利用濾紙做實驗

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7、姓名： 王思氬 學號： 10111550105 日期：2013年11月7日 利用濾紙做實驗一 實驗原理：1. 能用濾紙還原金屬氧化物的依據(jù)：大部份濾紙由棉質纖維組成，棉纖維的主要成份是纖維素，纖維素是天然高分子化合物，其元素組成為碳44.44%、氫6.17%、氧49.39%。由于其材質是纖維制成品，含碳量高，所以在高溫碳化后能夠體現(xiàn)出碳的性質。 2由金屬的鹽類變?yōu)榻饘傺趸锏倪^程依據(jù)：思路：采用金屬的鹽溶液作為出發(fā)點，方便與濾紙進行充分接觸，再將金屬鹽溶轉化為相應的金屬氧化，再與碳化后的濾紙發(fā)生反應具體：三氯化鐵在空氣中灼燒，變成鐵的氧化物 硫酸銅在空氣中進行灼燒，變成銅的氧化物。思路：要證明

8、發(fā)生了類似碳在高溫下將金屬氧化物還原為其單質的反應，必須對反應后的產(chǎn)物進行檢驗，看是否生成了相應的金屬單質。具體：A驗證鐵單質的方法：物理方法：采用吸鐵石進行檢驗，但是無法排除四氧化三鐵的干擾?；瘜W方法：加入稀鹽酸，如果產(chǎn)生了氣體，則說明是有鐵單質。因為鐵的氧化物與酸反應不生成氣體。B驗證銅單質的方法：物理方法：銅是呈紫紅色光澤的金屬，在固體產(chǎn)物中尋找是否有金屬光澤的顆粒?；瘜W方法：由于氧化亞銅也呈磚紅色，所以必須先排除它的干擾，加入稀鹽酸，氧化亞銅+鹽酸=氯化銅+水。再加硝酸，因為銅可以和濃硝酸反應生成紅棕色氣體，從而實現(xiàn)對銅的檢驗二實驗評估指標：三具體操作步驟 （一）還原鐵的氧化物操作步驟

9、實驗現(xiàn)象1. 取三氯化鐵配置溶液取適量三氯化鐵，微微加熱，加入蒸餾水，用玻璃棒攪拌，使其溶解。三氯化鐵為棕黃色塊狀固體物質，配置成的溶液為棕黃色，濃度很大并且加熱一段時間后溶液顯紅棕色2. 浸染濾紙將干凈的濾紙放置于配置好的三氯化鐵溶液中，浸泡一段時間濾紙呈黃色3. 烘干濾紙用石棉網(wǎng)置于三腳架上，把浸泡好的三氯化鐵濾紙放在石棉網(wǎng)上。用酒精燈在濾紙下方來回移動，進行微微加熱，烘干試紙烘干后的試紙黃色程度稍微有所減輕。由于烘干的時間稍微過長，導致濾紙中部出現(xiàn)黑色，微微碳化4. 灼燒濾紙將濾紙適當卷曲，用鑷子夾住，將鑷子移近酒精燈外焰，進行灼燒濾紙烘干后比原來干凈的濾紙更硬濾紙燃燒時間比正常干凈的濾

10、紙燃燒時間更加長燃燒的濾紙先變黑，然后繼續(xù)燃燒，濾紙燃燒部位出現(xiàn)紅熱現(xiàn)象，濾紙不會化為灰燼，而是凝結成一塊黑色固體狀，略帶銀灰色光澤當燃燒至大約1分鐘時，凝結的黑色部分開始斷裂，此時立即停止燃燒5. 用吸鐵石檢驗產(chǎn)物將生成的黑色物質收集，置于研缽中進行研磨用紙槽將部分固體粉末送入試管底部，用吸鐵石靠近試管壁，在試管壁上來回移動產(chǎn)物很脆，并且密度很小，隨風易吹散研磨后，產(chǎn)物變?yōu)楹芗毜暮谏勰钗镔|有部分黑色粉末沾在紙槽上，說明粉末很細，很輕黑色粉末的大部分在吸鐵石處聚集，隨著吸鐵石的來回移動，黑色粉末也來回移動6. 用鹽酸檢驗產(chǎn)物把研缽中剩余部分的固體產(chǎn)物用紙槽送入另外一個試管當中，加入少量鹽酸

