高中化学：重要化学实验步骤及结论详解二

  实验原理：化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化。若反应中有热量放出，则为放热反应；反之，若反应中有吸收热量的，则为吸热反应。

  实验操作：①在一支试管中加少量盐酸，在加少量的NaOH溶液，用手触摸试管外壁，用温度计测量温度，记下气温变化。②向一支试管中放入几个锌粒，加入5mL2mol/L盐酸，用手触摸试管外壁，有什么感觉？③在一个小烧杯中加入一定量的Ba(OH)2晶体，再在烧杯中加入一定量的NH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌，使充分反应，用手触摸烧杯外壁，有什么感觉？

  实验现象及结论：①试管外壁发热，温度上升，说明反应过程中有热量放出。NaOH+HCl==NaCl+H2O(放热)

  ②反应产生大量气泡，同时试管外壁发热，温度上升，说明反应过程中有热量放出。Zn+2HCl==ZnCl2+H2(放热)

  ③化学反应为何会有能量的变化呢？如何从宏观和微观两个不同的角度加以解释。

  实验原理：原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。原电池的工作原理是将氧化还原反应的氧化反应，还原反应分别在两极上进行，还原剂在负极被氧化，失去的电子通过导线传递给正极，氧化剂在正极被还原，得到电子，以此来实现化学能到电能的转化。

  实验操作：①将锌片与铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察发生的现象。②用导线把锌片和铜片连接起来，观察发生的现象。③在导线中间接入一个电流计，观察发生的现象。如图所示。

  实验现象及结论：①锌片溶解，锌片上有气泡产生。铜片上无气泡。因为Zn比Cu活泼，Cu不能和稀硫酸发生置换反应，而Zn可以置换出硫酸中的氢：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2。

  ②铜片上有气泡产生。因为Zn比Cu活泼，容易失去电子，发生氧化反应，电子沿导线流向铜片，电子流进铜片后，溶液中的氢离子在铜片上得到电子产生氢气，发生还原反应，因而铜片上有气泡产生。

  装置中，锌片(负极)发生氧化反应，Zn－2e－==Zn2+，铜片(正极)发生还原反应，2H++2e－==H2。电子由负极经导线流向正极，整个电路形成回路，产生电流，化学能转变为电能。这就是原电池的工作原理。

  问题：①如果将上述实验中的“稀硫酸”改为“CuSO4溶液”，其他不变，能否构成原电池？如果再用比锌活泼的镁代替铜片，再用ZnSO4溶液代替CuSO4溶液与锌片组成原电池，锌片上将发生怎样的电极反应？如果将锌片置于盛有ZnSO4溶液的烧杯中，将铜片根置于盛有CuSO4溶液的烧杯中，分别构成两个电极，外电路仍用导线连接，并通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，能否构成原电池？根据上述实验探究，你认为原电池构成的条件是什么？

  ②在实验室里，用锌跟稀硫酸反应制取氢气时，为什么粗锌比纯锌反应快？为什么向稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液能使制取氢气的反应加快？

  ③曾经有一位格林太太镶了一颗金牙，但有一次因意外事故，她的金牙旁边的一颗牙齿破碎，牙医为她补了一颗不锈钢牙，可是自那次事故以后，格林太太就留下了“后遗症”：经常头疼、夜间失眠、心情烦躁，拜访了很多当时的名医，使用了当时最先进的仪器，都无功而返，后来，一次偶然机会，她遇见了一位年轻的化学家，化学家很快就解除了她的烦恼，你想知道格林太太到底得了什么“怪病”，年轻的化学家用什么方法解除了格林太太的烦恼吗？

  ④有一银器因日久其表面生成了硫化银而变黑。现有一旧铝锅和足量的食盐水，你采用什么方法能使银器光泽复原？写出有关反应的电极方程式和电池反应式。(利用原电池原理将银器放在盛有足量食盐水的铝锅中，使之与锅底接触，这样就构成了一个铝为负极，硫化银为正极的原电池，放置一段时间后银器就可以恢复光亮。负极：2Al－6e－==2Al3+，正极：3Ag2S+6e－==6Ag+3S2－。电池反应为：2Al+3Ag2S+6H2O==6Ag+3H2S+2Al(OH)3。)

