選修4課本實(shí)驗(yàn)講解

1、化學(xué)反應(yīng)原理教材實(shí)驗(yàn)小結(jié)實(shí)驗(yàn)2-1 ( 18頁(yè)) 按圖安裝兩套裝置，在錐形瓶?jī)?nèi)各盛有2g鋅粒（顆粒大小基本相同），通過(guò)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(shí)間。加入試劑反應(yīng)時(shí)間/min反應(yīng)速率/mL·min-1mol/L H2SO44mol/L H2SO4對(duì)于鋅粒和硫酸的反應(yīng)，測(cè)定反應(yīng)速率的方法不止一種，如測(cè)量溶液中H+濃度的變化，測(cè)量鋅粒質(zhì)量的變化，甚至使用一些物理儀器測(cè)量溶液的電導(dǎo)變化、反應(yīng)的熱量變化等，都可以比較出二者的反應(yīng)速率的不同。實(shí)驗(yàn)2-2 ( 20頁(yè))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(shí)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(shí)間。實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了如下反應(yīng)：2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2+ 8H2O（1）KMnO4溶液的濃度不要大，否則溶液顏色過(guò)重，需要草酸的量及褪色時(shí)間都要發(fā)生相應(yīng)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(shí)驗(yàn)中草酸用量分別過(guò)量了1倍和3倍，可以調(diào)整草酸用量，探求更好的實(shí)

3、驗(yàn)效果。（3）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溶液褪色較慢，由于反應(yīng)中生成的Mn2+具有催化作用，隨后褪色會(huì)加快。實(shí)驗(yàn)2-3 ( 21頁(yè))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(guò)一段時(shí)間后，分別混合并攪拌。記錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S+ H2O本實(shí)驗(yàn)所用的冷水用自來(lái)水即可，若用冰水混合物溫度更低，出現(xiàn)渾濁的時(shí)間更長(zhǎng)，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(gè)黑色標(biāo)記，以其被遮住為準(zhǔn)。最好用體育比賽用的秒表來(lái)連續(xù)計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)2-4 ( 22頁(yè))實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，錐形瓶?jī)?nèi)盛有10mL左右10%的H2O2，雙孔塞上插有短導(dǎo)管和漏斗，短導(dǎo)管里插有帶余燼的木條。開(kāi)始時(shí)余燼沒(méi)有明顯變化，經(jīng)漏斗向錐形瓶?jī)?nèi)加入少量MnO2后，試管中迅速產(chǎn)生大量氣泡，余燼復(fù)燃。MnO2的催化反應(yīng)，根據(jù)H2O2的濃度來(lái)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(shí)，余燼距離液面遠(yuǎn)些（3 cm左右），否則會(huì)因泡沫過(guò)多而使余燼熄滅。開(kāi)頭帶余燼的木條懸在液面上沒(méi)有明顯變化（說(shuō)明H2O2沒(méi)有明顯分解），從漏斗加入MnO2粉末后，立刻看到木條余燼復(fù)燃

5、，說(shuō)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(shí)余燼離液面應(yīng)近些（2 cm左右），以免實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。實(shí)驗(yàn)時(shí)要把準(zhǔn)備工作做好，當(dāng)把帶余燼的木條放入錐型瓶時(shí)，要迅速?gòu)穆┒啡鋈隡nO2粉末，不要讓余燼在瓶?jī)?nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以免煙多影響觀察?？茖W(xué)探究 ( 23頁(yè))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(shí)都有細(xì)小氣泡產(chǎn)生，滴入FeCl3溶液產(chǎn)生的氣泡更快些，說(shuō)明催化劑是有選擇性的?？?/p>

6、以參考【實(shí)驗(yàn)2-1】把本實(shí)驗(yàn)變成一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)。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(shí)間。本實(shí)驗(yàn)是【實(shí)驗(yàn)2-2】的延續(xù)。由于Mn2+對(duì)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(yīng)機(jī)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(yīng)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(dá)到使淀粉水解完全的目的，需要很長(zhǎng)時(shí)間；在淀粉溶液中加入碘水后，淀粉溶液變藍(lán)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(lán)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(shí)驗(yàn)條件下，具有很高的催化活性。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步

