高中化學(xué)：重要化學(xué)實驗，步驟及結(jié)論詳解一(2)

　�、咴谝欢�條件下，鐵分別與O2、H2O(氣)反應(yīng)時，生成物中鐵元素是什么價態(tài)？

　�、嗳∩倭康乃嵝訩MnO4溶液、稀HNO3、Na2O2分裝三支試管中，分別滴加FeSO4溶液，并振蕩試管，觀察到的實驗現(xiàn)象分別是什么？寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。

　　七．碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)

　　實驗原理：碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與強酸或強堿的反應(yīng)；碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液的弱堿性；碳酸氫鈉的不穩(wěn)定性。

　　實驗(1)：碳酸鈉、碳酸氫鈉分別與鹽酸反應(yīng)

　　實驗操作：各取少量碳酸鈉、碳酸氫鈉固體于兩試管中，分別滴入鹽酸，觀察實驗現(xiàn)象。各取飽和碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液5mL放入兩根試管中，分別向其中逐滴慢慢地加入0.05mol/L的稀鹽酸溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：碳酸鈉、碳酸氫鈉固體加入鹽酸均產(chǎn)生無色氣體，碳酸氫鈉遇到鹽酸放出氣體比碳酸鈉劇烈得多。飽和碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液逐滴滴入鹽酸，碳酸氫鈉溶液就有氣體生成，飽和碳酸鈉溶液先無現(xiàn)象后生成氣體。說明碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與鹽酸等酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體。碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)放出CO2比碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)放出快，是因為加入鹽酸后，HCO3－直接與H+結(jié)合生成不穩(wěn)定的H2CO3分解生成CO2。而碳酸鈉溶液中存在大量CO32－，加入鹽酸后，CO32－先與H+結(jié)合生成HCO3－，再與H+結(jié)合才能生成H2CO3，所以放出CO2速度慢。

　　Na2CO3+2HCl==2NaCl+CO2↑+H2O；

　　NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2O；

　　Na2CO3+HCl==NaHCO3+NaCl；

　　NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+H2O

　　實驗(2)：碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別與澄清石灰水反應(yīng)

　　實驗操作：在兩支試管中分別加入2-3mL澄清石灰水，分別向其中加入少量的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液，觀察實驗現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：兩支試管中均有白色沉淀生成。說明碳酸鈉、碳酸氫鈉都能與氫氧化鈣等堿反應(yīng)。

　　Na2CO3+Ca(OH)2==2NaOH+CaCO3↓；

　　NaHCO3+Ca(OH)2==NaOH+CaCO3↓+H2O

　　實驗(3)：碳酸鈉、碳酸氫鈉溶液分別測pH

　　實驗操作：分別測量0.1mol/L的碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH，比較其大小。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液的pH均大于7，且碳酸鈉溶液的pH大于碳酸氫鈉溶液的pH。說明碳酸鈉溶液與碳酸氫鈉溶液均可水解呈堿性，且碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉的水解程度。

　　CO32－+H2OOH－+HCO3－；HCO3－+H2OOH－+H2CO3

　　實驗(4)：碳酸氫鈉不穩(wěn)定性質(zhì)實驗

　　實驗操作：在一干燥的試管里放入碳酸氫鈉粉末，約占試管體積的1/6。試管口用帶有導(dǎo)管的單孔膠塞塞緊，并把試管用鐵夾固定在鐵架臺上，使管口略向下傾斜。導(dǎo)管的一端浸在盛有澄清石灰水的燒杯里。加熱試管，觀察實驗現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：燒杯中澄清石灰水變渾濁，試管口有水珠產(chǎn)生。說明碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱分解生成水和二氧化碳等。

　　2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

　　問題：①如何鑒別Na2CO3和NaHCO3？有幾種方法？如果是Na2CO3溶液和NaHCO3溶液又如何鑒別？如果是Na2CO3溶液和稀鹽酸，不用試劑如何鑒別？

　�、谂菽瓬缁鹌髦惺褂眯√K打而不使用蘇打，為什么？做面條時，為了防止面粉較長時間儲存變酸，加入適量面堿選用蘇打而不選用小蘇打，為什么？洗滌餐具及實驗室里的玻璃儀器時，選用蘇打而不選用小蘇打，為什么？治療胃酸過多時，選用小蘇打而不選用蘇打，為什么？