11、，鹽酸的加入量以能完全浸沒固體產(chǎn)物為準。加入鹽酸的瞬間，試管中立即產(chǎn)生大量氣泡，并且黑色粉末在試管中隨著氣泡的產(chǎn)生向上浮動靜置后觀察到溶液由原來的無色變?yōu)辄S綠色，（二）還原銅的氧化物操作步驟實驗現(xiàn)象1 . 配置硫酸銅溶液在燒杯中加入適量水，在三腳架上放置石棉網(wǎng)，將燒杯置于石棉網(wǎng)上，用酒精燈進行加熱。向微熱的水中加入過量的五水硫酸銅晶體，攪拌，繼續(xù)加熱使其溶解。.五水硫酸銅晶體為藍色顆粒狀晶體硫酸銅飽和溶液為藍色溶液隨著加熱時間的延長，開始不可以溶解的藍色顆粒逐漸溶解。2. 浸染濾紙將濾紙置于飽和硫酸銅溶液中，浸泡幾分鐘濾紙由白色變?yōu)闇\藍色3. 烘干濾紙將三腳架上的燒杯取下，將濕潤的濾紙置于石棉

12、網(wǎng)上方，用酒精燈來回移動，微微加熱，烘干濾紙隨著濾紙逐漸干燥，淺藍色漸漸消失，濾紙的大部分又由淺藍色變?yōu)榘咨?. 灼燒濾紙將濾紙適當卷曲，用鑷子夾住，將鑷子移近酒精燈外焰，進行灼燒濾紙烘干后比原來干凈的濾紙更硬灼燒時火焰呈現(xiàn)綠色濾紙燃燒時間比正常干凈的濾紙燃燒時間更加長燃燒的濾紙先變黑，然后繼續(xù)燃燒，濾紙燃燒部位出現(xiàn)紅熱現(xiàn)象，濾紙不會化為灰燼，而是在燃燒過程中又由原來的黑色漸漸變?yōu)榇u紅色， 當燃燒至大約1分鐘時，凝結的黑色部分開始斷裂，此時立即停止燃燒5. 直接用濃硝酸對產(chǎn)物進行檢驗取部分產(chǎn)物用紙槽送入試管中，向試管中直接加入少量濃硝酸，濃硝酸的量以能完全浸沒固體產(chǎn)物為宜試管底部冒氣泡，在試

13、管中立即產(chǎn)生大量棕黃色的氣體，并且有濃烈的刺激性氣味6. 用鹽酸和濃硝酸進行檢驗再去剩余的固體產(chǎn)物于試管中，向試管中加入少量的稀鹽酸，振蕩，靜置。試管中原始固體產(chǎn)物的無明顯變化現(xiàn)象靜置后溶液由原來的無色變?yōu)闇\綠色。1. 在還原鐵的氧化物的實驗中： A 驗證的分析：a.在用吸鐵石檢驗后，說明可能該物質為鐵單質或者四氧化三鐵b.在用鹽酸驗證后，產(chǎn)生氣體，說明產(chǎn)物中含有鐵單質 B實驗結論： 能夠證明出鐵單質的生成，說明濾紙通過灼燒能夠還原鐵的氧化物，實驗成功2. 在還原銅的氧化物實驗中： A驗證分析：a.用物理方法檢驗，未能直接發(fā)現(xiàn)有金屬光澤的銅粒，無法驗證結論b.用化學方法驗證，目的是先用鹽酸將干

