第6章 GIS空间分析原理与方法

1、2006、9 一、性质实验方案设计的一般步骤 1、明确实验的目的是要验证哪种物质 的性质； 2、根据组成、结构组成、结构，列出要验证的物 质的主要性质有哪些； 3、根据物质具有的性质，进行实验具 体设计。确定实验所需的仪器、药品、 装置和实验步骤。 1 1、结构、结构 结构式：结构式：HOOC-COOHHOOC-COOH 二、二、乙二酸性质实验方案的设计乙二酸性质实验方案的设计 用途用途 去除去除衣服上的衣服上的蓝墨水蓝墨水 2 2、预测性质、预测性质 酸性酸性 酯化反应酯化反应 不稳定性不稳定性 有还原性有还原性 使蓝墨水褪色使蓝墨水褪色 ( (弱酸性、但比碳酸强弱酸性、但比碳酸强) )、

2、晶体：晶体：C C2 2H H2 2O O4 42H2H2 2O O H H2 2C C2 2O O4 4= H= H2 2O+COO+CO +CO+CO2 2 验证乙二酸的酸性验证乙二酸的酸性 3 3、设计验证实验、设计验证实验 思考思考1 1：如何验证固体酸的酸性？：如何验证固体酸的酸性？ 将固体酸溶于水，再用紫色石蕊试液或将固体酸溶于水，再用紫色石蕊试液或 蓝色石蕊试纸或蓝色石蕊试纸或pHpH试纸检验试纸检验 思考思考2 2：如何检验难溶性固体酸或极弱酸的酸性？：如何检验难溶性固体酸或极弱酸的酸性？ 用含酚酞的碱溶液用含酚酞的碱溶液 思考思考3 3：如何证明草酸是弱酸？：如何证明草酸是弱

3、酸？ 比较同浓度的草酸和硫酸的比较同浓度的草酸和硫酸的pHpH值或导电性；值或导电性； 将将pHpH相同的草酸和硫酸同等程度稀释后比较相同的草酸和硫酸同等程度稀释后比较 pHpH值；测量草酸钠溶液的值；测量草酸钠溶液的pHpH值；向草酸中加值；向草酸中加 入草酸钠固体，看入草酸钠固体，看pHpH有无变化。有无变化。 思考思考4 4：如何证明草酸的酸性比碳酸强？：如何证明草酸的酸性比碳酸强？ 看草酸能否制得碳酸看草酸能否制得碳酸 （2 2）验证乙二酸的酯化反应）验证乙二酸的酯化反应 思考：思考： 1 1、酯化反应的条件是什么？、酯化反应的条件是什么？ 2 2、如何向反应器中加入三种物质？、如何向

4、反应器中加入三种物质？ 3 3、进行酯化反应时应如何对装置进行加热？、进行酯化反应时应如何对装置进行加热？ 4 4、集中加热时，蒸馏出来的蒸汽中有哪些物质？、集中加热时，蒸馏出来的蒸汽中有哪些物质？ 5 5、如何对产品进行提纯？、如何对产品进行提纯？ 7 7、根据以上问题，、根据以上问题，设计实验步骤设计实验步骤。 7 7、装置中、左边的试管为何要倾斜一定角度？、装置中、左边的试管为何要倾斜一定角度？ 8 8、导管出口为何要在液面上？、导管出口为何要在液面上？ 9 9、通过什么现象证明乙二酸发生了酯化反应？、通过什么现象证明乙二酸发生了酯化反应？ 在一只试管中依次加入乙二在一只试管中依次加入乙

