化学高三化学原理实验汇编必修2+选修4.docx
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化学高三化学原理实验汇编必修2+选修4
高三化学原理实验汇编·必修2+选修4
一、元素周期律和化学键
实验一:
钾与水的反应:
P必修2~6
【实验步骤】分别向两只培养皿中加水至其体积的1/2,然后分别加入绿豆大小的一块金属钾和金属钠,注意观察反应的剧烈程度,并记录所发生的现象。
实验内容
实验现象
实验结论
钾与水反应
钠与水反应
钠浮在水面上,熔化成小球,不停地滚动,发出“吱吱”响声,有气体产生向反应后的溶液里加入2滴酚酞试液,立即显红色。
实验结论:
____________________________________________________________________
实验二:
金属与水、酸的反应:
P必修2~15
1.取一小段镁带,用砂纸磨去表面的氧化膜,放入试管中。
向试管中加入2mL水,并滴入2滴酚酞溶液。
观察现象。
过一会儿加热试管至水沸腾。
观察现象。
现象
化学方程式
2.取一小段镁带和一小片铝,用砂纸磨去它们表面的氧化膜,分别放入两支试管,再加入2mL1mol/L盐酸。
Mg
Al
现象
化学方程式
结论:
金属与水或同浓度的酸反应的难易程度、剧烈程度可以用于比较金属的活泼性。
实验三:
钠与氯气反应:
P必修2~11
取一块绿豆大的金属钠(切去氧化层),用滤纸吸净煤油,放在石棉网上,用酒精灯微热。
待钠熔成球状时,将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方。
现象
化学方程式
二、化学反应与能量
实验四:
化学反应与能量:
P必修2~33
1.在一支试管中加入几小块铝片,再加入5mL盐酸,当反应进行到有大量气泡产生时,用手触摸试管外壁,并用温度计测量溶液的温度变化。
现象与解释:
________________________________________________________________
2.在一个小烧杯里,加入20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。
然后再加入10gNH4Cl晶体,并立即用玻璃棒迅速搅拌,使Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl充分反应。
观察现象。
现象与解释:
________________________________________________________________
实验五、中和热的测定:
P必修2~34P选修4~4
【实验原理】
中和热:
在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。
中和反应的实质是H++OH-=H2O,在温度为25℃,浓度为无限稀的条件下,任何强酸强碱生成
1molH2O的中和热应为57.3kJ/mol。
公式:
_____________________________________________________________________
几点处理:
①用稀的酸碱溶液,溶液的密度和水的密度相同量出它们的体积即可求出质量,且溶液的比热和水一样。
②量热计比热为零(不吸热)。
③无热量散失。
【实验用品】
烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、
0.55mol/L的氢氧化钠溶液、0.5mol/L的盐酸,尚缺少的实验用品
是________。
思考:
实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒________,
其原因是____________________________________________。
【实验步骤】
用量筒量取50mL0.50mol/L的盐酸,倒入量热计中测其温度t1(HCl)。
用另一量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液,测其温度t1(NaOH),并迅速倒入量热计中,用环形玻璃棒搅拌。
观察反应中溶液温度的变化过程,准确读出并记录反应体系的最高温度(t2)。
【数据记录及处理】
实验次数
初始温度t1(℃)
混合后最高
温度差(℃)
t1(HCl)
t1(NaOH)
平均值t1
温度t2(℃)
△t
1
20.0
20.0
23.5
2
20.2
20.0
23.5
3
21.0
20.8
24.2
平均值
为了方便,近似认为0.50mol/L的盐酸和0.55mol/L的NaOH溶液的密度是1g/mL,比热C=4.18J/(g·℃)。
50mL0.50mol/L的盐酸和0.55mol/L的NaOH中和生成0.025molH2O放出的热量为
Q=(m1+m2)·C·△t=_______,中和热=____。
【问题讨论】
1、测定酸碱中和热为什么要用稀溶液?
中和热是指在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。
如果在是浓溶液中,在中和反应过程中会伴随着酸或碱的电离及离子的水化,电离要吸收热量,离子的水化要放出热量,不同浓度时放出的热量就不同,测出的中和热也不同,而稀溶液则没有电离及水化的能量变化,所以要用稀溶液。
2、为什么强酸强碱的中和热是相同的?
