p區(qū)非金屬元素二(氮硅硼).doc

p區(qū)非金屬元素(二)(氮族、硅、硼)l 實驗?zāi)康?、試驗并掌握不同氧化態(tài)氮的化合物的主要性質(zhì)。2、試驗磷酸鹽的酸堿性和溶解性。3、掌握硅酸鹽，硼酸及硼砂的主要性質(zhì)。4、練習(xí)硼砂珠的有關(guān)實驗操作。l 實驗用品見教材。 l 實驗內(nèi)容一、銨鹽的熱分解在一支干燥的硬質(zhì)試管中放入約1g氯化銨，將試管垂直固定、加熱，并用潤濕的pH試紙橫放在管口，觀察試紙顏色的變化。在試管壁上部有何現(xiàn)象發(fā)生？解釋現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式如下所示：NH4Cl=NH3+HCI現(xiàn)象： 由于NH3氣體的密度小于空氣也小于HCI，生成的NH3氣體首先揮發(fā)到試管管口，用濕潤的pH試紙檢驗呈堿性，隨著分解反應(yīng)的進行，有大量的HCI氣體逸出至試管管口，使pH試紙呈酸性；同時又由于NH3和HCI氣體具有加合性，且反應(yīng)速度極快，在試管壁生成一層白色附著物。分別用硫酸銨和重鉻酸銨代替氯化銨重復(fù)以上實驗，觀察并比較它們的熱分解產(chǎn)物，寫出反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式如下:（NH4）2SO4= NH3+NH4HSO4 （NH4）2Cr2O7=Cr2O3+N2+4H2O根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)銨鹽熱分解產(chǎn)物與陰離子的關(guān)系。結(jié)論：固態(tài)的銨鹽加熱極易分解，一般分解為NH3和相應(yīng)的酸。如果酸是不揮發(fā)的，則生成NH3和酸式鹽或酸殘留在容器中。如果生成的酸有氧化性，則NH3被氧化為N2O。二、亞硝酸的生成和分解1.亞硝酸的生成和分解將1mL 3M H2SO4溶液注入在冰水中冷卻的1mL飽和NaNO2溶液中，觀察反應(yīng)情況和產(chǎn)物的顏色。將試管從冰水中取出，放置片刻，觀察有何現(xiàn)象發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)方程式如下：NaNO2+H2SO4= HNO2+NaHSO4現(xiàn)象：由于生成的HNO2很不穩(wěn)定，僅能存在于冰的稀溶液中。微熱，甚至在冷的情況下，也易分解為NO、NO2和水。NO2為穩(wěn)定氣體。試管口有棕色氣體。反應(yīng)式：4HNO2=4NO+2H2O+O2 2NO+O2=2NO2結(jié)論：HNO2易分解，穩(wěn)定性差。2. 亞硝酸的氧化性和還原性在試管中加入12滴0.1M KI溶液，用3M H2SO4酸化，然后滴加0.5molL-1的NaNO2溶液，觀察現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式如下：2NO2- +2I- +4H+=I2+2NO+2H2O（氧化性）現(xiàn)象：溶液變成棕色，有NO氣體生成。用0.1 molL-1KMnO4溶液代替KI溶液重復(fù)上述實驗,觀察溶液的顏色有何變化,寫出反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式如下:2MnO4+5NO2- +6H+=2Mn2+ +5NO3- +3H2O（還原性）現(xiàn)象：溶液的紫紅色褪去。結(jié)論：HNO2中的N元素為+3價，具中間態(tài)，因此HNO2既可以作氧化劑又可以作還原劑。作氧化劑時，由于還原劑不同，其產(chǎn)物分別有NO、N2O、NH2OH，N2和NH3?？偨Y(jié)：HNO2易分解，既可作氧化劑又可作還原劑，具有弱酸性，其酸性比HAc強。3、 硝酸和硝酸鹽1、 硝酸的性質(zhì)（1） 濃硝酸與非金屬作用在試管中加入少量硫磺粉，再加入一些濃硝酸，水浴中加熱，觀察有無氣體生成，冷卻，檢驗反應(yīng)產(chǎn)物?，F(xiàn)象：有紅棕色氣體生成反應(yīng)方程式：S+6HNO3(濃)=H2SO4+6NO2+2H20（2） 硝酸與金屬作用分別往3支各盛少量鋅片的試管中加入1mL濃HNO3、1 mL 2molL-1 HNO3溶液和1 mL0.2molL-1 HNO3溶液，觀察兩者反應(yīng)速率和反應(yīng)產(chǎn)物有何不同。檢查第三支試管有無銨離子存在。氣室法檢驗銨離子：將兩滴鋅與稀硝酸反應(yīng)的溶液滴到一只表面皿上，再將潤濕的紅色石芯試紙貼于另一只表面皿凹處。