5、二 醇、浓硫酸和乙二酸，按右醇、浓硫酸和乙二酸，按右 图连接好装置，用酒精灯小图连接好装置，用酒精灯小 心均匀加热心均匀加热3-5min3-5min，再集中，再集中 加热，将产生的蒸汽导入饱加热，将产生的蒸汽导入饱 和碳酸钠溶液中，观察现象。和碳酸钠溶液中，观察现象。 （3 3）验证乙二酸的）验证乙二酸的不稳定性不稳定性 1 1、加热、灼烧固体一般在什么仪器中进行？、加热、灼烧固体一般在什么仪器中进行？ 2 2、如何检验草酸分解产生的三种气体？、如何检验草酸分解产生的三种气体？( (水、水、COCO2 2、CO)CO) 3 3、画出能够连续完成该实验的装置图：、画出能够连续完成该实验的装置图：

6、 草酸晶体草酸晶体无水硫酸铜无水硫酸铜 石灰石灰 水水 氧化铜氧化铜 4 4、用以上装置检验三种产物是否严密？请设计、用以上装置检验三种产物是否严密？请设计 更严密的实验装置。更严密的实验装置。 查得的有关材料：查得的有关材料： (1)草酸晶体草酸晶体 分子式：分子式：H2C2O42H2O；颜色：无色晶体；颜色：无色晶体； 熔点：熔点：1001；受热至；受热至1001时失时失 去结晶水，成为无水草酸。高于去结晶水，成为无水草酸。高于1750C， 无水草酸分解。无水草酸分解。 (2)无水草酸无水草酸 结构简式：结构简式：HOOCCOOH；能溶于水或；能溶于水或 乙醇。乙醇。 (3)H2C2O4+

7、Ca(OH)2=CaC2O4+2H2O 装置合理吗？装置合理吗？ （4 4）验证乙二酸的）验证乙二酸的还原性还原性 如何验证草酸的还原性？如何验证草酸的还原性？ 加酸化的高锰酸钾溶液，看有无褪色。加酸化的高锰酸钾溶液，看有无褪色。 为了观察到酸性高锰酸钾明显的褪色现为了观察到酸性高锰酸钾明显的褪色现 象，其用量应如何控制？象，其用量应如何控制？ 草酸溶液用量要多，浓度要大；高锰酸钾草酸溶液用量要多，浓度要大；高锰酸钾 用量相对要少一些。用量相对要少一些。 5H5H2 2C C2 2O O4 4+2KMnO+2KMnO4 4+3H+3H2 2SOSO4 4=K=K2 2SOSO4 4+2MnSO

8、+2MnSO4 4+10CO+10CO2 2+8H+8H2 2O O （5 5）验证乙二酸）验证乙二酸使使蓝蓝墨水褪色墨水褪色 在两支试管中各放入一块粘有蓝墨水的布条，在两支试管中各放入一块粘有蓝墨水的布条， 分别用高锰酸钾（做对比实验）溶液、乙二分别用高锰酸钾（做对比实验）溶液、乙二 酸与乙二酸钾混合液浸泡，观察现象。酸与乙二酸钾混合液浸泡，观察现象。 相关知识（了解）：蓝黑墨水是鞣酸亚铁相关知识（了解）：蓝黑墨水是鞣酸亚铁 和蓝色染料的水溶液，鞣酸亚铁是没有颜和蓝色染料的水溶液，鞣酸亚铁是没有颜 色的，因此刚用蓝黑墨水写的字是蓝色的，色的，因此刚用蓝黑墨水写的字是蓝色的， 在纸上接触空气后

9、逐渐氧化，变成了在水在纸上接触空气后逐渐氧化，变成了在水 里不溶解的鞣酸铁。鞣酸铁是黑色的，所里不溶解的鞣酸铁。鞣酸铁是黑色的，所 以字迹就逐渐地由以字迹就逐渐地由蓝蓝变黑，遇水不化，永变黑，遇水不化，永 不褪色。草酸溶液电离出的草酸根离子可不褪色。草酸溶液电离出的草酸根离子可 以与鞣酸铁中的铁离子结合成可溶于水的以与鞣酸铁中的铁离子结合成可溶于水的 无色络离子溶解在水里而除去。若加入强无色络离子溶解在水里而除去。若加入强 电解质草酸钾，则草酸根离子浓度更大，电解质草酸钾，则草酸根离子浓度更大， 故洗涤效果更好。要注意草酸对衣服有腐故洗涤效果更好。要注意草酸对衣服有腐 蚀性，应尽快漂洗干净。蚀