  实验原理：乙醇分子是由乙基C2H5－和羟基－OH组成的，羟基比较活泼，它决定着乙醇的主要性质。

  实验操作：①向试管中加入约2mL无水乙醇，用镊子取一小块钠，用滤纸吸干表面的煤油，将钠投入乙醇中，观察发生的现象。并迅速用一配有导管的单孔塞塞住试管口，用一小试管倒扣在导管上，收集反应中放出的气体并验纯。(可以用钠与水反应作对比试验)

  ②向试管里注入约2mL无水乙醇，取一根光洁的铜丝绕成螺旋状，放在酒精灯外焰上加热至红热，然后伸入无水乙醇中，反复几次。观察铜丝的变化，闻试管中液体的气味。

  实验现象及结论：①钠沉在乙醇底部，形状不变，表面有气泡产生，然后逐渐上升到乙醇表面，体积逐渐减小，最后消失。触摸试管壁，感觉较热。小试管用排气法收集所放出的气体，在试管口点燃，能听到爆鸣声，证明放出的是氢气。2Na+2CH3CH2OH2CH3CH2ONa+H2，说明：乙醇能和活泼金属钠发生置换反应，乙醇具有类似水的性质，但乙醇和钠反应较平稳，不如水和钠反应剧烈，乙醇羟基(－OH)中的氢原子不如水中的氢原子活泼。

  ②铜丝表面变黑，伸入无水乙醇后又复原成红色，溶液有刺激性气味。铜丝先和氧气反应生成黑色的氧化铜，氧化铜被乙醇还原生成铜，如此反复操作数次，即能闻到有刺激性气味的乙醛生成。

  ②在乙醇氧化实验中，为什么铜丝一端要卷成螺旋状？为何需要反复操作数次？该实验中乙醇可还原CuO，请小结中学化学中有哪些物质可还原CuO？

  ③对饮酒后驾车的嫌疑人检验其呼气酒精含量的方法是：利用橙红色重铬酸钾(酸性溶液)放在气体酒精含量探测器中进行检测验证，让司机对填充了吸附有K2Cr2O7的硅胶颗粒的装置吹气。若发现硅胶变色达到某些特定的程度，即可证明司机是酒后驾车。其化学原理是K2Cr2O7在酒精作用下转变为绿色Cr2(SO4)3，这是利用了乙醇的哪些性质？

  ④电工师傅在焊接铜漆包线的线头时，常把线头放在火上烧一下，然后用酒精处理后再焊接．如此处理后再焊接的目的是什么呢？焊接银器、铜器时，表面会生成发黑的氧化膜，银匠说，可以先把铜、银在火上烧热，马上蘸一下酒精，铜、银会光亮如初！这是何原理？

  实验原理：①在浓硫酸的催化作用下，乙醇和乙酸发生酯化反应，生成乙酸乙酯和水。

  ②在酸或碱存在的条件下，乙酸乙酯与水发生水解反应生成乙酸和乙醇，碱性条件下的水解更完全。

  实验操作：①在试管里先加入3mL无水乙醇，然后一边摇动一边慢慢地加入2mL浓硫酸和2mL冰醋酸，加入2～3小块碎瓷片。按下图所示，连接好装置，用酒精灯小心均匀地加热试管3～5min，产生的气体经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上。观察发生的现象。

  ②在3支试管中各滴入6滴乙酸乙酯。向第一支试管里加蒸馏水5.5mL；向第二支试管里加1∶5稀硫酸0.5mL、蒸馏水5mL；向第三支试管里加30％的NaOH溶液0.5mL、蒸馏水5mL。振荡均匀后，把3支试管都放入70℃～80℃的水浴里加热几分钟，观察发生的现象。

  实验现象及结论：①可看到饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的油状液体产生并可闻到香味。说明：在浓硫酸的催化作用下，乙醇分子里的羟基氢原子和乙酸分子里的羟基一起脱去，结合形成水，发生酯化反应生成乙酸乙酯。

