高中化學(xué)：重要化學(xué)實(shí)驗(yàn)，步驟及結(jié)論詳解二(2)

　�、谡�(qǐng)利用所學(xué)知識(shí)回答問(wèn)題：⑴消防隊(duì)員救火時(shí)，開(kāi)門都很小心，因?yàn)殚T一打開(kāi)就有可能發(fā)生爆炸。請(qǐng)解釋其中的原因。⑵從化學(xué)反應(yīng)的角度分析，使用電冰箱的主要目的是什么？⑶為什么高壓鍋?zhàn)鲲埧�？⑷為什么加酶洗衣粉去污快？⑸為什么燒柴煮飯時(shí)要將木柴劈��？

　　③為什么氯水、濃HNO3、AgNO3溶液、KMnO4溶液、AgBr(s)等要存放在棕色瓶中，并放在冷暗處？為什么強(qiáng)光照射H2與Cl2混合氣體、甲烷與Cl2混合氣體易發(fā)生爆炸等？

　　④取一定質(zhì)量的用砂紙打磨好的鎂帶與足量的濃鹽酸混合，反應(yīng)速度與時(shí)間的關(guān)系如下圖所示。為什么反應(yīng)速度會(huì)先增大，后減小，最后停止？

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　　十八．濃度、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

　　實(shí)驗(yàn)原理：濃度、溫度、壓強(qiáng)等條件對(duì)化學(xué)平衡的影響。

　　實(shí)驗(yàn)操作：①向盛有5mL0.01mol·L-1FeCl3溶液的試管中加入5mL0.03mol·L-1KSCN溶液，溶液呈紅色。將此溶液均分置三支試管中，向第一支試管中加入少量1mol·L-1FeCl3溶液，充分振蕩，觀察溶液顏色變化；向第二支試管中滴加少量1mol·L-1KSCN溶液，觀察溶液顏色變化；向第三支試管中滴加少量NaOH溶液，觀察觀察現(xiàn)象。

　�、诎袾O2和N2O4的混合氣體盛在兩個(gè)聯(lián)通的燒瓶里，用夾子夾住橡皮管。把一個(gè)燒瓶放在熱水里，把另一個(gè)放在冰水（或冷水）里，如圖下圖所示，觀察現(xiàn)象。

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　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：①第一支試管中溶液顏色加深；第二支試管中溶液顏色加深；第三支試管中有紅褐色沉淀，且溶液顏色變淺。由于在這個(gè)反應(yīng)體系中存在下列平衡：Fe3++3SCN－圖片F(xiàn)e(SCN)3，滴加濃的FeCl3溶液、滴加濃的KSCN溶液均是增加反應(yīng)物濃度，使平衡右移，顏色加深。滴加NaOH溶液與Fe3+反應(yīng)生成紅褐色的Fe(OH)3沉淀，減少反應(yīng)物濃度，使平衡左移，顏色變淺。說(shuō)明：在其他條件不變時(shí)，反應(yīng)物濃度減小或生成物濃度增大，平衡向消耗生成物的方向移動(dòng)，即平衡左移；反應(yīng)物濃度增大或生成物濃度減小，平衡向消耗反應(yīng)物的方向移動(dòng)，即平衡右移。

　�、谠跓崴�的燒杯中氣體顏色加深；在冷水的燒杯中氣體顏色變淺。由于燒瓶中的氣體存在下列平衡：2NO2(g)圖片N2O4(g)，△H=﹣56.9kJ·mol-1，該可逆反應(yīng)正反應(yīng)是放熱的，逆反應(yīng)是吸熱的。NO2(g)為紅棕色，N2O4(g)為無(wú)色，所以混合氣體的顏色深淺由NO2的濃度決定。升溫氣體顏色加深，表明NO2的濃度增大，即平衡向吸熱方向移動(dòng)；降溫氣體顏色變淺，表明NO2的濃度減小，即平衡向放熱方向移動(dòng)。說(shuō)明：在其他條件不變時(shí)，溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)；降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)。

