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人教版高中化学选修 6 知识点总结 课题一 实验化学起步 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。 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。 蓝瓶子实验 1. 实验目的 (1) 了解控制化学反应条件的作用。 (2) 通过观察亚甲基蓝和亚甲基白在不同条件下的相互转化，学习观察方法，体验对比实验法。 2 ．实验原理 (1) 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。 (2) 振荡此无色溶液时，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。 (3) 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， 其颜色将由蓝色到无色。 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。 (4) 其方程式为： 由上式可知，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。 3 ．振荡周期 (1) 含义：由蓝色出现至变为无色所需的时间。 (2) 影响因素：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。 做“蓝瓶子”实验时锥形瓶中颜色变化停止的原因是什么？ 【提示】 该反应颜色变化的原因是亚甲基蓝可被葡萄糖还原为无色物质， 而氧气又可把该无 色物质氧化为蓝色物质。 故当溶液中的葡萄糖或瓶中的氧气被耗尽之后， 锥形瓶中的颜色变化就会 停止。 化学实验安全及常见事故处理 【问题导思】 ①实验室可直接加热的仪器有哪些？ 【提示】 试管、坩埚、蒸发皿、燃烧匙。 ②恒压式安全装置中的橡皮管的作用是什么？ 【提示】 平衡气压，使液体顺利流下。 ③钠着火时怎样去灭火？ 【提示】 用干沙土扑灭。 1 ．常用危险化学药品的标志 2 ．预防安全事故 (九防 ) (1) 防爆炸：点燃可燃性气体 (如 H 2、CO、 CH 4、C2H 4)或用 CO 、H 2 还原 Fe 2O 3、 CuO 之前， 要先检验气体纯度。 (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 Cl 2、SO2、NO 、NO 2 等)应在通风橱中进行。 (5) 防烫伤：取热的蒸发皿及坩埚要用坩埚钳而不是用手。 (6) 防仪器炸裂：在加热试管时要先均匀受热，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，加少量 水或铺一层细沙；禁止将热的仪器直接放入冷水中冲洗。 (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。 常见的防倒吸装置主要有： 注意：以下装置不能起到防止倒吸的作用。 (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： (9) 防污染： a.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 )； b. 用胶头滴 管滴加液体时，不伸入瓶内，不接触试管壁 [向 FeSO 4 溶液中加 NaOH 溶液制取 Fe(OH) 2 除外 ]； c.取用试剂时试剂瓶盖倒放于桌面上； d. 药匙和胶头滴管尽可能专用 (或洗净、擦干后再取其他药 品 )；e.废液及时处理； f.凡有污染性气体 (如 Cl2、SO 2、CO 、NO x 等)产生的实验均需对尾气进行 吸收 (碱液吸收 Cl 2、NO x，蘸 Na 2CO 3 溶液的棉花吸收 SO 2)或处理 (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： 3 ．常见实验事故的处理 (1) 酒精及有机物小面积失火，应迅速用湿布或沙土盖灭。 (2) 钠、磷等着火应用沙土扑盖，使火熄灭。 (3) 酸液洒在皮肤上，立即用大量的水冲洗，再涂上 3% ～5% 的 NaHCO 3 溶液。 (4) 碱液洒在皮肤上，立即用大量的水冲洗，再涂上硼酸溶液。 (5) 液溴洒在皮肤上，用酒精擦洗。 (6) 眼睛灼伤，用大量的水冲洗，边洗边眨眼，一定不能揉眼，必要时应及时就诊。 (7) 误食重金属盐应立即喝生鸡蛋清或生牛奶。 (8) 汞洒在地面上，先收集然后在该处洒上硫粉进行处理。 下列实验操作与安全事故处理错误的是 ( ) A ．使用水银温度计测量烧杯中水浴温度时，不慎打破水银球，用滴管将水银吸出放入水封的 小瓶中，残破的温度计插入装有硫粉的广口瓶中 B．用试管夹从试管底由下往上夹住距试管口约 1 3 处，手持试管夹长柄末端，进行加热 C．制备乙酸乙酯时，将乙醇和乙酸依次加入到浓硫酸中 D．把玻璃管插入橡胶塞孔时，用厚布护手，紧握用水湿润的玻璃管插入端，缓慢旋进塞孔中 【解析】 乙醇与浓 H 2SO 4 的混合是放热过程， 类似浓 H 2SO4 的稀释， 应将浓 H 2SO 4 慢慢加 入乙醇中，所以 C 操作错误。水银 (汞)有挥发性，汞蒸气有毒，所以洒落的水银应回收。汞比水重 不溶于水所以可以水封保存。汞易与硫反应生成 HgS ，所以不易收回的汞可以用硫粉处理。 【答案】 C 1 ．下图所示对实验仪器名称的标注或实验操作正确的是 ( ) 【解析】 酸式滴定管下端是玻璃活塞，而不是乳胶管， A 项不正确；实验室制取氨气应用氯 化铵和消石灰， B 项不正确；制备氢氧化亚铁时为防止其被氧化，要把胶头滴管插入液面以下且在 硫酸亚铁液面上加一层植物油以隔绝空气， C 项正确；量筒只能用于液体的量取，不能用于物质的 溶解、稀释等 D 项不正确，故选 C。 【答案】 C 蓝瓶子实验 【问题导思】 ①蓝瓶子实验利用的反应原理是什么？ 【提示】 氧化还原反应。 ②蓝瓶子实验用到哪些仪器？ 【提示】 锥形瓶、试管、滴管、橡胶塞、烧杯、酒精灯、量筒、托盘天平、温度计、计时器。 1 ．实验用品 (1) 药品： 0.1% 亚甲基蓝溶液、 30%NaOH 溶液、葡萄糖、蒸馏水。 (2) 仪器：锥形瓶、试管、滴管、橡胶塞、烧杯、酒精灯、量筒、托盘天平、温度计、计时器。 2 ．实验步骤及记录 步 骤 操作 实验现象 振荡周期 (s) 结论 静置 振荡 (1) (2) 1 锥形瓶中加入 50 mL 水，1.5 g 葡萄糖， 逐滴 滴入 8～10 滴 0.1% 亚 甲基蓝，振荡 蓝色 蓝色 / / 蓝瓶子实验 只有在碱性 条件下才能 进行 2 加入 2 mL 30% NaOH 无色 蓝色 121 39 溶液，振荡、静置 3 把溶液分别倒入两 支试管，①号试管 装满，②号试管只 装半管，都用塞子 塞好，振荡、静置 ① 无色 无色 － － 氧气是该振 荡反应的必 要条件 ② 无色 蓝色 45 61 4 把①号试管中溶液 分一半到③号试管 中，再向③号试管 中滴加 2 滴 0.1% 亚甲基蓝，塞好两 支试管，振荡、静 置 ① 无色 蓝色 45 61 亚甲基蓝的 量增多后， 振荡周期缩 短 ③ 无色 蓝色 25 26 5 把①、③号试管置 于 40 ℃水浴中， 约 2～3 min 后， 振荡、静置 ① 无色 蓝色 16 17 升高温度振 荡周期缩短③ 无色 蓝色 10 11 3. 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，使褪色速率加快， 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，反应速率太慢，过浓，腐蚀性太强， 有潜在的安全问题。 (2) 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，反应速率加快，所以在 40 ℃的水浴中溶液的褪色速率加快，振荡周期变短， 这时操作计时器动作要快速准确。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。 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 mLH 2 O 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。 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 ________________。 (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 ________。 (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】 掌握蓝瓶子实验的原理： 亚甲基蓝 还原剂（葡萄糖） 氧化剂（ O 2） 亚甲基白。 显然 (1) 由于 A 试管中充满溶液，无氧化剂 O 2，故不能变为蓝色。 (2) 由于充入的是 H 2，也无氧化剂 O 2， 不能变为蓝色；充入 O 2 后则亚甲基白能被氧化而变为蓝色。 (3) 通过上述分析葡萄糖被 O 2 氧化， 故作还原剂，亚甲基蓝作指示剂。 (4) 由于维生素 C 可代替葡萄糖，故具有还原性。 (5)实验不能无 限次进行，因葡萄糖最终被消耗尽。 【答案】 (1)B (2) 不能 能 (3) 还原剂 氧化剂或催化剂 (或催化剂兼作指示剂 ) (4) 较强的还原性 (5) 不能 在重复多次后葡萄糖被完全消耗 规律方法 (1) 亚甲基蓝是氧化还原反应的催化剂。 ,(2) 蓝瓶子实验必须在碱性环境及有氧气存在的条件下 才能进行；温度越高或亚甲基蓝浓度越小，振荡周期越短。碱性越强，振荡周期越短。 2 ．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： 配制的各种糖的“蓝瓶子” “振荡→静置”过程中是否有 “蓝色→无色”转变过程所需 “蓝色→无色”转变 时间 (s) 1.可溶性淀粉 2.蔗糖 3.果糖 4.葡萄糖 5.麦芽糖 无 —— 无 —— 有 10 →5 有 60 →50 有 110 →70 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 _________________________________________________。 【答案】 (1) 可溶性淀粉和蔗糖为非还原性糖，使用不同的还原性糖，亚甲基蓝的振荡周期 不同 (2) 亚甲基蓝 (蓝色、氧化态 ) 葡萄糖 氧气 亚甲基白 (无色、还原态 ) 课题二 化学实验的绿色追求 绿色化学 1. 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。 2 ．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。 3 ．化学实验绿色化的途径 (1) 开发绿色实验， 如实验室以 H 2O2 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。 电解水的微型实验 当电池两极与电极连通电解开始后，溶液中的 H ＋离子在阴极放电生成 H 2，OH －离子在阳 极放电，生成 O 2。井穴水面上产生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等 溶液来代替稀 NaOH 溶液。 1 ．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】 该实验是一个微型化实验， 充分体现了绿色化学的思想， 与初中曾做过的电解水实 验相比，通过对实验的微型化处理，使得实验过程中消耗的试剂量减少，达到节省药品的目的；同 时，电解时消耗的电能也相应减少；实验进行的速率加快，现象也很明显。 氯气的生成及其性质的微型实验 1. 生成氯气的化学方程式： KClO 3＋6HCl KCl＋3Cl 2↑＋3H 2O 。 2 ．氯气化学性质 2 ．Cl 2 的水溶液具有漂白性， SO 2 也具有漂白性，当二者等体积混合时，漂白性是否加倍？为 什么？ 【 提 示 】 漂 白 性 消 失 。 因 为 当 二 者 混 合 时 ， 会 发 生 反 应 Cl 2 ＋ SO 2 ＋ 2H 2O H 2SO 4＋2HCl ，漂白性消失。 污水处理——电浮选凝聚法 1. 装置 2 ．电极反应 阳极： Fe－2e － Fe2＋， 2H 2O－ 4e － 4H ＋ ＋O 2↑， 4Fe 2＋ ＋10H 2O ＋ O 2 4Fe(OH) 3↓＋8H ＋。 阴极： 2H ＋ ＋2e － H 2↑。 3 ．浮选净化 (1) 阳极区产生的 Fe(OH) 3 吸附污物而沉积于水下。 (2) 阴极产生的 H 2 形成气泡，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层。 绿色化学原理 【问题导思】 ①常用的绿色氧化剂是哪种物质？ 【提示】 双氧水。 ②四大反应类型中，哪种反应类型符合绿色化学原理？ 【提示】 化合反应。 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 ____________________________________________。 方案 反应物 甲 Cu 、浓 HNO 3 乙 Cu 、稀 HNO 3 丙 Cu、 O 2、稀 HNO 3 【解析】 解答本题可从两个方面考虑： (1) 原料的消耗量。 (2) 产物是否对环境有污染。 甲方案制取硝酸铜的反应方程式为 Cu ＋ 4HNO 3 (浓 ) Cu(NO 3) 2＋2NO 2↑＋ 2H 2O ，乙方案制取硝酸铜的反应方程式为 3Cu ＋8HNO 3(稀 ) 3Cu(NO 3)2 ＋2NO ↑ ＋4H 2O ，丙制取硝酸铜的反应方程式为 2Cu ＋O 2 ＋4HNO 3 2Cu(NO 3)2＋2H 2O 。 比较这三种方案的化学方程式可以发现均制取 1 mol Cu(NO 3)2 时消耗硝酸的量分别为 4 mol 、 8 3 mol 、2 mol ，丙方案消耗硝酸的量最少且不产生污染。 【答案】 丙 制取等量硝酸铜耗酸量最少且无污染 1 ．“绿色化学”的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 【答案】 A Cl2 的生成及其性质的微型实验 【问题导思】 ① Cl 2 与湿润的 pH 试纸作用，现象是什么？ 【提示】 pH 试纸先变红后变白。 ②如何证明 Cl 2 与 NaOH 溶液发生了反应？ 【提示】 可在 NaOH 溶液中滴加酚酞，反应时溶液的红色逐渐褪去。 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，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，可以 用药匙柄的后端小药匙来取用，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。 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，我 们在 NaOH 溶液中滴加了酚酞，反应时溶液的红色逐渐褪去。 为了减少污染，使实验绿色化，某学生按下列操作做一个实验：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 )、NaOH( 含酚酞 )、FeSO 4(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 (如下图所示 )，在圆心处放置 2 粒芝麻粒大小的 KClO 3 晶体， 向 KClO 3 晶体滴加一滴浓盐酸， 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。 a 处： _________________________________________________； b 处： _________________________________________________； c 处： ________________________________________________； d 处： _________________________________________________； e 处： _________________________________________________。 【解析】 本题考查氧化还原反应与常见元素化合物反应的原理及现象， 涉及的大多是基础的 化学反应，但涉及氯气的制备与性质、卤素单质的互相置换、 “铁三角”关系等，整体综合性较强。 题干展现了将玻璃片、表面皿作为反应载体，虽然反应中有氯气释放，由于仪器体积小、试剂用量 小，不会造成太大的污染。 