基础化学教师手册实 验.docx
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基础化学教师手册实验
实 验
壹 实验药品之特性及处理方法
实验一 秒表反应
一、药品特性:
1.碘酸钾(potassiumiodate,KIO3):
白色结晶粉末,常加在食盐中,用于补充碘,防止甲状腺肿大。
2.亚硫酸氢钠(sodiumbisulfite,NaHSO3):
白色结晶,熔点为150°C,是一种食品添加剂,可用来制备二氧化硫,在空气中易被氧化成硫酸盐。
二、处理方法:
■实验后的反应溶液,倒入无机酸类废液桶中,回收处理。
实验二 平衡常数与勒沙特列原理—平衡常数的测量
一、药品特性:
1.硝酸铁(ferricnitrate,Fe(NO3)3‧9H2O):
灰紫至灰白色的潮解性晶体,熔点为
47.2°C,可用铁或氧化铁与硝酸反应制得。
2.硫氰化钾(potassiumthiocyanate,KSCN):
无色单斜晶系晶体,熔点为173°C,易溶于水,并大量吸热,遇Fe3+生成血红色的硫氰酸铁(Ⅲ)离子FeSCN2+,是检验Fe3+十分灵敏的方法,可排除其他金属离子的影响。
二、处理方法:
■实验后的反应溶液,倒入重金属类废液桶中,回收处理。
示范实验 平衡常数与勒沙特列原理—勒沙特列原理
一、药品特性:
1.硝酸(nitricacid,HNO3):
是一种强酸,常温下为无色液体,易溶于水,有强氧化性和腐蚀性,浓硝酸因溶有二氧化氮而呈红棕色。
2.氢氧化钠(sodiumhydroxide,NaOH):
俗称烧碱、苛性钠,常温时为白色固体,具强腐蚀性,易溶于水,水溶液呈强碱性,能使酚酞变红,石蕊变蓝。
二、处理方法:
■收集完实验所需的二氧化氮后,剩余气体应用氢氧化钠溶液吸收,使其反应成盐类后,倒入碱类废液桶中,回收处理。
实验三 溶度积的测定
一、药品特性:
1.草酸镁(magnesiumoxalate,MgC2O4‧2H2O):
白色粉末,微溶于水和稀酸,不溶于醇,150°C时分解,由可溶性镁盐与草酸铵在水溶液中反应而得。
2.过锰酸钾(potassiummanganate(Ⅶ),KMnO4):
强氧化剂,紫红色晶体,可溶于水,遇乙醇则被还原。
常用作消毒剂、水净化剂、氧化剂、漂白剂、毒气吸收剂、二氧化碳精制剂等;医疗上,可用于清洁、消毒和消灭真菌等。
3.硫酸(sulfuricacid,H2SO4):
是一种无色、黏稠、高密度的强腐蚀性液体,为一种重要的化工原料。
二、处理方法:
■实验后的溶液,倒入重金属类废液桶中,回收处理。
贰 实验纪录、问题与讨论参考解答
实验一 秒表反应
一、实验纪录:
(一)浓度对反应速率的影响:
实验时的温度 23.5 °C,A溶液:
[KIO3]=0.02M,B溶液:
[NaHSO3]=0.02M、稀硫酸、淀粉指示剂的混合液。
试管编号
1
2
3
4
5
A溶液体积(mL)
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
蒸馏水体积(mL)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
B溶液体积(mL)
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
混合后浓度(M)
[KIO3]
(M)
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
[HSO3-]
(M)
0.010
0.010
0.010
0.010
0.010
反应所需时间(秒)
37.2
43.5
53.1
64.5
78.3
反应所需时间的倒数(
)
2.69×10-2
2.30×10-2
1.88×10-2
1.55×10-2
1.28×10-2
(二)温度对反应速率的影响:
A溶液:
[KIO3]=0.02M10毫升与B溶液:
[NaHSO3]=0.02M、稀硫酸及淀粉指示剂的混合液10毫升混合反应。
实验编号
1
2
3
4
5
实验时的温度(°C)
20
25
30
35
40
反应所需的时间(秒)
35.6
29.2
23.5
14.3
5.7
反应所需时间的倒数(
)
2.81×10-2
3.42×10-2
4.26×10-2
6.99×10-2
1.75×10-1
二、问题与讨论:
1.使用吸量管时,残留在吸量管尖端的液体应如何处理?
