選修4課本實驗講解

1、化學反應原理教材實驗小結(jié)實驗2-1 ( 18頁) 按圖安裝兩套裝置，在錐形瓶內(nèi)各盛有2g鋅粒（顆粒大小基本相同），通過分液漏斗分別加入40mL 1mol/L和40mL 4mol/L的硫酸，比較二者收集10mL H2所用的時間。加入試劑反應時間/min反應速率/mL·min-1mol/L H2SO44mol/L H2SO4對于鋅粒和硫酸的反應，測定反應速率的方法不止一種，如測量溶液中H+濃度的變化，測量鋅粒質(zhì)量的變化，甚至使用一些物理儀器測量溶液的電導變化、反應的熱量變化等，都可以比較出二者的反應速率的不同。實驗2-2 ( 20頁)取兩支試管，各加入4mL 0.01mol/L的KMnO

2、4溶液，然后向一支試管中加入0.1mol/L H2C2O4（草酸）溶液2mL，記錄溶液褪色所需的時間；向另一支試管中加入0.2mol/L H2C2O4溶液2mL，記錄溶液褪色所需時間。實驗中發(fā)生了如下反應：2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2+ 8H2O（1）KMnO4溶液的濃度不要大，否則溶液顏色過重，需要草酸的量及褪色時間都要發(fā)生相應變化。配制成0.01 mol·L-1比較合適。KMnO4溶液要用硫酸酸化。（2）為保證KMnO4溶液的紫紅色徹底褪去，本實驗中草酸用量分別過量了1倍和3倍，可以調(diào)整草酸用量，探求更好的實

3、驗效果。（3）實驗開始時溶液褪色較慢，由于反應中生成的Mn2+具有催化作用，隨后褪色會加快。實驗2-3 ( 21頁)取兩支試管各加入5mL 0.01mol/L Na2S2O3；另取兩支試管各加入5mL 0.1mol/L H2SO4；將四支試管分成兩組（各有一支盛有Na2S2O3和H2SO4的試管），一組放入冷水中，另一組放入熱水中，經(jīng)過一段時間后，分別混合并攪拌。記錄出現(xiàn)渾濁的時間。實驗中反應的化學方程式為：Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S+ H2O本實驗所用的冷水用自來水即可，若用冰水混合物溫度更低，出現(xiàn)渾濁的時間更長，更利于比較。為了便于比較，使渾濁程度

4、相同，可在試管背后做一個黑色標記，以其被遮住為準。最好用體育比賽用的秒表來連續(xù)計時。實驗2-4 ( 22頁)實驗裝置如圖所示，錐形瓶內(nèi)盛有10mL左右10%的H2O2，雙孔塞上插有短導管和漏斗，短導管里插有帶余燼的木條。開始時余燼沒有明顯變化，經(jīng)漏斗向錐形瓶內(nèi)加入少量MnO2后，試管中迅速產(chǎn)生大量氣泡，余燼復燃。MnO2的催化反應，根據(jù)H2O2的濃度來調(diào)整木條余燼距離液面的高度，直接使用濃度較高的（30%）H2O2時，余燼距離液面遠些（3 cm左右），否則會因泡沫過多而使余燼熄滅。開頭帶余燼的木條懸在液面上沒有明顯變化（說明H2O2沒有明顯分解），從漏斗加入MnO2粉末后，立刻看到木條余燼復燃

5、，說明瓶中有大量氣體逸出（突顯了催化劑的作用）。H2O2濃度較低時余燼離液面應近些（2 cm左右），以免實驗現(xiàn)象不明顯。實驗時要把準備工作做好，當把帶余燼的木條放入錐型瓶時，要迅速從漏斗撒入MnO2粉末，不要讓余燼在瓶內(nèi)停留時間過長，以免煙多影響觀察?？茖W探究 ( 23頁)1在2支大小相同的試管中，各裝入2mL約5%的H2O2溶液，分別滴入1mL 0.1 mol/L FeCl30.1 mol/L CuSO4溶液（注意：滴管懸空放在試管的上方），比較H2O2分解速率。向5%的H2O2中滴入FeCl3或CuSO4溶液時都有細小氣泡產(chǎn)生，滴入FeCl3溶液產(chǎn)生的氣泡更快些，說明催化劑是有選擇性的?？?/p>