【答案】 a：无色溴化钾溶液逐渐变成黄色， 0000000000000 2KBr ＋Cl 2 2KCl ＋Br 2 b ：无色碘化钾溶液逐渐呈蓝色 2KI ＋Cl 2 2KCl ＋I2 c：氢氧化钠酚酞溶液的红色渐渐褪去， 2NaOH ＋Cl 2 NaCl ＋NaClO ＋H 2O d ： 浅 绿 色 溶 液 变 红 色 ， Fe3 ＋ ＋ 3SCN Fe(SCN) 3 ， 6FeSO 4 ＋ 3Cl 2 2Fe 2(SO 4)3＋2FeCl 3 e：产生黄绿色气体， KClO 3＋6HCl KCl＋3Cl 2↑＋3H 2O 2 ．“绿色化学实验”进课堂。钠与氯气反应的装置可作如图改进，将一根玻璃管与氯气发生器 相连， 玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠 (已吸净煤油 )，玻璃管尾部塞一团浸有 NaOH 溶液的棉花 球。先给钠预热，到钠熔融成圆球时，撤火，通入氯气，即可见钠着火燃烧，生成大量白烟。以下 叙述错误的是 ( ) A ．反应生成的大量白烟属于胶体 B．玻璃管尾部塞一团浸有 NaOH 溶液的棉球是用于吸收过量的氯气，以免其污染空气 C．钠着火燃烧产生苍白色火焰 D．钠与氯气反应的反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 【解析】 钠着火燃烧产生黄色火焰。本题由于不少同学不知道白烟属于胶体而错选 A。 【答案】 C 污水处理——电浮选凝聚法实验 【问题导思】 ①测溶液的 pH 时， pH 试纸能否用蒸馏水湿润？ 【提示】 不能 ②在电浮选凝聚法处理污水时，如何加快实验的速率？ 【提示】 a．增大直流电源的电压 b ．增大电极金属板的面积 c．加入少量 Na 2SO 4 增强溶液的导电性。 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 之间。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 达到所需的范围。 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。 (3) 污水中还需加入少量的 Na 2SO4 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。 工业上处理含 Cr 2O2 －7 的酸性工业废水用以下方法： ①往工业废水中加入适量的 NaCl ， 搅拌均匀；②用 Fe 作电极进行电解，经过一段时间有 Cr(OH) 3 和 Fe(OH) 3 沉淀生成；③过滤回收 沉淀，废水达排放标准。试回答： (1) 电解时的电极反应，阳极 ________________________________________________， 阴极 ______________________。 (2) 写出 Cr2O 2－7 转变成 Cr 3＋的离子反应方程式 ________________________________________________。 (3) 电解过程中 Cr(OH) 3 和 Fe(OH) 3 沉淀是怎样产生的？ (4) 能否将 Fe 电极改成石墨电极？为什么？ 【解析】 (1) 铁电极作阳极，铁被氧化而溶解： Fe－2e － Fe2＋ ，阴极上溶液中 氢离子放电生成氢气： 2H ＋＋2e － H 2↑；(2) 阳极生成的 Fe2＋ 与含 Cr2O 2－7 的酸性工 业废水发生氧化还原反应， 离子方程式为 6Fe 2＋＋Cr 2O 2－7 ＋14H ＋ 6Fe 3＋＋2Cr 3＋＋ 7H 2O；(3) 由于阴极 H ＋放电，破坏了水的电离平衡 H 2O H ＋ ＋OH －，溶液中 OH －逐渐增大并向阳极移动，与 Fe3＋ 、Cr3＋ 形成 Fe(OH) 3、Cr(OH) 3 沉淀； (4)不能用碳电极代替 Fe 电极，因为 Fe 电极在电解过程中产生还原性的 Fe2 ＋，将溶液中 Cr 2O 2－7 还原为 Cr3＋而除去，若改 用石墨电极，不能产生还原性微粒。 【答案】 (1)Fe －2e － Fe2＋ 2H ＋＋2e － H 2↑ (2)6Fe 2＋＋Cr 2O 2－7 ＋14H ＋ 6Fe 3＋＋2Cr 3＋＋7H 2O (3)Fe 3＋、 Cr 3＋与溶液中 OH －形成 Fe(OH) 3、Cr(OH) 3 沉淀 (4) 不能用碳电极代替 Fe 电极。因为 Fe 电极在电解过程中产生还原性的 Fe2＋，将溶液中 Cr 2O2－7 还原为 Cr 3＋ 而除去，若改用石墨电极，不能产生还原性微粒。 3 ．如果采用惰性材料作电极能否做到电浮选凝聚的目的？为什么？ 【答案】 不能；若以惰性材料 (如石墨等 )作阳极时，只可获得电浮选效果。污水电解时，由 水电离产生的 H ＋和 OH －在电场作用下分别趋向阴极和阳极，发生如下反应：惰性阳极上： 2H 2O －4e －O 2↑＋4H ＋；阴极： 2H ＋＋2e － H 2↑。因此产生大量的微小气泡，它们在上升过程中，可吸附 水中的杂质，使杂质浮到水面而被分离。 课题一 物质的分离和提纯 第 1 课时 层析法、渗析 层析法 1. 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得以分离。 2 ．分类 层析法可进一步分为纸上层析、柱层析和薄层层析等。 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，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 H 2O 的待分离物质，以吸附在滤纸上的 H 2O 作为固定相，以与 H 2O 能混合的 有机溶剂 (如醇类 )作流动相。 4 ．用层析方法分离 CuCl 2 和 FeCl 3 的混合溶液 用化学方法分离 CuCl 2 和 FeCl 3 的混合溶液比较繁琐，而层析法比较简单，只要一些溶剂及滤 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 Cu 2＋已经分开了。 (1)Fe 3＋与氨水生成红棕色沉淀的离子方程式： Fe 3＋＋3NH 3·H 2O Fe(OH) 3↓＋3NH ＋4 。 (2)Cu 2＋与氨水生成深蓝色溶液反应的离子方程式： Cu 2＋＋4NH 3·H 2O [Cu(NH 3)4] 2＋＋4H 2O 。 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 混合溶液在该三点处点样。每个点样的直径约 0.5 cm 。 ③展开：选择乙醇和氨水的混合液作为展开剂。 1 ．在层析操作时，滤纸的位置如何控制？为什么？ 2 ．点层析试样是决定能否取得理想实验效果的重要操作，在操作过程中应注意哪些事项？ 【提示】 1.滤纸要浸入展开剂中，展开剂的液面要低于试样点，切忌与试样点接触。因为样 品中的某些成分是易溶于展开剂的， 如果试样点接触展开剂， 样点里要分离的离子或者色素就会进 入展开剂，导致实验失败。 2 ．①点样原点距滤纸一端约 2 cm 为宜，点样仪器一般要采用内径小于 1 mm 的毛细玻璃管， 且管口要平整。 ②点样动作要轻，不可刺破滤纸。 ③点样用量对分离效果有很大影响，一般在 0.002 ～0.01 mL 之间，样品太少斑点不清楚，样 品太多斑点太大或出现拖尾现象以至不易分开。 ④如果色斑颜色很浅，要待溶剂完全挥发晾干后，在同一个位置再次点样。 渗析 1. 定义：利用半透膜实现物质分离和提纯的一种方法。 2 ．半透膜的特点 (1) 滤纸与半透膜的孔隙大小 胶体的分散质粒子直径介于 1～100 nm ，这样的粒子能透过滤纸，而不能透过半透膜。半透 膜具有比滤纸更细小的孔隙，只有小分子、离子能够透过，而胶体的分散质粒子不能透过，因而可 以用它将胶体粒子与分子或离子分离开。 (2) 常见的半透膜有动物肠衣、鸡蛋壳膜、羊皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等。 纸上层析法分离物质的注意事项 【问题导思】 ① Fe3＋和 Cu 2＋ 能够在滤纸上彼此分开的原理是什么？ 【提示】 Fe 3＋和 Cu 2＋ 在流动相溶剂中的溶解能力，扩散速度不同。 ②实验室中保存 FeCl 3 时，为何要加少量盐酸？ 【提示】 抑制 Fe3＋水解。 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。 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。 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 FeCl 3 和 CuSO 4 时，为抑制水解，饱和 FeCl 3 和 CuSO 4 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。 在纸层析中的流动相是指层析液， 在毛细拉力作用下， 层析液能不断由下向上流动， 利用混合 物各组分在流动相和固定相两种不同溶剂中的分配系数差异，将它们分离，属于用物理方法分离。 (南京高二检测 )色谱分析法是现代分离实验技术中的一种，试回答下列问题。 (1) 已知两种有机色素 A 与 B 混合在一起，经测定知 A 的极性比 B 强，则下列说法正确的是 ________。 A ．用溶解过滤法， B 不溶而 A 溶于水 B．用重结晶法， A 在水中的溶解度比 B 大 C．用蒸馏法，因为 A 的熔、沸点高 D．用纸上层析法，丙酮为展开剂，下端为 A，上端为 B (2) 在用纸上层析法进行层析操作时，为什么不能让滤纸上的试样点接触展开剂？ ___________________________________________。 (3) 纸上层析法的原理是 ________。 A ．萃取原理 B．毛细现象 C．蒸馏原理 D．相似相溶原理 【解析】 溶解过滤法、重结晶法主要用于溶解度差别较大的无机物的分离，两种有机色素 A 与 B 的混合物，虽然已知 A 的极性比 B 强，但溶解度差别不会太大，故 A 和 B 错误；分子的极性 仅是影响熔、沸点的因素之一， A 的极性比 B 强，无法断定 A 和 B 的熔、沸点高低及差距，故 C 错。 (2) 是对纸上层析法操作要点的考查。试样点若触及流动相溶剂，试样会溶解在流动相溶剂中， 使实验结果不明显。 (3) 纸上层析法的原理既利用了毛细现象，又利用了相似相溶原理。 【答案】 (1)D (2) 试样点若触及流动相溶剂，试样会溶解在流动相溶剂中，使实验结果不明显 (3)BD , A 、B 都是有机色素，其性质有一定的相似性，根据信息， A 的极性比 B 强作答题的突破点。 , 1 ．某同学在做“叶绿体中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下所述，结果实验失败， 请指出其错误所在。 (1) 将 5 g 新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、二氧化硅、碳酸钙后，迅速研磨，然 后按要求过滤。 ________________________________________________。 (2) 用毛细管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画 2～3 次。 ___________________________________________。 (3) 把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。 _____________________________________________。 【答案】 (1) 未去除粗叶脉和将叶片剪碎，降低了叶绿素的提取率 (2) 上一次滤液细线未晾干即画下一次，使滤液线过粗或线上色素较淡 (3) 摇晃层析液会接触试样线，溶解色素 胶体的提纯、精制法——渗析 【问题导思】 ①用烧杯进行胶体渗析时，烧杯中的水还用更换吗？ 【提示】 用烧杯进行胶体渗析时，要多次更换烧杯中的蒸馏水，多次渗析。 ②如何证明分离淀粉胶体和食盐溶液的半透膜破了？ 【提示】 取烧杯中浸泡半透膜的蒸馏水少许，加入几滴碘水、观察现象。若观察到溶液出现 蓝色，则说明半透膜破损。 1 ．主要仪器及装置 (1) 主要仪器：半透膜袋 (如动物的膀胱膜 )、烧杯、玻璃棒。 (2) 装置示意图如图所示。 2 ．胶体的净化 (1) 步骤：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 )。 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 AgNO 3 溶液， 向另一支试管里滴加少量碘水，观察现象。 (2) 实验现象： 可以看到在加入 AgNO 3 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。 (3) 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。 (4) 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 － 出来的太少，现象不明显。 说明：该实验可以除去胶体中的离子或小分子杂质。为了提高除杂的速度和纯度，要定期更换 蒸馏水。 选择物质的分离、 提纯方法应注意的问题 ,(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、所涉及的仪器常见； ,(5)所用试剂经济、易得。 (襄阳高二检测 )把淀粉溶液溶于沸水中，制成淀粉胶体。 (1) 鉴别水溶液和胶体可以利用的方法是 ______________________________________________。 (2) 在淀粉胶体中加入淀粉酶，充分反应，然后把反应后的液体装入半透膜袋里，系紧袋口， 并把它悬挂在盛有蒸馏水的烧杯里。从半透膜袋里析出的物质是 ________，该操作的名称是 ______________。 (3) 淀粉酶是一种 ________(填“糖类” 、“油脂” 或“蛋白质” )，它对淀粉的水解起到了 ________(填 “反应物” 、“催化”或“抑制” )作用。 【解析】 (1) 当光线透过胶体时，由于胶体微粒对光线的散射，从侧面可以观察到胶体里出 现一条光亮的通路，即“丁达尔效应” ，而光线通过水溶液时，看不到这种现象，因此可以用这种 方法来鉴别水溶液和胶体。 (2) 淀粉在淀粉酶的作用下，发生水解，生成麦芽糖。本实验中，反应 后的分散系包含淀粉、淀粉酶、水和麦芽糖。淀粉溶液是胶体，淀粉酶是蛋白质，它们都不能透过 半透膜，而麦芽糖分子可以透过半透膜析出。这种分离操作的名称叫渗析。 【答案】 (1) 用可见光照射，观察有无“丁达尔效应” ，有 就是胶体 (2) 麦芽糖 渗析 (3) 蛋白质 催化 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。渗析就是一种利用浓度差进行分离的膜分离方法。 2 ．将 FeCl 3 饱和溶液逐滴滴入沸水中，制得 Fe(OH) 3 胶体，为了除去其中所含的少量盐酸， 得到较纯净的 Fe(OH) 3 胶体，应该 ( ) A ．加入 NaOH 溶液进行中和 B．加入 AgNO 3 溶液，反应后进行过滤 C．插入石墨电极，通入直流电进行电泳，然后过滤 D．装入半透膜中， 扎紧袋口， 将其全部浸入蒸馏水中， 并每隔一定时间， 更换蒸馏水， 共 2～ 3 次 【答案】 D 第 2 课时 海水的蒸馏 从海带中提取碘 海水的蒸馏 1. 实验原理 蒸馏是利用混合液体中各组分的沸点不同而将其分离的操作。 2 ．实验操作中的注意事项 (1) 将海水加入到蒸馏烧瓶中，并加入几粒沸石，目的是防暴沸。 (2) 连接好实验装置，注意温度计水银球的位置，温度计水银球应处于蒸馏烧瓶支管口处。 (3) 实验用到冷凝管作为冷凝装置，常见冷凝管如图所示，要注意冷却水应从下口进入，上口 流出。 (4) 实验开始时，应先通冷凝水，再加热；实验结束时，应先停止加热，继续通入冷凝水，一 会再关闭。 1 ．使用冷凝管时，冷却水为什么采用“下口进入，上口流出”的方式呢？ 【提示】 冷却水从下口进入，上口流出，可以保证冷凝管内充满冷却水，冷凝效果好；同时 避免因冷却水从上口进入时内外温差较大炸裂冷凝管。 从海带中提取碘 1. 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 (如碘化钾、碘化钠 )，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，可以用适量的氯水或双氧水 (H 2O 2)等氧化剂先将 I－氧化为碘单质，再 用萃取法将其提取出来。单质碘能与淀粉的水溶液作用显蓝色。有关反应的离子方程式为： 2I －＋ Cl 2I2 ＋2Cl － 、2I －＋H 2O 2＋2H ＋ I 2＋2H 2O。 2 ．实验步骤 (1) 灼烧：取 3 g 干燥的海带，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 )，放入坩埚中。