14、擾物質氧化亞銅除去，再用濃硝酸驗證銅單質，但是無紅棕色二氧化氮氣體產(chǎn)生，無法驗證結論B實驗結論： 無法通過此上方法證明出生成了銅單質，實驗失敗三實驗結果分析：四對還原氧化銅實驗的改進方案：方案一操作步驟時間軸實驗現(xiàn)象1.前期準備工作不變2.改用下圖裝置進行濾紙上的反應開始用煤氣燈進行加熱0:00-1:301:301:30-4:214:22-5:005:00-10:3010:30濾紙沒有明顯變化濾紙開始局部變?yōu)楹谏珵V紙已經(jīng)全部變黑，在試管壁上，靠近導氣管口部位產(chǎn)生大量水珠？濾紙靠近煤氣燈焰部位看到微微變紅濾紙逐漸由黑色變?yōu)榇u紅色濾紙的絕大部分都變?yōu)榇u紅色3. 用物理方法檢驗產(chǎn)物 在停止加熱后，立

15、即取出部分產(chǎn)物，置于水中，找尋是否有磚紅色并且?guī)в薪饘俟鉂傻奈镔|。在產(chǎn)物中未發(fā)現(xiàn)有金屬光澤的磚紅色物質4. 用化學方法檢驗產(chǎn)物 取剩余部分的固體產(chǎn)物于試管中，向試管中加入適量的鹽酸，以能完全浸沒產(chǎn)物為主，振蕩。 向試管中加入一定量的濃硝酸，振蕩。無法清楚觀察到固體產(chǎn)物的變化，但是靜置后溶液由無色變?yōu)闇\黃綠色加入濃硝酸后，未明顯看到紅棕色氣體產(chǎn)生。5 改進結果：通過物理和化學方法都無法明確證明有單質銅生成，此方案失敗。方案二 實驗步驟時間軸 實驗現(xiàn)象1. 前期準備工作不變2. 改用下圖的裝置進行濾紙上的反應將坩堝置于泥三角上，把烘干的濾紙卷成小塊，放在坩堝中，蓋上坩堝的蓋子，用煤氣燈進行加熱。0

16、:00-15:0021:00 迅速打開坩堝的蓋子，觀察到濾紙完全變黑。坩堝中的濾紙微微泛紅開蓋2s，看到濾紙上部接近空氣處發(fā)出紅熱火光。此時立即蓋上坩堝的蓋子。防止更多空氣進入，將產(chǎn)物氧化。3. 用物理方法檢驗產(chǎn)物立即打開坩堝的蓋子，迅速將產(chǎn)物取出，直接將產(chǎn)物傾倒入水中，觀察你產(chǎn)物的現(xiàn)象。32:00濾紙中一半已經(jīng)變?yōu)榇u紅色，但是還有大部分呈黑色。水中的濾紙被卷曲重疊的部分十分堅硬。用玻璃棒將水中的產(chǎn)物分成細碎小塊，找尋是否有金屬單質銅，未見到磚紅色的有金屬光澤的物質生成。4. 改進結果：采用的是物理方法進行檢驗，未發(fā)現(xiàn)單質銅生成，實驗失敗。五改進方案分析：方案一改進的思路A 改進時需要解決的問

17、題：本次實驗的關鍵是，在加熱時，與空氣接觸，如果生成了單質銅，高溫暴露于空氣當中，很容易與氧氣反應，生成銅的氧化物。由于銅的其中一種氧化物氧化亞銅顏色也為紅色，無法清楚將其和銅用普通方法分開。所以為了證明反應中有Cu生成，要盡量隔絕氧氣，防止銅繼續(xù)與氧氣發(fā)生反應。B 采用這套裝置的目的：在加熱濾紙時要盡可能隔絕氧氣：C 裝置的原理：在加熱時，試管內的氣體受熱膨脹，并且會產(chǎn)生二氧化碳，所以排氣管口只會向外排氣，周圍的空氣不會通過這個口進入試管內部，改進結果和分析A 從效果方面看：此次改進結果為失敗，沒有明確證明有單質銅的生成。但是：另外一組實驗小組中采用相同的實驗裝置中，最后再溶液中找到了一粒極