  ②几分钟后，第三支试管里乙酸乙酯的气味消失了；第二支试管里还有一点乙酸乙酯的气味；第一支试管里乙酸乙酯的气味没有多大变化。说明：在酸(或碱)存在的条件下，乙酸乙酯水解生成了乙酸和乙醇，碱性条件下的水解更完全。

  问题：1、制取乙酸乙酯实验：①在配制乙醇、浓H2SO4、乙酸的混合液时，各试剂加入试管的次序为什么是：先乙醇，再浓H2SO4，最后加乙酸？(防止浓H2SO4与乙醇、乙酸混合时放出大量热，造成液体飞溅)

  ②实验中为什么需要用过量的乙醇？(由于此反应是可逆反应，为了更好的提高乙酸乙酯的产率，需要适当增大廉价原料乙醇的用量使反应尽可能生成乙酸乙酯，同时也能大大的提升成本较高的乙酸的转化率)

  ③浓硫酸的作用是什么？(作催化剂可加快反应速率，作吸水剂使可逆反应向生成乙酸乙酯的方向移动)

  ④在加热反应混合物时，为何需要用酒精灯小心均匀地加热试管？(防止尚未反应的乙酸、乙醇蒸出)

  ⑤加热时怎样防止暴沸？(实验前应在反应的混合物中加入碎瓷片，以防止加热过程中发生暴沸)

  ⑥收集乙酸乙酯时使用饱和碳酸钠溶液的作用是什么？(中和乙酸，溶解乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度，有利于溶液分层，析出乙酸乙酯。同时还可以冷却乙酸乙酯，减少乙酸乙酯的挥发)

  ⑦为什么不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液？(NaOH溶液的碱性太强，会使乙酸乙酯发生水解反应而重新变成乙酸和乙醇)

  ⑨装置中的长导管的作用是什么？(导气兼冷凝回流，防止未反应的乙酸、乙醇因蒸发而损耗)

  2、乙酸乙酯水解实验：①在乙酸乙酯水解实验中，为什么乙酸乙酯的用量、水与酸碱的混合液的用量、水浴的温度等均要一样？

  ②乙酸乙酯水解的温度为什么控制在70℃～80℃的水浴中加热？温度过高有何影响？

  ③影响乙酸乙酯水解速率的因素有哪些？为什么在碱存在的条件下，乙酸乙酯的水解程度更大？

  ④工业上，油脂水解制取肥皂是在什么样的条件下进行？工业上，油脂水解制取高级脂肪酸又是在什么样的条件下进行？有关反应的化学方程式如何书写？

  实验操作：在试管里加入2mL5％的NaOH溶液，滴入2％的CuSO4溶液5滴，混匀，再加入2mL10％的葡萄糖溶液，加热，观察现象。

  实验现象及结论：加热前，看到有蓝色沉淀生成；加热后看到有红色沉淀生成。葡萄糖分子中含醛基，具有还原性，可还原新制氢氧化铜悬浊液，生成砖红色氧化亚铜沉淀。

  ②如何设计实验证明淀粉的水解慢慢的开始？如何设计实验证明淀粉已部分水解？如何设计实验证明淀粉未发生水解？

  实验原理：电解池是在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置。电解池的工作原理是让电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)后在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，以此来实现电能到化学能的转化。

  实验操作：①电解熔融NaCl。下图为电解熔融NaCl的装置，容器中盛有熔融的NaCl，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，且石墨，铁片分别与电源的正极、负极相连。

  ②电解CuCl2溶液。按下图中所示装置连接好仪器，在U形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察阴极(与电源负极连接的石墨棒)表面的颜色，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极(与电源正极连接的石墨棒)上放出的气体。

  实验现象及结论：①石墨电极上有气体放出，铁电极区有金属钠生成。在石墨阳极上，Cl－失去电子发生氧化反应：2Cl－－2e－==Cl2，铁阴极上，Na+得到电子发生还原反应：2Na++2e－==2Na。说明在电流的作用下，熔融的NaCl发生氧化还原反应生成钠与氯气，电能转化为化学能。2NaCl(熔融)图片2Na+Cl2。