　　問(wèn)題：①在增大反應(yīng)物濃度或減小反應(yīng)物濃度的過(guò)程中正、逆反應(yīng)速率如何變化？在升溫或降溫過(guò)程中正、逆反應(yīng)速率如何變化？這些反應(yīng)速率的變化又是如何影響化學(xué)平衡移動(dòng)的？化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡間存在著什么樣的關(guān)系？某一可逆反應(yīng)，一定條件下達(dá)到了平衡，若化學(xué)反應(yīng)速率改變，平衡一定發(fā)生移動(dòng)嗎？若平衡發(fā)生移動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)速率一定改變嗎？

　�、谠谟寐人徕浄纸庵蒲鯕鈺r(shí)加入二氧化錳后能否提高氧氣的量？

　�、垡阎�在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡Cr2O72－+H2O圖片2CrO42－+2H+

　　分析加入NaOH溶液(6mol·L-1)或稀H2SO4溶液有何現(xiàn)象？

　　④在恒容的容器中，2NO2(g)圖片N2O4(g)，平衡后，向容器中再通入反應(yīng)物NO2，或向容器中再通入生成物N2O4，兩種情況下，平衡如何移動(dòng)？?jī)煞N情況下，重新達(dá)到平衡后，NO2的百分含量如何變化？

　　十九．中和滴定

　　實(shí)驗(yàn)原理：用已知物質(zhì)的量濃度的酸(或堿)來(lái)測(cè)定未知物質(zhì)的量濃度的堿(或酸)的方法叫做酸堿中和滴定。中和滴定是運(yùn)用中和反應(yīng)的原理，其實(shí)質(zhì)可以表示為：H++OH－==H2O。一元酸堿中和的計(jì)算依據(jù)：c(H+)V(H+)=c(OH－)V(OH－)。

　　實(shí)驗(yàn)用品：儀器：酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺(tái)、錐形瓶、燒杯。試劑：標(biāo)準(zhǔn)液、待測(cè)液、酸堿指示劑、蒸餾水。

　　實(shí)驗(yàn)操作：(用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液)

　　①滴定前的準(zhǔn)備：

　　滴定管：查漏、洗滌、潤(rùn)洗、裝液、調(diào)液面、記讀數(shù)。

　　錐形瓶：注堿液、記讀數(shù)、加指示劑。

　　②滴定：在滴定管下放一潔凈的錐形瓶，從堿式滴定管放出25.00mLNaOH溶液，注入錐形瓶，加入2滴酚酞試液，溶液立即呈紅色。然后，把錐形瓶移到酸式滴定管下，按下圖進(jìn)行操作，逐滴滴入已知物質(zhì)的量濃度的鹽酸，同時(shí)不斷搖動(dòng)錐形瓶，使溶液充分混合。隨著鹽酸逐滴加入，錐形瓶里OH－濃度逐漸減小。最后，當(dāng)看到加入1滴鹽酸時(shí)，溶液立即褪成無(wú)色，說(shuō)明反應(yīng)恰好進(jìn)行完全。停止滴定，準(zhǔn)確記下滴定管溶液液面的刻度，并準(zhǔn)確求得滴定用去鹽酸的體積。為保證測(cè)定的準(zhǔn)確性，上述滴定操作應(yīng)重復(fù)二至三次，并求出滴定用去鹽酸體積的平均值。然后根據(jù)有關(guān)計(jì)量關(guān)系，計(jì)算出待測(cè)的NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度。

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　　問(wèn)題：①為什么不用pH試紙直接測(cè)定待測(cè)酸或堿的濃度？為什么中和滴定操作應(yīng)平行滴定3次，并取滴定用去鹽酸體積的平均值計(jì)算滴定結(jié)果？

　�、跒槭裁此崾降味ü苤荒苎b酸性或氧化性試劑而不能裝堿性試劑？為什么堿式滴定管只能裝堿性試劑而不能裝酸性或氧化性試劑？

　　③為什么滴定管使用前要用蒸餾水洗滌，用待裝溶液潤(rùn)洗，而錐形瓶不能用待裝溶液潤(rùn)洗？

　　④滴定管的尖嘴部分常常會(huì)留有氣泡，應(yīng)如何操作使酸式滴定管或堿式滴定管的尖嘴部分充滿溶液且無(wú)氣泡？

　�、莸味ü艿目潭扰c量筒有何差別？要準(zhǔn)確量取25.00mLNaOH溶液，要用什么儀器？如何對(duì)滴定管中的溶液體積進(jìn)行準(zhǔn)確讀數(shù)？25.00mL的滴定管充滿溶液后液面恰好在“0”刻度，如果把溶液全部放入燒杯中，其體積是多少？