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，自然冷却，再将海带灰转移至小烧杯中。 (2) 浸取和过滤：向小烧杯中加入 10 mL 蒸馏水，煮沸 2～3 min( 加快碘化物在水中的溶解， 以使灰烬中的 I－尽可能多的进入溶液 )，过滤，得无色滤液。 (3) 氧化： 在滤液中加入几滴 H 2SO 4 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 H 2O2 溶 液，溶液由无色变为棕黄或棕褐色。 (4) 检验和萃取： 取出少许混合液， 用淀粉溶液检验碘， 溶液应变为蓝色。 再向余液中加入 1 mL CCl 4，萃取其中的碘。得到的 CCl 4 层为紫色，水层基本无色。 2 ．氧化 I－时，可选用多种氧化剂，请思考用 H 2O 2 和氯水哪种试剂更好？为什么？ 【提示】 选用 H 2O 2 比氯水更好， 原因是 H2O 2 能将 I－ 氧化成 I2：H 2 O 2＋2I － ＋2H ＋ I 2 ＋2H 2O ，H 2O 2 的还原产物是水， 即为溶液中的成分。 氯水氧化 I－ 时， 容易将 I 2 进一步氧化为 IO －3 ： 5Cl 2＋ I2＋6H 2O 2IO －3 ＋10Cl －＋12H ＋，因此，需要控制氯水的浓度和用量。 蒸发与蒸馏 【问题导思】 ①取蒸发皿所需用的仪器是什么？ 【提示】 坩埚钳 ②蒸馏时往蒸馏烧瓶中加碎瓷片，作用是什么？ 【提示】 防止液体暴沸。 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。 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。 (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。 (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与支管底口下缘在同一水平线上， 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 2/3 ，也不能少于 1/3 。 蒸馏与分馏 ,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。不同的是分馏是控制不同的温度，蒸馏出多种不同的组分，可理解为多次蒸馏。 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。 (三 ) (一) (五 ) (二 ) (六) (四 ) (1) 图中 A、 B、C 三种仪器的名称分别是 ________。 (2) 将以上仪器按 (一)～(六)顺序，用字母 a，b， c⋯表示连接顺序： e 接 ( )；( )接 ( )；( )接 ( )； ( )接 ( )；( )接 ( )。 (3)A 仪器中 c 口是 ________，d 口是 ________(填“进水口”或“出水口” )。 (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 ________。 【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 k l 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 样品 分离和提纯方法 固体样品 加热 (灼烧、升华、热分解 )、溶解、过滤 (洗涤沉淀 )、蒸发、结晶 (重结晶 )、电解精炼等 液体样品 分液、萃取、蒸馏等 胶体样品 盐析、渗析等 气体样品 洗气 1 ．下面是分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图。 在上述实验过程中，所涉及的三次分离操作分别是 ( ) A ．①蒸馏 ②过滤 ③分液 B．①分液 ②蒸馏 ③蒸馏 C．①蒸馏 ②分液 ③分液 D．①分液 ②蒸馏 ③结晶、过滤 【解析】 乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度很小， 而乙酸和乙醇易溶于水， 所以第一步用 分液的方法；然后得到的 A 是乙酸钠和乙醇，由于乙酸钠的沸点高，故用蒸馏的方法分离；第三 步，加硫酸将乙酸钠转变为乙酸，再蒸馏得到乙酸。 【答案】 B 从海带中提取碘 【问题导思】 ①萃取碘水中的碘能用酒精作萃取剂吗？为什么？ 【提示】 不能。因为酒精与水互溶。 ②用四氯化碳萃取碘水中的碘时， CCl 4 层在哪层？ 【提示】 CCl 4 密度大于水，在下层。 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， 便于用水溶取海带中的碘化钠、 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、双氧水、碘酸钾等。如果用浓硫酸、氯水、溴水等 氧化剂，要做处理，如溶液的酸碱度即 pH 的调节，中和酸性到基本呈中性，若酸性太强，碘离子 被氧化为 I 2 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，其反应方程式为： 5Cl 2＋I2＋6H 2O 2HIO 3＋10HCl 3 ．碘单质的检验方法 ①向 1% 淀粉溶液中滴入 2 滴氧化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。要将萃取后 碘的 CCl4 溶液分离，可以采取减压蒸馏的方法，将 CCl 4 萃取剂分离出去。 5 ．注意事项 (1) 加热灼烧海带时要盖紧坩埚盖，防止海带灰飞出，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” ：滤纸比漏斗上沿低，溶液比滤纸低；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，因为酒精和水可任意 混溶，达不到萃取的目的。 (1) 加热灼烧中要盖紧坩埚盖，防止海带灰飞出。最好戴防护眼镜，防止迷眼。 ,(2)将海带灰转 移到小烧杯中，向烧杯中加入 10 _mL 蒸馏水，搅拌，煮沸 2～ 3_min ，过滤。 ,(3) 向滤液中滴加几 滴硫酸，再加入约 1_mL _H 2O2 溶液，应观察到溶液由无色变为棕褐色。 ,(4)取少量上述滤液，滴 加几滴淀粉溶液，观察现象，溶液应变为蓝色。 ,(5) 将滤液加入分液漏斗中，再加入 1_mL _CCl 4， 振荡，静置。引导学生观察描述分液现象： CCl 4 层为紫红色，水层基本无色。 海带含有丰富的碘。 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： 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，用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 _________________________________________________。 【解析】 (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。 【答案】 (1)BDE (2) 过滤 蒸馏 (3)2I － ＋MnO 2＋4H ＋ Mn 2＋＋I 2＋2H 2O (4) 苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大 (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 ) , (1) 对萃取剂的要求：一是和原溶剂互不相溶且不反应，与溶质也不能反应。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。如萃取溴水中的溴就不能用酒精。 ,(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。 2 ．海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤：①通入适量 Cl 2；②将海带灼烧成灰后加 蒸馏水搅拌；③加 CCl 4 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 课题二 物质的制备 第 1 课时 物质制备的一般过程 硫酸亚铁铵的制备 物质制备 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” )。 (1) 制 CO 2 的原料为含 CO2－3 或 HCO －3 的物质，也可选木炭或有机物等物质。 (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。 如：用 Cu 、浓硝酸、稀硝酸为原料制备 Cu(NO 3)2，可有多种实验方案： 方案 1：Cu＋ 4HNO 3(浓 ) Cu(NO 3 )2＋ 2NO 2↑＋2H 2O 。 方案 2：3Cu ＋8HNO 3(稀 ) 3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。 方案 3：2Cu ＋O 2 2CuO ；CuO ＋2HNO 3 Cu(NO 3)2＋H 2O 。 选择方案 3 的理由是： (1) 不产生对环境造成污染的物质。 (2) 制得相同质量的 Cu(NO 3)2 硝酸的利用率最高。 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。 硫酸亚铁铵的制备 1. 性质 (1) 化学式： (NH 4)2SO 4·FeSO 4 ·6H 2O (2) 颜色：浅绿色；商品名称为莫尔盐，是一种复盐。 (3) 在空气中易被氧化；在水中的溶解度小。 2 ．制备 (1) 原理：将铁屑与稀硫酸反应可制得硫酸亚铁溶液，然后加入等物质的量的硫酸铵，加热浓 缩可得到混合溶液，冷却至室温，则析出硫酸亚铁铵晶体。有关反应的化学方程式如下： Fe ＋H 2SO 4 FeSO 4＋ H2↑， FeSO 4＋(NH 4)2SO 4 ＋6H 2O (NH 4)2SO4·FeSO 4·6H 2O ↓。 (2) 步骤： ①铁屑的净化：用 Na 2CO 3 溶液浸泡煮沸→倾析法分离→洗涤→晾干 (或烘干 )→称量 [m 1(Fe)] ②硫酸亚铁的制备 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－ 1 H 2SO 4 溶液，放在水 浴中加热 (有氢气生成，用明火加热注意安全 )至不再有气体生成为止。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 m 2(Fe) 。 反应掉的铁的质量 m (Fe) ＝m 1(Fe) － m 2(Fe) ，进而可计算得生成 FeSO 4 的物质的量。 ③硫酸亚铁铵晶体的制备 根据 FeSO 4 的物质的量，计算等物质的量的 (NH 4)2SO 4 的质量，称取 (NH 4)2SO 4 并将其加入 制得的硫酸亚铁溶液中，缓缓加热，浓缩至溶液表面出现结晶薄膜为止。放置冷却，即有硫酸亚铁 铵晶体析出。过滤，并用少量无水乙醇洗去晶体表面附着的水分。 1 ．在制备硫酸亚铁铵的过程中，如何防止 Fe2＋的氧化和水解？ 2 ．为什么硫酸铵溶液和硫酸亚铁溶液混合，浓缩后会析出硫酸亚铁铵晶体？ 3 ．浓缩溶液制 (NH 4)2SO4·FeSO 4·6H 2O 时，能否将溶液蒸干？为什么？ 【提示】 1.加入铁屑防止 Fe2＋ 氧化，加入稀硫酸保持溶液的酸性，抑制 Fe2＋ 水解。 2 ． 因为溶 液中存 在的是 NH ＋4 、 Fe2 ＋ 和 SO 2－4 ，浓 缩时， 溶解度 小的盐会 先析出 。 (NH 4)2SO4·FeSO 4·6H 2O 的溶解度比 (NH 4) 2SO 4 和 FeSO 4 都小，故浓缩时会析出硫酸亚铁铵。 3 ．不能。因为该晶体是结晶水合物，若将其蒸干将失去结晶水而得不到晶体。 物质的制备 【问题导思】 ①制备物质的一般过程是什么？ 【提示】 目标产品→选择原料→确定反应原理→设计反应路径→设计反应装置→控制反应条 件→分离提纯产品。 ②制备方案的选择原则中科学性原则指的是什么？ 【提示】 制备原理正确。 1 ．制备物质的一般过程 2 ．制备方案的选择原则 设计方案时，可先列出几种可能的制备方案和途径，然后依据如下原则，确定最后结果： (1) 科学性原则：即制备原理正确。 (2) 经济性原则：即原料来源广泛、价格低廉，反应中转化率较高，副产品少。实验室中则主 要是考虑药品应是最常用的。 (3) 简约性原则：即操作简便易行，产品易分离。 (4) 安全性原则：即实际操作中没有危险或危险性小。 (5) 环境友好原则：即不产生有毒、有害的物质或产生的有毒、有害的物质少。 在实验室制备物质时， 发生装置的选择要根据所用试剂的状态及反应条件来选择， 收集装置选 择应依据产物的性质及状态。若为有毒气体，则必须有尾气吸收装置。 (宁波高二检测 )用下列装置制取并收集 NO 2 气体，其中最合理的是 ( ) 【解析】 铜与浓硝酸反应的产物是 NO 2，其密度比空气的大。因此利用排空气法收集 NO 2 气体时，导气管应长进短出，这样才能将装置中的空气排尽，只有 C 项符合。 【答案】 C 1 ．设计三种制备气体的方案：①加热稀盐酸和 MnO 2 制氯气；②用稀 H2SO4 和大理石制备 二氧化碳；③用稀硝酸和锌粒制备氢气，不宜采用的方案有 ( ) A ．只有① B．只有①和② C．只有③ D．①②③ 【解析】 实验室制氯气用 MnO 2 和浓盐酸；浓盐酸是还原剂，物质的还原性与浓度有关， 稀盐酸还原性弱， 不足以使 MnO 2 发生还原反应， 所以不能用稀盐酸与 MnO 2 反应制 Cl 2；实验室 制 CO2，通常用大理石与稀盐酸反应，而不用稀 H 2SO 4，因为生成的 CaSO 4 微溶物附着在大理石 表面，使反应终止；实验室制氢气是用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应，稀 HNO 3 有强氧化性，与 Zn 反应不产生 H 2。 【答案】 D 硫酸亚铁铵的制备实验注意事项 【问题导思】 ①除去铁屑表面的油污通常选用什么试剂？ 【提示】 利用热纯碱溶液。 ②若制备 FeCl 2 溶液，如何抑制 Fe2＋ 水解？ 【提示】 加稀盐酸。 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 Fe2O 3 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、 镍化合物进入产品而显墨绿色。 2 ．铁屑要首先除去油污，因为废铁屑表面有油污，如果不除去不利于铁屑与硫酸的反应。根 据盐类水解知识可知，升高温度，促进 Na 2CO 3 的水解，溶液碱性增强，去油污能力增强，所以除 油污用热碳酸钠溶液。 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 m 1(Fe) 。 3 ．与铁屑反应硫酸的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。为加快反应速率需加热，但最好控温在 60 ℃以下。 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 FeSO 4 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， 为抑制水解， 加 1 mL H 2SO 4 溶液； 为防止因冷却使 FeSO 4 晶体析出而造成损失，采用趁热过滤，因为 FeSO 4 在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有 FeSO 4·7H 2O 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。 6 ．注意计算 (NH 4) 2SO 4 的用量， 基本保持 (NH 4)2 SO 4 和 FeSO 4 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 (NH 4)2SO4·FeSO 4·6H 2O 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。 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 m 1(Fe) 和 m 2(Fe)准确；另外在过滤 FeSO 4 溶液时要趁热过滤， 否则 FeSO 4 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 m 1(Fe) －m 2 (Fe)计 算得出的，如果 FeSO 4 损失会使 (NH 4)2SO 4 的物质的量偏大。 