10、性，应尽快漂洗干净。 小结小结 性质实验方案设计的一般思路性质实验方案设计的一般思路 1 1、根据物质的结构、用途预测可能的性质、根据物质的结构、用途预测可能的性质 2 2、设计验证性实验方案。、设计验证性实验方案。 要给出试剂的用量和浓度。要给出试剂的用量和浓度。 实验五实验五 红砖中氧化铁成分的检验红砖中氧化铁成分的检验 思考思考 如何检验氧化铁？如何检验氧化铁？ 其实就是检验其中含有其实就是检验其中含有FeFe3+ 3+。 。 如何检验如何检验FeFe3+ 3+? ? 1 1、用、用KSCNKSCN溶液，看是否显血红色。溶液，看是否显血红色。 2 2、加、加NaOHNaOH溶液，生成红褐

11、色沉淀溶液，生成红褐色沉淀 上述方法哪一种更好？上述方法哪一种更好？ 第一种更好，因其灵敏度更高，效果好。第一种更好，因其灵敏度更高，效果好。 实验操作步骤实验操作步骤 把约把约2020克红砖碎块研成粉末，放入小烧杯克红砖碎块研成粉末，放入小烧杯 中，加入中，加入20-30mL3mol/L20-30mL3mol/L盐酸，放置约盐酸，放置约 30min30min。从烧杯中取出。从烧杯中取出2mL2mL溶液于试管中，溶液于试管中， 滴入滴入0.1mol/LKSCN0.1mol/LKSCN溶液溶液2 23 3滴，溶液立即滴，溶液立即 显血红色，证明溶液中含有显血红色，证明溶液中含有FeFe3+ 3+

12、。 。 注意事项注意事项 红砖与盐酸反应较慢，要给予足够红砖与盐酸反应较慢，要给予足够 的反应时间。可以用的反应时间。可以用KSCNKSCN溶液检验，也溶液检验，也 可以用可以用NaOHNaOH溶液检验。前者比后者灵敏溶液检验。前者比后者灵敏 度高，效果好。度高，效果好。 物质的性质是由物质的组成和结构决定的。已知草酸钙是难溶于水的白色 固体。乙二酸（HOOCCOOH）俗称草酸，其主要物理常数如下：注： 表中 “”是尚未有具体数据。 回答下列问题： （1）向盛有5mL硫酸酸化的0.5%（质量分数）的KMnO4溶液中逐滴 的加入草酸的饱和溶液，振荡，观察到现象为_；说明乙二 酸具有_性。 （2）

13、向A试管中加入3mL乙醇，然后，边振荡试管边加入2mL浓硫酸 和2mL乙二酸，按图1连接好装置，加热35min，在B试管中有油状、香味 液体产生。该现象说明发生了_反应（填有机反应类型）。写 出该反应方程式_。 （3）图2是中学化学实验常用的装置，用此装置可制备的气体是_ （填标号）。 AO2BH2 CCl2DNH3 ECH2=CH2 FCHCH （4）已知草酸分解的化学方程式为： 。用图3加热草酸晶体，验 证草酸受热分解及其产物。是中学化学教材中给出的实验装置图，但有人 认为该装置不合理。请你根据草酸晶体的某些物理常数和实验目的，指出 图3不合理的原因（至少写出两点不合理之处）。 名称分子式颜色状态溶解性(g)溶点（）密度(g/cm3) 乙二酸H2C2O48.6(20)189.51.900 草酸晶体H2C2O42H 2O 无色晶体 101.51,650 答案： （1）溶液紫红色褪去；还原 （2）酯