中学化学实验的改进与探究

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  一、氢氧化亚铁的抽取
  
  1、实验原理
  FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4
  2、实验步骤
  (1)用生锈的铁钉或铁丝与1mol/L的稀硫酸共热至反应缓慢时过滤,再将滤液倒入四倍体积已用硫酸酸化的沸水中,冷却后备用。(2)将氢氧化钠溶液倒入试管中煮沸后,加1-2毫升植物油于试管中,冷却后备用。(3)在15×150mm试管中盛2毫升FeSO4溶液,加1毫升植物油,垂直放置。用长嘴吸管吸取氢氧化钠溶液后,将长嘴吸管直插入植物油层下面的FeSO4溶液中,慢慢挤出氢氧化钠溶液,立即出现一团白色絮状的Fe(OH)2沉淀。吸管中的氢氧化钠溶液不可全部挤出,以免带进空气,影响实验效果。如果要观察白色沉淀的氧化转变,可将一支空长嘴吸管插入白色沉淀处,缓慢挤压出气体,可观察到沉淀颜色的变化。
  3、注意事项
  此实验成功的关键是要确保生成的Fe(OH)2环境中不存在氧气,所以FeSO4和NaOH溶液均要煮沸,以赶出可能溶解于其中的氧气,并在可隔绝空气的条件下反应。故必须采用植物油或其它油类液封。
  
  二、浓硝酸、稀硝酸与铜的反应
  
  1、实验原理
  Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO34+2NO4↑+2H4O
  3Cu+8HNO3(稀)=3 Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
  2、实验步骤和实验现象
  (1)在试管中加入适量的铜片并加适量的浓硝酸,立即塞上导管一端系有气球的单孔橡胶塞,可以看到剧烈反应,试管中出现红棕色气体,气球逐渐鼓起,试管中溶液为蓝绿色。(2)将装有少量水的注射器针头刺穿胶塞,并将水注入试管中,稀释浓硝酸,此时试管中红棕色气体逐渐变浅至无色,气球继续鼓起。(3)再用注射器向试管中注入适量空气,则可看到试管中无色气体又变红棕色。(4)最后用注射器往试管中注入30%的氢氧化钠溶液,可看到试管中红棕色消失,且气球逐渐变小。
  3、改进后的优点
  (1)一套装置完成了铜与浓、稀硝酸反应的两个实验及有关气态产物的性质验证、尾气的处理,操作简便,现象明显,说服力强。(2)通过观察试管中气体颜色的变化,可验证一氧化氮易被氧气氧化成二氧化氮的性质;通过气球体积的变化,有力地说明了一氧化氮和二氧化氮均可被氢氧化钠溶液吸收的性质。(3)气球和试管构成了全封闭体系,避免了将一氧化氮或二氧化氮直接通入盛氢氧化钠溶液的烧杯中时因吸收不完而造成环境污染。
  
  三、是氧化褪色还是中和褪色
  
  在讲完氯气的性质时,我们做了如下实验:取1-2毫升氢氧化钠溶液于试管中,滴入1-2滴酚酞试液,再用胶头滴管将新制的氯气慢慢滴入盛有氢氧化钠溶液的试管中,当滴入最后1滴氯水时红色完全褪去。于是就产生了“是生成的次氯酸氧化褪色,还是生成的酸与碱中和褪色”的探究念头。如何通过实验来证明红色褪去的原因呢?
  1、提出问题
  (1)是氢氧化钠溶液与氯水中的盐酸、次氯酸发生中和反应,使[OH-]减小,从而导致酚酞变无色吗?(2)是氯水中的次氯酸氧化酚酞导致其分子被破坏而褪色吗?(3)是氯水中H+中和了氢氧化钠溶液中的OH-使溶液显酸性而导致酚酞变成无色吗?
  2、实验验证
  在教师的指导下,兴趣小组的学生做了如下实验探究:
  (1)在氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液,溶液变红,再滴加盐酸至溶液褪色后返滴几滴氢氧化钠溶液,发现溶液又变红色。(2)在氢氧化钠溶液中滴加几滴酚酞试液,溶液变红,再逐渐滴加新制氯水至溶液褪色后返滴几滴氢氧化钠溶液,发现溶液不变红,又滴加几滴酚酞试液,溶液又变红。(3)用久置的氯水来做上述实验2的实验,返滴酚酞后发现溶液又变红色。
  3、得出结论
  (1)溶液中[H+]、[OH-]的变化能导致酸碱指示剂颜色变化。(2)新制氯水有很强的氧化性、漂白性,是因为生成的HClO能氧化酚酞,而使其失去遇碱变色的性能。(3)久置的氯水主要成分为盐酸,无漂白性。
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