将绿矾 (FeSO 4·7H 2O) 、硫酸铵以相等物质的量混合可制得莫尔盐晶体。 (NH 4) 2SO 4 ＋FeSO 4＋6H 2O (NH 4)2SO4·FeSO 4·6H 2O ↓，根据下图回答： (1) 步骤 2 中铁屑过量的目的是 ____________________________________________。 (2) 步骤 3 中，加入 (NH 4)2SO4 固体后，要得到莫尔盐晶体，需经过的实验操作包括：加热蒸 发 、 __________ 、 ________ 。 浓 缩 时 能 否 蒸 发 至 干 ， 为 什 么 ？ _________________________________________________。 (3) 步 骤 3 中 制 得 的 晶 体 过 滤 后 用 无 水 乙 醇 洗 涤 的 目 的 是 _______________________________________________； 不用蒸馏水洗涤，理由是 ________________________________________________。 【解析】 (1) 剩下一点铁屑，可以还原氧化生成的 Fe3＋，保证 Fe 2＋稳定、纯净地存在，减少 产物中的 Fe3＋ 杂质。 Fe＋2Fe 3＋ 3Fe 2＋。 (2) 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。 (3) 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。 【答案】 (1) 防止 Fe2＋被氧化成 Fe3＋：Fe＋ 2Fe 3＋ 3Fe 2＋ (2) 冷却结晶 过滤 不能，因为蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中；蒸干时晶体会受 热分解或被氧化 (3) 利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分 ①减少晶体在洗涤时的溶解；②减少蒸馏水中溶解氧对晶体的氧化 , (1)Fe 能还原 Fe3＋生成 Fe2＋ ，Fe2＋易水解，易被氧化。 ,(2) 铁的＋ 2 价化合物易被氧化。 , 2 ．实验室用带有少量铁锈的铁屑制取绿矾 (FeSO 4·7H 2O) 。 (1) 需 要 的 试 剂 是 __________， 实 验 中 应 控 制 使 ______ 稍 过 量 ， 其 原 因 是 _________________________________________________。 (2) 制备过程中反应的化学方程式是 _________________________________________________。 (3) 反应结束后应用 ____________法精制绿矾，精制过程中把溶液加热至 50 ～80 ℃，为减少过 滤时硫酸亚铁的损失，应将溶液 ________________。 【答案】 (1) 稀硫酸 铁屑 使 Fe2(SO 4)3 被过量的铁还原为 FeSO 4 (2)Fe 2O 3＋3H 2SO 4 Fe2(SO 4)3＋3H 2O ；Fe＋ H2SO 4 FeSO 4＋H 2 ↑；Fe＋ Fe2(SO 4)3 3FeSO 4 (3) 重结晶 趁热过滤 第 2 课时 乙酸乙酯的制备、氢氧化铝的制备 乙酸乙酯的制备 1. 乙酸乙酯制备实验的原理 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。反应方程式为： CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH 一定条件 CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O，该反应是可逆反应。 2 ．乙酸乙酯制备装置 3 ．乙酸乙酯的制取 在一试管中加入 3 mL 乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入 2 mL 浓硫酸和 2 mL 冰醋酸。按 上图所示，连接好装置。用酒精灯小火均匀地加热试管 3～5 min ，产生的蒸气经导管通到饱和碳 酸钠溶液的液面上。在液面上可以看到有透明的油状液体产生，并可闻到香味。 要想提高乙酸的转化率，可以采取哪些措施？ 【提示】 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。 氢氧化铝的制备 1.(1) 操作：向盛有 2 mL 0.5 mol ·L－ 1 AlCl 3 溶液的试管中逐滴加入 2 mL 0.5 mol ·L－1 NaOH 溶液。 (2) 现象：出现白色沉淀，沉淀逐渐增多。 (3) 反应的离子方程式： Al 3＋ ＋3OH － Al(OH) 3↓。 2 ．(1) 操作：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 AlCl 3 溶液。 (2) 现象：滴加 AlCl 3 溶液后出现沉淀，又迅速溶解，持续重复一段时间后再滴，溶液中出现沉 淀，沉淀不再溶解，继续滴加 AlCl 3 溶液直到沉淀不再增加，沉淀量同上次实验大致相同。 (3) 有关反应的离子方程式： Al 3＋ ＋3OH － Al(OH) 3↓，Al(OH) 3 ＋OH － AlO －2 ＋ 2H 2O， Al 3＋＋3AlO －2 ＋ 6H 2O 4Al(OH) 3↓。 乙酸乙酯制备实验的注意事项 【问题导思】 ①怎样配制乙醇、浓硫酸、乙酸的混合液？ 【提示】 混合乙酸、 乙醇和浓硫酸时，要将浓硫酸慢慢倒入乙醇和乙酸的混合液中或将浓硫 酸慢慢倒入乙醇中，冷却后再加入乙酸。 ②饱和 Na 2CO 3 溶液的作用是什么？ 【提示】 饱和 Na 2CO 3 溶液的作用是：溶解乙醇、中和乙酸，同时便于闻乙酸乙酯的香味； 降低乙酸乙酯的溶解度，利于其分层析出。 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。 大试管内液体体积不超过试管容积 1/3 ，加入碎瓷片防止暴沸。 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碳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 中和挥发出来的乙酸，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 Na 2CO 3 溶液中去， 应在饱和 Na 2CO 3 溶液上方一点。 防 止由于加热不均匀，造成 Na 2CO 3 溶液倒吸入加热反应物的试管中。 4 ．实验中采取的加快反应速率的措施 (1) 加热可加快反应速率。 (2) 乙酸、乙醇都是无水的，浓度最大，反应速率快。 (3) 使用催化剂，加快反应速率。 5 ．试管倾斜 45 °的目的及弯导管的作用 试管倾斜 45 °使试管受热面积大，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。 乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点分别为 117.9 _℃， 78.5 _℃， 77.1 _℃，而乙酸与乙醇反应的温 度实际上只有 70 ～80 _℃，因此开始加热时不要加热到沸腾，先用酒精灯微热 (约 70 ～ 80 _℃ )3～ 5_min ，使乙酸和乙醇充分反应。然后加热使之微微沸腾，并持续一段时间，将乙酸乙酯蒸出，当 加热反应物的试管中液体剩下约 1/3 时停止加热。 (衢州高二检测 )如图在试管甲中先加入 2 mL95% 的乙醇，并在振荡下缓慢加入 2 mL 浓硫酸，充分摇匀，冷却后再加入 2 g 无水乙酸钠 (CH 3 COONa) 。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。 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； 实验中使用了干燥管来防止倒吸， 若不使用干燥管只用导管， 导管末端就不能插入饱和碳酸钠溶液 中。 【 答 案 】 (1) 减 少 乙 醇 、 乙 酸 的 挥 发 ， 减 少 副 反 应 的 发 生 ， 加 快 化 学 反 应 速 率 (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有碳生成，浓硫酸被还原为 SO2 , 乙酸乙酯的制备实验是典型的有机化学实验，要注意从试剂加入顺序、加热方式、乙酸乙酯的 吸收、除杂、装置特点等方面重点掌握。 , 1 ．实验室制取乙酸乙酯的装置如图所示。下列说法不正确的是 ( ) A ．所用的试剂是乙酸、乙醇和稀硫酸 B．用小火加热，防止大量蒸出反应物 C．导管不能插入饱和碳酸钠溶液中，防止倒吸 D．饱和碳酸钠溶液可中和乙酸乙酯中的乙酸 【解析】 制备乙酸乙酯所用的试剂为无水乙醇、乙酸、浓硫酸，而不是稀硫酸。 【答案】 A Al(OH) 3 的制备 【问题导思】 ①等量的 Al 与足量的稀盐酸和 NaOH 溶液反应，产生 H 2 的量有什么关系？ 【提示】 相等。 ②如何把 AlO －2 转化为 Al(OH) 3，写出反应的离子方程式。 【提示】 往 AlO －2 溶液中通入足量的 CO 2，反应的离子方程式为 AlO －2 ＋CO2＋ 2H 2O Al(OH) 3↓＋HCO －3 。 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，反应方程式： Al(OH) 3 ＋3HCl AlCl 3＋3H 2O； Al(OH) 3＋NaOH NaAlO 2＋2H 2O 。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： 方案一： Al ─→ H 2SO4 Al 2(SO 4)3 ─→ NaOH 或氨水 Al(OH) 3 涉及的反应： 2Al ＋6H ＋ 2Al 3＋＋ 3H 2↑； Al 3＋＋3OH － Al(OH) 3↓[或 Al 3＋＋3NH 3·H 2O Al(OH) 3↓＋3NH ＋4 ]。 方案二： Al ─→ NaOH NaAlO 2 ─→ H 2SO 4 或 CO 2 Al(OH) 3 涉及的反应： 2Al ＋2OH －＋2H 2O 2AlO －2 ＋3H 2↑； AlO －2 ＋H 2O ＋H ＋ Al(OH) 3↓[或 AlO －2 ＋2H 2O ＋CO 2 HCO －3 ＋Al(OH) 3↓]。 方法三： 涉及的反应： 2Al ＋6H ＋ 2Al 3＋＋ 3H 2↑； 2Al ＋2OH － ＋2H 2O 2AlO －2 ＋3H 2↑ Al 3＋＋3AlO －2 ＋ 6H 2O 4Al(OH) 3↓。 从以上三种方案的试剂用量来看，方案三制备 1 mol Al(OH) 3 需 3/4 mol H ＋ 和 3/4 mol OH －，酸与碱的用量少，是最佳方案。 如果选用含 Al 3＋的物质如明矾、 Al 2(SO 4)3 等为原料制取氢氧化铝，则可以选用以下方案： Al 3 ＋＋3OH － Al(OH) 3↓[或 Al 3＋＋3NH 3·H 2O Al(OH) 3↓＋3NH ＋4 ]，但由于氢氧化铝与强 碱会发生反应： Al(OH) 3＋OH － AlO －2 ＋2H 2O ，因此选用强碱不好控制，选用弱碱较为理 想。 如果选用纯净的氧化铝为原料，可直接用强酸溶解 1 份氧化铝，用强碱溶解 3 份氧化铝，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类似。 选用可溶性铝盐为原料制备 Al(OH) 3 时，若选用强碱不好控制，选用氨水较为理想。 实验室中有甲、 乙、丙三位学生做制备氢氧化铝的实验， 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 w1g 、w 2 g 、w 3g ，实验的三种方案示意图如下： 甲： 铝 → 加NaOH → 加硫酸 → Al （OH ） 3 w1g 乙： 铝 → 加硫酸 → 加NaOH → Al （OH ） 3 w2g 丙： 铝 加硫酸 A Al （ OH ） 3 w3 g 加NaOH B (1) 从充分利用原料，降低成本和提高产率等因素分析，哪个学生实验方案最佳 (用甲、乙、丙 序号表示 )：________。 (2) 三位学生分别制得氢氧化铝质量大小的顺序为 (用 w 1、w2、w3 序号表示 )：________。 【解析】 有关方案的反应原理如下： 甲 2Al ＋2OH －＋2H 2O 2AlO －2 ＋3H 2↑ AlO －2 ＋H ＋ ＋H 2O Al （OH ） 3↓ 乙 2Al ＋6H ＋ 2Al 3＋＋3H 2↑ Al 3＋ ＋3OH － Al （OH ） 3↓ 丙 2Al ＋6H ＋ 2Al 3＋＋3H 2↑ 2Al ＋2OH －＋2H 2O 2AlO －2 ＋3H 2↑ 3AlO －2 ＋ Al 3＋ ＋6H 2O 4Al （OH ） 3↓ 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) w 3> w 1> w2 , 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、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。 2 ．以铝屑为原料制备 Al(OH) 3 有如下两种方案： (1)Al ──→ H 2SO 4 Al 2(SO 4)3 ───→ NH 3·H 2O 或 NaOH Al(OH) 3 (2)Al ───→ NaOH NaAlO 2 ───→ H2SO4 或 CO 2 Al(OH) 3 试确定最优方案。 【 解 析 】 方 案 (1) 涉 及 的 反 应 有 ： 2Al ＋ 6H ＋ 2Al 3 ＋ ＋ 3H 2 ↑， Al 3 ＋ ＋ 3OH － Al(OH) 3↓ 或 Al 3＋＋3NH 3·H 2O Al(OH) 3↓＋3NH ＋4 。 方 案 (2) 涉 及 的 反 应 有 ： 2Al ＋ 2OH － ＋ 2H 2O 2AlO －2 ＋ 3H 2 ↑， AlO －2 ＋ H ＋ ＋ H 2O Al(OH) 3↓或 AlO －2 ＋CO 2＋ 2H 2O Al(OH) 3↓＋HCO －3 。 从定量的角度上看： 每生成 1 mol Al(OH) 3 时： 方案 (1) 消耗 3 mol H ＋、3 mol OH －；方案 (2) 则消耗 1 mol H ＋ 、1 mol OH －。从对原料的消耗多少来说，应选用方案 (2) 。在方案 (2) 中，由于 生成的 Al(OH) 3 易溶于硫酸， 若用硫酸来沉淀 AlO －2 ，则终点不易控制， 故应选用 CO2，答案为 (2) 。 进一步分析发现：还可利用如下途径来制备 Al(OH) 3：2Al ＋6H ＋ 2Al 3＋＋ 3H 2↑，2Al ＋2OH － ＋2H 2O 2AlO －2 ＋3H 2↑，Al 3＋＋3AlO －2 ＋6H 2O 4Al(OH) 3↓。这样一来，每 生成 1 mol Al(OH) 3 只需要消耗 0.75 mol H ＋ 、0.75 mol OH － ，消耗的原料更少，同时制备过程 并没有污染物产生，故该方案是最优方案。 【答案】 最优方案为： Al ────→ NaOH 溶液 NaAlO 2 ─→ CO 2 Al(OH) 3。 课题一 物质的检验 第 1 课时 物质的检验 几种无机离子的检验 物质的检验 1. 概念 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。 2 ．分类 物质检测 定性检测： 只需要知道某物质中是否存在哪些元素或结构 (如官能团 )，而不必确定其含量多少。 结构的测定：需要弄清楚物质的内部结构。定量检测：需要知道某组分的确切含量。 常用的检测方法 1. 特征反应法 进行物质的定性检测时，着眼点在于某物质区别于另一种或一些物质的性质——特征性质或 反应。 (1) 生成气体 某些物质加热分解、部分酸根离子与酸反应、 NH ＋4 与碱反应都会生成气体，生成的气体也常 有性质的相似之处，判断时要注意其他离子的干扰。 (2) 生成沉淀 许多金属阳离子或酸根离子都可生成具有特殊颜色、 特殊性质的沉淀， 但同时也应注意排除干 扰离子。 (3) 显现特殊颜色 特殊颜色的出现或消失并配合特殊试剂， 是鉴别物质的常见方法， 如 KSCN 检验 Fe3＋、KMnO 4 酸性溶液检验不饱和有机物、新制 Cu(OH) 2 悬浊液检验葡萄糖等。 2 ．仪器分析法 在科研和生产实际中，还常常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、核磁共振波谱法等。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。 市售胃舒平药片的辅料中含淀粉，如何用实验证明？ 【提示】 可以依据碘遇淀粉变蓝的原理来检验淀粉的存在。 