8、說(shuō)明了催化劑有選擇性。實(shí)驗(yàn)2-5 ( 26頁(yè)) 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(jì)，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(jìn)行顏色對(duì)比。使學(xué)生留下清晰的印象。實(shí)驗(yàn)2-6 ( 27頁(yè))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(gè)反應(yīng)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(hào)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(shí)驗(yàn)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(shí)才會(huì)有明顯的顏色變化。因?yàn)镕e(OH) 3的溶解度非常小，滴加NaOH溶液后發(fā)生反應(yīng)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(guò)多，只要使溶液的紅色變淺即可。實(shí)驗(yàn)2-7 ( 28頁(yè)) 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(wú)色實(shí)驗(yàn)時(shí)，可把NO2的平衡球在熱水和冰水中交替進(jìn)行浸泡，觀察顏色變化。

11、實(shí)驗(yàn)3-1 ( 40頁(yè))分別試驗(yàn)等體積等濃度的鹽酸、醋酸溶液與等量鎂條的反應(yīng)；并測(cè)這兩種酸的pH。1mol/L HCl1mol/L CH3COOH與鎂條反應(yīng)的現(xiàn)象溶液的pH實(shí)驗(yàn)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下知識(shí)點(diǎn)：（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(wú)論是與鹽酸還是醋酸反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)都是與溶液中的H+反應(yīng)；（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(shí)驗(yàn)中影響反應(yīng)速率的因素只能是溶液中c(H+)的大小，通過(guò)對(duì)溶液pH的測(cè)定也能證實(shí)這一點(diǎn)；（4）pH的實(shí)際意義是指溶液中c(H+）的負(fù)對(duì)數(shù)，以利于學(xué)生對(duì)鹽酸中HCl的完全電離有更為確切的理解。據(jù)此，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得

12、出結(jié)論：（1）由于鎂與鹽酸反應(yīng)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(shí)驗(yàn)結(jié)論是：不同電解質(zhì)在水中的電離程度不一定相同。進(jìn)而引出強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念：強(qiáng)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(qiáng)酸、強(qiáng)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(shí)驗(yàn)3-2 ( 42頁(yè))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(shí)驗(yàn)中，可先測(cè)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(yīng)?？茖W(xué)探究 ( 54頁(yè))取少量NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、Na2SO4、CH3COONa、(NH4)2SO4的溶液，分別用pH試紙檢驗(yàn)酸堿性，并把鹽按照強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽、強(qiáng)酸弱堿鹽、強(qiáng)堿弱酸鹽分類。鹽溶液NaClNa2CO3NaHCO3NH4ClNa2SO4CH3COONa(NH4)2SO4酸堿性鹽類型分析上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納其與鹽的類型間的關(guān)系。鹽的

14、類型強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽強(qiáng)酸弱堿鹽強(qiáng)堿弱酸鹽溶液的酸堿性科學(xué)探究：( 57頁(yè))通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究促進(jìn)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(yīng)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(xiě)出其水解反應(yīng)的化學(xué)方程式？2應(yīng)用平衡移動(dòng)原理，從反應(yīng)條件考慮，影響FeCl3水解的因素可能有哪些？參照下表設(shè)計(jì)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)探究的步驟。序號(hào)可能影響因素實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象解釋或結(jié)論1. 因FeCl3屬于強(qiáng)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(yīng)的化學(xué)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(dòng)的方向依據(jù)有多種。一是平衡移動(dòng)原理；二是可以通過(guò)溶液顏色深淺變化作判斷（如加熱時(shí)，溶液顏色明顯變深，表明平衡是向水解方向移動(dòng)）；三是通過(guò)溶液酸度變化（如加入少量FeCl3晶體前后，測(cè)溶液pH變化）；四是觀察有無(wú)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(guò)實(shí)驗(yàn)得出的主要結(jié)論有：Fe3+的水解是一個(gè)可逆過(guò)程；水解平衡也是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡；Fe3+的水解屬于吸熱反應(yīng)；改變平衡的條件