6、以參考【實驗2-1】把本實驗變成一個定量實驗。2在2支大小相同的試管中，各裝入4mL0.01 mol/L KMnO4溶液和2mL0.1 mol/LH2C2O4；再向其中一只試管加入一粒黃豆粒大的MnSO4。記錄褪色時間。本實驗是【實驗2-2】的延續(xù)。由于Mn2+對KMnO4的氧化作用有催化功能，所以加入Mn2+的試液中的顏色褪色明顯快些。反應機理可能如下：Mn()+Mn() Mn()+Mn()Mn()+Mn() 2Mn()Mn()+Mn() 2Mn()Mn()與C2O42-生成一系列絡(luò)合物，MnC2O4+、Mn(C2O4)2-、Mn(C2O4)33-等，它們慢慢分解為Mn()和CO2。MnC2

7、O4+ Mn2+CO2+ ·CO2-Mn()+·CO2- Mn2+CO2總反應為：2MnO4-+5C2O42-+16H+ 2Mn2+5CO2+8H2O3取2支大小相同的試管，各放入5mL淀粉溶液和兩滴碘水。分別兩試管中加入1mL2mol/L硫酸，1mL唾液。震蕩觀察催化效果。淀粉在酸的催化下可以水解生成葡萄糖 如果欲達到使淀粉水解完全的目的，需要很長時間；在淀粉溶液中加入碘水后，淀粉溶液變藍。實驗時，把另一支試管中事先備好的唾液倒入淀粉和碘水的混合溶液中，稍加振蕩，藍色迅速褪去。這是由于唾液中含有一種淀粉酶，它在很溫和的實驗條件下，具有很高的催化活性。本實驗進一步

8、說明了催化劑有選擇性。實驗2-5 ( 26頁) 已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡：Cr2O72 + H2O 2CrO42 + 2H+；K2Cr2O7為橙色，K2CrO4為黃色。取兩支試管各加入5mL 0.1mol/L K2Cr2O7溶液，然后按下表步驟操作，觀察并記錄溶液顏色變化。步驟滴加310滴濃H2SO4滴加1020滴6 mol/LNaOHK2Cr2O7溶液K2Cr2O7是橙紅色晶體。為了使溶液的體積變化忽略不計，加酸和堿的濃度都要大些，以使加入量不多，且可避免生成多酸。可以在滴入酸觀察溶液顏色變化后，再滴入堿液，進行顏色對比。使學生留下清晰的印象。實驗2-6 ( 27頁)向盛有5

9、 mL 0.005mol/L FeCl3溶液的試管中加入5 mL 0.01mol/L KSCN溶液，溶液顯紅色。在這個反應體系中存在下述平衡：Fe3 3SCN Fe(SCN)3 （紅色）。（1）將上述溶液均分置于兩支試管中；向其中一支試管中加入飽和FeCl3溶液4滴，充分振蕩，觀察溶液顏色變化；向另一支試管滴加4滴1 mol/L KSCN溶液，觀察溶液顏色變化。（2）向上述兩支試管中各滴加0.01mol/LNaOH溶液35滴，觀察現(xiàn)象。編號12步驟（1）滴加飽和FeCl3溶液滴加1 mol/L KSCN溶液現(xiàn)象步驟（2）滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液現(xiàn)象在0.005 mol/L的FeCl3溶