将适量胃舒平药片研碎后加入试 管中，然后加水进行溶解，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。 常见无机物的检验 【问题导思】 ①若溶液中同时存在 Ag ＋和 Ba2＋应如何检验？ 【提示】 若 Ag ＋和 Ba 2＋同时检验，需注意检验顺序，应先用盐酸将 Ag ＋检验出来，并把沉 淀滤去，再用硫酸溶液检验 Ba 2＋。 ②若溶液中同时存在 SO 2－4 和 Cl－ 应如何检验？ 【提示】 若 SO 2－4 和 Cl － 同时检验， 需注意检验顺序。 应先用 Ba(NO 3)2 溶液， 将 SO 2－4 检出， 并滤去 BaSO 4 沉淀，然后再用 AgNO 3 溶液检验 Cl －。 ③某溶液中加入稀盐酸产生无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中含有哪种离 子？ 【提示】 CO 2－3 或 HCO －3 1 ．阳离子的鉴别鉴定 离子 鉴别鉴定方案 H ＋ 蓝色石蕊试纸，变红色 K＋ 用铂丝蘸取溶液，灼烧，透过蓝色钴玻璃，焰色呈紫色 Na ＋ 用铂丝蘸取溶液，灼烧，焰色呈黄色 Mg 2＋ 加入氢氧化钠溶液有白色沉淀产生，沉淀不溶于氢氧化钠 Ba 2＋ 加入稀盐酸，没有明显现象，再加入硫酸钠溶液，有白色沉淀生成 Al 3＋ 加入氢氧化钠溶液，先产生白色沉淀，继续加入，沉淀完全溶解 NH ＋4 加入氢氧化钠溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，变蓝色；或者 用玻璃棒蘸取浓盐酸检验气体，有白烟产生 Fe2＋ ①加入氢氧化钠溶液，先产生白色沉淀，迅速变灰绿色，最终变成红褐色；②加入 KSCN 溶液，没有明显现象，再加入氯水，或者双氧水，溶液呈血红色；③加入铁 氰化钾溶液，有深蓝色沉淀生成 Fe3＋ ①加入 KSCN 溶液，溶液呈血红色；②加入氢氧化钠溶液，有红褐色沉淀生成； ③加入苯酚，溶液显紫色；④加入亚铁氰化钾溶液，有深蓝色沉淀生成 Cu 2＋ 溶液呈蓝色，加入氢氧化钠溶液，有蓝色沉淀生成 Ag ＋ 加入稀硝酸，没有明显现象，再加入氯化钠溶液，有白色沉淀生成 2. 阴离子的鉴别鉴定 离子 鉴别鉴定方案 OH － 红色石蕊试纸，变蓝色 Cl － 加入稀硝酸，没有明显现象，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀生成 Br － 加入稀硝酸，没有明显现象，再加入硝酸银溶液，有淡黄色沉淀生成 I － ①加入稀硝酸，没有明显现象，再加入硝酸银溶液，有黄色沉淀生成；②加入氯 水，再加入淀粉溶液，变蓝色 SO 2－4 加入稀盐酸，没有明显现象，再加入氯化钡溶液，有白色沉淀生成 SO 2－3 加入稀盐酸，将生成的气体通入品红溶液，品红褪色 NO －3 加入铜片，没有明显现象，再加入浓硫酸，有红棕色气体产生 PO 3－4 加入硝酸银溶液，有黄色沉淀生成，再加入稀盐酸，沉淀变白色 CO 2－3 加入稀盐酸，有无色无味气体产生，通入澄清石灰水，变浑浊 SiO 2－3 加入稀盐酸，生成白色沉淀，继续加入，沉淀不溶解 AlO －2 加入稀盐酸，有白色沉淀生成，继续加入，沉淀完全溶解 3. 离子鉴别的类型 (1) 不用试剂鉴别： ①通过物理性质鉴别其中一种，再利用鉴别出来的物质鉴别其他； ②通过两两之间混合，产生不同的实验现象：有的有沉淀生成；有的有气体生成；有的有颜色 改变；有的既有沉淀生成又有气体生成； ③通过改变滴加顺序产生的不同现象鉴别。 (2) 只用一种试剂鉴别：加入一种试剂产生不同的现象。 (3) 分组鉴别：先用一种试剂把离子分组，然后再利用另外的试剂区分各组离子。 物质检验的步骤及要求。 ,(1) 步骤 ,取试样― →加试剂― →说操作― →表现象― →定结论 ,(2)要求 (2013 ·江阴高二检测 )有 6 瓶白色固体试剂，分别是氯化钡、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸 铵、无水硫酸铜、碳酸钠。现只提供蒸馏水，通过下面的实验步骤即可鉴别它们。 请填写下列空白： (1) 各取适量固体试剂分别加入 6 支试管中，加入适量蒸馏水，振荡试管，观察到的现象是 ________________________________________________。 被检出的物质的化学式 (分子式 )是 ________。 (2) 分别取未检出的溶液，往其中加入上述已检出的溶液，观察到的现象和相应的离子方程式 是 ________________________________________________。 被检出的物质的化学式 (分子式 )是 ________。 (3) 鉴别余下未检出物质的方法和观察到的现象是 ____________________________________________。 【解析】 首先利用 CuSO 4 溶于水为蓝色鉴别出 CuSO 4，再用 CuSO 4 鉴别 BaCl 2、Na 2CO 3、 NaOH ，最后检验出 (NH 4)2SO 4、Na 2SO 4。 【答案】 (1)6 种固体全部溶解， 5 支试管中得到无色溶液， 1 支试管中得到蓝色溶液 CuSO 4 (2)1 支试管中有白色沉淀生成 Ba2＋＋ SO2 －4 BaSO 4↓，2 支试管中有蓝色沉淀生成 Cu 2 ＋＋2OH － Cu(OH) 2↓，Cu 2＋＋CO 2－3 CuCO 3↓ BaCl 2 (3) ①分别取 (2) 中能产生蓝色沉淀的两种溶液，向其中加入 BaCl 2 溶液，有白色沉淀生成的是 Na 2CO 3 溶液，无沉淀生成的是 NaOH 溶液；②分别取少量未检出的溶液，往其中加入 NaOH 溶 液，无明显现象的是 Na 2SO4 溶液，有刺激性气味气体产生的是 (NH 4)2SO4 溶液 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间不存在干扰 的情况下，可以把待测溶液分成几份后，选择适当的试剂逐一进行鉴定。 如果各离子间的特征反应 相互间存在干扰， 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。 (浙江高考 )水溶液 X 中只可能溶有 K＋、Mg 2＋、 Al 3＋ 、AlO －2 、SiO 2－3 、SO 2－3 、CO 2－3 、SO2－4 中 的 若 干 种 离 子 。 某 同 学 对 该 溶 液 进 行 了 如 下 实 验 ： 下列判断正确的是 ( ) A ．气体甲一定是纯净物 B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物 C．K＋、AlO －2 和 SiO 2－3 一定存在于溶液 X 中 D． CO2－3 和 SO2－4 一定不存在于溶液 X 中 【解析】 由框图中呈现的有关反应现象可知，溶液中加入过量盐酸后，产生的沉淀甲必为 H 2SiO 3，原溶液中有 SiO 2－3 ；有 SiO 2－3 ，则不可能有 Al 3＋和 Mg 2＋ 。产生的气体甲可能为 CO2 和 SO 2 中的一种或两种，无色溶液甲中加入过量氨水后生成白色沉淀乙，则白色沉淀乙只能为 Al(OH) 3，证明原溶液中有 AlO －2 。溶液中存在的阳离子只有 K＋ ，故 K＋、AlO －2 、SiO 2－3 一定存在 于原溶液中，可能含有 CO 2－3 、SO 2－3 中的一种或两种，无法判断 SO 2－4 是否存在， Al 3＋、Mg 2＋肯 定不存在。 【答案】 C 第 2 课时 几种有机物的检验 植物体中某些元素的检验 几种有机物的检验 实 验 1 ： 鉴 别 酒 精 、 白 醋 、 香 蕉 水 三 种 液 体 白酒 乙酸 实验 2：检验某汽油样品中是否含有不饱和烃 褪色 不褪色 实 验 3 ： 鉴 别 某 白 色 粉 末 是 葡 萄 糖 还 是 淀 粉 蓝色 有机物的检验，利用的是什么原理？ 【提示】 根据有机物的化学性质，主要依据的是官能团的特征反应。 植物体中某些元素的检验 溶液中的阴、 阳离子大多能发生特征的化学反应， 根据反应现象， 我们可以推知其是否存在， 达到定性检测物质中某种元素的目的。 要检验某物质所含有的成分元素，常需对被检验物质进行预处理，使目标元素转移到溶液中。 对植物等有机物，一种常用的预处理方法就是灼烧使之灰化，然后用酸溶解。 有机物官能团的检验 【问题导思】 ①如何检验蛋白质？ 【提示】 a．灼烧，有烧焦羽毛气味， b. 加入浓硝酸微热出现黄色。 ②常见的苯酚的特征反应有哪些？ 【提示】 a．滴加过量的浓溴水，有白色沉淀。 b ．与 Fe3 ＋显紫色。 思维方式：官能团→性质→方法选择， 用此方法一般只能定性检测， 但有的方法也可以定量检 测。 物质 试剂与方法 现象与结论 饱和烃与不 饱和烃 加入溴水或酸性 KMnO 4 溶液 褪色的是不 饱和烃 苯与苯的同 系物 加入酸性 KMnO 4 溶液 褪色的是苯 的同系物 醛基 与银氨溶液水浴加热 有银镜产生 加入新制 Cu(OH) 2，煮沸 有红色沉淀 生成 醇 与金属钠反应 有气体生成 与乙酸、浓 H 2SO4 混合加热 有果香味物 质生成 羧酸 加入紫色石蕊试液 呈红色 加入 Na 2CO 3 溶液 有气体生成 酯 闻气味 有果香味 加稀 H 2SO 4 检验水解产 物 酚类 加入 FeCl 3 溶液 呈紫色 加入溴水 产生白色沉 淀 淀粉 加碘水 呈蓝色 蛋白质 加浓硝酸，微热 显黄色 灼烧 有烧焦羽毛 的气味 有机物的检验首先观察其物理性质，如颜色、气味、液体的黏度、状态，以及灼烧时发出的气 味等。然后根据有机物的化学性质进行检验，主要依据的是官能团的特征反应现象。 有关下列化合物的说法不正确的是 ( ) A ．既可以与 Br 2 的 CCl4 溶液发生加成反应，又可以在光照下与 Br 2 发生取代反应 B．1 mol 该化合物最多可以与 3 mol NaOH 反应 C．既可以催化加氢，又可以使酸性 KMnO 4 溶液褪色 D．既可以与 FeCl 3 溶液发生显色反应，又可以与 NaHCO 3 溶液反应放出 CO2 气体 【解析】 该有机物分子中含有碳碳双键，故可以与 Br2 发生加成反应，又含有甲基，故可以 与 Br 2 在光照下发生取代反应， A 项正确；一个酚羟基可消耗一个 NaOH ，两个酯基可消耗两个 NaOH ，故 B 项正确；苯环可以催化加氢，碳碳双键可以使酸性 KMnO 4 溶液褪色，故 C 项正确； 该有机物中不存在羧基，故不能与 NaHCO 3 溶液反应放出 CO 2 气体， D 项错误。 【答案】 D , 有机化合物中官能团决定化学特性，分析含有的官能团，判断所具有的化学性质。 1 ．苯甲酸 (C6H 5COOH) 和山梨酸 (CH 3— CH CH — CH CH — COOH) 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 【解析】 苯甲酸 (C6H 5COOH) 和山梨酸 (CH 3— CH CH — CH CH — COOH) 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够进行。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， 能够和溴水发生加成反应， 苯甲酸中的苯基不具有典型双键所具有的 加成反应性能，不能与溴水反应。 【答案】 C 课题二 物质含量的测定 第 1 课时 酸碱中和滴定 酸碱中和滴定法 1. 概念 用已知物质的量浓度的酸 (或碱 )来测定未知物质的量浓度的碱 (或酸 )的方法。 2 ．原理 (1) 实质： H ＋＋OH － H2O( 用离子方程式表示 )。 (2) 原理：若用标准盐酸溶液滴定待测 NaOH 溶液，待测 NaOH 溶液的物质的量浓度为： c(NaOH) ＝ c（HCl ）·V（HCl ） V（NaOH ） 。 3 ．酸碱中和滴定的关键 (1) 准确测定参加反应的酸、碱溶液的体积。 (2) 准确判断滴定终点。 4 ．主要仪器和试剂 (1) 仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯。 (2) 试剂：待测液、标准液、酸碱指示剂。 5 ．操作 (1) 准备过程 检查是否漏液→洗涤滴定管→用标准液润洗待装标准液的滴定管， 用待测液润洗量待测液体积 的滴定管→装标准液并调整液面至刻度“ 0 ”或略下 (记录初读数 )，同时排气泡→取一定体积的待 测液于锥形瓶中，并滴加指示剂。 (2) 滴定操作 左手控制活塞或小玻璃球，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内颜色的变化。 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。主要是由一个电位计和一对电极组成， 工作时两电极插入待测溶液中，组成一个原电池。 通常 pH 计的测定范围为 pH ：1 ～9 。 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 )。 用 0.100 0 mol ·L－1 NaOH 滴定 20.00 mL 0．100 0 mol ·L－ 1 HCl 的滴定曲线 1 ．如何判定滴定终点？ 2 ．滴定后读数时应注意哪些问题？ 【提示】 1.最后一滴刚好使指示剂颜色发生明显的改变，且半分钟内颜色不变，说明达到了 滴定终点。 2 ．①滴定后应稍等，使内壁上液体顺利流下，然后才能读数；②读数时视线与液体凹液面最 低处相平；③读数应精确到小数点后面两位。 酸碱中和滴定 【问题导思】 ①中和滴定实验中， 滴定管为什么要预先用待装酸或碱溶液润洗？锥形瓶要不要作类似处理？ 为什么？ 【提示】 中和滴定实验中， 滴定管要预先用待装酸或碱溶液润洗， 这是为了避免滴定管内壁 附着的水将加入到滴定管中的酸或碱溶液稀释，影响测定结果。锥形瓶不能润洗，若润洗锥形瓶， 结果必然使锥形瓶中试剂的物质的量增大，也影响测定结果。 ②在滴定操作中，如果发现标准液加多了，应如何处理？ 【提示】 可以重做实验，也可以向锥形瓶中用滴定管再加入一定量的待测液， 但要记录待测 液的加入量。 ③ KMnO 4(H ＋)溶液、溴水、 Na 2CO 3 溶液、稀盐酸应分别盛放在哪种滴定管中？ 【提示】 强氧化性溶液、酸性溶液应盛放在酸式滴定管中；碱性溶液盛放在碱式滴定管中。 据此，酸性 KMnO 4 溶液、溴水和稀盐酸加入酸式滴定管中， Na 2CO 3 溶液放在碱式滴定管中。 1 ．滴定管的使用 (1) 检漏：滴定管使用前必须检查是否漏水，活塞是否转动灵活。 (2) 洗涤：使用前将滴定管洗涤干净。 (3) 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 溶液润湿全部滴定管内壁。 (4) 装液：向滴定管中注入溶液至 0 刻度以上 2～3 cm 处。 (5) 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 以下 某个合适刻度。 (6) 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。 2 ．指示剂的选择 (1) 选择指示剂时， 一般要求变色明显 (所以一般不选用石蕊 )，指示剂的变色范围与恰好中和时 的 pH 要吻合。 (2) 滴定时一般选用酚酞 (pH 变色范围 8 ～10) 、甲基橙 (pH 变色范围 3.1～4.4) 作指示剂， 强酸 滴定强碱， 强碱滴定强酸， 都用酚酞作指示剂； 强酸滴定弱碱， 用甲基橙作指示剂； 强碱滴定弱酸， 用酚酞作指示剂。 3 ．常见误差 以标准酸溶液滴定未知浓度的碱 (酚酞作指示剂 )为例，常见的因操作不正确而引起的误差有： 步骤 操作 VA cB 洗涤 酸式滴定管未用标准溶液润洗 变大 偏 高 碱式滴定管未用待测溶液润洗 变小 偏 低 锥形瓶用待测溶液润洗 变大 偏 高 锥形瓶洗净后还留有蒸馏水 不变 无 影 响 取液 放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失 变小 偏 低 滴定 酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失 变大 偏 高 振荡锥形瓶时部分液体溅出 变小 偏 低 部分酸液滴出锥形瓶外 变大 偏 高 溶液颜色较浅时滴入酸液过快，停止滴定后反加一滴 NaOH 溶液无变化 变大 偏 高 读数 滴定前读数正确，滴定后俯视读数 (或前仰后俯 ) 变小 偏 低 滴定前读数正确，滴定后仰视读数 (或前俯后仰 ) 变大 偏 高 两次滴定所消耗酸液的体积相差太大 无法判断 (1) 酸式滴定管不能盛放碱性溶液 (碱性溶液与玻璃活塞作用生成硅酸盐， 导致活塞黏结 )；碱式 滴定管不能盛放酸性溶液及强氧化性的溶液 (如 KMnO 4 溶液、 K2 Cr2O 7 溶液等 )，它们均能腐蚀橡 胶管。 ,(2) 滴定管满刻度下还有一段没有刻度，滴定时不能滴至满刻度。 (宁波高二检测 )实验室常利用甲醛法测定 (NH 4)2SO4 样品中氮的质量分数，其反应原 理为：4NH ＋4 ＋ 6HCHO 3H ＋ ＋6H 2O ＋(CH 2)6N 4H ＋[滴定时， 1 mol(CH 2)6N 4H ＋与 1 mol H ＋相当 ]，然后用 NaOH 标准溶液滴定反应生成的酸，某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验： 步骤Ⅰ 称取样品 1.500 g 。 步骤Ⅱ 将样品溶解后，完全转移到 250 mL 容量瓶中，定容，充分摇匀。 步骤Ⅲ 移取 25.00 mL 样品溶液于 250 mL 锥形瓶中，加入 10 mL 20% 的中性甲醛溶液， 摇匀、静置 5 min 后，加入 1 ～2 滴酚酞试液，用 NaOH 标准溶液滴定至终点。按上述操作方法 再重复 2 次。 (1) 根据步骤Ⅲ填空：①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入 NaOH 标准溶液进行滴定，则 测得样品中氮的质量分数 ________(填“偏高”、“偏低”或“无影响” )。 ②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去 NaOH 标准溶液的体积 ________(填“偏 大”、“偏小”或“无影响” )。 ③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察 ________(填序号 )。 A ．滴定管内液面的变化 B．锥形瓶内溶液颜色的变化 ④滴定达到终点时，酚酞指示剂由 ________色变成 ________色，且半分钟内不褪色。 (2) 滴定结果如下表所示： 滴定次数 待测溶液的体积 /mL 标准溶液的体积 滴定前 刻度 /mL 滴定后 刻度 /mL 1 25.00 1.02 21.03 2 25.00 2.00 21.99 3 25.00 0.20 20.20 若 NaOH 标准溶液的浓度为 0.101 0 mol ·L－1，则该样品中氮的质量分数为 ________。 【解析】 (1) ①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后需要再用 NaOH 溶液润洗， 否则相当于 NaOH 溶 液被稀释， 滴定消耗的体积会偏高， 测得样品中氮的质量分数也将偏高。 ②锥形瓶用蒸馏水洗涤后， 虽然水未倒尽， 但待测液中的 H ＋的物质的量不变， 则滴定时所需 NaOH 标准溶液中的氢氧化钠的 物质的量就不变，也就是无影响。③注意观察锥形瓶内溶液颜色变化，确定滴定终点。④待测液为 酸性，溶液应为无色，当溶液转为碱性时，溶液颜色变为粉红 (或浅红 )。(2) 标准溶液的体积应取三 次实验的平均值，带入公式即可得到答案。 【答案】 (1) ①偏高 ②无影响 ③B ④无 粉红 (或浅红 ) (2)18.85% , 做滴定实验时，不一定非得加入指示剂，若反应的过程中无明显的现象发生，就一定要加入指 示剂；若反应的过程中有明显的颜色变化，一般不加入指示剂，如 FeCl 2 溶液与酸性 KMnO 4 溶液 的反应；所加入的指示剂并非一定是酸碱指示剂，如 I2 与 Na 2S2O3 的反应，一般加入淀粉作指示 剂。 , ) 1 ．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 ，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 酸碱滴定曲线的测绘 【问题导思】 ①酸碱滴定达滴定终点时，溶液的 pH 是否一定是 7? 【提示】 不一定。 ②如何选择酸碱滴定的指示剂？ 【提示】 强酸滴定弱碱 (或弱碱滴定强酸 )时，考虑所生成的盐的水解问题，最后 pH 小于 7， 一般选用甲基橙或甲基红作指示剂。强碱滴定弱酸 (或弱酸滴定强碱 )时，考虑所生成的盐的水解问 题，最后 pH 大于 7，一般选用酚酞作指示剂。酸碱滴定与酸、碱是几元没有关系。 1 ．注意事项 (1) 所使用的酸、碱的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。 2 ．测绘方法 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。 例如用 0.10 mol ·L－1 NaOH 溶液滴定 0.10 mol ·L－1 HCl 溶液 20.00 mL 。 加入的 V (NaOH)/mL 余 V (HCl)/mL 过量 V (NaO H)/m L pH 0.00 20.00 1.0 18.00 2.00 2.3 19.80 0.20 3.3 19.98 0.02 4.3 20.00 0.00 7.0 20.02 0.02 9.7 20.20 0.20 10.7 22.00 2.00 11.7 突变 范围 由上表数据可看出：在滴定接近终点时，少加或多加 0.02 mL NaOH 溶液，即一滴之差造成 的误差在允许范围内，但 pH 出现突变，因此选择指示剂时，应选择变色范围与滴定时 pH 突变范 围相吻合的指示剂。 滴定突变范围的计算思路： ①计算多滴 1 滴标准液对应混合液的 pH 和少滴 1 滴标准液对应混 合液的 pH ；②上述两 pH 之间的范围为滴定突变范围。 酸碱中和滴定过程中的 pH 变化 (1) 用 0.100 0 mol ·L－1 NaOH 溶液滴定 0.100 0 mol ·L－1 CH 3COOH 溶液时，滴定过程中溶 液的 pH 变化情况如下表。 加入 V(NaOH) /mL 被滴 CH 3COOH 的百分数 % V(剩 余)CH 3COO H/mL 过量 V(Na OH) /mL 溶液的 pH 0.00 0.00 20.00 － 2.88 10.00 50.00 10.00 － 4.70 18.00 90.00 2.00 － 5.70 19.80 99.00 0.20 － 6.74 19.98 99.90 0.02 － 7.74 20.00 100.00 0.00 － 8.72 20.02 － － 0.02 9.70 20.20 － － 0.20 10.70 22.0 － － 2.00 11.70 40.00 － － 20.00 12.50 请作出 pH — V(NaOH) 图 (2) 根 据 表 和 图 知 ： pH 突 变 ( 滴 定 突 跃 ) 范 围 为 ________________________________________________。 所以可选择 __________作指示剂。 【解析】 可以根据上表中所给的 V(NaOH) 与 pH 描点给出 pH — V(NaOH) 图。突变范围是 指多加一滴溶液或少加一滴液体时，溶液 pH 的变化范围。少加一滴 NaOH 溶液时， pH 为 7.74 ； 多加一滴溶液时， pH 为 9.70 ；酚酞指示剂的变色范围与之相符，因此应选酚酞。 【答案】 (1) (2)7.74 ～9.70 酚酞 , (1) 指示剂颜色变化由浅到深，视觉更明显。 (2)指示剂用量一般为 2～3 滴。 , ) 2 ．下图是 100 mL 的盐酸中逐渐加入 NaOH 溶液时，溶液的 pH 变化图象，根据图象所得结 论正确的是 ( ) A ．原来盐酸的物质的量浓度为 0.1 mol ·L－ 1 B．X 为 0.1 mol ·L－1 的 NaOH 溶液 C．原来盐酸的物质的量浓度为 1 mol ·L－1 D． X 为 0.01 mol ·L－1 的 NaOH 溶液 【解析】 原盐酸的 pH ＝1，则 c(HCl) ＝ 0.1 mol ·L－ 1，n(HCl) ＝0.01 mol ，滴定终点时所需 NaOH 的物质的量 n(NaOH) ＝0.01 mol 。 【答案】 A 第 2 课时 食醋中总酸量的测定 比色法及其应用 食醋中总酸量的测定 1. 配制待测食醋溶液 用 25 mL 移液管吸取市售食醋 25 mL ，置于 250 mL 容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀即得 待测食醋溶液。 2 ．把滴定样品溶液装入酸式滴定管 将酸式滴定管洗净后，每次用 3～4 mL 待测食醋润洗 3 次，然后加待测食醋溶液，使液面高 于“ 0”刻度。把滴定管夹在滴定管夹上 (活塞把向右 )，轻轻转动活塞，放出少量酸液，使尖嘴内 充满酸液，并使液面达到“ 0”刻度或“ 0”刻度以下。静置 1～2 min ，读取刻度数据，记录为待 测食醋溶液体积的初读数。 3 ．把标准 NaOH 溶液装入碱式滴定管 将碱式滴定管洗净后，每次用 3～4 mL NaOH 标准液润洗 3 次，然后加入 NaOH 标准溶液， 排除尖嘴内气泡后， 使液面达到 “0 ”刻度或 “0”刻度以下。 静置后， 读取刻度数据， 记录为 NaOH 标准溶液体积的初读数。 4 ．取待测食醋溶液 从酸式滴定管中放出 V mL( V 值在 25.00 左右 )待测食醋溶液到洗净的锥形瓶中， 加 2～3 滴酚 酞溶液。读取滴定管中食醋溶液的刻度数据，记录为待测食醋溶液体积的终读数。 5 ．用 NaOH 标准溶液滴定待测食醋溶液 将盛有待测食醋溶液的锥形瓶置于碱式滴定管下，挤压碱式滴定管的玻璃球，使滴定管内的 NaOH 标准溶液滴入锥形瓶中，边加边摇动锥形瓶。将要到达终点时应减慢加入碱液的速度，当 溶液的颜色变粉红且半分钟内不褪色时，即达到滴定终点。静置后，读取 NaOH 标准溶液的刻度 数据，记录为 NaOH 标准溶液体积的终读数。 6 ．平行实验 重复以上操作，进行第二次、第三次平行实验。 7 ．实验数据处理。 比色法 1. 比色法 (1) 定义：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的方法。 (2) 步骤：比色法主要有显色和比色两个步骤。 (3) 分类及特点 ①比色法分为目视比色法和仪器测量法。 ②比色法的优点是灵敏度高，缺点是误差较大。 ③比色法适用于微量组分的测定，不适用于常量组分的测定。 2 ．比色法的应用 (1) 测定硫酸亚铁铵的纯度 ①配制标准溶液。 a．按照滴定管使用要求，将 0.10 g ·L－ 1 Fe3＋标准溶液加入滴定管中； b ．从滴定管中量取 0.50 mL 0.10 g ·L－1 Fe 3＋标准液至一支 25 mL 比色管中，加入 2 mL 3 mol ·L－1HCl 溶液和 1 mL 25%KSCN 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，得一级试剂的标准溶 液； c．依照上述方法，分别量取 1.00 mL 和 2.00 mL 0.10 g/L Fe 3＋ 标准液于另外两支 25 mL 的 比色管中，配成二级或三级试剂的标准溶液。 ②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 比色管中，用 15 mL 去离子水溶解后分别加入 2 mL 3 mol ·L－ 1HCl 溶液和 1 mL 25%KSCN 溶液。再用去离子水稀释至刻度，摇匀。 ③比色确定产品纯度。 用待测产品溶液与标准色阶比较，确定产品纯度范围。如果含 Fe3＋ 较多，呈较深的红色，表 明纯度较低；反之则表明纯度较高。 (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 生成血红色 Fe(SCN) 3 的性质， 将含铁药物经必要处理后 (如溶解、 加入 硝酸使 Fe2＋氧化为 Fe 3＋)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，比色管容积为 25 mL ，则比色管内标准溶液的物质的量浓度 c＝ c0V/25 mL 。 ③若测得待测液物质的量浓度为 c(Fe3＋)，药片质量为 m，则该药片中铁元素的含量 w(Fe) ＝ c（Fe3＋）·V·M （Fe） M ×100% 。 1 ．用比色法测定 (NH 4 )2Fe(SO 4)2 的纯度配制标准液时，在比色管中为什么加入盐酸？ 2 ．用比色法测定抗贫血药中铁的含量时，当抗贫血药物溶于水后，为什么要加入 HNO 3 并加 热？ 【提示】 1.抑制 Fe2＋ 发生水解反应。 2 ．将 Fe2＋氧化为 Fe3＋。 食醋中总酸量的测定 【问题导思】 ①食醋中总酸量的计算公式是什么？ 【提示】 总酸量 (g/100 mL) ＝c(NaOH) ·V(NaOH) ·M (CH 3COOH) × 100 V ×稀释的倍数 (其中 V 的单位为 mL) ②食醋若有颜色，怎样做才能减小实验误差？ 【提示】 用活性炭吸附后再做实验。 1 ．基本思路 (1) 终点颜色的判断，强调 30 s 不褪色为终点。 (2) 已达滴定终点的溶液，由于空气中的二氧化碳影响，放久后仍会褪色，这并不是中和反应 没有完全。 (3) 滴定管和容量瓶是配套使用的量器；记录时应记录 4 位有效数字。 2 ．总酸度的计算 用 NaOH 标准溶液滴定时， 食醋中的醋酸及其他有机酸都可以被滴定， 因此测出的是总酸度。 总酸量 (g/100 mL) ＝c(NaOH) ·V(NaOH) ·M (CH 3COOH) × 100 V ×稀释的倍数 (其中 V 的单位为 mL) 为方便计算，一般将食醋稀释 10 倍后，制得试样。 3 ．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 CO 2 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经加热煮沸 2～3 分钟，以尽可能去除溶解的 CO 2。 ①食醋总酸量测定实验中，中和反应后的产物为 CH 3COONa ，水解呈碱性，应选择在碱性溶 液中变色的酚酞作指示剂。 ,②食醋颜色较深时，影响滴定终点的判断，应采用稀释或活性炭脱色 处理，如处理后仍不理想，可使用 pH 滴定装置进行测定。 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) 用滴定管吸取 10 mL 市售白醋样品，置于 100 mL 容量瓶中，加蒸馏水 (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) 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 的终读数。重复滴定 2～3 次。 Ⅱ .实验记录及数据处理： 滴定次数 实验数据 1 2 3 4 V(样品 )/mL 20.00 20.00 20.00 20.00 V(NaOH)/mL ( 初读数 ) 0.00 0.20 0.10 0.00 V(NaOH)/mL ( 终读数 ) 14.98 15.20 15.12 15.95 V(NaOH)/mL ( 消耗 ) 14.98 15.00 15.02 15.95 则 c(样品 )/mol ·L－1＝________；样品总酸量 g/100 mL ＝__________。 Ⅲ .交流与讨论： (1) 甲同学在处理数据过程中计算得： V(NaOH) 平均消耗 ＝(14.98 ＋15.00 ＋ 15.02 ＋ 15.95)/4 mL ＝15.24 mL 。 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 变化情况记录如表所示。 V(NaO H)/mL 0.00 10.00 18.00 19.80 19.98 20.00 20.02 20.20 22.00 溶液 pH 2.88 4.70 5.70 6.74 7.74 8.72 9.70 10.70 11.70 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。 【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 (氢氧化钠溶液 )滴定待测液。Ⅱ .实验记录及数据处理：实 验中消耗的原始数据 NaOH 体积最大值和最小值之差应小于 0.2。Ⅲ .异常值，应舍去。 【答案】 Ⅰ.锥形瓶 Ⅱ .0.75 4.5 Ⅲ .不合理，因为第四组数据与前三组相差较大，属异常值，应舍去 7 ．74 ～9.70 酚酞 , 因为食醋中含有的醋酸、乳酸等有机酸为弱酸，强碱滴定弱酸，最终溶液应呈碱性，而甲基橙 的变色范围是 3.1 ～4.4 ，酸性范围，误差较大，而酚酞的变色范围是 8.2～10.0 ，正好适宜。所以， 指示剂选用酚酞而不选用甲基橙。 , ) 1 ．用 0.1 mol ·L－1NaOH 溶液滴定 0.1 mol ·L－ 1 盐酸，如达到滴定终点时不慎多加了 1 滴 NaOH 溶液 (1 滴溶液的体积约为 0.05 mL) 继续加水至 50 mL ，所得溶液的 pH 是 ( ) A ．4 B．7.2 C．10 D．11.3 【解析】 多滴 1 滴 NaOH 溶液后混合溶液中 c(OH － ) ＝ 0.1 mol ·L－1×0.05 mL 50 mL ＝1.0 ×10 －4mol ·L－ 1 c(H ＋)＝ 1.0 ×10 －14 mol 2·L －2 1.0 ×10 － 4mol ·L－1 ＝1.0 ×10 －10 mol ·L－ 1 pH ＝10 。 