高考化学一轮复习教学案第12讲化学基本概念与原理实验

高考化学一轮复习教学案第12讲化学基本概念与原理实验

第十二讲 化学基本概念与原理实验 一、燃烧的条件 ‎ 实验：在500mL的烧杯中注入一定量的开水，并投入一小块白磷。在烧杯上盖一片铜片，铜片上一端放一小堆干燥的红磷，另一端放一小块已用滤纸吸去表面上水的白磷。观察反应现象。‎ ‎ 现象与解释：实验进行不久，铜片上的白磷产生白烟开始燃烧，而水中的白磷和铜片上的红磷并没有燃烧。说明可燃物燃烧需用同时满足两个条件：一是可燃物要与氧气接触；二是要使可燃物达到着火点。‎ 二、分子的性质 实验：在一个玻璃容器（如小玻璃杯）中，加入一定量的水，向水中加入一个小糖块。在容器外壁用铅笔沿液面画一条水平线，观察现象。‎ 现象与解释：糖块溶解后，容器内液面下降。说明分子是运动的，分子间有一定的间隔。‎ 三、质量守恒定律 实验1：在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一粒火柴头大小的白磷。在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃棒，并使玻璃棒能与白磷接触。将锥形瓶放在托盘天平上用砝码平衡。然后取下锥形瓶，将橡皮塞上的玻璃棒放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上。观察天平是否平衡。‎ 实验2：把装有无色NaOH溶液的小试管，小心地放入盛有蓝色CuSO4溶液的小烧杯中。将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡。取下小烧杯并将其倾斜，使两种溶液混合，再把小烧杯放到托盘天平上。观察天平是否平衡。‎ 现象与解释：上述两个实验反应前后天平都是平衡的。说明反应前物质的总质量跟反应后物质的总质量相等。‎ 四、饱和溶液与不饱和溶液 实验1：在各盛有10 mL 水的2支试管中，分别缓缓地加入NaCl和KNO3固体。边加入，边振荡，到试管里有剩余固体。‎ 现象与解释：实验说明，在一定温度下，在一定量水里，NaCl和KNO3不能无限制地溶解。‎ 实验2：给上述“实验1”中盛有KNO3溶液和剩余KNO3固体的试管缓慢加热，边加热，边振荡。‎ 实验3：给上述“实验1”中盛有NaCl溶液和剩余NaCl固体的试管缓缓加入少量水，边加边振荡。‎ 现象与解释：“实验2”中， KNO3固体继续溶解；“实验3”中NaCl固体继续溶解。这两个实验说明，中温度升高或增加溶剂的量的情况下，原来的饱和溶液可以变成不饱和溶液。‎ 实验4：在各盛有10 mL 水的2支试管中，分别加入2gNaCl和‎0.1g熟石灰，振荡，观察现象。静置后在观察现象。‎ 现象与解释：室温下，2gNaCl完全溶解在10 mL 水中，得到均一、透明的溶液；‎0.1g熟石灰却不能完全溶解，经充分振荡并静置后，有白色固体沉降到试管底部。说明，对于不同溶质来说，浓溶液不一定是饱和的，稀溶液也不一定是不饱和的。‎ 五、结晶原理 实验：在烧杯里加入‎10g NaCl和KNO3的混合物（其中NaCl的量较少）。注入15mL水，加热使混合物完全溶解。然后冷却，观察KNO3晶体的析出。‎ 现象与解释：KNO3的溶解度受温度变化的影响较大，较高温度下的KNO3饱和溶液降温时，部分KNO3从溶液里结晶析出。而NaCl的溶解度受温度变化的影响较小，降温时，大部分NaCl仍溶解在溶液里。‎ 六、比较电解质溶液的导电能力 实验：把相同条件下的HCl、CH3COOH、NaOH、NaCl溶液和氨水分别倒入5个烧杯中，接通电源。观察灯泡发光的明亮程度。‎ 现象与解释：连接插入CH3COOH溶液和氨水的电极上的灯泡比其他3个灯泡暗。HCl、NaOH、NaCl是强电解质，溶于水能完全电离成离子；CH3COOH和氨水是弱电解质，在溶液里只有一部分分子电离成离子。故HCl、NaOH、NaCl溶液的导电能力比CH3COOH和氨水强。‎ 七、离子反应 实验：在试管里加入少量CuSO4溶液，再加入少量NaCl溶液。观察有无变化。‎ 在另一支试管里加入5mL CuSO4溶液，再加入5mL BaCl2溶液，过滤。