人教版高二化学 第二节：性质实验方案的设计

人教版高二化学 第二节：性质实验方案的设计

第二节：性质实验方案的设计 学习目标 ‎ 1．通过乙二酸化学性质实验方案的设计的学习，掌握有关性质实验方案的设计的一般关键，学会性制质实验设计的方法。‎ ‎ 2．巩固常见物质检验的化学原理，掌握有关物质检验的基本操作。‎ 学习过程 ‎ 一、学习探究活动 ‎ 1．阅读课本内容，思考在实行性质实验方案设计时，应要注意些什么问题？‎ ‎ 2．探究：写出乙酸和乙二酸的结构式，比较两者结构，推测乙二酸有什么的性质 乙 酸 乙二酸 分子式 结构式 化学性质 ‎3．读课本第三段，理解乙二酸的性质跟你所推测的乙二酸性质有何异同？并思考，要验证乙二酸的性质，应如何设计实验步骤，并填写下表（有条件学校的同学，将方案预先提交老师审阅修正，到实验室实施方案，无条件学校的同学，观察老师演示实验方案）。‎ ‎ - 5 -‎ 性质 步骤或装置图 观察到的现象 原理或化学反应方程式 ‎1．乙二酸的酸性 ‎2．乙二酸的受热分解 ‎3．乙二酸的还原性 ‎4．酯化反应 ‎5．乙二酸使蓝墨水退色 ‎ 二、总结与评价 ‎ 【总结】‎ ‎1．在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构，性质，用途与制法之间的相互联系。‎ ‎ - 5 -‎ ‎2．性质实验的设计一般包括反应原理，实验仪器与操作、反应现象和实验结论几个方面。‎ ‎3．化学性质实验方案的设计,首先要求抓住物质本质特征进行整理和思考,然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素周期律等化学理论知识的指导下，将元素及其化合物的知识进行整理，使之系统化、网络化、在提取知识时能够准确、全面，并能注重知识间的内在联系。‎ ‎【例题讲解】‎ ‎[例1]设计一个简单的化学实验，证明明矾溶于水时，发生了水解反应，其水解反应是吸热反应，生成了胶体溶液，并说明该反应是一个可逆反应的理由。（可供选用的仪器和试剂有：明矾溶液、甲基橙、石蕊、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、电泳仪、聚光束仪等）‎ ‎[分析讲解]题中要求证明三点：①明矾水解是吸热反应；②水解后生成了胶体溶液；③水解反应是一个可逆反应。‎ 可以根据丁达尔现象来区分胶体和溶液。‎ 可逆反应的特征是反应可以达到平衡状态，改变某个条件能使化学平衡发生移动。所以，可以设计一个实验改变反应的某一个条件，测定某种物质的浓度变化，对于该反应最好是测定溶液的pH值。‎ 实验步骤可设计成如下三步：‎ 第一步：用pH试纸测定明矾溶液的pH<7，说明明矾溶液显酸性。‎ 第二步：加热明矾溶液，再测pH，pH变小，说明加热时水解程度增大，从而证明水解反应是一个吸热反应，进而也就证明了水解反应是一个可逆反应。‎ 第三步：用聚光束仪试验，可产生丁达尔现象，说明明矾水解后生成胶体溶液。‎ ‎[例2]某中学学生将过氧化钠与水的反应作为研究性学习的课题。经过查资料、提出假设、进行实验设计，并通过实验得到验证结论。下面是他们的实验方案及实验现象。‎ 序号 实验程序 实验现象 ‎1‎ 将水滴入盛有过氧化钠固体的试管中，配成溶液，用带火星的木条检验生成的气体 反应激烈。有大量气体产生，木条复燃 ‎2‎ 将实验1所得溶液分成两份。一份加入紫色石蕊试液 溶液变蓝且长时间不褪色 一份加入无色酚酞试液 溶液显红色，半分钟后褪色 ‎3‎ 若把实验1所得溶液分成两份。一份加热至沸1-2min，再滴入酚酞试液 溶液显红色，但仍很快褪色 另一份加热至沸1-2min，再滴入石蕊试液 溶液显蓝色，且很快褪色 ‎4‎ 在变为蓝色的石蕊试液中滴加H2O2溶液加热至沸 蓝色褪去 ‎5‎ 若把实验1所得溶液中加入少许MnO2静置到无气体产生时，分成两份。