　　⑥為什么強(qiáng)酸與強(qiáng)堿之間的互相滴定可選擇甲基橙也可選擇酚酞作指示劑，而不選擇石蕊試液作指示劑？為什么鹽酸滴定氨水要選擇甲基橙作指示劑，而不選擇酚酞試液作指示劑？為什么氫氧化鈉溶液滴定醋酸溶液要選擇酚酞作指示劑，而不選擇甲基橙作指示劑？為什么指示劑用量控制在2～3滴為宜？為什么酸堿指示劑可以判斷反應(yīng)是否恰好完全？借助指示劑判斷恰好完全中和是否會(huì)有誤差？

　�、咴诘味ㄟ^(guò)程中，為什么眼睛要注視錐形瓶溶液顏色變化？滴定實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是什么？

　　⑧為什么常用蒸餾水沖洗錐形瓶的內(nèi)壁？

　　⑨滴定終點(diǎn)時(shí)，多滴一滴或少滴一滴溶液的酸堿性發(fā)生怎樣改變？溶液的pH發(fā)生怎樣改變？

　　⑩若要利用氧化還原反應(yīng)有利來(lái)測(cè)定某些物質(zhì)的含量，如：用已知物質(zhì)的量濃度的KMnO4溶液測(cè)定草酸晶體(H2C2O4·xH2O)中的x值，可否借用中和滴定實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定？

　　實(shí)驗(yàn)誤差分析：

　　以一元酸和一元堿的中的滴定為例：c(標(biāo))V(標(biāo))=c(待)V(待)

　　用c(標(biāo))、V(待)分別代表標(biāo)準(zhǔn)液濃度、所取待測(cè)液體積，均為定值。把一切造成誤差的原因都轉(zhuǎn)嫁到對(duì)V(標(biāo))讀數(shù)的影響上。凡導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大，則待測(cè)液濃度偏大。凡導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏小，則待測(cè)液濃度偏小。

　　產(chǎn)生誤差的因素有：①標(biāo)準(zhǔn)溶液不標(biāo)準(zhǔn)，②儀器洗滌未按要求，③滴定管氣泡未排盡，④滴定管讀數(shù)方法不正確，⑤滴定管漏液，⑥終點(diǎn)判斷不準(zhǔn)，⑦滴定操作過(guò)程和讀數(shù)過(guò)快等。

　　用已知濃度的鹽酸來(lái)滴定未知濃度的NaOH溶液時(shí)，分析下列各項(xiàng)操作給實(shí)驗(yàn)造成的誤差(用偏高、偏低、無(wú)影響或無(wú)法判斷等來(lái)表示)。

　　⑴酸式滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤(rùn)洗。因?yàn)檠b入標(biāo)準(zhǔn)液后被沖稀，濃度降低，測(cè)定所用的V(標(biāo))比實(shí)際所需量大，結(jié)果偏高。

　�、茐A式滴定管用蒸餾水洗滌后未用待測(cè)堿液潤(rùn)洗就用于量取待測(cè)液。因?yàn)槲从么郎y(cè)液潤(rùn)洗，結(jié)果待測(cè)液被稀釋，實(shí)驗(yàn)所用的V(標(biāo))比實(shí)際所需量小，結(jié)果偏低。

　　⑶裝酸的滴定管尖嘴內(nèi)氣泡未被趕掉就滴定。因?yàn)橛傻味ü芰鞒龅柠}酸填充氣泡部分并沒(méi)有全部參加反應(yīng)，誤將填充氣泡部分的鹽酸認(rèn)為全部參加反應(yīng)，因而使V(標(biāo))增大，結(jié)果偏高。

　　⑷裝有堿的滴定管尖嘴氣泡未排出就用于量取待測(cè)液。因?yàn)槿〕龅膲A量少了(有一部分填充氣泡)，所用的V(標(biāo))偏少，結(jié)果偏低。

　�、伤崾降喂荛_(kāi)始仰視讀數(shù)，終了時(shí)俯視讀數(shù)。視讀出的V(標(biāo))數(shù)值小于實(shí)際用量，結(jié)果偏低。

