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第十三單元 化學實驗(4)


2015-12-01 08:34:34   來源:   撰稿:董嘯   攝影攝像:    ;  評論:0 點擊:

第十三單元    化學實驗(4

 

 

授課人:董 嘯

 

了解一般事故處理方法,能對常見物質進行檢驗、分離和提純。

 

教學目標:

了解實驗室常用儀器的主要用途和用法,能根據要求配制溶液。

 

 

掌握化學實驗的基本操作,掌握常見氣體的實驗室制法。

教學重點:

物質的制備、檢驗、分離提純

教學難點:

設計、評價或改進實驗方案

教學方法:

分析比較法

教學過程:

第四課時

基礎知識精析

三、物質檢驗

物質的檢驗通常有鑒定、鑒別和推斷三類,它們的共同點是:依據物質的特殊性質和特征反應,選擇適當的試劑和方法,準確觀察反應中的明顯現象,如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等,進行判斷、推理。

鑒定通常是指對于某一種物質的定性檢驗,根據物質的化學特性,分別檢出陽離子、陰離子。

鑒別通常是指對分別存放的兩種或兩種以上的物質進行定性辨認,可根據一種物質的特性區別于另一種,也可根據幾種物質的顏色、氣味、溶解性、溶解時的熱效應等一般性質的不同加以區別。

推斷是通過已知實驗事實,根據性質分析推求出被檢驗物質的組成和名稱。

1、常見離子檢驗

H+K+Na+Mg+Al3+NH4+Fe3+Fe2+Ag+Ba2+Cu2+

OHClBrIS2-SO42SO32CO2-HCO3NO3

【學法指導】離子檢驗的方法:

原理:少量樣品中加入某種試劑,產生特殊現象(沉淀、氣體或顏色變化等),說明含有某種離子。

要求:試劑常見;反應迅速;現象明顯且獨特。

H+能使紫色石蕊試液或橙色的甲基橙試液變為紅色。

Na+K+ 用焰色反應來檢驗時,它們的火焰分別呈黃色、淺紫色(通過鈷玻片)。

Ba2+能使稀硫酸或可溶性硫酸鹽溶液產生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。

Mg2+ 能與NaOH溶液反應生成白色Mg(OH)2沉淀,該沉淀能溶于NH4Cl溶液。

Al3+能與適量的NaOH溶液反應生成白色Al(OH)3絮狀沉淀,該沉淀能溶于鹽酸或過量的NaOH溶液。

Ag+能與稀鹽酸或可溶性鹽酸鹽反應,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀 HNO3Ag+中逐滴加入于氨水,先產生白色沉淀后沉淀消失,生成[Ag(NH3)2OH

NH4+銨鹽(或濃溶液)與NaOH濃溶液反應,并加熱,放出使濕潤的紅色石藍試紙變藍的有刺激性氣味NH3氣體。

Fe2+能與少量NaOH溶液反應,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色Fe(OH)3沉淀。或向亞鐵鹽的溶液里加入KSCN溶液,不顯紅色,加入少量新制的氯水后,立即顯紅色。2Fe2++Cl22Fe3++2Cl

Fe3+能與 KSCN溶液反應,變成血紅色Fe(SCN)3溶液;能與 NaOH溶液反應,生成紅褐色Fe(OH)3沉淀;與苯酚反應呈紫色。

Cu2+藍色水溶液(濃的CuCl2溶液顯綠色),能與NaOH溶液反應,生成藍色的Cu(OH)2沉淀。

OH 能使無色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示劑分別變為紅色、藍色、黃色。

Cl能與硝酸銀反應,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸。

Br能與硝酸銀反應,生成淡黃色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。

I能與硝酸銀反應,生成黃色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能與氯水反應,生成I2,使淀粉溶液變藍。

SO42能與含Ba2+溶液反應,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。

SO32濃溶液能與強酸反應,產生無色有刺激性氣味的SO2氣體,該氣體能使品紅溶液(溴水、酸性高錳酸鉀)褪色。能與BaCl2溶液反應,生成白色BaSO3沉淀,該沉淀溶于鹽酸,生成無色有刺激性氣味的SO2氣體。