　�、巯蛱K打飽和溶液中通入足量的二氧化碳氣體會觀察到有晶體析出，為什么？

　�、苋绾螌崿F(xiàn)Na2CO3和NaHCO3的相互轉(zhuǎn)化？

　　⑤如何除去碳酸鈉固體中少量的碳酸氫鈉？如何除去碳酸氫鈉溶液中少量的碳酸鈉？

　　⑥候氏制堿法的原理是將二氧化碳通入氨水的氯化鈉飽和溶液中，反應(yīng)生成小蘇打，過濾后將小蘇打加熱分解得到純堿，請用化學(xué)方程式表示其反應(yīng)原理。

　　八．氨及銨鹽的性質(zhì)

　　實驗原理：氨極易溶于水，NH3與水反應(yīng)，氨與酸反應(yīng)。銨鹽受熱易分解，銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣。

　　實驗(1)：氨的噴泉實驗

　　實驗操作：如圖所示，用干燥的圓底燒瓶收集的一瓶NH3，用帶有玻璃管和滴管(滴管中預(yù)先吸入水)的塞子塞緊瓶口，將燒瓶倒置在鐵架臺上。玻璃管插入到盛有水的燒杯中(水中預(yù)先滴入少量酚酞試液)，輕輕地擠壓滴管的膠頭，使少量的水進入到燒瓶，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：燒瓶內(nèi)形成紅色噴泉。說明氨極易溶于水。燒杯中的水能夠進入燒瓶形成噴泉，主要是因為燒瓶內(nèi)部的壓強遠遠小于外部壓強，這樣外界壓強就能夠?qū)�燒杯中的水�(dāng)D壓進燒瓶，而內(nèi)部壓強減小主要原因就是NH3極易溶于水。溶液顯紅色，說明氨溶于水后呈堿性。堿性又說明了氨溶于水時能與水反應(yīng)產(chǎn)生一水合氨，它能夠部分電離出銨根離子和氫氧根離子。

　　NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH－

　　或NH3+H2ONH4++OH－

　　問題：①噴泉實驗成敗的關(guān)鍵是什么？如果噴泉的水不能夠充滿燒瓶，可能的原因有哪些？(裝置氣密性不好或瓶塞未塞緊或氨氣收集不滿或收集氨氣時燒瓶內(nèi)空氣未排盡或氨氣吸潮)

　�、贖Cl、SO2、NO2等易溶于水的氣體能否形成噴泉？是否只有溶解度很大的氣體才能形成噴泉？SO2、CO2、Cl2等酸性氣體易溶于NaOH溶液，能否形成噴泉？CH4、C2H6、C2H4等有機物的氣體易溶于汽油等有機溶劑，能否形成噴泉？C2H4、C2H2等不飽和的有機物的氣體與溴水能否形成噴泉？

　　③如果將NO2和O2以體積比4∶1混合、NO和O2以體積比4∶3混合、HCl和NH3以體積比1∶1混合、H2S和SO2以體積比2∶1混合等，能否形成噴泉？

　�、車娙獙嶒炛醒b滿水的膠頭滴管作用是什么？如果沒有裝滿水的膠頭滴管，請你說明引發(fā)噴泉的可能方法？

　�、莩�了以上實驗裝置外，能否采用其他裝置形成噴泉？噴泉實驗的基本原理是什么？

　　實驗(2)：氨與酸反應(yīng)

　　實驗操作：分別在兩個集氣瓶中滴入幾滴濃氨水和濃鹽酸，蓋上玻璃片，然后抽去中間的玻璃片，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：瓶內(nèi)產(chǎn)生大量白煙。說明氨能與鹽酸反應(yīng)，生成固體氯化銨小顆粒分散在空氣中形成白煙。