向裝有溶液的表面皿中加一滴40%濃堿，迅速將貼有試紙的表面皿倒扣其上并且放在熱水上加熱。觀察紅色石芯試紙是否變?yōu)樗{色。（或用酚酞試紙，看是否變紅色）反應(yīng)方程式如下:Zn+4HNO3(濃)=Zn(NO3)2+2NO2+2H2O Zn+HNO3(0.5M)=Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O現(xiàn)象:與濃硝酸反應(yīng)時,有棕色氣體生成。 與0.5M硝酸反應(yīng)時，用氣室法檢驗，紅色石蕊試紙變蘭色。2.硝酸鹽的熱分解分別試驗固體硝酸銀、硝酸鉛、硝酸鉀的熱分解，觀察反應(yīng)的情況和產(chǎn)物的顏色，檢驗反應(yīng)生成的氣體，寫出反應(yīng)的方程式。反應(yīng)方程式如下：2Ag(NO3)2=2Ag+2NO2+O2(a) 2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2+O2(b) 2KNO3=2NKNO2+O2(c)現(xiàn)象：a:白色固體變成黑色或銀白色，有氣體O2、NO2放出。 b:白色固體變成黑色，并有O2、NO2氣體放出。 c:有無色氣體O2生成。 總結(jié)： 硝酸易受熱分解，其產(chǎn)物取決于鹽中的陽離子。 堿金屬，堿土金屬的硝酸鹽分解放出O2，生成亞硝酸鹽。 Mg至Cu硝酸鹽分解生成金屬氧化物和O2、NO2。 Cu以后的金屬硝酸鹽分解生成金屬單質(zhì)和O2、NO2。l 思考題為什么一般情況下不用硝酸作為酸性反應(yīng)介質(zhì)？硝酸與金屬反應(yīng)和稀硫酸或稀鹽酸與金屬反應(yīng)有何不同？四、磷酸鹽的性質(zhì)1.酸堿性（1）用pH試紙測定0.1 molL-1 Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4溶液的pH。 0.1 molL-1 Na3PO4溶液的pH呈強堿性 0.1 molL-1 Na2HPO4溶液的pH呈弱堿性 0.1 molL-1 NaH2PO4溶液的pH呈弱酸性（2）分別往三支試管中注入0.5 mL0.1molL-1 Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4溶液，再各加入適量的0.1 molL-1AgNO3溶液，是否有沉淀產(chǎn)生？試驗溶液的酸堿性有無變化？解釋之。寫出有關(guān)的反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式如下：3Ag+ +PO43-=Ag3PO4 3Ag+ +HPO42-=Ag3PO4+H+ 3Ag+ +H2PO4-=Ag3PO4+2H+現(xiàn)象： 加入Ag+后，三者溶液的pH 值都減小，酸性增強?？偨Y(jié)：三種鹽都水解，前二者水解呈堿性，后者由于電離程度大于水解，因此呈弱配性。l 思考題 NaH2PO4顯酸性，是否酸式鹽溶液都呈酸性？為什么？舉例說明。2.溶解性分別取0.1 molL-1的Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4各0.5 mL,加入等量的0.5 molL-1 CaCl2溶液，觀察有何現(xiàn)象，用pH試紙測定它們的pH。滴加2 molL-1氨水，各有何變化？再滴加2 molL-1鹽酸，又有何變化？各反應(yīng)方程式如下所示：Ca2+ +PO43-=Ca3(PO4)2pH7 Ca2+HPO42-=CaHPO4 pH7 Ca2+ +H2PO4- pH7加氨水后，促進HPO42-和H2PO4-的電離，三支試管中均生成Ca3(PO4)2白色沉淀。加鹽酸后，促進水解，三支試管中白色沉淀全部溶解?？偨Y(jié)：磷酸鹽中，磷酸二氫鹽均溶于水，正鹽和一氫鹽中除鉀鹽，鈉鹽，氨鹽之外，均不溶于水。 3.配位性取0.5 mL0.2 molL-1的硫酸銅溶液，逐滴加入0.1 molL-1焦磷酸鈉溶液，觀察沉淀的生成。繼續(xù)滴加焦磷酸鈉溶液，沉淀是否溶解？寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式。 反應(yīng)方程式如下：Cu2+ +P2O74-=Cu2P2O7白色 加入過量的確Na4P2O7溶液，白色沉淀消失。 Na4P2O7+ P2O74-=Cu(P2O7)2-總結(jié)：P2O74-具有配位性。五、硅酸與硅酸鹽1、硅酸水凝膠的生成往2mL20%硅酸鈉溶液中滴加6molL-1鹽酸，觀察反應(yīng)物的顏色、狀態(tài)?