【答案】 C 课题一 物质性质的研究 化学实验探究主要包括的四个步骤 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 ．根据实验的目的，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。 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，硬度变大。 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。 金属镁、铝、锌化学性质的探究 金属单质 Mg Al Zn 操作Ⅰ 去除氧化膜的镁条、铝条、锌片分别在空气中、氧气中点燃 现象Ⅰ和结论 在空气中燃烧 在氧气中燃烧 在氧气中燃烧 操作Ⅱ 去除氧化膜的镁条、铝条、锌片分别与同浓度、同体积稀盐酸反应 现象Ⅱ和结论 快 较快 较慢 操作Ⅲ 分别将镁条与铝条以及铝条与锌片用导线连接电流计，插在稀硫酸溶液中 现象Ⅲ和结论 用镁条与铝条连接时镁是 负极 铝条与锌片连接时铝是负极 操作Ⅳ 去除氧化膜的镁条、铝条、锌片分别与同浓度，同体积硫酸铜反应 现象Ⅳ和结论 大量氢气和蓝色沉淀 少量氢气、红色铜析出 红色铜析出 实验结论是活泼性： 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发生与铁的置换，而是有氢气与红褐色沉淀生成。 (2) 锌是两性金属，能溶于强碱 (Zn ＋ 2NaOH Na 2ZnO 2＋H 2↑)。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 ＋4NH 3 ＋2H 2O [Zn(NH 3 )4]2＋ ＋H 2↑＋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 ＋4NH 3·H 2O [Zn(NH 3)4] 2＋ ＋2OH －＋4H 2O。 物质的性质与哪些因素有关？举例说明。 【提示】 物质的性质与其组成成分和混合状态有关。例如硫酸浓度不同，沸点不同，冰盐混 合时混合均匀可获得较低温度，合金性质与组分金属的差异等。 纯净物与混合物比较 【问题导思】 ①为什么生铁的抗腐蚀性较差？ 【提示】 在潮湿环境中生铁容易形成铁碳原电池。 ②什么是合金？合金有哪些优点？ 【提示】 合金是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。 合金的优点： a.抗腐蚀性增强 b ．硬度大于成分金属的硬度 c．熔点低于成分金属的熔点 金属单质与合金比较 (以 Fe 与生铁为例 ) 比较项目 铁 生铁 密度 7.86 g ·cm －3 7.85 g ·cm －3 硬度 较小 较大 熔点 较高 较低 抗腐蚀能力 较强 较弱 (中山高二质检 )铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是 ( ) A ．不锈钢是铁合金，只含金属元素 B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应 C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应 D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 【解析】 任何铁合金中都或多或少含有碳元素， A 错；铁和铁合金都能与盐酸反应， C 错； 锌在空气中形成致密氧化膜保护了铁不被腐蚀， D 错。 【答案】 B 1 ．下列说法正确的是 ( ) A ．所有不锈钢都只含有金属元素 B．我国流通的硬币材质是金属单质 C．广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具 D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁 【解析】 解答本题不仅要注意合金的性能以及组成金属的化学性质， 而且还要联系实际进行 分析判断。 选项 内容指向·联系分析 结论 A 不锈钢中除含有金属元素外，还含有碳元素，有的还可能含有硅元素 错误 B 硬币材质是合金 错误 C 铝是较活泼金属，在海水中易被腐蚀 错误 D 合金的硬度、强度高于组成合金的各成分金属 正确 【答案】 D 金属镁、铝、锌化学性质的比较 【问题导思】 ①能否用电解 AlCl 3 的方法制备金属铝？ 【提示】 不能，因为 AlCl 3 为共价化合物。 ②镁、锌能否像铝一样都能与强碱反应？ 【提示】 镁、锌都属于较活泼的金属，但镁比锌活泼，不能和强碱反应，锌能与强碱反应放 出 氢 气 ， 具 有 两 性 。 镁(Mg) 铝(Al) 锌 (Zn) 在周期表中的位置 第三周期Ⅱ A 族 第三周期Ⅲ A 族 第四周期Ⅱ B 族 常见化合价 ＋2 ＋ 3 ＋2 晶体类型 金属晶体 化学性 质 与非 金 属反 应 特 点 常温下，在空气中能形成一层致密的保护膜，有抗腐蚀性 方 程 式 2Mg ＋O 2 ─→ 点燃 2MgO Mg ＋S─→ △ MgS 4Al ＋3O 2 ─→ 点燃 2Al 2O 3 2Al ＋3S─→ △ Al 2S3 2Zn ＋O 2 ─→ 点燃 2ZnO Zn ＋S─→ △ ZnS 与 酸 反 应 与非 氧化 性酸 反应 离子 方程式 Mg ＋ 2H ＋ Mg 2＋＋ H 2↑ 2Al ＋ 6H ＋ 2Al 3＋ ＋3H 2↑ Zn ＋ 2H ＋ Zn 2＋＋H 2↑ 特点 镁与酸反应比铝剧烈，铝比锌剧烈 与强 氧化 性酸 反应 无钝化现象 遇冷浓硫酸、 冷浓硝 酸有钝化现象 无钝化现象 化学性 质 与强碱 溶液反 应 不反应 2Al ＋2NaOH ＋ 2H 2O 2NaAlO 2＋3H 2↑ Zn ＋ 2NaOHNa 2ZnO 2 ＋H 2↑ 与某些 氧 化物反 应 2Mg ＋CO2 ─→ 点燃 2MgO ＋C 铝热反应： 2Al ＋ Fe2O 3 ─→ 高温 2Fe＋Al 2O 3 3MnO 2＋4Al ─→ 高温 2Al 2O 3＋3Mn 存在形态 化合态 冶炼 电解熔融 MgCl 2 电解 Al 2O 3 与冰晶 石的熔融物 用碳还原氧化锌 用途 制轻合金、 照明弹等 制电线、 冶炼稀有金 属、制轻合金 镀锌工业、 制造合金 (如黄铜 )、作电极 下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 ( ) 选项 实验操作 现象 解释或结论 A Al 箔插入稀 HNO 3 中 无现象 Al 箔表面被 HNO 3 氧化， 形成 致密的氧化膜 B Zn 片插入 NaOH 溶液中 有无色气体 产生 Al 和 Zn 都能与强碱溶液反应 C 将表面积相等的 Mg 、Al 、Zn 片投入浓度相等温度相同的盐 酸中 产生气泡的 速率相等 Mg 、 Al 、Zn 的金属性强弱相 同 D 将点燃的镁条伸入到盛满 CO 2 的集气瓶中 火焰熄灭 CO 2 有灭火作用 【解析】 A 项，稀 HNO 3 不能将铝钝化，因此现象应为 Al 箔逐渐溶解并产生气体； C 项， 金属性 Mg>Al>Zn ，与盐酸反应产生 H 2 的速率为 Mg>Al>Zn ；D 项， 2Mg ＋CO 2 ─→ 点燃 2MgO ＋ C，在 CO2 中 Mg 条继续燃烧， CO 2 灭火是有条件的。 【答案】 B , 锌盐、铝盐与碱反应时， 注意控制加入试剂的量与顺序。通过实验体会反应物量的变化对化学 反应的影响。 , ) 2 ．等量镁铝合金粉末分别与下列 4 种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是 ( ) A ．2 mol ·L－ 1 H 2SO 4 溶液 B．18 mol ·L－ 1 H 2SO 4 溶液 C．6 mol ·L－1 KOH 溶液 D． 3 mol ·L－1 HNO 3 溶液 【解析】 A 项中镁铝均与其反应产生氢气最多； B 项中浓 H 2 SO4 使铝钝化； C 项中 KOH 溶 液不与镁反应； D 项中 HNO 3 与镁铝反应不能生成氢气。 【答案】 A 课题二 身边化学问题的探究 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” 。这里的酸性、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 在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。 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。 1 ．有关西红柿是酸性食物还是碱性食物的探究，其中最关键的是哪一步？ 【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及得到准确的实验结果。 含氯消毒液性质、作用的探究 1. 次氯酸不仅能使有色物质褪色，还能杀灭细菌等。 2 ．写出制备次氯酸钠的化学方程式： 2NaOH ＋Cl 2 NaCl ＋NaClO ＋ H2O 。 3 ．“84 消毒液”的主要成分是 NaClO 。它具有漂白和消毒作用的原因是： NaClO 溶液能跟 稀酸或空气里的二氧化碳和水反应，生成次氯酸，起到漂白和消毒作用。 NaClO ＋ CO 2 ＋ H 2O NaHCO 3＋HClO 。上述反应证明 HClO 的酸性比 H 2CO3 弱。 2 ．生产漂白粉的过程比较复杂，主要反应如何表示？ 【提示】 2Cl 2＋ 2Ca(OH) 2 CaCl 2＋ Ca(ClO) 2＋2H 2O 饮料的研究 1. 饮料的 pH 或酸性的研究 (1) 方法一：用 pH 试纸测试饮料的 pH 。 (2) 方法二：用酸碱滴定法定量测定某一种饮料的总酸含量。 2 ．饮料中 Vc 含量 Vc 又称抗坏血酸，是人体必需的一种维生素。 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、O 2 等氧化剂氧化，例如 Vc 与 I 2 的反应： 利用上述反应，可以直接用 I2 的标准溶液滴定待测液 Vc 的含量。 Vc 在碱性条件下易被氧化。滴定时加入 HAc 使溶液呈弱酸性，可减少 Vc 的副反应。但滴定 操作仍应尽快进行，以防 Vc 被氧化。 “84 ”消毒液的性质、作用探究及 实验注意事项 【问题导思】 ①试用离子方程式表示“ 84 消毒液”呈碱性的原因。 【提示】 ClO －＋H 2O HClO ＋OH － ②氯水的成分有哪些？ 【提示】 分子： H 2O 、Cl 2、HClO 离子： H ＋、Cl －、ClO －、 OH － (极少量 ) 1 ．研究消毒液的灭菌作用 (1) 操作：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。 (2) 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。 (3) 结论：含氯消毒液具有良好的杀菌消毒效果。 2 ．探究消毒液的性质 实验操作 现象和解释 弱酸盐 性质 石蕊试液 现象是溶液先变蓝后褪色 酚酞试液 现象是溶液先变红后褪色 测 pH 约为 10 稀硫酸＋品红溶液 比未加稀硫酸的品红溶液漂白效果强 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。 氯水中有多种成分，分子： H 2O 、Cl2、HClO ；离子： H ＋ 、Cl － 、ClO －、OH － (极少量 )。氯 水中成分的多样性决定了氯水的性质具有多重性：强氧化性 (Cl 2)；漂白、杀菌 (HClO) ；与 AgNO 3 溶液反应生成白色沉淀 (Cl－ )；酸性 (H ＋ )。 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 FeCl 3 溶液 出现红褐色沉淀，离子方程式是 3ClO －＋Fe3＋＋ 3H 2O Fe(OH) 3↓＋3HClO 长时间露置在空气中并光照 溶液的 pH 变小 强氧化 性 FeSO 4/KSCN 混合液 现象是溶液变为血红色 浓盐酸 出现黄绿色气体，离子方程式是 ClO －＋Cl －＋2H ＋ Cl 2↑＋H 2O 淀粉 KI 溶液 现象是溶液呈蓝色 消毒性 配制未消毒样本和消毒样本，观察菌落种类和菌落 数目 消毒样本菌落种类和菌落数目明显减少 效成分 ________(填序号 )。 A ．Cl 2 B．H 2O 2 C．NaClO D ．KMnO 4 (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： 从数据图 1 和图 2 可得知“ 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 ________、________、________。 (3) 该化学兴趣小组的同学备选了酚酞试液对“ 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： 实验操作 预期现象 结论 (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 主妇把抗 SARS 用的“ 84 ”消毒液和清洁剂 (呈酸性、含 Cl－)都倒出一些混合在一起，进行洗刷厕 所。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： ___________________________________。 【解析】 “84 ”消毒液的有效成分是 NaClO ，从图中可以看出暴露在空气中半小时的 “84 ” 消毒液 pH 降低，消毒效果减弱，发生该变化的原因是： 2NaClO ＋CO 2＋H 2O 2HClO ＋ Na 2CO 3，2HClO 光照 2HCl ＋ O2 ↑，2HCl ＋Na 2CO 3 CO 2↑＋H 2O ＋2NaCl 。“84 ”消毒液 具有碱性和漂白性 (氧化性 )，可使酚酞先变红后褪色。 ClO －＋Cl －＋2H ＋ H 2 O ＋Cl 2↑。 【答案】 (1)C (2) 氯化钠 (或 NaCl) 2NaClO ＋CO 2＋H 2O 2HClO ＋Na 2CO 3 2HClO 光照 2HCl ＋ O 2↑ 2HCl ＋ Na 2CO 3 CO 2↑＋H 2O ＋2NaCl (3) 取适量“ 84 ”消毒液放入瓷碗中，加入酚酞试液，观察现象 溶液先变红后褪色 “ 84 ” 消毒液具有碱性和漂白性 (4)ClO －＋Cl －＋2H ＋ H 2O ＋Cl2↑ , 氯水的漂白性是因为反应生成的 HClO 有强氧化性， 将有机色质彻底氧化为无色物质， 是永久 的。与其漂白原理类似的还有漂白粉、 Na 2O 2、双氧水、 臭氧。 SO2 也能漂白， 但其原理与上不同， 其漂白的原因是 SO2 与有机色质发生化合， 生成不稳定的无色物质， 能漂白的物质也较少， 如 SO 2 不能使石蕊等指示剂褪色。活性炭具有吸附有色物质的特性，这种脱色未发生化学反应， 属物理变 化。 , ) 1 ．如图，将潮湿的 Cl 2 通入甲装置后，再通过放有干燥红色布条的乙装置，红色布条不褪色。 则甲装置中所盛试剂 (足量 )可能是 ( ) ①浓硫酸 ②NaOH 溶液 ③KI 溶液 ④饱和食盐水 A ．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④ 【解析】 根据题意，乙装置中红色布条不褪色，说明通过甲装置时有两种情况发生：一是通 过①将 Cl 2 干燥；二是通过②③将 Cl 2 吸收。 【答案】 C 饮料中 Vc 含量的测定 【问题导思】 ①某橙汁的包装破损，技术人员通过实验检测其中 Vc 的含量偏低，原因是什么？ 【提示】 Vc 具有强还原性，部分被空气氧化，故其含量偏低。 ②为了防止 Vc 被氧化，做饮料中 Vc 含量的测定时需注意什么？ 【提示】 a．加入醋酸溶液使之呈酸性。 b ．操作速度要快。 1 ．用 I2 标准液滴定饮料中 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。 2 ．测定 Vc 含量过程中的干扰因素及排除方法 干扰因素 误差 排除与预防 包装破损或打开后长期放置 偏低 购买时注意外包装，开启后尽快使用 稀释用的蒸馏水未加热煮沸 偏低 将蒸馏水加热煮沸 未用标准液润洗滴定管 偏高 使用标准液润洗滴定管 2 ～3 次 滴定时未加入醋酸 偏低 滴加几滴醋酸，使溶液呈弱酸性 滴定时剧烈摇动锥形瓶 偏低 滴定时轻轻摇动锥形瓶，使反应液混 合均匀滴定时未摇动锥形瓶 偏高 未滴定至溶液变为稳定的蓝色即读数 偏低 滴定至溶液变为稳定的蓝色后读数 滴定结束后，俯视读数 偏低 按照规范正确读数 滴定结束后，仰视读数 偏高 样品未完全转移至锥形瓶中 偏低 将样品完全转移至锥形瓶中，不使用 黏度较大的饮料 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 C6H 8O 6。