答:
将吸量管的尖端碰触容器壁,同时保持吸量管垂直,使液体因重力作用而自然流出,流放后并静待数秒后才移离,以使管壁的液膜能尽量流出。
最后残留在吸量管尖端的液体不用移除,否则反而造成较大的误差。
因为吸量管的零点,是以尖端残存少量的液体为基准,此残留液体并没有包含在体积的计量内。
2.使用安全吸球时,需注意的事项有哪些?
答:
(1)安全吸球不易清洗,也不必清洗,所以要防止液体流入球内。
(2)玻璃珠异位时,操作会失效,只要将玻璃珠小心地推回原定位,即可继续使用。
(3)安全吸球使用后,应使球体复原饱满,以避免因弹性疲乏而老化破裂。
3.碘酸钾溶液的浓度对反应速率有何影响?
答:
浓度愈高,反应速率愈快,因为化学反应是经由粒子间的有效碰撞方能达成,所以碰撞频率为影响反应速率的因素之一。
4.温度对反应速率有何影响?
答:
温度愈高,反应速率愈快。
5.本实验的反应结果,为何会呈现蓝色?
答:
可溶性淀粉具有不完全的螺旋结构,以6个葡萄糖分子为单位,缠绕成螺旋状,与碘分子结合形成错合物,而显现出蓝色。
6.如果将蓝色溶液维持在50°C,经过一段时间,蓝色会消失,其原因为何?
答:
高温时,碘与淀粉不易形成错合物。
7.亚硫酸氢钠溶液加入稀硫酸后,为什么会不安定?
答:
(1)亚硫酸氢根易氧化成硫酸氢根。
(2)亚硫酸氢根与氢离子反应,生成二氧化硫及水,故不宜太早加入酸。
实验二 平衡常数与勒沙特列原理—平衡常数的测量
一、实验纪录:
(一)反应物的初浓度:
比色管的编号
铁离子的初浓度[Fe3+]0(M)
硫氰离子的初浓度[SCN-]0(M)
1
4.0×10-2
1.0×10-3
2
1.6×10-2
1.0×10-3
3
6.4×10-3
1.0×10-3
4
2.6×10-3
1.0×10-3
(二)比色结果:
第0号比色管作为标准溶液,其[FeSCN2+]0=0.001M。
比色管的
编号
管中溶液的高度
(cm)
标准溶液的高度(cm)
平衡时硫氰酸铁(Ⅲ)离子的浓度[FeSCN2+](M)
1
10.0
8.7
8.7×10-4
2
10.0
7.2
7.2×10-4
3
10.0
5.1
5.1×10-4
4
10.0
2.8
2.8×10-4
(三)平衡常数Kc的计算:
比色
管的编号
初浓度(M)
平衡时的浓度(M)
平衡常数Kc
[Fe3+]0
[SCN-]0
[FeSCN2+]=x
[Fe3+]0-x
[SCN-]0-x
Kc=
1
4.0×10-2
1.0×10-3
8.7×10-4
3.9×10-2
1.3×10-4
171.6
2
1.6×10-2
1.0×10-3
7.2×10-4
1.5×10-2
2.8×10-4
171.4
3
6.4×10-3
1.0×10-3
5.1×10-4
5.9×10-3
4.9×10-4
176.4
4
2.6×10-3
1.0×10-3
2.8×10-4
2.3×10-3
7.2×10-4
169.1
平衡常数的平均值:
172.1
二、问题与讨论:
1.目测比色法有何优点?
