2020年高中化学新教材同步必修第二册实验活动汇编

实验活动4用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子实验目的1.用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和SOeq\o\al(2－,4)。2.熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作，认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。实验仪器托盘天平、药匙、量筒、烧杯、胶头滴管、滤纸、坩埚钳、铁架台、石棉网、火柴。除上述仪器外，还需要的仪器有②③④⑤(填序号)。①分液漏斗②玻璃棒③漏斗④蒸发皿⑤酒精灯⑥坩埚实验药品粗盐、蒸馏水、0.1mol·L－1氯化钡溶液(其作用是除去SOeq\o\al(2－,4))、20%的氢氧化钠溶液(其作用是除去Mg2＋)、饱和碳酸钠溶液(其作用是除去Ca2＋、Ba2＋等)、6mol·L－1盐酸、pH试纸。实验步骤实验步骤实验操作①溶解用托盘天平称取5g粗盐放入烧杯中，然后加入20mL水，用玻璃棒搅拌，使粗盐溶解，得到粗盐水②沉淀向粗盐水中依次滴加过量的氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液，使SOeq\o\al(2－,4)、Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋完全沉淀析出③过滤将烧杯静置后过滤，除去生成的沉淀和不溶性杂质、过滤中玻璃棒的作用是引流，滤液呈碱性④中和向滤液中滴加盐酸，用玻璃棒搅拌，直到无气泡冒出，并用pH试纸检验，使滤液呈中性或微酸性⑤蒸发将滤液倒入蒸发皿，用酒精灯加热，并用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热。利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。冷却后，得到除去杂质离子的精盐问题讨论1.本实验中加入试剂的顺序是什么？按照其他顺序加入试剂能否达到同样的目的？提示本实验中加入试剂的顺序是：BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸。按下列顺序加入试剂也可达到实验目的：①NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；②BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。2.在实验操作②中为什么依次加入的试剂都要略微过量？实验操作④中加入盐酸的目的是什么？提示实验操作②中所加试剂过量是为了将杂质离子完全沉淀而除去。实验操作④中加入盐酸是为了除去滤液中过量的OH－和COeq\o\al(2－,3)。3.粗盐水中加入氯化钡溶液使SOeq\o\al(2－,4)沉淀而除去，如何检验SOeq\o\al(2－,4)是否沉淀完全？提示静置后，沿烧杯壁向上层清液中继续滴加2～3滴氯化钡溶液，若溶液不出现浑浊，说明SOeq\o\al(2－,4)已沉淀完全。4.实验操作③和④的顺序能否颠倒？为什么？提示不能颠倒。因为先加入盐酸时，可使Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3等沉淀溶解，溶液中Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋等无法除去。1.(2019·湖北沙市中学月考)通过海水晾晒可得粗盐，粗盐除NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质，粗盐精制的实验流程如下。下列说法不正确的是()A.在第①步中使用玻璃棒搅拌可加速粗盐溶解B.第⑤步操作是过滤C.在第②③④⑥步通过加入化学试剂除杂，加入试剂顺序为：NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→稀盐酸D.除去MgCl2的方程式为：MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl答案C解析加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀，加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入碳酸钠要放在加入氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，再进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，所以正确的顺序为：NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、NaOH、Na2CO3，Na2CO3要在BaCl2的后面加，C错误。2.食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料，粗盐中常含有少量泥沙及Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质离子。