在稀溶液中,强酸和强碱完全电离,所以它们的反应就是H+与OH-结合成H2O的反应,每生成1mol水放出的热量(中和热)是相同的,均为57.3kJ/mol。
3、为什么弱酸、弱碱参加的中和反应的中和热小于57.3kJ/mol?
弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离,存在着电离平衡。
弱酸或弱碱参与中和反应的同时,伴随着电离,电离过程要________热量,此热量就要由H+与OH-结合成水分子放出的热量来抵偿,所以总的来说中和热小于57.3kJ/mol。
4、使中和热测定结果往往偏低的原因是:
(1)________________________________________________________________________。
(2)实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量,因此也使结果偏低;
(3)计算中假定溶液比热容为4.18J/(g·℃),密度为1g/cm3,实际上这是水的比热容和密度,酸碱溶液的比热容、密度均较此数大,所以也使结果偏低。
5、为何说保温效果差是造成中和热测定值偏低的主要原因?
实验中温度升高得不多,所以烧杯、玻璃棒吸收的热量甚小,影响不大;而酸、碱溶液是稀溶液,实际密度对比热容与水相差甚微;所以此影响更微弱。
因此说,结果偏低的主要原因是保温性能差,若能改进装置,比如用保温杯代替烧杯,使保温性能良好,就更能接近理论值。
6、中和热测定中要用稍过量的酸(或碱)是为了__________________。
三、化学反应速率与平衡
实验六:
催化剂对化学反应速率的影响。
(注意对比实验的设计方法)P必修2~48
在3支大小相同的试管中各装入2~3mL约5%的H2O2溶液,再向其中2支试管中分别加入少量MnO2粉末、1~2滴1mol/L的FeCl3溶液。
对比观察现象:
现象
结论
加入MnO2
加入FcCl3
不用其它试剂
结论:
许多过渡金属的氧化物或盐类对H2O2的分解有催化作用。
实验七:
化学反应速率的测定:
P选修4~18
实验1:
按图安装两套装置;在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大
小基本相同)然后通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L
和40mL4mol/L的硫酸,比较二者收集10mLH2所用的
时间。
实验结果如下:
加入试剂
反应时间(min)
反应速率v(mL·min-1)
1mol/LH2SO4
10.5
4mol/LH2SO4
5.2
【思考】你还能根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率?
_____________________________________________________________________________
实验八、外界条件对化学反应速率的影响:
P选修4~20
1.浓度对化学反应速率的影响
实验1:
取两支试管,分别加入4mL0.01mol/L的KMnO4溶液,然后向一支试管中加入0.1mol/LH2C2O4(草酸)溶液2mL,记录溶液褪色所需的时间;向另一支试管中加入0.2mol/LH2C2O4溶液2mL。
现象:
______________________________________________________________________
化学反应方程式:
____________________________________________________________
结论:
______________________________________________________________________
【思考】在上述实验中,为什么实验开始时溶液褪色较慢,随后褪色加快?
_______________________________________________________________________________
实验探究:
在两支试管中各加入4mL0.01mol/LKMnO4溶液和2mL0.01mol/LH2C2O4溶液;再向其中一支试管加入一粒黄豆大的MnSO4固体。
记录溶液褪色所需时间。
现象:
______________________________________________________________________
结论:
______________________________________________________________________
2.温度对化学反应速率的影响
实验1:
取两支试管各加入5mL0.1mol/LNa2S2O3;另取两支试管各加入5mL0.1mol/LH2SO4;将四支试管分成两组(各有一支盛有Na2S2O3和H2SO4的试管),一组放入冷水中,另一组放入热水中,经过一段时间后,分别混合并搅拌。
分别记录出现浑浊的时间。
实验中反应的化学方程式为:
___________________________________________________________
【科学探究】
已知4H++4I-+O2=2I2+2H2O,现有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液,请探究溶液出现蓝色与温度的关系。
试剂种类及用量
2mLKI溶液、2滴淀粉溶液、2mL稀硫酸
实验温度
室温
0冰水混合物
试剂加入顺序及理由
分别向2mLKI溶液滴加2滴淀粉溶液后,再分别加入2mL稀硫酸因为在不加酸的情况下,O2不能氧化I-
实验现象
室温的一组溶液较快出现蓝色
结论
其他条件相同时,升高温度反应速率加快,降低温度反应速率减慢
3.催化剂对化学反应速率的影响
实验1:
在两支试管中分别加入5mL质量分数为5%的H2O2溶液和3滴洗涤剂,再向其中一支试管中加入少量MnO2粉末。
观察反应现象。
现象:
在H2O2中加入MnO2粉末时,立即有大量气泡产生,而在没有加MnO2粉末的试管中只有少量气泡出现。
结论:
______________________________________________________________________
【科学探究】在两支试管中分别加入2mL5%H2O2溶液,再向H2O2溶液中分别滴入0.1mol/LFeCl3和CuSO4溶液各1mL,比较H2O2的分解速率。
实验现象:
______________________________________________________________________
实验结论:
______________________________________________________________________
实验九:
外界条件对化学平衡的影响:
P选修4~26
1.浓度对化学平衡的影响
实验1:
已知在K2Cr2O7的溶液中存在着如下平衡:
________,K2Cr2O7是橙色的,K2CrO4是黄色的。
取两支试管各加入5mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液,然后按下表操作,观察并记录溶液颜色的变化。
滴加3~10滴浓硫酸
滴加10~20滴6mol/LNaOH
K2Cr2O7
实验2:
向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的试管中加入5mL0.01mol/LKSCN溶液,溶液呈红色。
在这个反应体系中存在下述平衡:
__________________________________。
(1)将上述溶液均分置于两支试管中;向其中一支试管中加入饱和FeCl3溶液4滴,充分振荡,观察溶液颜色变化;向另一支试管中滴加4滴1mol/LKSCN溶液,观察溶液颜色变化。
(2)向上述两支试管中各滴加0.01mol/LNaOH溶液3~5滴,观察现象,填写下表。
步骤
(1)
滴加饱和FeCl3溶液
滴加1mol/LKSCN溶液
现象
步骤
(2)
滴加NaOH
滴加NaOH
现象
结论:
_____________________________________________________________________
2.温度对化学平衡的影响
实验1:
把NO2和N2O4盛在两个连通的烧瓶里,把一个烧瓶放进热水里,把另一个烧瓶放进冰水里。
观察气体的颜色变化,并与常温时盛有相同混合气体的烧瓶中的颜色进行对比。
2NO2(g)
N2O4(g)△H=-56.9kJ/mol
(红棕色)(无色)
现象:
浸泡在热水中的气体颜色变________,浸泡在冰水中的气体颜色变____。
结论:
混合气体受热颜色变深,说明__________,即平衡向______反应方向移动;混合气体被冷却时__________,说明NO2浓度减小,既平衡向______反应方向移动。
这说明升高温度平衡向着______方向移动,降低温度平衡向着________方向移动。
四、水溶液中的离子平衡
实验十、电离平衡:
P选修4~40
实验1:
分别试验等体积、等浓度的盐酸、醋酸溶液与等量镁条的反应,及酸的pH。
实验现象:
______________________________________________________________________
实验结论:
______________________________________________________________________
实验十一、盐类水解:
P选修4~54
1.盐类水解的规律
实验1:
测定下表所列盐溶液的酸碱性
盐溶液
NaCl
Na2SO4
Na2CO3
NaHCO3
CH3COONa
NH4Cl
Al2(SO4)3
FeCl3
pH值
酸碱性
盐类型
分析上述实验结果,归纳其与盐的类型间的关系,并从电离平衡的角度寻找原因。
盐的类型
强酸强碱盐
强酸弱碱盐
强碱弱酸盐
溶液的酸碱性
结论:
______________________________________________________________________
2.影响盐类水解程度的因素
实验1:
探究促进或抑制FeCl3水解的条件,了解影响盐类水解程度的因素。
FeCl3水解反应的离子方程式为:
_____________________________________________
分别取FeCl3溶液进行下列操作(可增加项目)。
可能影响因素
实验操作
现象
解释或结论
盐的浓度
加入少量FeCl3晶体
加入等体积的水稀释
溶液的酸碱度
加入少量浓盐酸
加入少量NaHCO3
溶液的温度
加热
结论:
①Fe3+的水解是一个______过程;
②水解平衡也是一个______平衡;
③Fe3+的水解属于________反应;
④改变平衡的条件(如______、______等),水解平衡就会发生移动;
⑤当加入的物质能与溶液中的离子结合成_______,Fe3+的水解程度就可能趋于完全。
实验十二、沉淀溶解平衡:
P选修4~63
1.沉淀的溶解
实验1:
向四支盛有少量Mg(OH)2沉淀的试管中分别滴加适量的蒸馏水、酚酞溶液、盐酸和氯化铵溶液,观察并记录现象。
滴加试剂
蒸馏水
酚酞溶液
盐酸
氯化铵溶液
现象
实验中有关反应的离子方程式为:
_________________________________________________
实验结论:
______________________________________________________________________
2.沉淀的转化
实验1:
向盛有10滴0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LNaCl溶液,至不再有白色沉淀生成。
向其中滴加0.1mol/LKI溶液,观察、记录现象;再向其中滴加0.1mol/LNa2S溶液,观察并记录现象。
步骤
NaCl和AgNO3溶液混合
向所得固液混合物中滴
加KI溶液
向新得固液混合物中滴加
Na2S溶液
现象
离子反应:
________________________________________________________________
实验2:
向盛有1mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加1~2滴2mol/LNaOH溶液,有白色沉淀生成,再滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液,静置。