答:
所用器材简单,并且操作方便。
2.在比色操作时,为何要以黑色的纸张包裹住比色管管身?
答:
为避免比色光源的光线,朝比色管身的周围散射出去,而影响目测结果。
3.比色管的底部为平底而非圆底的原因何在?
答:
避免比色光源的光线,自底部漫射出去,而影响目测结果。
4.目测比色法可能会有哪些误差?
应如何改进?
答:
用眼睛观测的比色法十分主观,会有视觉疲劳的情况发生,造成实验数据不精确,可利用简单工具辅助判断。
5.在目测比色法的实验过程中,除用眼睛观测所造成的误差外,还有哪些可能会产生的误差?
答:
举凡溶液配制不当、光源不稳定、比色管大小不同……等,都是影响实验结果的因素。
示范实验 平衡常数与勒沙特列原理—勒沙特列原理
■问题与讨论:
1.由实验观察,推论气体体积的变化对平衡有何影响?
答:
在平衡时,当气体反应系统的体积突然减少,将导致压力突然增加。
依勒沙特列原理,此系统将往压力减少的方向移动。
反之,当容器的体积增加,即降低系统压力时,系统向压力增加的方向移动。
2.由实验观察,推论温度变化对平衡有何影响?
答:
由勒沙特列原理预测,当加入能量到平衡系统,平衡将朝消耗能量的方向移动。
例如:
2NO2(g)
N2O4(g)即可藉由升高温度使其平衡向左移动,表示其为放热反应。
化学反应式可写成:
2NO2(g)
N2O4(g)+能量。
换句话说,平衡常数K值将随温度变化而改变,可用勒沙特列原理来预测K值如何改变。
3.由实验得知:
2NO2(g)
N2O4(g)+能量,依勒沙特列原理预测,并完成下表。
变化因素
平衡移动的方向
加入N2O4(g)
向左移动
加入NO2(g)
向右移动
移去N2O4(g)
向右移动
移去NO2(g)
向左移动
缩小容器体积
向右移动
增大容器体积
向左移动
升高温度
向左移动
降低温度
向右移动
实验三 溶度积的测定
一、实验纪录:
实验编号
饱和草酸镁溶液的体积(mL)
滴定用去的过锰酸钾溶液的体积
(mL)
1
10
7.1
2
10
7.0
3
10
7.2
平均值
10
7.1
因为5×CMnO4-×VMnO4-=2×CC2O42-×VC2O42-
所以饱和草酸镁溶液之平均浓度= 8.9×10-3 M
实验测得MgC2O4的Ksp=[Mg2+][C2O42-]=[C2O42-]2= 7.9×10-5
已知MgC2O4的Ksp=8.7×10-5,求实验误差百分率= -9.2%
二、问题与讨论:
1.为何不可将草酸镁饱和溶液直接用滤纸过滤?
答:
因为草酸镁的沉淀物为胶体粒子,会穿透滤纸,使滤液混浊,而影响滴定结果。
2.于日常生活中,草酸根与钙离子或镁离子生成沉淀的反应,可用于检测哪些物质?
答:
测量矿泉水及地下水中硬水的含量。
3.用已知浓度的过锰酸钾溶液滴定饱和的草酸镁溶液,如何判断其滴定终点?
答:
当紫色的过锰酸根变为粉红色的亚锰离子时,并且维持30秒内不褪色,表示达到滴定终点,即过锰酸钾虽为滴定的氧化剂,本身亦兼作指示剂。
4.草酸镁溶度积的测定,除了本实验法外,请设计不同的实验法。
答:
直接用已知浓度的草酸溶液滴定低浓度的氯化镁溶液,当白色草酸镁开始沉淀,可用光侦测,当溶液发生廷得耳效应时,表示滴定已达终点。
亦可测量溶液的导电度,当导电度降低后,又开始再增加时,表示滴定已达终点。
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- 基础化学教师手册实 基础 化学 教师 手册