高中化學(xué)：重要化學(xué)實驗，步驟及結(jié)論詳解二

　　十一．化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化

　　實驗原理：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。若反應(yīng)中有熱量放出，則為放熱反應(yīng)；反之，若反應(yīng)中有吸收熱量的，則為吸熱反應(yīng)。

　　實驗操作：①在一支試管中加少量鹽酸，在加少量的NaOH溶液，用手觸摸試管外壁，用溫度計測量溫度，記下溫度變化。②向一支試管中放入幾個鋅粒，加入5mL2mol/L鹽酸，用手觸摸試管外壁，有什么感覺？③在一個小燒杯中加入一定量的Ba(OH)2晶體，再在燒杯中加入一定量的NH4Cl晶體，并用玻璃棒迅速攪拌，使充分反應(yīng)，用手觸摸燒杯外壁，有什么感覺？

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：①試管外壁發(fā)熱，溫度升高，說明反應(yīng)過程中有熱量放出。NaOH+HCl==NaCl+H2O(放熱)

　�、诜磻�(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，同時試管外壁發(fā)熱，溫度升高，說明反應(yīng)過程中有熱量放出。Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑(放熱)

　�、蹮�杯外壁發(fā)冷，溫度降低，說明該反應(yīng)吸收了大量的熱。

　　Ba(OH)2+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+2H2O(吸熱)

　　問題：①常見的放熱反應(yīng)有哪些？常見的吸熱反應(yīng)有哪些？

　　②大家都感受到了吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，在生活生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？

　�、刍瘜W(xué)反應(yīng)為什么會有能量的變化呢？如何從宏觀和微觀兩個不同的角度加以解釋。

　　十二．原電池的工作原理

　　實驗原理：原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。原電池的工作原理是將氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng)，還原反應(yīng)分別在兩極上進(jìn)行，還原劑在負(fù)極被氧化，失去的電子通過導(dǎo)線傳遞給正極，氧化劑在正極被還原，得到電子，從而實現(xiàn)化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化。

　　實驗操作：①將鋅片與銅片平行插入盛有稀硫酸的燒杯里，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。②用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。③在導(dǎo)線中間接入一個電流計，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。如圖所示。

　　圖片

　　稀硫酸

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：①鋅片溶解，鋅片上有氣泡產(chǎn)生。銅片上無氣泡。因為Zn比Cu活潑，Cu不能和稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，而Zn可以置換出硫酸中的氫：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑。

　　②銅片上有氣泡產(chǎn)生。因為Zn比Cu活潑，容易失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子沿導(dǎo)線流向銅片，電子流進(jìn)銅片后，溶液中的氫離子在銅片上得到電子產(chǎn)生氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，因而銅片上有氣泡產(chǎn)生。

　�、垭娏饔嬛羔樣衅�轉(zhuǎn)。說明導(dǎo)線上有電子流過。

　　裝置中，鋅片(負(fù)極)發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn－2e－==Zn2+，銅片(正極)發(fā)生還原反應(yīng)，2H++2e－==H2↑。電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，整個電路形成回路，產(chǎn)生電流，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�。這就是原電池的工作原理。

　　總反應(yīng)方程式：Zn+2H+==Zn2++H2↑。

　　問題：①如果將上述實驗中的“稀硫酸”改為“CuSO4溶液”，其他不變，能否構(gòu)成原電池？如果再用比鋅活潑的鎂代替銅片，再用ZnSO4溶液代替CuSO4溶液與鋅片組成原電池，鋅片上將發(fā)生怎樣的電極反應(yīng)？如果將鋅片置于盛有ZnSO4溶液的燒杯中，將銅片根置于盛有CuSO4溶液的燒杯中，分別構(gòu)成兩個電極，外電路仍用導(dǎo)線連接，并通過鹽橋?qū)�兩個隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，能否構(gòu)成原電池？根據(jù)上述實驗探究，你認(rèn)為原電池構(gòu)成的條件是什么？

　�、谠趯嶒炇依�，用鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時，為什么粗鋅比純鋅反應(yīng)快？為什么向稀硫酸中加入少量硫酸銅溶液能使制取氫氣的反應(yīng)加快？