　　NH3+HCl==NH4Cl

　　實驗(3)：銨鹽受熱易分解

　　實驗操作：取少量氯化銨固體放在試管中加熱，觀察現(xiàn)象。取少量碳酸氫銨固體放在試管中加熱，并將生成的氣體通入新制的澄清石灰水中，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：試管底部氯化銨固體減少，接近試管口出現(xiàn)白霧，又凝結(jié)成晶體附于試管壁。說明氯化銨加熱易分解，生成的兩種氣體在試管口又會重新化合生成氯化銨。試管底部碳酸氫銨固體減少甚至消失，澄清石灰水變渾濁。說明碳酸氫銨加熱易分解生成CO2、NH3、H2O。

　　NH4ClNH3↑+HCl↑；NH3+HCl==NH4Cl

　　NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O

　　實驗(4)：銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣

　　實驗操作：如圖所示，在實驗室里常用氯化銨和氫氧化鈣加熱的方法來制取少量NH3。用向下排氣法收集并用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3是否收集滿。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：濕潤的紅色石蕊試紙變藍。說明銨鹽與堿反應(yīng)放出氨氣。

　　2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O

　　問題：①生產(chǎn)Cl2的化工廠常用濃氨水來檢查生產(chǎn)設(shè)備和管道是否漏氣，如果有白煙生成，則說明已發(fā)生漏氣，這是為什么？

　�、谟迷嚬苁占�氨氣時，為什么要塞一團棉花？如何干燥NH3？能否濃硫酸干燥NH3？能否用無水氯化鈣固體干燥NH3？

　　③能否使用NH4HCO3、NH4NO3代替NH4Cl？為什么？能否使用NaOH、KOH代替Ca(OH)2？為什么？使用堿石灰代替消石灰有什么優(yōu)點？

　�、軐嶒炇覟榱丝焖僦频冒睔�，能否用濃氨水加固體NaOH(或加堿石灰、或加生石灰)來制�。繛槭裁�？

　　九．二氧化硫和濃硫酸的性質(zhì)

　　實驗原理：二氧化硫還原性和氧化性，二氧化硫的漂白性。濃硫酸的強氧化性。

　　實驗(1)：二氧化硫的還原性

　　實驗操作：用亞硫酸鈉與較濃的硫酸反應(yīng)制備的二氧化硫分別通入酸性KMnO4溶液、溴水中，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：酸性KMnO4溶液和Br2水都褪色。說明SO2會被強氧化劑KMnO4和Br2氧化，體現(xiàn)了SO2的還原性。

　　2KMnO4+5SO2+2H2O==K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

　　SO2+Br2+2H2O==2HBr+H2SO4

　　問題：將過量SO2通入澄清石灰水中，有何現(xiàn)象？為什么？將SO2通入BaCl2溶液有何現(xiàn)象？為什么？再向其中滴加H2O2溶液或稀硝酸或氯水，有何現(xiàn)象？為什么？寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。

　　實驗(2)：二氧化硫的氧化性

　　實驗操作：分別收集一瓶二氧化硫和硫化氫氣體，將兩瓶氣體混合，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：集氣瓶內(nèi)壁有淡黃色固體和水生成。淡黃色固體是硫單質(zhì)，說明SO2氧化了H2S生成S和H2O，體現(xiàn)了SO2的氧化性。

　　SO2+2H2S==3S↓+2H2O

　　問題：將過量SO2通入Na2S溶液中，有何現(xiàn)象？為什么？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。某溶液中混有Na+、S2－、SO32－、SO42－、H+等離子，能否大量共存？為什么？用離子方程式表示。

　　實驗(3)：二氧化硫的漂白性

　　實驗操作：收集一試管二氧化硫氣體，驗證其水溶性后在試管的溶液中加入品紅溶液，振蕩，觀察現(xiàn)象；再加熱試管，再觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：品紅溶液紅色褪去，加熱后紅色又恢復(fù)。說明SO2易溶于水且具有漂白性。

　　問題：SO2的漂白原理和HClO的漂白原理是否一致呢？為什么？將SO2和Cl2分別通入紫色石蕊試液，有何現(xiàn)象？為什么？如果將SO2和Cl2以體積比通入品紅溶液中，有何現(xiàn)象？為什么？請盡可能列舉可用來鑒別SO2和CO2氣體的方法。