为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下：粗盐eq\o(→,\s\up7(溶解),\s\do5(①))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(②))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(④))eq\o(→,\s\up7(过滤),\s\do5(⑤))滤液eq\o(→,\s\up7(适量盐酸),\s\do5(⑥))eq\o(→,\s\up7(蒸发、结晶、烘干),\s\do5(⑦))精盐(1)为除去Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，步骤②～④需加入以下三种溶液(用于沉淀的试剂稍过量)A.Na2CO3B.BaCl2C.NaOH加入的顺序为________(填字母)。(2)请写出步骤⑥中涉及反应的离子方程式：________________________________________。(3)粗盐提纯的整个操作过程中多处使用到玻璃棒，步骤⑦蒸发过程中使用玻璃棒的作用是________________________________________________________________________。(4)若先加盐酸再过滤，将对提纯效果产生影响，其原因是____________________________。答案(1)BCA(或CBA或BAC)(2)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑、OH－＋H＋=H2O(3)搅拌，防止局部过热使液体飞溅(4)在酸性条件下会有部分沉淀溶解，从而影响精盐的纯度解析(1)碳酸钠必须在氯化钡的后面，原因是过量的碳酸根可以除掉前面过量的钡离子，NaOH无先后顺序，所以加入的顺序可以是BCA或CBA或BAC。(2)滤液中含杂质：过量的COeq\o\al(2－,3)、OH－，盐酸中的氢离子与碳酸根反应生成二氧化碳和水，氢离子与氢氧根反应生成水。(3)蒸发结晶实验中，持续加热，玻璃棒的作用是搅拌，防止局部过热使液体飞溅。(4)产生的沉淀有氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡，其中氢氧化镁、碳酸钙、碳酸钡会溶于稀盐酸，重新进入溶液，达不到除杂目的。

实验活动5不同价态含硫物质的转化实验目的1.通过实验加深对硫及其化合物性质的认识。2.应用氧化还原反应的原理实现不同价态含硫物质的转化。实验仪器试管、托盘天平、量筒、酒精灯、铁架台、试管架、橡胶塞、乳胶管、胶头滴管、玻璃导管、石棉网、玻璃棒、药匙、棉花、镊子、火柴。实验药品浓硫酸、铜片、硫粉、铁粉、硫化钠溶液、酸性高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液、亚硫酸溶液、品红溶液。实验步骤1.硫化钠转化为单质硫(1)向盛有1mL硫化钠溶液的试管中，边振荡边滴加亚硫酸溶液，观察到的现象是有淡黄色沉淀生成。(2)向盛有1mL硫化钠溶液的试管中，边振荡边滴加酸性高锰酸钾溶液，观察到的现象是有淡黄色沉淀生成。(3)上述两个实验中，都要用浸有氢氧化钠溶液的棉团塞住试管口，其原因是吸收实验过程中可能产生的有毒气体硫化氢和二氧化硫。2.浓硫酸转化为二氧化硫(1)实验装置及操作如图所示(2)试管甲中观察到的现象是铜片上有气泡逸出，溶液变蓝色，铜片溶解，试管乙中观察到的现象是品红溶液逐渐变为无色。(3)浓硫酸与铜反应的化学方程式是Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。3.硫转化为硫化亚铁(1)实验装置及操作如图所示。(2)观察到的现象是混合物继续保持红热，最后生成黑色固体。(3)反应的化学方程式为Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS。问题讨论1.在上述实验中，哪些需要加入还原剂才能实现含硫物质中硫元素的价态转化？提示浓硫酸转化为二氧化硫，硫转化为硫化亚铁。2.铁粉与硫粉在空气中混合燃烧时，可能发生哪些反应？提示①S＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SO2②Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS③3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4。3.如何设计实验实现“不同价态含硫物质的转化”？提示先根据要实现的转化关系，找出转化前后的含硫物质，确定选用的氧化剂或还原剂。同时要注意实验的科学性、可行性、安全性和绿色化。1.常温下，将铁粉和硫粉混合，不发生反应。某课外活动小组将铁粉和硫粉按物质的量之比为1∶1混合均匀，并置于水平放置且隔绝空气的玻璃管中，加热片刻，反应开始，然后撤去酒精灯，发现反应仍能剧烈进行，并使生成的固体呈红热状态。试回答：(1)上述现象说明了____________________________________________________________。(2)将生成的黑色固体置于稀硫酸中，有气体放出，写出发生反应的离子方程式：______。(3)已知硫化氢是一种剧毒、有刺激性气味的气体，试说明实验室制取硫化氢时应采用的一条安全措施：____________________________________________________________________。答案(1)Fe与S的反应是放热反应(2)FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑(3)在制H2S的反应装置和收集装置后连接盛有NaOH溶液(或CuSO4溶液)的洗气瓶解析(1)撤去酒精灯，反应仍能继续，说明该反应是放热反应。(2)FeS与H2SO4发生复分解反应。(3)应将多余的H2S吸收，以免中毒和污染空气。2.某兴趣小组利用下列实验装置探究二氧化硫的性质。根据要求回答下列问题：(1)装置A中反应的化学方程式为_________________________________________________。