10、液中加入0.01 mol/L的KSCN溶液，振蕩，所得溶液的紅色較淺。本實驗的關(guān)鍵是第一次獲得的Fe(SCN) 3溶液濃度要小，然后滴加濃的FeCl3、KSCN溶液時才會有明顯的顏色變化。因為Fe(OH) 3的溶解度非常小，滴加NaOH溶液后發(fā)生反應Fe3+3OH- = Fe(OH) 3，使溶液中的Fe3+濃度降低，混合液的顏色變淺。NaOH溶液不要加入過多，只要使溶液的紅色變淺即可。實驗2-7 ( 28頁) NO2球浸泡在冰水、熱水中，觀察顏色變化。2NO2(g) N2O4(g) H = -56.9kJ/mol 紅棕色 無色實驗時，可把NO2的平衡球在熱水和冰水中交替進行浸泡，觀察顏色變化。

11、實驗3-1 ( 40頁)分別試驗等體積等濃度的鹽酸、醋酸溶液與等量鎂條的反應；并測這兩種酸的pH。1mol/L HCl1mol/L CH3COOH與鎂條反應的現(xiàn)象溶液的pH實驗中應強調(diào)以下知識點：（1）HCl和CH3COOH都是電解質(zhì)，在水溶液中都能發(fā)生電離；（2）鎂無論是與鹽酸還是醋酸反應，其實質(zhì)都是與溶液中的H+反應；（3）由于酸液濃度、溫度、體積均相同，且鎂條的量也相同，因此，實驗中影響反應速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通過對溶液pH的測定也能證實這一點；（4）pH的實際意義是指溶液中c(H+）的負對數(shù)，以利于學生對鹽酸中HCl的完全電離有更為確切的理解。據(jù)此，可通過實驗現(xiàn)象得

12、出結(jié)論：（1）由于鎂與鹽酸反應速率較大，表明同體積、同濃度的鹽酸比醋酸溶液中c(H+)大，并由此推斷：在水溶液中，HCl易電離，CH3COOH較難電離；（2）由于相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸溶液的pH小，且鹽酸的物質(zhì)的量濃度與鹽酸中H+濃度幾乎相等，表明溶液中HCl分子是完全電離，而CH3COOH分子只有部分電離。最終的實驗結(jié)論是：不同電解質(zhì)在水中的電離程度不一定相同。進而引出強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念：強電解質(zhì)在水分子作用下，能完全電離為離子的化合物（如強酸、強堿和大多數(shù)鹽）弱電解質(zhì)在水分子作用下，只有部分分子電離為離子的化合物（如弱酸、弱堿等）實驗3-2 ( 42頁)向兩支分別盛有0.1mo

13、l/L醋酸和飽和硼酸溶液的試管中滴加等濃度Na2CO3溶液，觀察現(xiàn)象。硼酸在水中屬于可溶性物質(zhì)，在常溫下，飽和硼酸溶液的濃度約為1 mol/L。實驗中，可先測飽和硼酸溶液的pH（約等于5），了解其弱酸性，再使其與Na2CO3溶液反應?？茖W探究 ( 54頁)取少量NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、(NH4)2SO4的溶液，分別用pH試紙檢驗酸堿性，并把鹽按照強酸強堿鹽、強酸弱堿鹽、強堿弱酸鹽分類。鹽溶液NaClNa2CO3NaHCO3NH4ClNa2SO4CH3COONa(NH4)2SO4酸堿性鹽類型分析上述實驗結(jié)果，歸納其與鹽的類型間的關(guān)系。鹽的

14、類型強酸強堿鹽強酸弱堿鹽強堿弱酸鹽溶液的酸堿性科學探究：( 57頁)通過實驗探究促進或抑制FeCl3水解的條件，了解影響鹽類水解程度的因素。1從反應物性質(zhì)考慮，F(xiàn)eCl3是否易發(fā)生水解？水解生成物是什么？寫出其水解反應的化學方程式？2應用平衡移動原理，從反應條件考慮，影響FeCl3水解的因素可能有哪些？參照下表設(shè)計寫出實驗探究的步驟。序號可能影響因素實驗操作現(xiàn)象解釋或結(jié)論1. 因FeCl3屬于強酸弱堿鹽，生成的Fe(OH)3是一種弱堿，并且難溶，所以FeCl3易水解。其水解反應的化學方程式為：Fe3+ + 3H2O  Fe(OH) 3+3H+2. 影響FeCl3水解的因素有：加入少量