CO32能與BaCl2溶液反應,生成白色的BaCO3沉淀,該沉淀溶于硝酸(或鹽酸),生成無色無味、能使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體。

HCO3 取含HCO3鹽溶液煮沸,放出無色無味CO2氣體,氣體能使澄清石灰水變渾濁。或向HCO3鹽酸溶液里加入稀MgSO4溶液,無現象,加熱煮沸,有白色沉淀 MgCO3生成,同時放出 CO2氣體。

【歸納總結】無色溶液中離子檢驗的一般思路

2、幾種重要物質的檢驗

常見氣體的檢驗方法

(1)氫氣:純凈的氫氣在空氣中燃燒呈淡藍色火焰,混合空氣點燃有爆鳴聲,生成物只有水。不是只有氫氣才產生爆鳴聲;可點燃的氣體不一定是氫氣。

(2)氯氣:黃綠色,能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍O3NO2也能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍)。

(3)氧氣:可使帶火星木條復燃。

(4)氯化氫:無色有刺激性氣味,潮濕的空氣中能形成白霧,遇濃氨水冒白煙。能使濕潤的藍色石藍試紙變紅;將氣體通入AgNO3溶液時有白色沉淀生成。

(5)二氧化硫:無色有刺激性氣味,使品紅溶液褪色,加熱后又顯紅色。能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。

(6)硫化氫:無色有臭雞蛋氣味,使濕潤的Pb(AC)2試紙變黑。

(7)氨氣:無色有刺激性氣味,使濕潤的紅色石蕊試紙變藍,遇濃鹽酸冒自煙。

(8)二氧化氮:紅棕色氣體通入水中溶液無色,生成無色氣體,氣體遇空氣又變紅棕色,水溶液顯酸性。

(9)一氧化氮:無色無味在空氣中立即變紅棕色。

(10)二氧化碳:能使澄清石灰水變渾濁;能使燃著的木條熄滅。SO2氣體也能使澄清的石灰水變混濁,N2等氣體也能使燃著的木條熄滅。

(11)一氧化碳:可燃燒,火焰呈淡藍色,燃燒后只生成CO2;能使灼熱的CuO由黑色變成紅色。

(12)甲烷:無色無味燃燒后生成CO2H2O不能使KMnO4溶液、溴水褪色。

(13)乙烯:無色燃燒時火焰明亮有黑煙能使KMnO4溶液,溴水褪色。

(14)乙炔:無色無味,燃燒時火焰明亮有濃煙能使KMnO4溶液,溴水褪色。

15)水:無水硫酸銅變藍。

幾種重要有機物的檢驗

1)苯能與純溴、鐵屑反應,產生HBr白霧。能與濃硫酸、濃硝酸的混合物反應,生成黃色的苦杏仁氣味的油狀(密度大于1)難溶于水的硝基苯。

2)乙醇能夠與灼熱的螺旋狀銅絲反應,使其表面上黑色CuO變為光亮的銅,并產生有刺激性氣味的乙醛。乙醇與乙酸、濃硫酸混合物加熱反應,將生成的氣體通入飽和Na2CO3溶液,有透明油狀、水果香味的乙酸乙酯液體浮在水面上。

3)苯酚能與濃溴水反應生成白色的三溴苯酚沉淀。能與FeCl3溶液反應,生成紫色溶液。

4)乙醛能發生銀鏡反應,或能與新制的藍色Cu(OH)2加熱反應,生成紅色的 Cu2O沉淀。

5)其它物質檢驗

能發生銀鏡反應的:醛、甲酸、甲酸某酯、甲酸鹽、葡萄糖、麥牙糖

能與溴水反應而使之褪色的:不飽和烴(烯、苯乙烯等)、不飽和烴的衍生物,苯酚(生成白色沉淀),裂化汽油、天然橡膠等

能使酸性KMnO~溶液褪色的:不飽和烴,苯的同系物,不飽和烴的衍生物,含醛基的有機物等

能與Na等活潑金屬反應生成H2的:含羥基、羧基的液體有機物;

