化学探索工作室

化学探索工作室为什么气体之间反应总是按一定比例进行了解生命的基本物质——水化学反应中的能量变化过饱和与过冷现象溶液的蒸气压下降，沸点升高和凝固点下降胶体的制备与性质化学反应中的时间与速度问题化学平衡阴极射线的性质分子的极性焰色反应赤橙黄绿青蓝紫沉淀平衡与配位平衡的竞争化学电池化学饮料”——螯合物的颜色臭氧的生成和性质不同漂白剂的作用机理化学彩虹硒光电池喷泉实验“泡沫灭火器”变色硅胶的制备水中花园铅蓄电池一管四色铬的过氧化物硅胶变色的秘密及其应用魔幻的色彩碘钟计时器神奇的转移――相转移催化(PTC)丁醇家族的氧化反应丁基溴家族的水解离去基的竞赛――叔丁基卤化物的水解斐林实验――葡萄糖，果糖，蔗糖的鉴别席夫试剂――醛类的鉴别奇妙的光诱导反应有趣的去色反应化学交通灯草莓圣代美丽的纤维――尼龙610的合成奇妙的爬杆无管虹吸实验一为什么气体之间反应总是按一定比例进行一、背景原理1、观察NO与O2的反应，了解气体反应的等比定律（盖·吕萨克定律）。2、盖·吕萨克定律说明：“参加化学反应的各种气体体积之比，以及它们与生成的气体体积之比，都是简单的整数比”。3、NO与O2完全反应生成NO2：2NO+O2＝2NO2NO与O2的体积比为2:1。二、实验材料500mL平底烧瓶1只、1L平底烧瓶1只、2L平底烧瓶1只、50mL分液漏斗2只、硬质试管（20×200mm）1支、带支管的试管（20×200mm）1支、250mL洗气瓶2只、50mL量筒1只、水槽1个、螺旋夹6个、铁架和附件4套、煤气灯、火柴、洗耳球1只NaNO2固体、KClO3固体、MnO2固体、2mol·dm-3NaOH溶液、3mol·dm-3H2SO4三、实验准备1、NO的制取按图1-4装置仪器，在带支管的试管中加10克NaNO2固体，分液漏斗内加20mL3mol·dm-3硫酸，洗气瓶中加入NaOH溶液（用来吸收反应中产生的NO2气体）。然后用排水集气法收集一瓶NO气体。最后把烧瓶二边的螺旋夹夹紧。三、实验准备2、O2的制取按图1-5装置仪器，在硬质试管中加入混匀的5克KClO3固体和1克灼烧的MnO2固体，然后给试管加热，用排水集气法收集一瓶氧气，最后把烧瓶二边的螺旋夹夹紧。四、演示操作1、按图1-6装置仪器，用橡皮管把三只烧瓶连接起来。然后打开a、b二个螺旋夹并用洗耳球往瓶I的管口处打气，使瓶I内的水进入瓶II，这样做是为了使NO和O2能混合在一起发生反应，几秒钟后，气体开始反应。瓶III内立即有红棕色NO2气体生成，随着反应的进行，红棕色很快加深。四、演示操作2、接着生成的NO2立即溶于瓶壁上的水中，使瓶II和瓶III中的压力明显降低，外界的大气压大于瓶内的气压，很快将瓶I中的水压入瓶II和瓶III内。当反应完成底瓶II和瓶III内充满了水，证明反应时NO和O2的体积比是1000:500=2:1。五、注意事项1、NaNO2固体不能用保存不善而变质的试剂。2、制NO时，先用少量水湿润NaNO2固体;加硫酸时，要缓慢小心。防止NO气体产生得过多过快，影响NO气体的收集。3、NO气体进入空气中即生成NO2气体，它们都有毒，最好在通风橱内进行。4、整套仪器装置必须严密，不能漏气，以免影响气体体积的准确性。5、收集O2和NO气体的平底烧瓶的体积应事先校正，其体积比应为1:2。6、制备氧气时使用的MnO2固体应预先经过灼烧处理，以除去其中的有机物质。六、思考题图1-1：H2、H2S、CO2可用启普发生器产生；图1-2：Cl2、HCl、SO2、NH3、NO的发生装置；图1-3：O2、NH3、NO2的发生装置。这些气体的制备原料各是什么？