15、FeCl3晶體，增大c(Fe3+）；加水稀釋；加入少量鹽酸，增大c(H+）；加入少量NaF晶體，降低c(Fe3+）；加入少量NaHCO3，降低c(H+）；升高溫度等。判斷上述水解平衡移動的方向依據(jù)有多種。一是平衡移動原理；二是可以通過溶液顏色深淺變化作判斷（如加熱時，溶液顏色明顯變深，表明平衡是向水解方向移動）；三是通過溶液酸度變化（如加入少量FeCl3晶體前后，測溶液pH變化）；四是觀察有無紅褐色沉淀析出（如加入少量NaHCO3后，使Fe3+的水解程度趨向完全）。3. 通過實驗得出的主要結(jié)論有：Fe3+的水解是一個可逆過程；水解平衡也是一個動態(tài)平衡；Fe3+的水解屬于吸熱反應；改變平衡的條件

16、（如溫度、濃度等），水解平衡就會發(fā)生移動；當加入的物質(zhì)能與溶液中的離子結(jié)合成很難電離的弱電解質(zhì)，F(xiàn)e3+的水解程度就可能趨向完全。實驗3-3：( 63頁)向3支盛有少量Mg(OH)2沉淀的試管中分別滴加適量的蒸餾水鹽酸和氯化銨溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。實驗中的Mg(OH) 2沉淀可以通過MgCl2溶液與NaOH溶液反應生成，然后通過過濾或離心機分離獲得沉淀物。實驗中應使用過量的NH4Cl濃溶液，并要注意充分振蕩，以加速Mg(OH) 2的溶解。實際上，Mg(OH) 2沉淀溶于NH4Cl溶液具有較大的可逆性。Mg(OH) 2可以溶于NH4Cl溶液轉(zhuǎn)化成MgCl2和NH3·H2O，而MgCl2

17、溶液也能與氨水作用生成Mg(OH) 2沉淀。原因是：Mg2+在溶液中開始沉淀的pH為9.5，完全沉淀時的pH為11.0。雖然Mg(OH)2屬于難溶電解質(zhì)，但其溶解于水的部分足以使酚酞溶液變紅。如果在該實驗中補充這個內(nèi)容，也可以幫助學生直觀認識到物質(zhì)的“不溶性”是相對的。實驗現(xiàn)象如下表所示： 實驗3-4：( 64頁)向盛有10滴0.1mol/L AgNO3溶液的試管中滴加0.1mol/L NaCl溶液，至不再有白色沉淀生成。向其中滴加0.1mol/L KI溶液，觀察現(xiàn)象；再向其中滴加0.1mol/L的Na2S溶液，觀察現(xiàn)象。圍繞【實驗3-4】的討論，結(jié)合鹵化銀的轉(zhuǎn)化和硫化銀的生成，需要

18、從溶解平衡移動的角度具體分析，例如： 盡管課程標準并不要求學生掌握“溶度積相關(guān)的計算”，但為了便于學生在【思考與交流】活動中能真正理解難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化的原理，可以考慮把相關(guān)溶度積常數(shù)作為信息提供給學生，通過教師的輔助，使學生大致了解：雖然AgCl飽和溶液中c(Ag+）很小，但AgI的溶解度更小，所以能使溶液中c(Ag+）降到更低，致使AgCl的溶解平衡發(fā)生移動，最終會全部轉(zhuǎn)化為AgI。在完成上述分析之后，應引導學生寫出相關(guān)反應的離子方程式：I- + AgCl(s)= AgI(s)+ Cl-這有助于學生對難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化有一個比較完整的理解。實驗3-5：( 64頁)向盛有1mL 0.1m