  ②石墨阴极上覆盖了一层红色物质；石墨阳极上有气泡产生，并可闻到刺激性的气味，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。石墨阴极上Cu2+比H+容易放电，发生还原反应：Cu2++2e－==Cu；石墨阳极上Cl－比OH－容易放电，发生氧化反应：2Cl－－2e－==Cl2，Cl2+2KI==2KCl+I2，碘单质与淀粉变蓝。说明在电流的作用下，CuCl2溶液中的离子分别在阴阳极发生氧化还原反应生成铜与氯气，电能转化为化学能。CuCl2图片Cu+Cl2。

  ②电解池与原电池有啥不一样的区别？请列表比较。电镀池与精炼池有啥不一样的区别？(以铁件镀铜与电解精炼铜为例进行比较)

  ③工业制镁是采用电解熔融氯化镁的方法。试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式和总反应式。为啥不采用电解熔融氧化镁的方法制镁？而工业制铝却采用电解熔融氧化铝的方法，试分析电解熔融的Al2O3的原理，写出有关的电极反应式和总反应式。为啥不采用电解熔融氯化铝的方法制铝？

  ④从H+、Cu2+、Na+、Cl－、SO42－五种离子中选出两种离子组成电解质，按下列要求做电解(使用惰性电极电解)，(1)电解过程中溶液pH增大的有哪些？(电解质用化学式表示，下同)(2)电解过程中溶液pH减小的有哪些？(3)电解过程中溶液pH不变的有哪些？电解过程中溶液pH的变化有何规律？请小结。

  实验操作：①分别向两支装有表面积大致相同的镁条、铁片的试管中同时加入同体积0.5molL-1盐酸，观察发生的现象。

  ②分别向两支装有表面积相同的铁片的试管中同时加入同体积0.5molL-1和3molL-1的盐酸，观察发生的现象。

  ③分别将表面积相同铁片同时加入盛有不一样的温度的盐酸的试管中，观察发生的现象。

  ④向两支盛有等体积等浓度的双氧水的一支试管中加入二氧化锰粉末，观察发生的现象。

  ⑤分别向两支装有等质量的块状碳酸钙、碳酸钙粉末的试管中同时滴加同体积同浓度的盐酸，观察发生的现象。

  实验现象及结论：①镁条上产生气泡且很快，镁条快消失。铁片上产生气泡但较慢，铁片未消失。Mg+2HCl==MgCl2+H2，Fe+2HCl==FeCl2+H2，Mg比Fe活泼，与酸的反应剧烈且快。说明：在其他条件相同时，金属的活泼性越强，与酸的反应越快。说明：化学反应速率可由反应物本身的性质决定(内因)。

  ②加0.5molL-1的盐酸的试管内产生的气泡慢，加3molL-1的盐酸的试管内产生的气泡快。说明：在其他条件相同时，反应物的浓度越大，化学反应越快。

  ③温度高的产生的气泡快，温度低的产生的气泡慢。说明：在其他条件相同时，反应物的温度越高，化学反应越快。

  ④加二氧化锰的双氧水的试管内产生的气泡快，不加二氧化锰的双氧水的试管内产生的气泡慢。在双氧水分解反应中，二氧化锰、氯化铁等均可作催化剂，2H2O2==2H2O+O2。说明：在其他条件相同时，使用催化剂，化学反应速率加快。

  ⑤盛碳酸钙粉末的试管内产生气泡快，盛块状碳酸钙的试管内产生气泡慢。CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2，说明：在其他条件相同时，固体反应物的表面积越大，化学反应越快。

  通常情况下，增大反应物浓度、升高温度、增大反应物的接触面积和使用催化剂能大大的提升化学反应速率。

  问题：①一定量的盐酸跟过量的铁粉反应，为了减缓反应速率且不影响生成H2的总量，可向盐酸中加入适量的()

  一定量的盐酸跟过量的铁粉反应，为了加快反应速率且不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A．适当升温B．加入少量的CuSO4(s)C．加入少量的浓H2SO4D．加入一定量镁粉E．NaNO3(s)