(2)利用装置C可以证明二氧化硫具有漂白性，C中盛放的溶液是________；若要证明其漂白作用是可逆的，还需要的操作是_________________________________________________。(3)通过观察D中现象，即可证明二氧化硫具有氧化性，D中盛放的溶液可以是________(填字母)。a.氯化钠溶液 b.酸性高锰酸钾溶液c.氯化铁溶液 d.硫化钠溶液(4)研究小组发现B中有白色沉淀生成，若往B中加入过量稀盐酸，沉淀不溶解，沉淀物的化学式是________。答案(1)H2SO4(浓)＋Na2SO3=Na2SO4＋SO2↑＋H2O(2)品红溶液取少量褪色后的溶液于试管中加热(3)d(4)BaSO4解析(1)装置A中发生反应的化学方程式为H2SO4(浓)＋Na2SO3=Na2SO4＋SO2↑＋H2O。(2)二氧化硫能使品红溶液褪色，品红溶液可以证明SO2具有漂白性，C中盛放的是品红溶液；若要证明其漂白作用是可逆的，还需要的操作是取少量褪色后的溶液于试管中加热，加热后溶液恢复红色，说明二氧化硫的漂白作用是可逆的。(3)Na2S溶液与二氧化硫反应生成淡黄色硫沉淀，反应中二氧化硫表现氧化性，通过观察D中现象，即可证明SO2具有氧化性，D中盛放的溶液可以是Na2S溶液。(4)硫酸钡不溶于盐酸，沉淀物的化学式是BaSO4。

实验活动6化学能转化成电能实验目的1.理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。2.认识原电池的构成要素及其作用。实验用品烧杯、导线、电流表。锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。实验步骤电极材料的实验(1)按下图用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。电极材料电流表指针是否发生偏转解释锌片、铜片否没有电解质溶液，不能发生原电池反应锌片、石墨棒否(2)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。实验装置实验现象解释锌片溶解，表面产生无色气泡锌的还原性比H2强，溶液中的H＋直接得到Zn失去的电子生成H2①锌片溶解，表面产生无色气泡②铜片表面无明显变化铜的还原性比H2弱，不能置换H2，电子不能在溶液中移动，锌的电子不能转移到铜片，H＋只能在锌片表面被还原成H2①锌片溶解，表面产生无色气泡②石墨棒表面无明显变化石墨为惰性材料，不能置换H2，电子不能通过溶液转移到石墨棒，H＋只能在锌片表面被还原成H2(3)按如图所示的装置实验，记录实验现象并解释原因。实验材料实验现象解释Zn、Cu、H2SO4①锌片溶解②铜片不溶解，表面产生无色气泡③电流表指针偏转锌失去的电子通过导线转移至铜片表面产生电流，溶液中的H＋在铜片表面获得Zn失去的电子生成H2Zn、石墨、H2SO4①锌片溶解②石墨棒表面产生无色气泡③电流表指针偏转锌失去的电子通过导线转移至石墨棒表面产生电流，溶液中的H＋在石墨棒表面获得Zn失去的电子生成H2Cu、石墨、H2SO4铜片不溶解，电流表指针不偏转铜的还原性比H2弱，不能发生氧化还原反应，没有电子转移，因而不能产生电流问题讨论(1)发生原电池反应的要素有哪些？化学反应：自发进行的氧化还原反应。装置条件：①活动性不同的电极，②电解质溶液，③形成闭合回路。(2)写出实验(2)中Zn置换H2的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。提示(3)指出实验(3)锌铜原电池的电极名称，并写出电极反应和电池总反应。负极：Zn－2e－=Zn2＋，氧化反应；正极：2H＋＋2e－=H2↑，还原反应；电池反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。(4)实验(3)，若锌片、铜片接触，插入硫酸溶液，能否观察到电流？不能。(5)实验(3)中锌、石墨原电池中，锌片换成铁片，能否形成电流？若能产生电流，写出电极反应和电池反应。提示能产生电流。负极：Fe－2e－=Fe2＋正极：2H＋＋2e－=H2↑电池反应：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑1.下列装置能发生原电池反应使电流表指针偏转的是________(填序号)。答案⑤2.根据题目1中选出的原电池解答下列问题：(1)负极是________，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。该极的现象：________________________________________________________________。电极反应式：________________________________________________________________。(2)正极是________，电极反应式：______________________________________________。(3)溶液中的Fe3＋移向________极。(4)电池总反应式：____________________________________________________________。答案(1)Cu氧化铜片逐渐溶解Cu－2e－=Cu2＋(2)石墨Fe3＋＋e－=Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋)(3)正(4)Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋

实验活动7化学反应速率的影响因素实验目的1.体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。2.理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。实验原理1.硫代硫酸钠与硫酸的反应硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上述反应，并比较其反应快慢，可以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。2.过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响。实验用品烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表。0.1mol·L－1Na2S2O3溶液、0.1mol·L－1H2SO4溶液、10%H2O2溶液、1mol·L－1FeCl3溶液、MnO2粉末、蒸馏水。方法指导为了比较实验中溶液出现浑浊的快慢，可以先在一张白纸上用黑色记号笔在合适的位置画上粗细、深浅一致的“十”字，衬在反应容器(锥形瓶)的底部。实验以Na2S2O3和H2SO4两溶液相混合时开始计时，到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“十”字完全遮盖时结束(如图)。通过比较记录反应所需时间，可以判断反应速率的大小。实验步骤1.探究浓度对反应速率的影响取两个50mL锥形瓶，编为1、2号。向1号锥形瓶中加入10mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向2号锥形瓶中加入5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL蒸馏水。另取两支试管，各加入10mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，然后同时将该溶液分别倒入1、2号锥形瓶中，记录反应所需的时间。记录与结论实验编号加入0.1mol·L－1Na2S2O3溶液的体积/mL加入水的体积/mL加入0.1mol·L－1H2SO4溶液的体积/mL出现浑浊快慢结论110010较快在其他条件相同时，Na2S2O3的浓度越大反应速率越快25510较慢2.探究温度对反应速率的影响取一个50mL锥形瓶，编为3号，向其中加入10mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液，向另一支试管中加入10mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，同时放入盛有热水的烧杯中，片刻后将锥形瓶和试管取出，将H2SO4溶液加到Na2S2O3溶液中，记录溶液的温度和反应所需的时间。记录与结论实验编号加入0.1mol·L－1Na2S2O3溶液的体积/mL加入0.1mol·L－1H2SO4溶液的体积/mL反应温度出现浑浊的快慢结论11010室温较慢在其条件相同时，升高温度，反应速率加快21010热水较快3.催化剂对化学反应速率的影响向三支大小相同的试管中各加入2mL10%H2O2溶液，再向其中的两支试管中分别加入少量MnO2粉末和2滴1mol·L－1FeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。记录与结论现象结论加入MnO2气泡冒出速率增大MnO2能加快反应速率加入FeCl3气泡冒出速率增大FeCl3能加快反应速率不加其他试剂有气泡冒出，较慢无催化剂反应较慢问题讨论1.写出硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的离子方程式，可以从哪些方面来测定硫代硫酸钠与酸反应速率的大小？提示S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=SO2↑＋S↓＋H2O溶液浑浊出现的快慢2.实验中如何表征浑浊出现的快慢？提示为了比较实验中溶液出现浑浊的快慢，可以先在一张白纸上用黑色记号笔在合适的位置画上粗细、深浅一致的“＋”字，衬在反应容器(锥形瓶)的底部。实验以Na2S2O3溶液与稀H2SO4两溶液相混合时开始计时，到溶液出现的浑浊将锥形瓶底部的“＋”字完全遮盖时结束。通过比较记录的反应所需时间，来表征浑浊出现的快慢。3.在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生反应，生成Fe3O4和H2。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。提示反应条件影响反应的方向及产物。1.结合以下表中信息，回答有关问题。组号反应温度/℃参加反应的物质Na2S2O3H2SO4H2OV/mLc/mol·L－1V/mLc/mol·L－1V/mLA1050.150.15B1050.150.110C3050.150.110D3050.250.210(1)实验比较法是人们研究各类问题常用的方法，但在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件。上述表中可以比较的组合有___________________________________________________________________。(2)上述反应速率最快的是________，最慢的是______。(3)判断上述反应速率快慢的实验现象可以是______________________________________。答案(1)A和B、B和C(2)DB(3)出现黄色沉淀的快慢解析实验比较法在比较某一因素对实验产生的影响时，必须是在其他条件不变的情况下进行，不难看出A和B、B和C