Zn+HClFeS+HClCaCO3+HClH2H2SCO2六、思考题图1-1启普发生器六、思考题MnO2/KMnO4+浓HClNaCl+浓H2SO4Na2SO3/NaHSO3+浓H2SO4NaOH固体+浓NH3·H2ONaNO2+H2SO4或Cu+HNO3Cl2HClSO2NH3NO六、思考题KClO3+MnO2NH4Cl+CaOPb(NO3)2+等量沙子O2NH3NO2返回目录实验二了解生命的基本物质——水背景原理1、水的电解反应是：阴极反应4H++4e→2H2阳极反应4OH-→2H2O+O2+4e2、二体积的氢气和一体积的氧气混合后，一经点燃就发生爆炸：2H2+O2＝2H2O实验（一）电解水一、实验目的观察水电解后生成二体积的氢和一体积的氧。二、仪器材料霍夫曼电解器1套、试管（15×150mm）1支、铁架和附件1套、整流器（24V、6A）1台、煤气灯1个、火柴1盒、导线0.1mol·dm-3H2SO4实验（一）电解水三、准备工作1、把霍夫曼电解器固定在铁架上，其左右都是50毫升酸式滴定管，中间是一支直径稍细的T形管，T形管的上部有一个50毫升球形贮液器，T形管的下部的二根支管用橡皮塞与二支酸式滴定管相连，T形管的弯曲处各焊接一条带铂片的铂丝，铂丝伸出管外1厘米左右。2、开启滴定管的活塞，把0.1mol·dm-3H2SO4从贮液器内加到滴定管中，等溶液达到滴定管内最高刻度处时，关闭活塞。然后将铂丝与整流器、电源相连。实验（一）电解水三、准备工作3、按图27-2用有机玻璃制作电解水装置一套，水的电解反应分别在二支有机玻璃方管(10×10×120mm)中进行。阴极和阳极都用铂丝做成，铂丝外面套上塑料管和玻璃管，二支铂丝电极弯成螺圈形分别伸入二支方管的下口内，以产生氢气和氧气。实验（一）电解水三、准备工作4、方管的上口粘接一段有机玻璃圆管，并用乳胶管将有机玻璃圆管和玻璃滴管相连，二根乳胶管内各装一个玻璃球，挤压玻璃球时，氢气和氧气就可以从玻璃滴管中逸出。再在二支方管之间夹一块带刻度〔用黑色特种铅笔在板上画线）的有机玻璃板，用来指示方管中电解出来的氢气和氧气的体积比。整套装置放在一个有机玻璃槽内。实验（一）电解水四、演示操作1、接通电源，调节电压为22V时，就可以看到阴阳两极都有气体产生（图2-1）。电解15分钟后，关闭电源。观察并记录两支滴定管内液面的读数，阴极产生的气体的体积为阳极的二倍。2、打开接阴极的滴定管的活塞，溶液即把氢气压出，用试管收集氢气，点燃试管中的气体，即发生爆鸣。再打开接阳极的滴定管的活塞，溶液把氧气压出，用带余烬的火柴放在管口，火柴又燃着丁，证明排出的气体是氧气。实验（一）电解水四、演示操作1、将有机玻璃槽放在投影仪前，在槽内加4/5体积的2mol·dm-3硫酸，挤压乳胶管内的玻璃球，使二支有机玻璃方管中的硫酸的液面上升到与槽中硫酸的液面水平为止，还要调整刻度板，使它的最上面的刻度与管中液面对齐。2、用导线将两支铂电极分别与整流器的正负极相连，打开光源，调好焦距，再接通电源，水即开始电解，可以从银幕上看到二支方管中产生的气泡，电解1-2分钟后，关闭电源。实验（一）电解水四、演示操作3、这时可以看到插阴极的方管中产生的氢气的体积恰好是插阳极的方管中生成的氧气的体积的二倍。挤压装氢气的方管上面的乳胶管中的玻璃球，把氢气收集在试管中，用爆鸣的方法来证明它是氢气。再将带余烬的木条放在另一支玻璃滴管的口上，挤压乳胶管中的玻璃球，方管内的氧气逸出，使木条复燃，证明它是氧气。实验（二）水在减压下沸腾一、实验目的观察水在减压下的沸腾，了解液态物质的沸点随外界压力的减小而降低。二、简单原理当液体的饱和蒸气压与外界大气压相等时，液体开始沸腾，这时的温度称为该物质的沸点。当外界的压力为1大气压时，水在100℃时的蒸气压为1大气压，100℃即是水的沸点。但当外界的压力减小时，液体的沸腾温度（即沸点）会降低。实验（二）水在减压下沸腾三、仪器材料500mL圆底烧瓶1只、玻璃水槽1个、洗瓶1个、蒸馏水。煤气灯、火柴、铁架和附件1套、毛巾1条、橡皮塞1个。实验（二）水在减压下沸腾四、演示操作1、在烧瓶内盛三分之一体积的蒸馏水，加热至沸，迅速塞上橡皮塞，撤去煤气灯，然后用毛巾裹住烧瓶，将烧瓶倒置，并固定在铁架上。2、由于瓶内水蒸气冷凝而使瓶内压力降低，水又开始沸腾，当沸腾逐渐减弱时可以用洗瓶向烧瓶底部淋冷水，瓶内的水会再次沸腾。