中学化学实验研究

中学化学实验研究编写人：华中师范大学化学学院邓阳2011年2月目录实验一影响化学反应速率与化学平衡的因素...............................................2实验二氧气的制备和性质实验.......................................................................3实验三氢气的制备和性质实验.......................................................................4实验四钠的性质...............................................................................................5实验五原电池、金属的电化学腐蚀...............................................................6实验六维生素C的性质................................................................................7实验七常见有机化合物的性质.....................................................................8实验八部分教科书演示实验的改进...........................................................102实验一影响化学反应速率与化学平衡的因素实验目的：1、熟练掌握粗略配制溶液的基本方法；2、初步了解用实验引导基本概念讲课的基本技能；3、探究温度、催化剂对化学反应速率的影响，浓度对化学平衡的影响；4、熟练掌握滴管实验、对比实验操作技能；5、学会针对教科书实验设计的不足进行实验改进。实验原理：1、Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O（温度越高，化学反应速率越高）；2、H2O2H2O+O2↑（加入二氧化锰作为催化剂，化学反应速率升高）；3、FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl【增加反应物的浓度（或减少生成物浓度），平衡正向移动；增加生成物的浓度（或减少反应物的浓度），平衡逆向移动】。仪器：每组：10mL量筒、100mL烧杯、500mL烧杯、小试管、酒精灯、三脚架、石棉网、药匙、秒表、玻璃棒、胶头滴管、试管架公共：500mL烧杯、天平、标签、研钵、记号笔、透明宽胶带药品：硫代硫酸钠、浓硫酸、30%双氧水、三氯化铁、硫氰酸钾、维C片剂、木条、医用酒精实验步骤：1、利用硫代硫酸钠和稀硫酸的反应验证温度对化学反应速率的影响（1）在两支小烧杯中分别配制100mL0.1mol/LNa2S2O3溶液和100mL0.1mol/LH2SO4溶液。（2）取两支试管，标号为A、B，并分别加入1mL0.1mol/LNa2S2O3溶液。将A试管置于热水浴中，一段时间后，向两支试管中同时加入1mL0.1mol/LH2SO4，观察沉淀产生的快慢。（3）取两支锥形瓶，标号为A、B。先在两支锥形瓶底部贴上一张画有“十”字的纸片，分别加入10mL0.1mol/LNa2S2O3溶液。将锥形瓶A置于热水浴中，一段时间后，向两支锥形瓶中同时加入10mL0.1mol/LH2SO4，计时。从锥形瓶口观察并记录两支锥形瓶底部“十”字消失的时间。2、利用二氧化锰催化分解双氧水的反应验证催化剂对化学反应速率的影响取一支试管，加入1mL30%的H2O2和2mL蒸馏水。取一根带火星的木条置于试管口，观察其是否复燃。若不复燃，向其中加入少许二氧化锰固体，再将带火星的木条置于试管口，观察其是否复燃。3、利用氯化铁和硫氰酸钾的反应验证浓度对化学平衡的影响（1）配制溶液：体积均为500mL的0.005mol/LFeCl3溶液、0.01mol/LFeCl3溶液、0.015mol/LFeCl3溶液、0.5mol/LFeCl3溶液、0.005mol/LKSCN溶液、0.01mol/LKSCN溶液、0.015mol/LKSCN溶液、0.5mol/LKSCN溶液。