18、小的具有金屬光澤的銅粒。說明，此裝置是具有可行性的，但是成功率相對較低，對操作的要求很高，偶然性也較大。B 從操作難易程度方面看：這套裝置的操作步驟并沒有太過繁瑣，在普通的實驗室就能實現(xiàn)。但是，如果中學實驗室的條件有限，不具備煤氣燈時，此改進方法不可行。C 從耗費的時間和資源方面看：a.本次實驗中加熱的時間過長，無法再短時間內得到實驗現(xiàn)象，不適合作為演示實驗裝置。b.由于必須采用溫度較高的煤氣燈進行加熱，并且需要加熱很長時間，所以資源的耗費情況較為嚴重。方案二改進原理和思路A 改進時需要解決的問題：同上，解決反應時候，由于濾紙暴露在空氣中，所以生成的產(chǎn)物在高溫下很容易立即被氧化而無法得到單質銅

19、。B 采用這套裝置的目的同上，需要盡可能地在加熱過程中隔絕反應物與空氣的接觸C 裝置的原理：采用坩堝，可以集中對坩堝部位進行加熱，蓋上蓋子之后，坩堝的蓋子并不是密封的，所以在加熱時，既可以保證安全地加熱，又可以確保盡可能地隔絕空氣中的氧氣與反應后的產(chǎn)物進行接觸發(fā)生二次反應。改進結果和分析A 從效果方面看：此次改進結果為失敗，沒有明確證明有單質銅的生成。失敗原因分析：此套裝置隔絕空氣中的氧氣的效果極佳， 失敗的很大原因是因為反應時間不足。當取出產(chǎn)物時，仍有很大部分的濾紙是黑色，說明它仍舊只是被碳化，但是并沒有將氧化銅進行還原。B 從操作難易程度方面看：這套裝置的操作步驟并沒有太過繁瑣，在普通的實

20、驗室就能實現(xiàn)。但是，如果中學實驗室的條件有限，不具備煤氣燈時，此改進方法不可行。C 從耗費的時間和資源方面看：a本次實驗中加熱的時間過長，無法再短時間內得到實驗現(xiàn)象，不適合作為演示實驗裝置。并且要想得到良好的實驗現(xiàn)象，仍舊需要大量時間，如果作為探究實驗，本方法是可行的。b由于必須采用溫度較高的煤氣燈進行加熱，并且需要加熱很長時間，所以資源的耗費情況較為嚴重。六關于實驗的相關思考思考提問1. 硫酸銅溶液和三氯化鐵的溶液濃度與實驗的現(xiàn)象有何關系？答： A根據(jù)調查:兩天實驗情況下，第一天實驗組在用鹽酸驗證鐵單質時，很難看到氣泡產(chǎn)生，并且算產(chǎn)生了氣泡也是極少量的，無法明顯看到實驗現(xiàn)象。但是第二天實驗小

21、組卻普遍能夠在用鹽酸驗證鐵單質時看到大量氣泡產(chǎn)生分析原因：因為第二天的實驗組里所配置的三氯化鐵溶液的濃度明顯高于第一天的實驗小組，加熱溫度較高，能夠溶解更多的三氯化鐵，所使用的三氯化鐵溶液呈紅棕色，能夠明顯看到實驗現(xiàn)象。結論：在還原氧化鐵實驗中，三氯化鐵溶液的濃度對實驗現(xiàn)象有明顯影響，濃度高的，實驗現(xiàn)象明顯。B.兩天實驗中，所配置的硫酸銅溶液雖然也有很大的濃度差別，但是兩天的實驗結果中，都幾乎無法明顯地實驗對生成銅單質的驗證。結論：硫酸銅溶液的濃度對實驗的進行并沒有太大的影響。2. 根據(jù)1問的結論，用何種方法制備三氯化鐵和硫酸銅溶液更加好？答：因為三氯化鐵溶液的濃度對實驗現(xiàn)象有明顯的影響，所以