　�、墼�經(jīng)有一位格林太太鑲了一顆金牙，但有一次因意外事故，她的金牙旁邊的一顆牙齒破碎，牙醫(yī)為她補(bǔ)了一顆不銹鋼牙，可是自那次事故以后，格林太太就留下了“后遺癥”：經(jīng)常頭疼、夜間失眠、心情煩躁，拜訪了很多當(dāng)時的名醫(yī)，使用了當(dāng)時最先進(jìn)的儀器，都無功而返，后來，一次偶然機(jī)會，她遇見了一位年輕的化學(xué)家，化學(xué)家很快就解除了她的煩惱，你想知道格林太太到底得了什么“怪病”，年輕的化學(xué)家用什么方法解除了格林太太的煩惱嗎？

　�、苡幸汇y器因日久其表面生成了硫化銀而變黑�，F(xiàn)有一舊鋁鍋和足量的食鹽水，你采用什么方法能使銀器光澤復(fù)原？寫出有關(guān)反應(yīng)的電極方程式和電池反應(yīng)式。(利用原電池原理將銀器放在盛有足量食鹽水的鋁鍋中，使之與鍋底接觸，這樣就構(gòu)成了一個鋁為負(fù)極，硫化銀為正極的原電池，放置一段時間后銀器即可恢復(fù)光亮。負(fù)極：2Al－6e－==2Al3+，正極：3Ag2S+6e－==6Ag+3S2－。電池反應(yīng)為：2Al+3Ag2S+6H2O==6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓。)

　　十三．乙醇的主要性質(zhì)

　　實驗原理：乙醇分子是由乙基C2H5－和羥基－OH組成的，羥基比較活潑，它決定著乙醇的主要性質(zhì)。

　　實驗操作：①向試管中加入約2mL無水乙醇，用鑷子取一小塊鈉，用濾紙吸干表面的煤油，將鈉投入乙醇中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。并迅速用一配有導(dǎo)管的單孔塞塞住試管口，用一小試管倒扣在導(dǎo)管上，收集反應(yīng)中放出的氣體并驗純。(可以用鈉與水反應(yīng)作對比試驗)

　�、谙蛟嚬芾镒⑷爰s2mL無水乙醇，取一根光潔的銅絲繞成螺旋狀，放在酒精燈外焰上加熱至紅熱，然后伸入無水乙醇中，反復(fù)幾次。觀察銅絲的變化，聞試管中液體的氣味。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：①鈉沉在乙醇底部，形狀不變，表面有氣泡產(chǎn)生，然后逐漸上升到乙醇表面，體積逐漸減小，最后消失。觸摸試管壁，感覺較熱。小試管用排氣法收集所放出的氣體，在試管口點燃，可以聽到爆鳴聲，證明放出的是氫氣。2Na+2CH3CH2OH→2CH3CH2ONa+H2↑，說明：乙醇能和活潑金屬鈉發(fā)生置換反應(yīng)，乙醇具有類似水的性質(zhì)，但乙醇和鈉反應(yīng)較平穩(wěn)，不如水和鈉反應(yīng)劇烈，乙醇羥基(－OH)中的氫原子不如水中的氫原子活潑。

　�、阢~絲表面變黑，伸入無水乙醇后又復(fù)原成紅色，溶液有刺激性氣味。銅絲先和氧氣反應(yīng)生成黑色的氧化銅，氧化銅被乙醇還原生成銅，如此反復(fù)操作數(shù)次，即能聞到有刺激性氣味的乙醛生成。

　　2Cu+O2圖片2CuO，CuO+CH3CH2OH→CH3CHO+Cu+H2O，總反應(yīng)的方程式：2CH3CH2OH+O2圖片2CH3CHO+2H2O，說明：在一定條件下，乙醇可被氧化成乙醛。

　　問題：①試寫出乙醇分別與鉀、鎂、鋁反應(yīng)的化學(xué)方程式。

　�、谠谝掖佳趸瘜嶒炛�，為什么銅絲一端要卷成螺旋狀？為什么要反復(fù)操作數(shù)次？該實驗中乙醇可還原CuO，請小結(jié)中學(xué)化學(xué)中有哪些物質(zhì)可還原CuO？