能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色的:羧基、酚羥基。

3物質鑒別:

物質的鑒別就是用物理或化學方法把幾種物質區分開,其原則是:用最簡單的方法,最少的試劑和最明顯的現象進行鑒別,以達到簡便、快速的最佳效果。

 

     1)不用任何試劑鑒別多種物質:

不用其他試劑來鑒別一組物質(可用水、加熱等),一般情況從兩個方面考慮:首先利用某些物質的特殊性質(如顏色、氣味、溶解性等)鑒別出來,然后再用該試劑去鑒別其他物質;其次采用一種試劑與其他物質相互反應的現象不同,進行綜合分析鑒別。

    ①特征現象法:先依據外觀特征鑒別出其中一種或幾種。再借用它們去鑒別其它物質。

例如:有五瓶溶液它們分別是KClBa(NO3)2Na2CO3Na2SO4FeCl3溶液,不用其它試劑或試紙,確定那瓶裝的是哪種溶液。

    思路:先觀察出FeCl3,以FeCl3鑒別出Na2CO3,再用Na2CO3鑒別出Ba(NO3)2,再用Ba(NO3)2鑒別出Na2SO4KCl

②焰色反應或加熱法:如果幾種物質無明顯外觀特征,可考慮利用加熱分解或焰色反應來區別。

例如:有四瓶失去標簽的藥品NaClK2SO4NH4HCO3NaHCO3,不用其它任何試劑如何將它們區別出來。

    思路:先加熱鑒別出NH4HCO3NaHCO3,再用焰色反應鑒別NaClK2SO4

③相互反應法:若待檢物質較多且無明顯特征,可以將這組待鑒物質依次編號,然后把它們兩兩混合,將產生現象列表進行推斷一對號。

例如,ABCDEF六瓶未知液,它們是MgSO4BaCl2(NH4)2CO3AgNO3HBrNaOH。可用此方法鑒別。

    ④若待鑒物為兩種時,且因試劑的加入順序(量)不同而現象不同,可相互滴加。例如,NaOHAlCl3的鑒別。

2)限用一種試劑鑒別物質:

所選試劑與被鑒別物質分別作用時,現象必須分別不同才行。用一種試劑來鑒別多種物質時,所選用的試劑必須能和被鑒別的物質大多數能發生反應,而且能產生不同的實驗現象。常用的鑒別試劑有FeCl3溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、稀H2SO4Cu(OH)2懸濁液等。

    ①當被鑒物中的陽離子相同陰離子不同時,可加入能與這些陰離子反應產生不同現象的陽離子。

例如:NaBrNa2SNa2SO3Na2CO3Na2SO4等溶液的鑒別,應選濃H2SO4為好。如鑒別Na2SNa2SO3Na2CO3Na2S2O3NaClNaAlO2六種溶液,加入鹽酸或稀硫酸即可。

②當被鑒物陰離子相同,陽離子不同時,可選用強堿做鑒別試劑。

例如:鑒別某溶液中含有的NH4+Mg2+Al3+Fe3+Fe2+等離子用NaOH溶液即可。

    ③當被鑒物中存在強酸弱堿鹽或強堿弱酸鹽時,則可選用與其發生雙水解,并能產生沉淀和氣體的鹽做試劑。例如CaCl2H2SO4Al2(SO4)Na2SO4四種溶液,選用Na2CO3試劑就能將它們一一鑒別出來

    ④當被鑒物中含有醛基、羥基、羧基、多羥基時,可考慮使用新制的Cu(OH)2來鑒別。

    ⑤若幾種物質在水中的溶解性、密度或溶解時熱效應不同,可選用水作鑒別試劑。例如:苯、乙酸、四氯化碳,可用水鑒別。

  3)任選試劑鑒別多種物質

    此類題目不限所加試劑的種類,可用多種解法,題目考查的形式往往是從眾多的鑒別方案中判斷最佳方案。其要求是操作步驟簡單,試劑選用最少,現象最明顯。答題要領如下:

    ①選取的試劑和待鑒的各物質反應現象要專一,并且一目了然。

    ②不許原瓶操作,若原瓶操作,試劑將全部被污染。因此,操作中要“各取少許”。

③不能指名道姓。因為在加入某試劑前,該物質是未知的,一般簡答的順序是:取少量待鑒物溶解(指固體)加入某試劑描述現象得出結論。

四、物質的制備

1、氣體制備

氣體的實驗室制法是中學化學中的一個很重要的知識點,也是高考的一個重要考點.

