4)实验中,取一定质量的铜片和一定体积18 mol·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直到反应完毕,发现烧瓶中还有铜片剩余,该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解,其原因是　　　。
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是　　　　(填入正确选项前的字母)。
A.铁粉 B.BaCl2溶液
C.银粉 D.Na2CO3溶液
1 2 3 4
解析:(3)由于装置B的作用是贮存多余的气体,故该液体不宜溶解SO2,也不能与SO2反应,故选D(饱和NaHSO3溶液)。(4)②证明有余酸,加铁粉有氢气产生,加入Na2CO3有CO2产生,而加BaCl2溶液,只能证明
答案:(1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)NaOH溶液　吸收多余的二氧化硫,防止污染空气
(3)试剂瓶中液面下降,而长颈漏斗中液面上升　D
(4)①反应过程中浓硫酸被消耗,逐渐变稀,而铜不与稀硫酸反应　②AD(共14张PPT)
单元整合
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1(四川理综)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比,设计了如下实验流程:
实验中,先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气,再连接洗气瓶和气体收集装置,立即加热氧化铜。反应完成后,黑色的氧化铜转化为红色的铜。
下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置,D为盛有浓硫酸的洗气瓶。
1 2
甲小组测得:反应前氧化铜的质量m1 g、氧化铜反应后剩余固体的质量m2 g、生成氮气在标准状况下的体积V1 L。
乙小组测得:洗气前装置D的质量m3 g、洗气后装置D的质量m4 g、生成氮气在标准状况下的体积V2 L。
请回答下列问题:
(1)写出仪器a的名称:　　　　　　　。
(2)检查A装置气密性的操作是 　。
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(3)甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气,请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中。
(4)甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为　　　　　　。
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(5)乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值,其原因是　　　　　　　　　　　　　。为此,乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器,重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积,得出了合理的实验结果。该药品的名称是　　　　　　　。
1 2
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答案:(1)圆底烧瓶
(2)连接导管,将导管插入水中;加热试管,导管口有气泡产生;停止加热,导管内有水回流并形成一段稳定的水柱
(3)①(NH4)2SO4+Ca(OH)2 2NH3↑+2H2O+CaSO4
②B
(4)5V1∶7(m1-m2)
(5)浓硫酸吸收了未反应的氨气,从而使计算的氢的量偏高　碱石灰(氢氧化钠、氧化钙等)
1 2
2(福建理综)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
【探究一】
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是　。
(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+应选用　　　　(填序号)。
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液
c.浓氨水 d.酸性KMnO4溶液
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②乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:
SO2+Br2+2H2O 2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为　　　　。
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【探究二】
分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。
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(3)装置B中试剂的作用是　。
(4)认为气体Y中还含有Q的理由是　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
(5)为确认Q的存在,需在装置中添加M于　　　(选填序号)。
a.A之前 b.A—B间
c.B—C间 d.C—D间
(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是　　　　　　　。
(7)若要测定限定体积气体Y中H2的含量(标准状况下约有28 mL H2),除可用测量H2体积的方法外,可否选用质量称量的方法 做出判断并说明理由 　。
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解析:本题以元素化合物为载体考查了化学实验的设计与评价。(1)浓硫酸会使铁钝化,钝化生成的致密的氧化物保护膜与硫酸铜溶液不反应。(2)亚铁离子的检验可利用其还原性,用酸性高锰酸钾溶液检验,若酸性高锰酸钾溶液褪色则含有亚铁离子,反之则不含。因原溶液中可能含有三价铁离子,故不能用a;铁与三价铁离子反应生成亚铁离子,故不能选b;浓氨水与三价铁离子生成的氢氧化铁会干扰二价铁离子的检验,故不选用c。根据硫元素守恒可求得二氧化硫的体积分数为 (3)(4)该铁钉为碳素钢,其中含有碳元素,由于浓硫酸可与碳反应生成二氧化碳,故二氧化硫中混有的气体除氢气外还可能有二氧化碳,在检验二氧化碳之前要除去二氧化硫以免干扰二氧化碳的检验。用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,再用品红溶液检验二氧化硫是否除尽。
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(5)检验二氧化碳用澄清石灰水,应放于B、C之间。澄清石灰水变浑浊说明含有二氧化碳。(6)若含有氢气,则氧化铜被还原由黑变红,无水硫酸铜吸水变蓝。(7)托盘天平精确度低,且题给氢气质量很小,故用托盘天平无法称量,用分析天平可以。
答案:(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)
(2)①d　②66.7%(或其他合理答案)
(3)检验SO2是否除尽
(4)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(5)c
(6)D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝
(7)否,用托盘天平无法称量D或E的差量,可用分析天平称量D或E的差量