　　實驗(4)：濃硫酸的強氧化性

　　實驗操作：將一小片銅片放入盛有濃硫酸的試管中，加熱，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：銅片不斷溶解，溶液呈藍色，有刺激性氣味氣體生成。說明不活潑的金屬銅會被濃硫酸氧化生成硫酸銅，硫酸被還原成SO2，體現(xiàn)了濃硫酸的強氧化性。

　　Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O

　　問題：在濃硫酸和蔗糖發(fā)生反應(yīng)的實驗中，哪些現(xiàn)象是表明濃硫酸的脫水性？哪些現(xiàn)象是表明濃硫酸的強氧化性？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(變黑是脫水性，因為蔗糖在按照H2O的比例脫水后剩下C，故是黑色的。有刺激性氣體生成是SO2，說明濃硫酸被還原了，體現(xiàn)濃硫酸有強氧化性)

　　十．探究鈉、鎂、鋁單質(zhì)的金屬性強弱

　　實驗原理：鈉、鎂、鋁的金屬性強弱順序是鈉﹥鎂﹥鋁。判斷金屬性強弱的依據(jù)：①單質(zhì)跟水(或酸)反應(yīng)置換出氫的難易程度；②最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱；③單質(zhì)與鹽溶液的置換反應(yīng)。

　　實驗操作：⑴Na與冷水(水中滴加酚酞試液)的反應(yīng)。注意：①固體鈉的取用；②滴管的使用。

　　⑵Mg分別與冷水、熱水(水中滴加酚酞試液)的反應(yīng)。注意：①用砂紙擦除鎂帶表面的氧化膜；②滴管的使用；③液體的加熱。

　�、荕g、Al分別與鹽酸的反應(yīng)。注意：①用砂紙擦除鎂條和鋁片表面的氧化膜；②液體藥品的取用。

　�、萂gCl2溶液、AlCl3溶液中滴加過量的NaOH溶液。注意：①液體藥品的取用；②滴管的使用。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：⑴Na與冷水劇烈反應(yīng)，放出無色氣體，溶液變紅。2Na+2H2O==2NaOH+H2↑，Na的金屬性很強，與冷水劇烈反應(yīng)，生成的NaOH是強堿，能使酚酞試液變紅。

　�、芃g與冷水緩慢、與沸水迅速反應(yīng)，鎂帶表面有少許氣泡，鎂帶表面變微

　　紅。Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑，Mg的金屬性不如Na強，要與沸水反應(yīng)，生成的Mg(OH)2是中強堿，能使酚酞試液變淺紅。

　�、荕g、Al與鹽酸劇烈反應(yīng)，放出無色氣體，但Mg比Al更劇烈。

　　Mg+2HCl==MgCl2+H2↑，2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑，Mg為活潑金屬，與鹽酸反應(yīng)劇烈；Al的金屬性不如Mg強，與鹽酸反應(yīng)不如Mg劇烈。

　�、萂gCl2溶液、AlCl3溶液中均生成白色沉淀，加過量NaOH溶液時，AlCl3溶液中生成的白色沉淀又溶解消失。

　　MgCl2+2NaOH==Mg(OH)2↓+2NaCl，AlCl3+3NaOH==A1(OH)3↓+3NaCl，

　　A1(OH)3+NaOH==Na[Al(OH)4]，根據(jù)強制弱的反應(yīng)規(guī)律知堿性強順序為：NaOH(強堿)>Mg(OH)2(中強堿)>A1(OH)3(兩性氫氧化物)。

　　金屬性強弱順序為：Na>Mg>Al

　　問題：①以上實驗是如何說明鈉、鎂、鋁金屬性的強弱？為什么會有這樣的遞變規(guī)律？

　�、谌绾卧O(shè)計實驗判斷金屬的活動性順序呢？以判斷鎂、鋁、鐵、銅的金屬活動性順序為例說明。

　�、垡枣V和鋁為電極，在酸性或中性介質(zhì)中構(gòu)成原電池，鎂為負極，鋁為正極，若在強堿性介質(zhì)中構(gòu)成原電池，則鋁為負極，鎂為正極。不同的結(jié)果對于判斷鎂、鋁金屬性強弱是否矛盾呢？為什么？

　�、苷埿〗Y(jié)可根據(jù)哪些實驗事實來判斷金屬性強弱？