　�、蹖︼嬀坪篑{車的嫌疑人檢驗其呼氣酒精含量的方法是：利用橙紅色重鉻酸鉀(酸性溶液)放在氣體酒精含量探測器中進(jìn)行檢驗，讓司機(jī)對填充了吸附有K2Cr2O7的硅膠顆粒的裝置吹氣。若發(fā)現(xiàn)硅膠變色達(dá)到一定程度，即可證明司機(jī)是酒后駕車。其化學(xué)原理是K2Cr2O7在酒精作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色Cr2(SO4)3，這是利用了乙醇的哪些性質(zhì)？

　�、茈姽�師傅在焊接銅漆包線的線頭時，常把線頭放在火上燒一下，然后用酒精處理后再焊接．如此處理后再焊接的目的是什么呢？焊接銀器、銅器時，表面會生成發(fā)黑的氧化膜，銀匠說，可以先把銅、銀在火上燒熱，馬上蘸一下酒精，銅、銀會光亮如初！這是何原理？

　　十四．乙酸乙酯的制取和乙酸乙酯（或油脂）的水解

　　實驗原理：①在濃硫酸的催化作用下，乙醇和乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)，生成乙酸乙酯和水。

　�、谠谒峄驂A存在的條件下，乙酸乙酯與水發(fā)生水解反應(yīng)生成乙酸和乙醇，堿性條件下的水解更完全。

　　實驗操作：①在試管里先加入3mL無水乙醇，然后一邊搖動一邊慢慢地加入2mL濃硫酸和2mL冰醋酸，加入2～3小塊碎瓷片。按下圖所示，連接好裝置，用酒精燈小心均勻地加熱試管3～5min，產(chǎn)生的氣體經(jīng)導(dǎo)管通到飽和碳酸鈉溶液的液面上。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　　圖片

　　②在3支試管中各滴入6滴乙酸乙酯。向第一支試管里加蒸餾水5.5mL；向第二支試管里加1∶5稀硫酸0.5mL、蒸餾水5mL；向第三支試管里加30％的NaOH溶液0.5mL、蒸餾水5mL。振蕩均勻后，把3支試管都放入70℃～80℃的水浴里加熱幾分鐘，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：①可看到飽和碳酸鈉溶液的液面上有透明的油狀液體產(chǎn)生并可聞到香味。說明：在濃硫酸的催化作用下，乙醇分子里的羥基氫原子和乙酸分子里的羥基一起脫去，結(jié)合形成水，發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯。

　　CH3COOH+HOCH2CH3圖片CH3COOCH2CH3+H2O

　�、趲追昼姾�，第三支試管里乙酸乙酯的氣味消失了；第二支試管里還有一點乙酸乙酯的氣味；第一支試管里乙酸乙酯的氣味沒有多大變化。說明：在酸(或堿)存在的條件下，乙酸乙酯水解生成了乙酸和乙醇，堿性條件下的水解更完全。

　　CH3COOCH2CH3+H2O圖片CH3COOH+CH3CH2OH

　　CH3COOCH2CH3+NaOH圖片CH3COONa+CH3CH2OH

　　問題：1、制取乙酸乙酯實驗：①在配制乙醇、濃H2SO4、乙酸的混合液時，各試劑加入試管的次序為什么是：先乙醇，再濃H2SO4，最后加乙酸？(防止?jié)釮2SO4與乙醇、乙酸混合時放出大量熱，造成液體飛濺)

　　②實驗中為什么需要使用過量的乙醇？(由于此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，為了提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，需要適當(dāng)增大廉價原料乙醇的用量使反應(yīng)盡可能生成乙酸乙酯，同時也可以提高成本較高的乙酸的轉(zhuǎn)化率)

　�、蹪饬蛩岬淖饔檬鞘裁矗�(作催化劑可加快反應(yīng)速率，作吸水劑使可逆反應(yīng)向生成乙酸乙酯的方向移動)

　　④在加熱反應(yīng)混合物時，為什么要用酒精燈小心均勻地加熱試管？(防止尚未反應(yīng)的乙酸、乙醇蒸出)

　�、菁訜釙r怎樣防止暴沸？(實驗前應(yīng)在反應(yīng)的混合物中加入碎瓷片，以防止加熱過程中發(fā)生暴沸)

　�、奘占�乙酸乙酯時使用飽和碳酸鈉溶液的作用是什么？(中和乙酸，溶解乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度，有利于溶液分層，析出乙酸乙酯。同時還可以冷卻乙酸乙酯，減少乙酸乙酯的揮發(fā))