，F(xiàn)象：該反應(yīng)生成H2SiO3為膠體，為半凝固狀態(tài)，是軟而透明且具有彈性的硅酸凝膠?？偨Y(jié)：H2SiO3稱為偏硅酸，是正硅酸（H4SiO4）脫水產(chǎn)物，單個H2SiO3分子溶于水，通常情況下，H2SiO3經(jīng)縮合形成溶膠，將硅酸凝膠洗滌，干燥膠水后，即成為多孔性固體，稱為硅膠。2、微溶性硅酸鹽的生成在100mL的小燒杯中加入約50mL20%的硅酸鈉溶液，然后把氯化鈣、硝酸鈷、硫酸銅、硫酸鎳、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸亞鐵、三氯化鐵固體各一小粒投入杯內(nèi)（注意各固體之間保持一定間隔），放置一段時間后觀察有何現(xiàn)象發(fā)生。反應(yīng)方程式如下所示：CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl(白色微溶物) Co(NO3)2+Na2SiO3=CoSiO3+2NaNO3 (紫色微溶物) NiSO4+Na2SiO3=NiSiO3+NaSO4 (翠綠) ZnSO4+Na2SiO3=ZnSiO3+NaSO4 (白色) MnSO4+Na2SiO3=MnSiO3+NaSO4 (肉紅) FeSO4+Na2SiO3=FeSiO3+NaSO4 (淡綠) Fe2(SO4)3+Na2SiO3=Fe2(SiO3)3+NaSO4 (棕褐色)現(xiàn)象：在Na2SiO3溶液中生成五顏六色的向上生長的化學(xué)樹，俗稱水中花園?？偨Y(jié)：硅酸鹽除堿金屬以外，其它金屬的硅酸鹽都不溶于水。形成水中花園的原因是（以CoCl2為例）：將CoCl2固體投入Na2SiO3溶液時，CoCl2晶體表面稍微有些溶解，整個CoCl2晶體被鹽溶液包圍，此時，Co2+與SiO32-根反應(yīng)，在晶體周圍形成硅酸鈷的薄膜，這些金屬的硅酸鹽薄膜是難溶于水的，而且具有半透性。在半透膜內(nèi)是溶解度大的金屬鹽，外面是Na2SiO3溶液，因此，膜內(nèi)易形成鹽的濃溶液，由于存在滲透現(xiàn)象，薄膜外的水不斷地透過膜而進入到膜內(nèi)，內(nèi)部產(chǎn)生極大的壓力，此種壓力，在半透膜的任何點都是一樣的，但由于外液的水壓在膜的上部就比較小，所以水壓小的上部半透膜破裂，在破裂的地方金屬鹽溶液逸出，與薄膜外的Na2SiO3溶液作用，在上部又形成新的難溶硅酸鈷半透膜，如此反復(fù)破裂，反復(fù)形成，則不斷向上生長，直至Na2SiO3液面，最后各晶體形成水中花園。影響水中花園的因素：溫度，溫度高，生長快。濃度，Na2SiO3的濃度大，生長速度快，晶體上芽數(shù)目少。陰離子，同種鹽，其陰離子不同，生長速度，芽的形狀和數(shù)目不同。溶解度，溶解度過小的鹽不長芽，過大的不產(chǎn)生的美麗的芽。六、硼酸及硼酸的焰色鑒定反應(yīng)1、硼酸的性質(zhì)取1mL飽和硼酸溶液，用pH試紙測其pH。在硼酸溶液中滴入34滴甘油，再測溶液的pH?，F(xiàn)象：硼酸飽和溶液，其pH7，呈酸性，Ka為610-10，加入3到4洋甘油后，其pH值降低，酸性增強，Ka為7.0810-6。該實驗說明硼酸具有什么性質(zhì)？總結(jié)：硼酸為一元弱酸，其呈酸性是因為硼原子為缺電子原子，加合來自水分子的氫氧根而釋出氫離子，加入多羥基化合物，可使硼酸的酸性大為增強。思考題 為什么說硼酸是一元酸？在硼酸溶液中加入多羥基化合物后，溶液的酸度會怎樣變化？為什么？2、硼酸的鑒定反應(yīng)在蒸發(fā)皿中放入少量硼酸晶體，1mL乙醇和幾滴和幾滴濃硫酸?；旌虾簏c燃，觀察火焰的顏色有何特征。反應(yīng)如下：H3BO3+CH3CH2OH=BOCH2CH3+H2O現(xiàn)象：點燃，BOC2H5酯放出特殊綠色火焰?？偨Y(jié)：B（OH）3與醇在濃硫酸作用下，生成硼酸酯。燃燒放出特殊綠色火焰，該焰色用于硼酸或硼酸根的鑒別。七、硼砂珠試驗1、硼砂珠的制備用6molL-1鹽酸清洗鉑絲，然后將其置于氧化焰中灼燒片刻，取出再浸入酸中，如此重復(fù)數(shù)次直至鉑絲在氧化焰中灼燒不產(chǎn)生離子特征的顏色，表示鉑絲已經(jīng)洗干凈了。將這樣處理過的鉑絲蘸上一些硼砂珠固體，在氧化焰中灼燒并熔融成圓珠，觀察硼砂的顏色、狀態(tài)。硼砂為亮白色球體。2、用硼酸珠鑒定鈷鹽和鉻鹽用燒熱的硼砂珠分別沾上少量硝酸鈷和三氯化鉻固體，熔融之。冷卻后觀察硼砂珠的顏色，寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式如下：Na2B4O7+Co(NO3)2=CoB4O7+2NaNO33 Na2B