1)制備反應的選擇:

一種氣體可以由多種反應制得,但只有部分反應適合實驗室制備.這些反應一般應符合以下幾個條件:①反應物容易獲得;②反應條件易達到;反應容易控制;④生成的氣體易分離。

2)制取裝置的選擇:

氣體的制取裝置主要由反應物的狀態和制備反應發生的條件所決定,實驗室中常見的氣體制取裝置有3套,如下圖所示:

利用固體加熱制取氣體,適用裝置I,例如制取O2NH3CH4等。利用有液體參加的不加熱反應制取氣體,可用裝置Ⅱ(多數氣體也可使啟普發生器) 利用有液體參加的加熱反應制取氣體,宜用裝置,例如制取Cl2HClS02等。對于同種氣體,若選用不同的制備反應,制取裝置則可能不同,例如用濃氨水加熱制NH3,應該用裝置

3)制取氣體的凈化和干燥:

從制取裝置中排出的氣體常帶有酸霧、水蒸汽及其他雜質。若要得到純凈、干燥的氣體,就應對其凈化和干燥.所制氣體的凈化應根據氣體和所含雜質的性質及實驗要求而進行。凈化時選用的試劑應不與所制氣體發生反應,但可與雜質充分反應,且不產生新的難分離雜質。不同方法制得的氣體所含雜質可能不同,應根據具體情況選用不同的凈化方法。

所制氣體干燥時,應根據氣體的性質選用對該氣體不溶解,也不反應的干燥劑.一般酸性(堿性)氣體不能用堿性(酸性)干燥劑干燥,還原性(氧化性)氣體不能用氧化性(還原性)干燥劑干燥。例如,濃硫酸不能用來干燥H2SHBr。等有一定還原性的氣體。在對所制氣體凈化或干燥時,若選用的是液體試劑,應裝在洗氣瓶中使用;若選用的是固體試劑,應裝入干燥管或U型管內使用,一般先凈化后干燥。

4)所制氣體的收集方法:

實驗室常用的氣體收集方法有排空氣法和排水法兩種.

用排空氣法收集的氣體,應不與空氣直接反應,且密度與空氣的密度相差較大.排空氣法可分為向上排空氣法和向下排空氣法,對于O2 Cl2CO2等密度大于空氣的氣體,用向上排空氣法收集;對H2NH3CH4等密度小于空氣的氣體,用向下排空氣法收集。但對CON2NO等氣體,因密度與空氣接近而很難與空氣分離(其中NO與氧氣反應),一般不用排空氣法收集。

用排水法只能收集難溶于水的氣體,例如H2N2CH4等;而C12NH3NO2等可溶于水的氣體不能用排水法收集.對于不能用排水法收集的氣體,亦可考慮用排其它液體的方法收集.例如可用排飽和食鹽水法收集C12

5)制備氣體的基本步驟:

實驗室制備氣體一般按以下步驟進行:①連接儀器,②檢查氣密性,③裝藥品,④發生反應,⑤凈化和干燥所制氣體,⑥收集氣體,⑦停止反應,⑧拆洗儀器。

2、幾種重要物質的制備

氫氧化鋁;②氫氧化亞鐵;③銀銨溶液;④氫氧化鐵膠體;⑤漂白粉;⑥溴苯;⑦乙酸乙酯;⑧幾種重要物質的工業制法:硫酸、硝酸、合成氨、侯氏制堿法。

3、制備實驗中涉及的幾個重要問題

1)防倒吸問題;(2)氣密性檢查;(3)水浴加熱;(4)冷凝回流;(5)平衡氣壓;(6)尾氣處理及防止熱的產物變質;(7)加入液體順序;(8)洗氣(反應物和生成物)。

【教后記】

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