16、（如溫度、濃度等），水解平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng)；當(dāng)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(shí)驗(yàn)3-3：( 63頁(yè))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(shí)驗(yàn)中的Mg(OH) 2沉淀可以通過(guò)MgCl2溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成，然后通過(guò)過(guò)濾或離心機(jī)分離獲得沉淀物。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用過(guò)量的NH4Cl濃溶液，并要注意充分振蕩，以加速M(fèi)g(OH) 2的溶解。實(shí)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(kāi)始沉淀的pH為9.5，完全沉淀時(shí)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(shí)驗(yàn)中補(bǔ)充這個(gè)內(nèi)容，也可以幫助學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)到物質(zhì)的“不溶性”是相對(duì)的。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示： 實(shí)驗(yàn)3-4：( 64頁(yè))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(shí)驗(yàn)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(dòng)的角度具體分析，例如： 盡管課程標(biāo)準(zhǔn)并不要求學(xué)生掌握“溶度積相關(guān)的計(jì)算”，但為了便于學(xué)生在【思考與交流】活動(dòng)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(xué)生，通過(guò)教師的輔助，使學(xué)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(dòng)，最終會(huì)全部轉(zhuǎn)化為AgI。在完成上述分析之后，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的離子方程式：I- + AgCl(s)= AgI(s)+ Cl-這有助于學(xué)生對(duì)難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化有一個(gè)比較完整的理解。實(shí)驗(yàn)3-5：( 64頁(yè))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M(fèi)g(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(shí)驗(yàn)4-1 ( 71頁(yè))裝置如圖所示，用一個(gè)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(lái)，然后將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)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(lái)，但離子則可以在其中自由移動(dòng)）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)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(qiáng)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(xiǎn)形管中，待冷卻后即可充當(dāng)鹽橋。方法2：將KCl飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花堵住管口即可。科學(xué)探究：( 72頁(yè))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(shí)驗(yàn)裝置如圖所示）操作步驟：1將用作正、負(fù)極的金屬片用砂紙打磨干凈（銀電極可以自制，通過(guò)銀鏡反應(yīng)在一潔凈的小玻璃片上鍍上銀即可）。2用導(dǎo)線分別將正、負(fù)極與靈敏電流計(jì)相連，將4層濾紙夾在正極片與負(fù)極片之間，置于

21、一塑料方盒中（可用盛裝過(guò)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(fù)極）組成原電池作實(shí)驗(yàn)，觀察它們的差異。實(shí)驗(yàn)4-2 ( 79頁(yè))在U型管中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極，把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極（陽(yáng)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(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù)太大，通電后陰極區(qū)溶液往往會(huì)出現(xiàn)黑色，這是由于被還原出來(lái)的微小銅粒沒(méi)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(yīng)磨得稍尖一些，以利于生成的氣體逸出。（4）濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙顯藍(lán)色后就應(yīng)拿開(kāi)，通氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，藍(lán)色反而會(huì)消失（因會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：5Cl2+I2+6H2O = 2HIO3+10HCl）。（5）該實(shí)驗(yàn)也可以在小燒杯中進(jìn)行，使兩電極相距23 cm平等插入CuCl2溶液，這樣可以使演示時(shí)間縮短，通電約1 min即可觀察到陽(yáng)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(xué)探究( 82頁(yè))設(shè)計(jì)一套電解飽和食鹽水的裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？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(yáng)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(jiàn)到陰極和陽(yáng)極上均有氣泡放出。在陰極上產(chǎn)生的是H2，陽(yáng)極上產(chǎn)生的是Cl2，有刺鼻氣味，可使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。陽(yáng)極：2Cl-2e- = Cl2（氧化反應(yīng)） 陰