3、本实验亦可用水泵或真空泵减压，使水在常温下沸腾。返回目录实验三化学反应中的能量变化一、溶解热背景原理1、观察NaOH固体溶解时的放热现象和NH4NO3固体溶解时的吸热现象，了解溶解过程的热效应。2、溶质在溶解过程中，往往伴随着吸热效应或放热效应。3、1molNH4NO3溶于水要吸收25.1kJ的热量，1molNaOH溶于水，却放出42.5kJ的热量。说明在溶质的溶解过程中不是分子的机械混合，而是一个复杂的物理化学过程。一、溶解热（一）NaOH固体溶解时的放热现象1、仪器和材料1升广口瓶1只、250mL烧杯1只、100mL圆底烧瓶1只、搅棒1根、三通活塞1个、玻璃管（1.3×100cm）1支、玻璃管（1.3×10cm）1支、直角玻璃导管1支、橡皮塞2个、橡皮管、药匙、灌洗器1个NaOH固体、蒸馏水、红墨水一、溶解热（一）NaOH固体溶解时的放热现象2、准备工作(1)、按图2-5装置仪器，在1升广口瓶中加400毫升水（水中加入几滴红墨水，使它显红色）。(2)、旋转三通活塞，使广口瓶与灌洗器相通，然后往瓶中鼓气，把瓶内的水压到玻璃管中，使管中液面保持一定的高度，再旋转三通活塞，使烧瓶与广口瓶相通，以检查整套仪器是否漏气。一、溶解热（一）NaOH固体溶解时的放热现象3、演示操作确信整套仪器不漏气后，从烧杯中取出烧瓶，在烧杯中加入80克NaOH固体和100毫升水，不断搅动，使NaOH溶解，待烧杯中的溶液明显发热时，把圆底烧瓶放入烧杯中。由于NaOH溶解时放出大量的热，圆底烧瓶中的空气受热膨胀，把广口瓶内的水压入玻璃管中，使管内的液面迅速上升。一、溶解热（一）NaOH固体溶解时的放热现象4、注意事项（1）演示NaOH固体溶解的放热现象时，不要在溶液未明显发热前就将圆底烧瓶放入烧杯中。由于水温低于室温，因此在开始只有少量NaOH固体溶解时热效应不明显，如果先将圆底烧瓶放在水中，反而会使瓶内的空气降温和体积收缩而使玻璃管中的液面下降，待较多的NaOH固体溶解，溶液明显变热后，玻管中的液面又开始上升，这样就容易造成错觉因此在演示时，要等溶液的温度略高于室温时，再将圆底烧瓶放入烧杯中。（2）在溶解NaOH固体时，要不断搅动，不要使它聚结在杯底。否则容易造成局部过热，将烧杯底部炸裂。一、溶解热（二）NH4NO3固体溶解时的吸热现象1、仪器和材料100毫升烧杯1只、搅棒1根、药匙1把、三合板制木盒（15×10×12.5cm）1个NH4NO3固体2、准备工作按图2-6用三合板制作无底木盒1个，并油漆成鲜明的颜色（如，红色或蓝色）。一、溶解热（二）NH4NO3固体溶解时的吸热现象3、演示操作先用少量的水将烧杯底部和木盒的表面润湿，在烧杯中加入70克NH4NO3固体，这时拿起烧杯，不能将木盒带起，然后将烧杯放在木盒上，加入50毫升水，不断搅动使NH4NO3固体溶解。由于NH4NO3固体溶解时吸收大量的热，使烧杯底部和木盒之间的水结冰而把烧杯和木盒粘结在一起，这时如果举起烧杯，木盒会随之而起。一、溶解热（二）NH4NO3固体溶解时的吸热现象4、注意事项(1)NH4NO3固体必须是干燥的否则溶解时吸收的热量要减少，影响实验效果。(2)本实验如果没有NH4NO3固体可以用NH4CNS固体或KCNS固体代替。用70克NH4CNS固体溶于50毫升水中或80克KCNS固体溶于50毫升水中进行演示。(3)润湿木盒表面的水不能太多，否则少量的药品吸收的热量不易使水结冰，烧杯不会和木盒粘结在一起。二、反应热1、目的要求观察生石灰和水的反应产生的热效应。2、简单原理随着化学反应的进行，一定有放热或吸热的热效应。生石灰和水的作用产生大量的热。CaO(s)+H2O(l)＝Ca(OH)2(s)ΔH=-65.27kJ3、仪器材料玻璃棒（直径2mm、长16cm）1支、1L烧杯1只、洗瓶1只、石棉板1块、石棉网1块、铁三足架1个、煤气灯、火柴、鸡蛋、块状生石灰二、反应热3、准备工作先将块状生石灰