一份加入无色酚酞加热至沸；另一份加入紫色石蕊试液至沸 加酚酞的溶液变红且不再褪色。‎ 加石蕊的溶液变蓝且不再褪色。‎ ‎ - 5 -‎ ‎6‎ ①称取3.9g过氧化钠固体，当逐滴加入约50mL水时 测得氧气体积为170mL左右（已考虑50mL水和导管管中水两者所占容积的体积因素）‎ ②等不再产生气体约10 min以后，加入用小纸片包好的MnO2，迅速塞紧双孔塞，轻轻摇动反应器，纸包自动散开，与MnO2溶液开始接触 又产生大量氧气，至反应完全以后，又测得产生了395mL氧气（两次测定均在同温、同压下）‎ 请仔细阅读有关内容后回答：‎ ‎（1）写出过氧化钠与水反应的化学方程式： 根据实验分析，过氧化钠与水反应除了课本所介绍的上述反应外还存在另一反应，其化学方程式为 。‎ ‎（2）写出实验5中“加入少许MnO2产生气体”时发生反应的化学方程式 ，其中MnO2的作用是 。‎ ‎（3）从以上实验结果分析，石蕊分子与酚酞分子相比较，它们的稳定性 （填“相等”或“前者大”或“后者大”） 。‎ ‎[分析讲解]根据题表信息可得出：‎ ‎（1）2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑ Na2O2+2H2O==H2O2+2NaOH ‎（2）2H2O2H2O+ O2↑；催化剂。‎ ‎（3）后者大。‎ ‎（4）H2O2；强氧化剂。‎ ‎ 【评价】‎ ‎1．验证Fe2+和Fe3+的相互转化。‎ ‎2．下面是验证红砖中含有Fe2O3成分的实验步骤和原理的部分内容，填写其中的空白：‎ ‎（1）把约20g红砖碎块在 中研成粉末放入小烧杯中，加入20mL3mol/L盐酸，发生反应的方程式是 。‎ ‎（2）从小烧杯中取2mL溶液于试管中，滴入 2滴~3滴，‎ 溶液呈 色，证明溶液中含有 ，该反应的化学方程式是 ‎ 。‎ ‎（3）若从小烧杯中取2mL溶液于试管中，滴入15mL3mol/L NaOH，可能发生的反应的化学方程是 ，若加入上述NaOH溶液，充分反应后，未观察到有红褐色Fe(OH)3沉淀生成，其原因可能是 ‎ ‎ 。‎ 答 案 ‎1．实验仪器：试管、胶头滴管、小刀、一面涂有石蜡层的铜板。‎ 实验操作步骤：‎ 步骤 操作 现象 结论 ‎ - 5 -‎ ‎（1）‎ 在FeCl2（aq）中滴加Cl2（aq）‎ FeCl2（aq）浅绿色 Cl2（aq）能把Fe2+氧化为Fe3+‎ 振荡，观察 溶液变成棕黄色 滴入3滴KSCN 血红色 FeCl2（aq）中滴入KSCN（aq），Cl2（aq）中滴入KSCN（aq）‎ 无明显现象 将两者混合 血红色 ‎（2）‎ FeCl2（aq）加入稀NaOH（aq）观察 白色沉淀立即变成灰绿色最后变为红褐色 在碱性条件下O2可把Fe2+氧化为Fe3+‎ ‎（3）‎ ‎3mL FeCl3加入约10g铁粉、振荡、静置；观察 溶液由棕黄色变为浅绿色 Fe3+可被Fe还原生成Fe2+‎ 再滴入KSCN溶液观察A 无明显变化 ‎（4）‎ 在涂有石蜡的铜板上用小刀刻字（刻去石蜡，露出铜板），把刻过字的铜板浸在FeCl3饱和溶液静置一段时间，用清水洗净残液，再用热水除去石蜡观察 铜板留下明显的凹型字 Cu被Fe3+溶解 ‎ 2．（1）研钵 ‎ Fe2O3+6HCl=2 FeCl3+3H2O或 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O ‎ （2）0.1mol/L KSCN；立即显通红色；FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl ‎ （3）加入的NaOH被HCl中和，未生成Fe(OH)3 红砖中Fe3+的含量很低，生成的Fe(OH)3浓度未能达到饱和。‎ ‎ - 5 -‎