（2）（教科书实验）在一个小烧杯里混合10mL0.01mol/LFeCl3溶液和10mL0.01mol/LKSCN（硫氰化钾）溶液，溶液立即变成红色。把该红色溶液平均分入三支试管中。在第一支试管中加入少量0.5mol/LFeCl3溶液，在第二支试管中加入少量0.5mol/LKSCN溶液。观察这两支试管中溶液颜色的变化，并与第三支试管中溶液的颜色相比较。（3）思考：教科书中的实验存在哪些不足之处？（4）（改进实验）①取10ml0.005mol/LFeCl3和10ml0.005mol/LKSCN溶液在小烧杯混合，将溶液分成三份，第一支试管加少量0.5mol/LKSCN。第二支试管加少量0.5mol/LFeCl3，与第三支试管比较，观察实验现象。MnO23②取0.01mol/LFeCl3与0.01mol/LKSCN溶液各10ml，步骤同①。③用0.015mol/LFeCl3与0.015mol/Lmol/LKSCN溶液各10ml，步骤同①。④取3ml0.01mol/LFeCl3和3ml0.01mol/LKSCN溶液在小试管内混合，用药匙取少量维生素C片粉末于小试管中，振荡，观察实验现象。实验作业：完成实验报告。思考题：1、设计并实施对比实验时，应该注意哪些问题？2、请设计一个实验方案，帮助学生认识固体物质的表面积对化学反应速率的影响。要求包括实验目的、实验原理、实验仪器和药品、实验方案设计。实验二氧气的制备和性质实验实验目的：1、掌握实验室制取、收集氧气和氧气性质实验的操作技术关键；2、掌握本实验的演示教学方法和技能；3、学会探索用二氧化锰催化分解氯酸钾制备氧气的最佳原料配比的方法。实验原理1、氧气的制备方案：（1）2KClO3MnO2△2KCl+3O2↑（2）2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑（3）2H2O2催化剂2H2O+O2↑（本实验未选用）2、氧气的相关性质：（1）助燃性：能使带火星的木条复燃（2）与木炭反应：C+O2点燃CO2（3）与硫粉反应：S+O2点燃SO2（4）与铁反应：3Fe+2O2点燃Fe3O4仪器：每组：硬质试管、单孔塞（带导气管）、酒精灯、木块、铁架台（带铁夹）、橡皮管、集气瓶、水槽、坩埚钳、玻璃片、药匙、燃烧匙、镊子、粗砂纸、细砂纸、火柴、秒表、蒸发皿共用：小锉刀、砂轮药品：高锰酸钾、氯酸钾、块状木炭、硫磺、细铁丝、澄清石灰水、二氧化锰、脱脂棉、木条、干沙、医用酒精实验步骤：1、利用加热分解高锰酸钾制备氧气（具体步骤参看教材100页）（1）检查装置的气密性。（2）搭好仪器。（3）称取药品并装药品。（4）开始反应并收集氧气（4瓶），其中三瓶用排水法收集，一瓶用排空气法收集。（5）检验氧气是否已经收集满。2、氧气的性质实验（具体步骤参看教材102页）4（1）木炭在氧气中燃烧。（2）硫在氧气中燃烧。（3）铁丝在氧气中燃烧。3、探索用二氧化锰催化分解氯酸钾制备氧气的最佳原料配比（1）每组称取5g氯酸钾固体于蒸发皿中。（2）每组分别称取蛮0.5g、1g、1.5g、2g、2.5g、3g、3.5g、4g、4.5g、5g二氧化锰固体于上述蒸发皿中，将两种药品混合好（绝对不能研磨），再加入硬质试管中。（3）按1中所示步骤制备氧气，并记录从加热到产生第一个气泡所需要的时间和收集满一瓶氧气所需要的时间。（4）全班交流，确定用二氧化锰催化分解氯酸钾制备氧气的最佳原料配比。实验作业：1、完成实验报告。2、设计实验教案：（1）药品的取用（固体药品和液体药品）（2）酒精灯的使用、（3）加热。思考题1、铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射？2、试分析氧气的制备和性质实验的教学论功能。实验三氢气的制备和性质实验实验目的：1、掌握启普发生器的原理和构造以及氢气制备的基本原理和方法；2、掌握“氢气还原气化铜”的实验方法；3、掌握“爆鸣气”的概念；4、掌握氢气验纯方法。