观察并记录现象。
步骤
向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液
向白色沉淀中滴加FeCl3溶液
静置
现象
离子反应:
________________________________________________________________
结论:
沉淀的转化就是沉淀溶解平衡的移动,溶解度小的沉淀可转化为溶解度更小的沉淀,溶解度差别越大,转化越容易。
五、电化学基础
实验十三、原电池原理:
P选修4~71
实验1:
装置如图
现象与解释:
用导线连接后,锌片不断溶解,铜片上有
气泡产生。
电流表的指针发生偏转。
结论:
电流表的指针发生偏转,说明导线中有电流通过。
化学能转化为电能。
电极反应为:
负极(锌片):
______________(________反应)
正极(铜片):
______________(________反应)
盐桥:
装有含琼脂的KCl饱和溶液。
请分析装置中阴阳离子的流动方向,一段时间后盐桥中的阴阳离子主要是什么?
___________________________________________________________________________
实验十四、电解原理:
P选修4~79
实验1:
在一个U形管中注入CuCl2溶液,插入2根石墨棒作电极,
把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电池正极相连的电极附近。
接通直流电源,
观察U形管内发生的变化及试纸颜色的变化。
现象与解释:
接通直流电源后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质,这是析出的金属铜;在阳极石墨棒上有气泡放出,并可闻到刺激性的气味,同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,可以断定放出的气体是Cl2。
这一变化过程可表示如下:
阳极:
______________________________(__________反应)
阴极:
______________________________(__________反应)
实验2:
将上述“实验1”的装置中的CuCl2溶液换成饱和食盐水,进行类似的实验。
现象与解释:
在U形管的两个电极上都有气体放出。
阳极放出的气体有刺激性气味,并能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明放出的是Cl2;阴极放出的气体是H2,往阴极附近溶液滴加几滴酚酞试液,溶液变红,这说明溶液里有碱性物质生成。
这一变化过程可表示如下:
阳极:
______________________________(__________反应)
阴极:
______________________________(__________反应)
实验3:
如图所示,在烧杯里放入硫酸铜溶液,用一铁制品(用
酸洗净)作阴极,铜片作阳极。
通电,观察铁制品表面颜色的变化。
现象与解释:
银白色的铁制品变成紫红色。
这一变化过程可表示如下:
阳极:
______________________________(__________反应)
阴极:
______________________________(__________反应)
实验十五、金属的腐蚀与防护:
P选修4~85
实验1:
向铁粉中加入少量碳粉,混合均匀后,撤入内
壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支具支试管(分别标记
为a、b)中,按图装置好仪器。
几分钟后打开止水夹。
实验现象:
a中导管内液面上升,形成水柱:
b中导管内液面下降,形成空气柱。
解释:
碳粉的作用是________________________________________________________
a装置中发生的是吸氧腐蚀负极:
__________________________________________
正极:
___________________________________________
总反应:
_________________________________________
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)2→Fe2O3·H2O
b装置中发生的是析氢腐蚀负极:
__________________________________________
实验2:
按图连接好装置,观察电流计和Fe电极上有什么现象发生?
往Fe电极区滴入2滴黄色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液,观察烧杯中溶液颜色有无变化。
现象:
_______________________________________________________
讨论:
_______________________________________________________
①电流计指针有何变化?
为什么?
_______________________________________________________
②Zn、Fe两个电极上发生了什么反应?
_______________________________________________________
③Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀:
3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓。
在这个装置中有没有Fe2+产生?
说明什么问题?
___________________________________________________
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