必修一第三章金属及其化合物拓展实验

第三章拓展实验实验一：银的回收【原理】根据废液中银的存在形式大致可以用以下几种方法。（1）对于可溶性银盐（如AgNO3溶液），可以利用银的金属活动性较弱，加入一些较活泼的金属，如铝箔、铜片等，使溶液里的银离子在这些金属表面析出。2Ag++Cu=2Ag+Cu2+（2）对于难溶性银盐（如AgCl），可以利用一些活泼金属置换出银。例如，用锌片置换出银。2AgCl+Zn=2Ag+ZnCl2还可以把氯化银沉淀跟碳酸钠粉末混合后在高温下反应，制得单质银。（3）若银以配离子形态存在，如定影液中的[Ag（S2O3）2]3-，要先加入硫化钠溶液，使它产生硫化银沉淀，然后加强热得到单质银。【操作】（1）含硝酸银或氯化银的废液以及镀银后残留的废液等的处理①向废液中滴加盐酸，使它产生白色沉淀（AgCl），一直滴到不再生成新的沉淀为止。②用水充分冲洗氯化银沉淀，再按操作③或操作⑥继续处理。③最后一次洗涤后倾出大部分水，再保留一些水使沉淀刚刚浸没。放入用砂纸打磨干净的锌片，不久有黑色的银粉在锌片表面析出。④当部分银析出后取出锌片，用小刀把锌片上的银粉刮在一只小烧杯中。把锌片揩净后再次放入氯化银中，直到不能再置换出银为止。⑤往小烧杯中加入少量3m0l／L⑥把上述第②步得到的含氯化银沉淀的溶液过滤后放在烘箱中加温到120℃⑦给坩埚加强热，就得到单质银。这时银的表面附有一层白色固体，等冷却后用盐酸洗去。（2）照相定影废液（含Na3[Ag（S2O3）2]）的处理。①向定影液中滴加硫化钠溶液（含有固体杂质的定影液事先要过滤），一直加到不再产生新的黑色沉淀为止。②把沉淀物反复洗涤、过滤。待滤纸上的沉淀物干燥后，将它跟5％（质量）的硼砂混合，把混合物放在坩埚内，把坩埚放在砂浴中强热。片刻后即可得到单质银。（3）银镜的处理把破碎的镜子、热水瓶瓶胆等废弃物小心地收集在水槽中，用蒸馏水洗干净，再加稀硝酸把银镜溶解掉，得到硝酸银溶液。这溶液稀释后能用于定性实验。【说明】（1）银盐溶液溅到手上或衣服上，会留下很难洗去的棕黑色斑迹，实验时最好戴上手套，穿上工作服。（2）坩埚强热后温度很高，切忌放在桌面上冷却（可放在石棉网上），冷却一段时间后也不能用手去测试温度，以免烫伤。实验二：能自燃的金属【原理】有些金属处于极细的粉末状态时，能在空气中自燃。这类活性较强的金属粉末一般要用化学方法制得。例如，能自燃的铁粉，可以用草酸亚铁加热分解制得，反应式是FeC2O4·2H2O=CO↑+CO2↑+2H2O+FeO3FeO=Fe2O3+Fe4FeO=Fe3O4+Fe得到的铁粉表面积很大，在室温下遇到空气会发生激烈的氧化还原反应，放出大量的热而燃烧起来，反应式是4Fe+3O2=2Fe2O3【准备】（1）实验室里如没有草酸亚铁，可以自制。配制一定浓度的草酸溶液和亚铁盐溶液（如FeCl2、FeSO4），使这两溶液以等摩尔混合，就能得到黄色的草酸亚铁沉淀。然后经过过滤、洗涤、干燥等处理，得到粉末状草酸亚铁，可以装在瓶里长期保存。（2）为了防止加热时铁粉跟空气接触而发生反应，试管口要配一个单孔塞子，孔里插一段细玻管，用来阻止外面的空气进入反应管。【操作】（1）在大试管中加入约4药匙粉状草酸亚铁，塞上带有导管的塞子，再固定在铁架台上（见下图）。（2）用煤气灯（也可以用酒精灯）较彻底地预热准备好的试管，然后加热试管尾部，使草酸亚铁慢慢地分解。实验时管口如果出现冷凝水珠，可再次在试管前端加热，尽量赶去水分。（3）加热到发生反应时，试管内粉末会出现翻腾现象，随之黄色粉末慢慢变黑。到试剂呈黑色而不再有翻腾现象时，停止加热，留在试管里的是自燃铁粉。（4）趁热取下带导管的塞子，重新塞上橡皮塞，让它自然冷却。冷却后再检查一下塞子是否漏气，要保证在演示前没有空气混入。如果存放时间较长，最好用蜡封住塞子和管口的相接边。（5）实验时先把铁粉堆放在近试管口处，再拔下塞子，立即使铁粉分批轻轻撒出。铁粉在空气中下落时发生自燃，产生一束束火花。【说明】（1）在制取自燃铁粉时有大量气体产生，极可能发生冲料现象，所以试管口应向上倾斜。为了防止凝冷水回落而使试管破裂，所用试剂应充分干燥。此外，还应选用硬质试管，同时在反应前对整个试管作较彻底的预热。（2）撒出的铁粉在空气中自燃的时间较长，不能把它撒在地毯或木质地板上。（3）做铅粉的自燃实验时，取硝酸铅60g溶于100g水中。再取酒石酸钾钠45g，溶于100g水中。这两种溶液混合后得到酒石酸铅的沉淀。把沉淀洗涤2～3次，再抽滤、干燥，即得粉末状酒石酸铅试剂。用酒石酸铅制取自燃铅粉以及表演铅粉自燃的装置和方法，与上述用草酸亚铁加热制自燃铁粉的实验相同。酒石酸铅受热分解而得到自燃铅粉的化学反应式是PbC4H4O6=Pb+2C+2CO2↑+2H2O↑（4）把草酸镍放在上述装置的试管内，用加热草酸亚铁相同的方法操作，能制得自燃镍粉。自燃镍粉也能在空气中迅速自燃。下面是自制草酸镍的方法。取L硫酸镍（NiSO4）溶液和L草酸溶液以等体积混合，搅拌后有淡绿色的草酸镍沉淀生成。再将沉淀洗涤、过滤、干燥（当pH达到7时，放在烘箱内在50℃下烘干）即可。由草酸镍制得自燃镍粉的反应式是NiC2O4=Ni+2CO2自燃镍粉封存及表演的方法同上述自燃铁粉实验。实验三：废酸、废铁屑的利用【原理】化学实验用的有些铁盐，可以用废铁屑跟相应的废酸反应制得。例如Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑【操作】（1）制取氯化亚铁把废铁屑用筛子筛一下。把筛下的细铁粉放在大烧杯里，加适量水和纯碱，加热后搅拌，去掉铁屑表面的油污。用水洗法除去碱液。用工业废盐酸浸泡上述洗净的铁粉6～7天，到不再产