22、在配置時要盡可能讓溶液濃度高，因為隨著溫度的升高，三氯化鐵的溶解度增大，所以采用加熱溶液的辦法，多溶解一些三氯化鐵。配制濃度較高的溶液。 因為硫酸銅溶液的濃度對實驗現(xiàn)象沒有很大程度的影響，所以在配制時沒有嚴格要求，只需要進行適度加熱，然后溶解一定量的硫酸銅晶體即可。3. 采用加熱的方法，會產(chǎn)生氫氧化鐵膠體，這對本實驗有影響嗎？答：根據(jù)反應進程：三氯化鐵先在加熱條件下水解成Fe（OH）3膠體，三氯化鐵膠體在空氣中灼燒，發(fā)生反應： 2Fe(OH)3-Fe2O3 + 3H2O 。根據(jù)此過程，能夠產(chǎn)生所需要的氧化鐵物質。本次實驗是想驗證濾紙燃燒的產(chǎn)物能夠將鐵的氧化物進行還原。所以無論是用氯化鐵溶液，還

23、是用氫氧化鐵膠體，都能夠使反應繼續(xù)進行。 4. 為什么浸泡過飽和硫酸銅溶液的濾紙烘干后會變成白色？對整個濾紙的現(xiàn)象變化進行具體的解釋。答：(1)濾紙由淺藍變白 ,原因是濾紙上的水份蒸發(fā)掉后 ,4 ·52 也失去全部結晶水變成白色的4 。(2 )濾紙變黑 ,原因是濾紙?zhí)炕?,同時4 也分解為黑色。(3)將炭化后的濾紙灼燒至紅熱 ,離開酒精燈后慢慢地使整張濾紙燒盡 ,即有紅色物質生成 ,原因是與2 作用放熱 ,同時又與發(fā)生放熱反應生成了少量銅。(4 )紅色物質銅在酒精燈外焰加熱 ,顏色又變黑 ,原因是與2 作用生成。5. 列舉幾種烘干濾紙的方式，比較采用那一種更好？答：（1）本實驗采用的

24、是用酒精燈加熱進行烘干。 優(yōu)點：烘干的速度很快，30s即可烘干。 缺點：如果操作不當，很可能將濾紙?zhí)崆疤蓟?。但是對實驗結果影響也不大。 并且烘干的效果不是太好，仍會留有一定量的水分，如果采用改進方案一進行實驗，會造成裝置有水霧凝結。(2) 如果條件允許，可以優(yōu)先采用烘箱對濾紙進行烘干。 優(yōu)點：烘干的速度快，并且效果好，烘干得均勻。(3) 還可以采取自由晾干的方式。 缺點：耗費的時間很長，需要10min。6. 灼燒濾紙時，為什么要采用卷曲的方式？如果直接將平鋪的濾紙進行灼燒，實驗效果有何影響？答： A本次實驗的關鍵是，在加熱時，與空氣接觸，如果生成了單質銅，高溫暴露于空氣當中，很容易與氧氣反應，

25、生成銅的氧化物。由于銅的其中一種氧化物氧化亞銅顏色也為紅色，無法清楚將其和銅用普通方法分開。嚴重影響實驗結果，所以為了證明反應中有Cu生成，要盡量隔絕氧氣，防止銅繼續(xù)與氧氣發(fā)生反應。 B 按照原理，將濾紙卷曲能在一定程度上減少生成物與空氣中的氧氣的接觸，減少發(fā)生產(chǎn)物被氧化的幾率。 C 但是，根據(jù)對比試驗： 分別采用同一樣品溶液浸泡濾紙，采用卷曲的方式和直接平鋪的方式進行濾紙的灼燒 結果： 對產(chǎn)物的檢驗現(xiàn)象并無明顯差別， 結論： 采用卷曲的方式和直接將平鋪的濾紙進行灼燒，對實驗效果無明顯影響。 7. 為何在用吸鐵石檢驗產(chǎn)物之后，還要用鹽酸進行檢驗？答：A因為鐵的其中一種氧化物：Fe3O4也具有磁