　�、蕢A式滴定管開(kāi)始俯視讀數(shù)，終了時(shí)仰視讀數(shù)。使所用鹽酸的體積V(標(biāo))讀數(shù)增大，結(jié)果偏高。

　　⑺錐形瓶中有少量蒸餾水就取待測(cè)液，接近終點(diǎn)時(shí)用蒸餾水沖洗內(nèi)壁。因?yàn)榇郎y(cè)液中溶質(zhì)的量未變，無(wú)影響。

　�、逃脡A液潤(rùn)洗錐形瓶。測(cè)定所用的V(標(biāo))比實(shí)際所需量大，結(jié)果偏高。

　�、偷味ㄟ^(guò)程中，搖動(dòng)錐形瓶時(shí)有液體濺出。液體濺出，使實(shí)驗(yàn)用的V(標(biāo))偏少，結(jié)果偏低。

　�、蔚味ㄟ^(guò)程中，部分酸液滴在錐形瓶外或滴定管漏液。因?yàn)榫�使所用鹽酸的體積V(標(biāo))讀數(shù)增大，結(jié)果偏高。

　　⑾指示劑變色后，又立即恢復(fù)，就停止滴定。因?yàn)榈味ㄎ催_(dá)終點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)的V(標(biāo))偏少，結(jié)果偏低。

　�、兄甘緞�(可當(dāng)作弱酸)用量過(guò)多。因?yàn)橹甘緞┡c堿反應(yīng)，造成實(shí)驗(yàn)所用的V(標(biāo))比實(shí)際所需量小，結(jié)果偏低。

　�、训味ǖ竭_(dá)終點(diǎn)后，立即讀數(shù)。因?yàn)榈味ü軆?nèi)壁上附著的標(biāo)準(zhǔn)液尚未流下，致使讀出的V(標(biāo))比實(shí)際需要量大，結(jié)果偏高。

　�、议_(kāi)始時(shí)標(biāo)準(zhǔn)液在滴定管刻度線以上，未予調(diào)整。因?yàn)榭潭染�以上無(wú)法讀數(shù)，造成可讀出的V(標(biāo))比實(shí)際用量小，結(jié)果偏低。

　�、右埔汗芪�取待測(cè)液后，懸空放入錐形瓶，少量待測(cè)液灑在外面。因?yàn)樗�取的堿液偏少了，使實(shí)驗(yàn)用的V(標(biāo))偏少，結(jié)果偏低。

　�、砸埔汗芪�取待測(cè)液時(shí)，僅用少量蒸餾水洗。因?yàn)闆](méi)用待測(cè)液潤(rùn)洗，使待測(cè)液變稀，所取待測(cè)液溶質(zhì)物質(zhì)的量變少，實(shí)驗(yàn)用的V(標(biāo))偏少，結(jié)果偏低。

　�、誑aOH中含有與待測(cè)液不反應(yīng)的NaCl雜質(zhì)。NaOH中含有不參與反應(yīng)NaCl，所配的NaOH溶液濃度變小，滴定鹽酸時(shí)，所需標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大，故測(cè)定結(jié)果偏大。

　�、諲aOH中含有與待測(cè)液反應(yīng)的雜質(zhì)。若等質(zhì)量的雜質(zhì)比待測(cè)液耗酸量大，測(cè)定結(jié)果偏高。若等質(zhì)量的雜質(zhì)比待測(cè)液耗酸量小，測(cè)定結(jié)果偏低。因雜質(zhì)不知何物，故無(wú)法判斷。

　　二十．氯化鐵（或氯化亞錫）水解的促進(jìn)或抑制

　　實(shí)驗(yàn)原理：氯化鐵(或氯化亞錫)都是強(qiáng)酸弱堿鹽，溶于水后發(fā)生水解，使溶液顯酸性。氯化鐵(或氯化亞錫)水溶液中加酸抑制水解，加堿促進(jìn)水解。

　　實(shí)驗(yàn)操作：向試管中加入少量氯化鐵(或氯化亞錫)固體，注入適量蒸餾水，振蕩試管，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。然后再加入一定量的鹽酸，振蕩試管，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋：少量氯化鐵溶于適量蒸餾水，溶液出現(xiàn)渾濁，再加入一定量的鹽酸，得到黃色溶液。Fe3++3H2O圖片F(xiàn)e(OH)3+3H+，因水解而導(dǎo)致溶液變成渾濁；增加鹽酸即增加氫離子的濃度，抑制鐵離子的水解，平衡左移，制得氯化鐵溶液。