　　⑦為什么不能用NaOH溶液代替飽和Na2CO3溶液？(NaOH溶液的堿性太強(qiáng)，會使乙酸乙酯發(fā)生水解反應(yīng)而重新變成乙酸和乙醇)

　�、酁槭裁磳�(dǎo)氣管只接近液面而不能伸到Na2CO3溶液中？(防止倒吸)

　�、嵫b置中的長導(dǎo)管的作用是什么？(導(dǎo)氣兼冷凝回流，防止未反應(yīng)的乙酸、乙醇因蒸發(fā)而損耗)

　�、馊绾螐娘柡吞妓徕c溶液液面上提取生成的乙酸乙酯？(分液)

　　2、乙酸乙酯水解實驗：①在乙酸乙酯水解實驗中，為什么乙酸乙酯的用量、水與酸堿的混合液的用量、水浴的溫度等均要一樣？

　�、谝宜嵋阴ニ�解的溫度為什么控制在70℃～80℃的水浴中加熱？溫度過高有何影響？

　　③影響乙酸乙酯水解速率的因素有哪些？為什么在堿存在的條件下，乙酸乙酯的水解程度更大？

　�、芄�業(yè)上，油脂水解制取肥皂是在什么條件下進(jìn)行？工業(yè)上，油脂水解制取高級脂肪酸又是在什么條件下進(jìn)行？有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如何書寫？

　　十五．葡萄糖與新制氫氧化銅的反應(yīng)

　　實驗原理：葡萄糖分子中含醛基，具有還原性，可被新制氫氧化銅氧化。

　　實驗操作：在試管里加入2mL5％的NaOH溶液，滴入2％的CuSO4溶液5滴，混勻，再加入2mL10％的葡萄糖溶液，加熱，觀察現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：加熱前，看到有藍(lán)色沉淀生成；加熱后看到有紅色沉淀生成。葡萄糖分子中含醛基，具有還原性，可還原新制氫氧化銅懸濁液，生成磚紅色氧化亞銅沉淀。

　　2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4

　　CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2圖片CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O↓+2H2O

　　問題：①糖尿病患者的尿液中常含有葡萄糖，如何檢測？

　　②如何設(shè)計實驗證明淀粉的水解已經(jīng)開始？如何設(shè)計實驗證明淀粉已部分水解？如何設(shè)計實驗證明淀粉未發(fā)生水解？

　�、劬凭�、乙酸、葡萄糖三種無色溶液，如何用一種試劑加以鑒別？

　　十六．電解池工作原理

　　實驗原理：電解池是在外加電源的作用下，將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。電解池的工作原理是讓電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))后在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程，從而實現(xiàn)電能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。

　　實驗操作：①電解熔融NaCl。下圖為電解熔融NaCl的裝置，容器中盛有熔融的NaCl，兩側(cè)分別插入石墨片和鐵片作為電極材料，且石墨，鐵片分別與電源的正極、負(fù)極相連。

　　圖片

　�、陔娊釩uCl2溶液。按下圖中所示裝置連接好儀器，在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察陰極(與電源負(fù)極連接的石墨棒)表面的顏色，用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗陽極(與電源正極連接的石墨棒)上放出的氣體。

　　圖片

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：①石墨電極上有氣體放出，鐵電極區(qū)有金屬鈉生成。在石墨陽極上，Cl－失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－==Cl2↑，鐵陰極上，Na+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：2Na++2e－==2Na。說明在電流的作用下，熔融的NaCl發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鈉與氯氣，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。2NaCl(熔融)圖片2Na+Cl2↑。

　　②石墨陰極上覆蓋了一層紅色物質(zhì)；石墨陽極上有氣泡產(chǎn)生，并可聞到刺激性的氣味，該氣體能使?jié)駶櫟牡饣�鉀淀粉試紙變藍(lán)。石墨陰極上Cu2+比H+容易放電，發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2++2e－==Cu；石墨陽極上Cl－比OH－容易放電，發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－==Cl2↑，Cl2+2KI==2KCl+I2，碘單質(zhì)與淀粉變藍(lán)。說明在電流的作用下，CuCl2溶液中的離子分別在陰陽極發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅與氯氣，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。CuCl2圖片Cu+Cl2↑。