观察沉淀和滤液的颜色。‎ 在第三支试管里加入少量上述滤液，并滴加AgNO3溶液，观察沉淀的生成。再滴加稀硝酸，观察沉淀是否溶解。‎ 现象与解释：第一支试管中没有明显变化，溶液仍为蓝色；第二支试管中有白色沉淀生成，溶液为蓝色；第三支试管中有白色沉淀生成，滴加稀硝酸，沉淀不溶解。通过对上述实验现象的分析，可以得出这样的结论：第一支试管中没有发生化学反应；第二支试管中，CuSO4电离出来的Cu2＋和BaCl2电离出来的Cl—都没用发生化学反应，而SO42—与Ba2＋发生化学反应生成难溶的BaSO4白色沉淀。‎ 八、化学反应中的能量变化 实验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：手有温暖的感觉，温度计测量的温度升高。说明该反应是放热反应。‎ 实验2：在一个小烧杯里，加入‎20 g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：玻璃片上的水结成冰。说明该反应是吸热反应。‎ 九、比较金属性强弱 ‎1．钠、镁金属性强弱的比较 实验：向一个盛有水的小烧杯里滴入几滴酚酞试液，然后把一小块金属钠投入小烧杯。观察反应现象和溶液颜色变化。‎ 取两小段镁带（已擦去表面的氧化膜）放入试管中，向试管中加入3mL水，并滴入2滴酚酞试液。观察现象。然后加热试管至水沸腾。观察现象。‎ 现象与解释：金属钠与水剧烈反应，滴入酚酞试液的溶液呈红色；镁与冷水无明显变化，加热缓慢反应，滴入酚酞试液的溶液呈红色。说明镁的金属性比钠弱。‎ ‎2．镁、铝金属性强弱的比较 实验1：取一小片铝和一小段镁带，用砂纸擦去表面的氧化膜，分别放入两支试管，再各加入2mL1mol/L盐酸。观察发生的现象。‎ 现象与解释：铝与盐酸反应产生气泡的速率比镁快。说明镁的金属性比铝强。‎ 实验2：分别向MgCl2溶液和AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量，观察现象。‎ 现象与解释：向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液，产生白色沉淀，继续滴加NaOH溶液，白色沉淀不溶解；向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，产生白色沉淀，继续滴加NaOH溶液，白色沉淀溶解。说明Al(OH)3的碱性比Mg(OH)2弱，即铝的金属性比镁弱。‎ 十、外界条件对化学反应速率的影响 ‎1．浓度对化学反应速率的影响 实验1：在两支放有少量大理石的试管里，分别加入10mL1mol/L的盐酸和10mL0.1mol/L的盐酸。观察现象。‎ 现象与解释：在加入10mL1mol/L的盐酸的试管中有大量气泡逸出，而在加入10mL0.1mol/L的盐酸的试管中，气泡产生的很慢。许多实验证明，当其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大化学反应速率。‎ 实验2：取三个小烧杯，编号为1、2、3。用黑笔在烧杯底部画上“＋”‎ 字。按下表中的数量先分别在烧杯中加入Na2S2O3溶液和蒸馏水，摇匀。然后再同时向3个烧杯中加入2mLH2SO4溶液，搅拌并记录开始时间，到溶液出现混浊现象使烧杯底部的“＋”字看不见时，停止计时。‎ 编号 加Na2S2O3溶液的体积／mL 加H2O的体积／mL 加H2SO4溶液的体积／mL 所需时间／s ‎1‎ ‎5‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎7‎ ‎3‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎10‎ ‎0‎ ‎2‎ 现象与解释：溶液出现混浊现象使烧杯底部的“＋”字看不见所需的时间，第1个烧杯最长，第3个烧杯时间最短。3个烧杯中，第1个烧杯Na2S2O3的浓度最小，反应速率最慢；第3个烧杯Na2S2O3的浓度最大，反应速率最快。‎ ‎2．