实验原理1、氢气的制备方案：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；2、氢气的相关性质：（1）物理性质：无色、无味，密度最小的气体；（2）可燃性：2H2+O2点燃2H2O（氢气在空气中的爆炸极限范围：4%~74.2%）；（3）氢气还原氧化铜：H2+CuO△Cu+H2O。仪器：每组：启普发生器、500mL大烧杯、100mL量筒、玻璃棒、凡士林、小试管、酒精灯、火柴、木块、纸杯、止水夹、直导气管、60°导气管、橡胶管、蒸发皿、尖嘴导管、100mL烧杯、大试管、铁架台（带铁夹）、水槽、剪刀共用：脱脂棉药品：锌粒、浓硫酸、氧化铜、洗洁精、甘油、医用酒精实验步骤：1、配制稀硫酸400mL（V(H2O)：V(H2SO4)=3：1，注意操作！）2、用启普发生器制氢气：检漏、装药品、制备氢气（参看教材117页）53、氢气的性质实验（1）氢气导管蘸些洗涤剂水，控制氢气流速，吹出肥皂泡。当肥皂泡吹到足够大时，轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口，观察现象。（2）用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火。如果听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到响声很小，才表明氢气已纯净。如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度。（为什么？）（3）取一个纸杯，底部钻一小孔并用纸团堵住。用向下排空气法收集氢气，使纸杯内充满氢气。拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火，观察现象。（4）换上尖嘴导管，并在尖嘴导管口点燃纯争的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生。（5）在干燥的硬质试管底部铺一层黑色的氧化铜，管口微向下倾斜。通入氢气，过一会儿再给氧化铜加热。注意观察黑色的氧化铜有什么变化，管口有什么生成。反应完成后停止加热，还要继续通入氢气，直到试管冷却。（为什么？）实验作业：完成实验报告。思考题1、设计一个实验，粗略探索氢气在空气中的爆炸极限范围。2、查阅资料，收集若干随开随停制备氢气的装置，并阐述其原理。（每人至少三个）实验四钠的性质实验目的：1、探索钠的性质实验教学方法，分析教科书实验的不足之处；2、提高引导学生进行全面，有序观察的教学能力。实验原理1、通过切割钠块及钠与水的反应总结钠的物理性质。2、钠的化学性质：4Na+O2=2Na2O2Na+O2点燃Na2O22Na+2H2O=2NaOH+H2↑2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2+Na2SO4+H2↑仪器：每组：小刀、镊子、滤纸、玻璃片、瓷坩埚、三脚架、酒精灯、泥三角、锡纸、小试管、水槽、100mL烧杯、500mL烧杯、大头针、破试管、坩埚钳、乐百氏矿泉水瓶共用：剪刀药品：钠、酚酞、硫酸铜、液体石蜡、食用油实验步骤：1、钠与氧气的反应（1）用小刀切开钠的表面所发生的变化。（2）把一小块钠（绿豆粒大）放在坩埚里加热，观察发生的现象。（教科书实验）（3）把一小块钠（绿豆粒大）放在破试管里加热，观察发生的现象。2、钠与水的反应6（1）向一个盛有水的小烧杯里滴入几滴酚酞试液，然后把一小块钠（绿豆粒大）投入500mL烧杯中。观察反应的现象和溶液颜色的变化。（2）另切一小块钠（绿豆粒大），用锡纸（事先用大头针刺一些小孔）包好，再用镊子夹住，放在盛有水的烧杯底部，并利用排水法收集一小试管气体。收集满后，把试管口向下移近点燃的酒精灯，观察现象。（3）取一乐百氏矿泉水瓶。在瓶盖扎入一枚大头针，同时在大头针上扎入用带孔锡纸包好一小块钠（绿豆粒大）。向乐百氏矿泉水瓶中注满自来水后将其挤瘪，盖上瓶盖，观察现象。之后取下大头针，将矿泉水瓶对准酒精灯火焰并挤压，观察现象。（注意不要对着人做此实验）（4）取两个100mL烧杯，向其中分别加入20mL液体石蜡和食用油，再加入20mL水。将两小块钠（绿豆粒大）投入烧杯，