　　問題：①電解熔融NaCl和電解飽和氯化鈉溶液有何區(qū)別？為什么？

　�、陔娊獬嘏c原電池有什么區(qū)別？請列表比較。電鍍池與精煉池有什么區(qū)別？(以鐵件鍍銅與電解精煉銅為例進(jìn)行比較)

　�、酃�業(yè)制鎂是采用電解熔融氯化鎂的方法。試分析電解熔融的MgCl2的原理，寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。為什么不采用電解熔融氧化鎂的方法制鎂？而工業(yè)制鋁卻采用電解熔融氧化鋁的方法，試分析電解熔融的Al2O3的原理，寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。為什么不采用電解熔融氯化鋁的方法制鋁？

　�、軓腍+、Cu2+、Na+、Cl－、SO42－五種離子中選出兩種離子組成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解(使用惰性電極電解)，(1)電解過程中溶液pH增大的有哪些？(電解質(zhì)用化學(xué)式表示，下同)(2)電解過程中溶液pH減小的有哪些？(3)電解過程中溶液pH不變的有哪些？電解過程中溶液pH的變化有何規(guī)律？請小結(jié)。

　　十七．溫度、濃度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

　　實驗原理：濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑等條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

　　實驗操作：①分別向兩支裝有表面積大致相同的鎂條、鐵片的試管中同時加入同體積0.5mol·L-1鹽酸，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　　②分別向兩支裝有表面積相同的鐵片的試管中同時加入同體積0.5mol·L-1和3mol·L-1的鹽酸，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　�、鄯謩e將表面積相同鐵片同時加入盛有不同溫度的鹽酸的試管中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　�、芟騼芍�盛有等體積等濃度的雙氧水的一支試管中加入二氧化錳粉末，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　�、莘謩e向兩支裝有等質(zhì)量的塊狀碳酸鈣、碳酸鈣粉末的試管中同時滴加同體積同濃度的鹽酸，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　　實驗現(xiàn)象及結(jié)論：①鎂條上產(chǎn)生氣泡且很快，鎂條快消失。鐵片上產(chǎn)生氣泡但較慢，鐵片未消失。Mg+2HCl==MgCl2+H2↑，F(xiàn)e+2HCl==FeCl2+H2↑，Mg比Fe活潑，與酸的反應(yīng)劇烈且快。說明：在其他條件相同時，金屬的活潑性越強(qiáng)，與酸的反應(yīng)越快。說明：化學(xué)反應(yīng)速率可由反應(yīng)物本身的性質(zhì)決定(內(nèi)因)。

　�、诩�0.5mol·L-1的鹽酸的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡慢，加3mol·L-1的鹽酸的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡快。說明：在其他條件相同時，反應(yīng)物的濃度越大，化學(xué)反應(yīng)越快。

　�、蹨囟雀叩漠a(chǎn)生的氣泡快，溫度低的產(chǎn)生的氣泡慢。說明：在其他條件相同時，反應(yīng)物的溫度越高，化學(xué)反應(yīng)越快。

　�、芗佣�氧化錳的雙氧水的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡快，不加二氧化錳的雙氧水的試管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡慢。在雙氧水分解反應(yīng)中，二氧化錳、氯化鐵等均可作催化劑，2H2O2==2H2O+O2↑。說明：在其他條件相同時，使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快。

　�、菔⑻妓徕}粉末的試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡快，盛塊狀碳酸鈣的試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡慢。CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑，說明：在其他條件相同時，固體反應(yīng)物的表面積越大，化學(xué)反應(yīng)越快。

　　通常情況下，增大反應(yīng)物濃度、升高溫度、增大反應(yīng)物的接觸面積以及使用催化劑可以提高化學(xué)反應(yīng)速率。

　　問題：①一定量的鹽酸跟過量的鐵粉反應(yīng)，為了減緩反應(yīng)速率且不影響生成H2的總量，可向鹽酸中加入適量的()

　　A．NaOH(s)B．H2O

　　C．Na2CO3(s)D．CH3COONa(s)

　　E．NaCl溶液

　　一定量的鹽酸跟過量的鐵粉反應(yīng)，為了加快反應(yīng)速率且不影響生成H2的總量，可采取的措施是()A．適當(dāng)升溫B．加入少量的CuSO4(s)C．加入少量的濃H2SO4D．加入一定量鎂粉E．NaNO3(s)