温度对化学反应速率的影响 实验：用类似于上述“实验2”的方法，根据下表完成实验。‎ 编号 加Na2S2O3溶液的体积／mL 加H2O的体积／mL 加H2SO4溶液的体积／mL 温度／℃‎ 所需时间／s ‎1‎ ‎5‎ ‎5‎ ‎2‎ 室温 ‎2‎ ‎5‎ ‎5‎ ‎2‎ 热水浴 ‎3‎ ‎5‎ ‎5‎ ‎2‎ 沸水浴 现象与解释：溶液出现混浊现象使烧杯底部的“＋”字看不见所需的时间，第1个烧杯最长，第3个烧杯时间最短。3个烧杯中，第1个烧杯中温度最低，第3个烧杯中温度最高，温度越高反应速率越快。‎ ‎3．催化剂对化学反应速率的影响 实验：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。‎ 现象与解释：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。可见催化剂MnO2使H2O2分解的反应加快了。‎ 十一、浓度、温度对化学平衡的影响 ‎1．浓度对化学平衡的影响 实验：在一个小烧杯里混合10mL0.01mol/LFeCl3溶液和10mL0.01mol/LKSCN溶液，溶液立即变成红色。‎ 把该红色溶液平均分入3支试管中。在第一支试管中加入少量1mol/LFeCl3溶液，在第二支试管中加入少量1mol/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。‎ 现象与解释：当加入FeCl3溶液或KSCN溶液后，试管中溶液的颜色都变深了。这说明增大任何一种反应物的浓度，都能促使化学平衡向正反应方向移动，生成更多的Fe(SCN)3。‎ ‎2．温度对化学平衡的影响 实验：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。观察混合气体的颜色变化，并与常温时盛有相同混合气体的烧瓶中的颜色进行对比。‎ 现象与解释：在烧瓶中存在平衡：NO2(g) N2O4(g) ；ΔH＜0‎ 混合气体受热颜色变深，说明NO2浓度增大，既平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，既平衡向正反应方向移动。‎ 十二、盐类的水解 实验：把少量CH3COONa、Na2CO3、NH4Cl、Al2(SO4)3、NaCl、KNO3的固体分别加入6支盛有蒸馏水的试管中。振荡试管使之溶解，然后分别用pH试纸加以检验。‎ 现象与解释：CH3COONa、Na2CO3是强碱弱酸盐，其水溶液呈碱性；NH4Cl、Al2(SO4)3是弱碱强酸盐，其水溶液呈酸性；NaCl、KNO3是强酸强碱盐，其水溶液呈中性。‎ 十三、原电池原理 实验：把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中，可以看到锌片上有气泡产生，铜片上没有气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来（如右图），观察现象。‎ 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，说明导线中有电流通过。这一变化过程可表示如下：‎ 锌片：Zn－2e—＝Zn2+（氧化反应）‎ 铜片：2H++2e—＝H2↑（还原反应）‎ 十四、电解原理 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：2Cl—－2e—＝Cl2↑（氧化反应）‎ 阴极：Cu2++2e—＝Cu（还原反应）‎ 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。同时发现阴极附近溶液变红，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：2Cl—－2e—＝Cl2↑（氧化反应）‎ 阴极：2H++2e—＝H2↑（还原反应）‎ 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：Cu－2e—＝Cu2+（氧化反应）‎ 阴极：Cu2++2e—＝Cu（还原反应）‎