26、性，能夠被吸鐵石所吸引。所以不能通過吸鐵石來直接檢驗出產(chǎn)物就是鐵單質。 B鐵單質與鹽酸反應生成氫氣，能夠冒氣泡，但是Fe3O4與鹽酸反應不能產(chǎn)生氣體，所以能夠區(qū)分出鐵單質。8. 在不考慮實驗條件限制的情況下，還可以通過什么方式達到隔絕氧氣的效果？答：A在濾紙完全碳化以后，加熱過程中，向試管中通入純氮氣。 B在密閉的反應器中通入二氧化碳或者通入氙等稀有惰性氣體C在濾紙?zhí)蓟螅瑢⒎磻h(huán)境抽成真空。9. 為什么濾紙燃燒后仍然能夠保持完整的一塊，而不破碎？答：A濾紙其材質是纖維制成品，因此它的表面有無數(shù)小孔可供液體粒子通過，而體積較大的固體粒子則不能通過。過濾時積存的固體顆粒或會阻塞濾紙上的小孔，因此

27、滲水小孔愈密集，也就表示其容量愈高。 B濾紙在溶液中浸泡后，反應物在濾紙的小孔內密集，在灼燒時，濾紙先碳化，再和反應物質反應，由于生成的是固體產(chǎn)物，所以仍能保持密集連接狀態(tài)。10. 在改進方案一中，采用試管和導氣管裝置，為何會在試管口產(chǎn)生水霧？產(chǎn)生的水霧對實驗有何影響？針對這一現(xiàn)象，在操作時要注意哪些細節(jié)？答：A根據(jù)對比試驗：兩次采用此裝置進行操作，第一次的烘干效果不是太好，導致試管中有大量水珠凝結。第二次的烘干效果很好，但是在試管前部仍能看見少量的水霧。所以，根據(jù)結果，大量的水霧產(chǎn)生是因為沒有烘干濾紙，B但是就算是烘干了，在實驗中，也很難避免水霧不產(chǎn)生，為了防止水汽冷凝倒流回試管底部使受熱不

28、均勻炸裂，所以在安裝裝置時，試管口應該略向下傾斜。11. 在改進方案二中，采用坩堝作為加熱裝置，在打開坩堝蓋子的時候，為什么能夠看到濾紙邊緣發(fā)出紅熱火光？答：A采用坩堝加熱的一個最大好處是能夠很大程度地實現(xiàn)氧氣的隔絕。B 但是經(jīng)過分析，濾紙在很長時間內都在保持黑色的碳化狀態(tài)，卻沒有能夠還原氧化銅，產(chǎn)生新的產(chǎn)物。說明碳化不夠完全，從而影響反應進程。 C 因為坩堝中原有的氧氣含量很小，在加熱時外界的空氣不能進入坩堝中。所以打開坩堝蓋子的時候，由于濾紙有機會與空氣接觸，所以進行碳化，能夠看到濾紙邊緣發(fā)出紅熱火光。七教學技能反思：1. 關于教師的儀容儀表問題：教師的儀表要求整潔，在所演示實驗室，實驗服要穿戴整齊。教師講課時，可以適當加以手勢輔助，但是手勢不能太多，身體和頭部盡量不要搖晃。在實驗操作后，為了美觀大方，手的擺放位置可以微貼腹部。2. 演示實驗課的授課技巧：本次演示實驗中，實驗的操作步驟沒有能夠很好地進行突出，所以，在今后的演示實驗教學中，要掌握實驗的重點和難點，突出實驗的操作步驟，已達