人体缺乏 这种维生素 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。 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： C6H 8O 6＋I2―→C6H 6O6＋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。 (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 )，右手振动锥形瓶， 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 ) 若经数据处理，滴定中消耗标准碘溶液的体积是 15.00 mL ，则此橙汁中维生素 C 的含量是 ______mg·L－1。 (6) 问题讨论： ①滴定时能否剧烈振动锥形瓶？为什么？ ②从分析数据看，此软包装橙汁是否属纯天然的橙汁？ ________(填序号 )。 A ．是 B．可能是 C．不是 【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 I2 与淀粉作用变蓝的性质 )。根据中和滴定实验，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，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，否则可能答反。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 振动锥形瓶，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。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。 完成上述实验后， 处理实验数据并获取结论。 根据计算， 该橙汁中维生素 C 的浓度为 990 mg ·L －1，超过题目给出的“ 500 mg ·L－1 左右”的标准，说明该橙汁并非是天然橙汁。 【答案】 (3) ②淀粉溶液 (4) ②酸式滴定管或移液管 ③活塞 锥形瓶中的溶液颜色变化 溶液由无色变为蓝色且半分钟内不褪色 (5) 样品体 积 /mL 标准碘液体积 滴定前 滴定后 消耗体积 平均值 第一次 第二次 990 (6) ①不能，因为剧烈摇动锥形瓶会增大维生素 C 与空气中的氧气接触而促进其氧化 ② C 2 ．硫代硫酸钠 (Na 2S2O3)是常用的还原剂。在维生素 C(化学式 C6H 8O 6)的水溶液中加入过量 I 2 溶液，使维生素 C 完全氧化，剩余的 I2 用 Na 2S2O 3 溶液滴定，可测定溶液中维生素 C 的含量。 发生的反应为： C6H 8O6＋I2 C6H 6O 6＋2H ＋＋2I － 2S 2O 2－3 ＋I2 S4O 2－6 ＋ 2I － 在一定体积的某维生素 C 溶液中加入 a mol ·L－1I2 溶液 V1 mL ，充分反应后，用 Na 2S2O 3 溶 液滴定剩余的 I2 ，消耗 b mol ·L －1Na 2S2 O 3 溶液 V2 mL 。该溶液中维生素 C 的物质的量是 ________mol。 【解析】 根据化学方程式可知， I2 的物质的量等于硫代硫酸钠的物质的量的一半加上维生素 C 的物质的量，则维生素 C 的物质的量为： (V1·a×10 － 3－0.5 V2·b×10 －3)mol 。 【答案】 (aV1－ 0.5bV 2)×10 －3 课题三 综合实验设计 (选学 ) 装置的改进与创新 1. 启普发生器 (1) 组成：启普发生器由球形漏斗、容器和导气管三部分组成。 (2) 工作原理： (以稀硫酸和锌粒制 H 2 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在重力作用下流到容器内，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) 使用范围 启普发生器适用于块状固体与液体试剂在常温条件下制取气体。如氢气、二氧化碳等气体。 (4) 气密性的检验 使用前应先检查装置的气密性，方法是开启旋塞， 向球形漏斗中加水，当水充满容器下部的半 球体时关闭旋塞，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，如果下降说 明漏气，反之不漏气。 2 ．如右图所示，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。此实验的原理与喷泉实验原理相似。 1 ．图中两个气体发生装置有什么异同？各有什么特点？ 气体发生装置 【提示】 仪器不同、装置不同，但所依据的原理相同，都适用于块状固体跟液体的反应，不 需要加热。 3 ．用玻璃管弯制成的 U 形管、 T 形管、软胶管、弹簧夹等连接成如右图所示装置。 U 形管中 加入适量红色水溶液，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 中液体逐滴滴入 B 中，观察现象。 用此装置实施放热、吸热过程的方法及现象如下表所示： 反应物 U 形管中的现象 实验结论 A B 浓硫酸 水 U 形管中液面左低右高 浓硫酸与水混合放热 水 硝酸铵 U 形管中液面右低左高 硝酸铵与水混合吸热 水 过氧化钠 U 形管中液面左低右高 Na 2O 2 与水反应放热 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 形管中液面右低 左高，说明发生的是吸氧腐蚀，相关的电极反应式为负极： 2Fe－4e － 2Fe 2＋ ；正极： O 2＋ 2H 2O＋4e － 4OH －。 可见，此装置的应用可以归纳为两类：有气体量变化 (增加或减少 )的实验，如上述实验②；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。 综合实验设计程序 1. 确定实验设计项目。 2 ．前期准备工作 针对所选项目相关的知识、仪器、技术等问题查阅资料，做好理论、技术和装置上的准备。 3 ．提出设计方案初稿。 4 ．检验设计实验的效果。 5 ．写出实验设计报告。 报告中应包括实验名称、实验目的、实验原理、实验用品、实验安全、实验装置图、实验步骤 和实验现象记录，对记录的整理分析及实验结论等。 2 ．化学实验方案设计的一般思路是什么？ 【提示】 实验设计的创新 【问题导思】 ①实验设计的创新包括哪些方面？ 【提示】 包括实验原理、实验装置、实验效果、实验步骤与程序、实验安全等方面的创新。 ②实验装置、仪器的创新指哪些方面？ 【提示】 主要包括仪器的新用途、替代物、重新组合、装置的改进等方面。 实验设计的创新包括以下几个方面： (1) 实验原理的创新，如与其他学科的综合、新反应的应用、新的检测手段的应用等。 (2) 实验装置、仪器的创新，如仪器的新用途、替代物、重新组合、装置的改进等。 (3) 实验效果的创新，如视觉效果——实验现象明显 (如颜色变化、能量变化、气体的产生等 )、 应用多媒体手段放大或模拟、现代实验技术 (数字化采集器、光谱分析法 )的应用等。 (4) 实验步骤与程序的创新，如简化、快速、安全等。 (5) 实验安全的创新，如有毒药品的替换、消除实验污染安全装置的设计等。 (上海高考 )碱式碳酸铜 [Cu 2(OH) 2CO 3 ]是一种用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑 为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下： 步骤一：废铜屑制硝酸铜 如图， 用胶头滴管吸取浓 HNO 3 缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中 (废铜屑过量 )，充分反应后过滤， 得到硝酸铜溶液。 步骤二：碱式碳酸铜的制备 向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，水浴加热至 70 ℃左右，用 0.4 mol/L 的 NaOH 溶 液调节 pH 至 8.5 ，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。 完成下列填空： (1) 写出浓硝酸与铜反应的离子方程式 ______________________________________________。 (2) 上图装置中 NaOH 溶液的作用是 ________。反应结束后， 广口瓶内的溶液中， 除了含有 NaOH 外，还有 ________(填写化学式 )。 (3) 步骤二中，水浴加热所需仪器有 ________、________(加热、夹持仪器、石棉网除外 )；洗涤的 目的是 ________。 (4) 步 骤 二 的 滤 液 中 可 能 含 有 CO 2－3 ， 写 出 检 验 CO 2－3 的 方 法 。 ___________________________________。 (5) 影响产品产量的主要因素有 ________。 (6) 若实验得到 2.42 g 样品 (只含 CuO 杂质 )，取此样品加热至分解完全后，得到 1.80 g 固体， 此样品中碱式碳酸铜的质量分数是 ________。 【解析】 (2) 广口瓶内铜与浓硝酸反应生成大气污染气体 NO x，NaOH 溶液可用来吸收 NO x， 利用 NO 2＋2NaOH NaNO 2＋NaNO 3＋H 2O 可知， 反应结束后， 广口瓶的溶液中， 除了剩 余的 NaOH 外，还含有新生成的 NaNO 2 与 NaNO 3。(3) 因反应器为大试管， 故水浴加热中用来盛 放水的仪器可以选用烧杯，温度计 (测定水温 )；洗涤可除去碱式碳酸铜表面吸附的硝酸钠。 (5) 由步 骤 2 可知实验成功的关键是控制溶液 pH 和反应温度，故影响产品质量的主要因素为温度、 pH 。 (6) 碱式碳酸铜完全分解得到 CuO ，设样品中碱式碳酸铜的质量分数为 x，依据碱式碳酸铜受热分 解的方程式，利用“差量法”可得： 222 ∶62 ＝2.42 x∶(2.42 －1.80) ，解得 x＝0.92 。 【答案】 (1)Cu ＋4H ＋ ＋2NO －3 Cu 2＋＋ 2NO 2↑＋2H 2O (2) 吸收氮氧化物 (合理即可 ) NaNO 3 、NaNO 2 (3) 烧杯 温度计 除去产品表面吸附的硝酸钠 (4) 取样，加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明有 CO 2－3 (5) 温度、 pH (6)0.92 1 ．下图是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是 ( ) A ．大理石和稀硫酸制取二氧化碳 B．锌粒和稀硫酸制氢气 C．浓硫酸和亚硫酸钠制取二氧化硫 D．电石和水制取乙炔 【答案】 B 实验方案的设计与评价 【问题导思】 ①实验方案设计的一般思路是什么？ 【提示】 明确目的和原理→选仪器药品→设计步骤和装置→评价确定方案。 ②化学实验方案评价的原则是什么？ 【提示】 化学实验方案的评价原则 a．安全无险 b ．装置最简 c．药品价格低廉 d．环保无污染 e．操作方便 f．原理简 单、正确 g ．现象最明显。 1 ．实验方案设计的一般思路 明确目的和原理 → 选仪器药品 → 设计步骤和装置 → 评价确定方案 2 ．实验设计的注意事项 (1) 药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余 若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。 (2) 题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理、 选择药品和装置、确定操 作步骤都作了限定，必须高度重视。 (3) 实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。 (4) 药品的描述 有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确， 如有些药品的准确描述为：硫酸铜 粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和 NaHCO 3 溶液、 NaOH 溶液等。此外也应 注意某些仪器的规格。 (5) 会画简单的实验装置图 能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。 (6) 其他应注意的问题 ①冷凝回流的问题。 ②冷却问题。 ③防止倒吸问题。 ④具有特殊作用的实验改进装置。 如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出， 用橡皮管连接成 连通装置；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住一支小试管等。 3 ．实验方案的评价 (1) 从科学性和可行性对方案评价 (2) 从“绿色化学”视角对实验方案做出评价 “绿色化学” 要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康 和环境的危害， 减少废弃物的产生和排放。 据此， 对化学实验过程或方案从以下 4 个方面综合评价： ①反应原料是否易得、安全、无毒； ②反应速率是否较快； ③原料利用率以及合成物的产率是否较高； ④合成过程中是否造成环境污染。 (3) 从“安全性”方面对实验方案做出评价 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： ①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸； ②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 (如 H 2 还原 CuO 应先通 H 2 ，气体点燃先验纯等 )； ③防氧化 (如 H 2 还原 CuO 后要“先灭灯再停氢” ，白磷切割宜在水中等 )； ④防吸水 (如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验 目的 )； ⑤冷凝回流 (有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上 加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等 )； ⑥易挥发液体产物 (导出时可为蒸气 )的及时冷却； ⑦仪器拆卸的科学性与安全性 (也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑 )； ⑧其他 (如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等 )。 某学习小组针对如何测定镀锌铁皮锌镀层厚度提出如下一些方案： 方案 1.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的盐酸中， 使其完全溶解， 通过测量氢气的体积， 计 算铁皮上的锌的质量。 方案 2.将一定质量的镀锌铁皮 (W 1 )投入到足量的 FeSO 4 溶液中，一段时间后，取出铁片，洗 净、烘干、称量 (W 2)，计算铁皮上的锌的质量。 方案 3.将一定质量的镀锌铁皮投入到足量的盐酸中， 使其完全溶解， 再在所得溶液中加入过量 的 NaOH 溶液，过滤、洗涤、烘干、灼烧沉淀，最后称量。 ⋯⋯ (1) 方案 2 的主要缺点是 _________________________。 方案 3 的主要缺点是 ________________________。 (2) 方案 1 中用到测量气体体积的装置，如图装置中不能用于测量气体体积的装置是 _____________________。 学 习 小 组 拟 选 用 C 装 置 作 量 气 装 置 ， 则 气 体 收 集 完 毕 ， 准 备 读 数 时 ， 应 注 意 ： _____________________________。 【答案】 (1) 锌与铁的活动性差异不大，反应几乎难以进行 反应时间长，沉淀的获取和称 量较为困难，精确度不高 (2)B 等到冷却到室温再进行读数，上下移动右边管使左右两边的液面相平 2 ．下列实验不能达到预期目的的是 ( ) 序号 实验内容 实验目的 A Cl 2、Br 2 分别与 H2 反应 比较 Cl 2、Br 2 的非金属性强弱 B Cl 2、S 分别与 Fe 反应 比较 Cl 2、S 的氧化性强弱 C 测定相同浓度的 Na 2CO3、Na 2SO4 两溶液的 pH 比较碳酸、硫酸的稳定性强弱 D 测定相同浓度的盐酸、醋酸两溶液的导电性 比较盐酸、醋酸的酸性强弱 【解析】 含氧酸的稳定性与其盐溶液 pH 间不存在关系，不能通过测盐的 pH 来比较不同盐 对应含氧酸的稳定性强弱。 【答案】 C