19、ol/L MgCl2 溶液的試管中滴加12滴2mol/L NaOH溶液，有白色沉淀生成，再滴加2滴0.1mol/L FeCl3溶液，靜置。觀察現(xiàn)象。為加速Mg(OH)2轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3，可在滴加FeCl3溶液之后充分振蕩，再靜置觀察。實驗4-1 ( 71頁)裝置如圖所示，用一個充滿電解質(zhì)溶液的鹽橋，將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液連接起來，然后將鋅片和銅片用導線連接，并在中間串聯(lián)一個電流表，觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生。取出鹽橋，又有什么現(xiàn)象發(fā)生？（鹽橋通常是裝有飽和KCl瓊脂溶膠的U形管，溶液不致流出來，但離子則可以在其中自由移動）實驗前應用砂紙將鋅片表面打磨，除去氧化膜，以便

20、觀察到正常的電流強度由大到小的變化情況。所用電解質(zhì)溶液的濃度一般控制在1 mol/L。鹽橋的制作方法：方法1：取1g瓊脂置于燒杯中，加入100 mL飽和KCl溶液，加熱，使瓊脂融化成糊狀，趁熱加入U形管中，待冷卻后即可充當鹽橋。方法2：將KCl飽和溶液裝入U形管，用棉花堵住管口即可。科學探究：( 72頁)用不同金屬片制作原電池金屬片：Cu、Ag、Zn、Fe、Al 電解質(zhì)溶液：NaCl溶液（實驗裝置如圖所示）操作步驟：1將用作正、負極的金屬片用砂紙打磨干凈（銀電極可以自制，通過銀鏡反應在一潔凈的小玻璃片上鍍上銀即可）。2用導線分別將正、負極與靈敏電流計相連，將4層濾紙夾在正極片與負極片之間，置于

21、一塑料方盒中（可用盛裝過試紙的空塑料盒，務(wù)必使兩極與濾紙緊貼在一起），再滴入食鹽水浸濕濾紙，觀察現(xiàn)象。3按上述操作分別用Cu、Ag（正極）和Zn、Fe、Al（負極）組成原電池作實驗，觀察它們的差異。實驗4-2 ( 79頁)在U型管中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極（陽極）附近。接通直流電源，觀察U型管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。（1）該實驗用25%的CuCl2溶液（呈亮綠色）為宜，如果溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)太大，通電后陰極區(qū)溶液往往會出現(xiàn)黑色，這是由于被還原出來的微小銅粒沒有沉積在碳棒上，而懸浮于溶液中的緣故。（2）電解所用電壓以61

22、2 V為宜。（3）碳棒的下端平面邊緣應磨得稍尖一些，以利于生成的氣體逸出。（4）濕潤的淀粉碘化鉀試紙顯藍色后就應拿開，通氣時間過長，藍色反而會消失（因會發(fā)生下列反應：5Cl2+I2+6H2O = 2HIO3+10HCl）。（5）該實驗也可以在小燒杯中進行，使兩電極相距23 cm平等插入CuCl2溶液，這樣可以使演示時間縮短，通電約1 min即可觀察到陽極表面有氣泡逸出，約3 min即可觀察到陰極表面有一薄層紅色的銅?？茖W探究( 82頁)設(shè)計一套電解飽和食鹽水的裝置并進行實驗?？梢苑抡战滩闹蠧uCl2溶液的電解裝置，仍用兩根石墨棒作電極，電解質(zhì)溶液改為飽和食鹽水，將電極與直流電源接通之后，現(xiàn)象：陰極和陽極上均有氣泡放出?？梢苑抡战滩闹蠧uCl2溶液的電解裝置（圖4-8），仍用兩根石墨棒作電極，電解質(zhì)溶液改為飽和食鹽水，將電極與直流電源接通之后，即可見到陰極和陽極上均有氣泡放出。在陰極上產(chǎn)生的是H2，陽極上產(chǎn)生的是Cl2，有刺鼻氣味，可使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{。陽極：2Cl-2e- = Cl2（氧化反應） 陰極：2H+2e