　　少量氯化亞錫溶于適量蒸餾水，溶液中產(chǎn)生白色沉淀，再加入一定量的鹽酸，白色沉淀溶解。SnCl2+H2O==Sn(OH)Cl↓+HCl，因水解而導(dǎo)致溶液中生成沉淀；

　　加入一定量的鹽酸，抑制亞錫離子水解，堿式氯化亞錫[Sn(OH)Cl]白色沉淀溶解。

　　問(wèn)題：①為什么在實(shí)驗(yàn)室中配制FeCl3、SnCl2等易水解的鹽溶液時(shí)，先溶于少量濃鹽酸中，再加蒸餾水稀釋至所需要的濃度？為什么在實(shí)驗(yàn)室中配制SnCl2溶液時(shí)，還要加入少量的錫粒？

　�、诩訜酕eCl3溶液能得到無(wú)水FeCl3固體嗎？如何得到無(wú)水FeCl3固體？

　�、蹫槭裁葱枰�用飽和FeCl3溶液和沸水來(lái)制備Fe(OH)3膠體？

　�、転槭裁碏eCl3可做凈水劑？它與明礬凈水的原理一樣嗎？為什么？

　�、莶患兊腒NO3溶液中若含有Fe3+，可用加熱的方法除去所含的Fe3+，為什么？

　　⑥MgCl2溶液中混有FeCl3溶液，不論加Mg、MgO、Mg(OH)2、MgCO3還是Mg2(OH)2CO3，均可除去Fe3+，為什么？

　�、邔�(shí)驗(yàn)中手不慎被玻璃劃破，為什么FeCl3溶液能夠應(yīng)急止血？

　�、嘟饘冁V與氯化鐵溶液反應(yīng)時(shí)，有氣泡產(chǎn)生，溶液顏色逐漸變淺，同時(shí)逐漸產(chǎn)生紅褐色沉淀。為什么會(huì)有這些現(xiàn)象發(fā)生？

　　二十一．沉淀的轉(zhuǎn)化

　　實(shí)驗(yàn)原理：沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。沉淀轉(zhuǎn)化的規(guī)律：通常，一種沉淀可轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀，兩種難溶物的溶解能力差別越大，這種轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)越大。

　　實(shí)驗(yàn)操作：在一支試管中加入2mL0.1mol·L-1ZnSO4溶液，再滴入適量1mol·L-1Na2S溶液，觀察沉淀的生成。靜置后傾去上層清液，并用蒸餾水洗滌沉淀2～3次。向沉淀中滴加適量0.1mol·L-1CuSO4溶液，振搖試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

　　實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋：ZnSO4溶液中滴入Na2S溶液，有白色沉淀生成。ZnSO4與Na2S發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成不溶于水的ZnS：ZnSO4+Na2S==ZnS↓+Na2SO4。

　　向白色沉淀上滴加CuSO4溶液，沉淀變?yōu)楹谏�，表明有溶解能力更小的黑色CuS沉淀生成。ZnS(s)+Cu2+(aq)==CuS(s)+Zn2+(aq)。

　　問(wèn)題：①取AgNO3溶液，加NaCl溶液，靜置，過(guò)濾，沉淀洗滌后，依次加入NaI溶液、Na2S溶液，分別觀察到什么現(xiàn)象？為什么？

　�、趯�FeS或MnS固體投入到含Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子的廢水中，為什么可以除去廢水中的重金屬離子？

　�、酃�廠中要定期去除鍋爐水垢(含有CaSO4)，否則，存在安全隱患。去除鍋爐水垢的方法是先用Na2CO3溶液處理，然后再用酸處理。請(qǐng)說(shuō)明其中的化學(xué)反應(yīng)原理？

　�、芄�業(yè)上重晶石(主要成分是BaSO4)是制備鋇化合物的重要原料，BaSO4不溶于酸，其溶度積比BaCO3還小，但生產(chǎn)中往往利用飽和Na2CO3溶液來(lái)處理，使其轉(zhuǎn)化為可溶于酸的BaCO3。請(qǐng)說(shuō)明其中的化學(xué)反應(yīng)原理？生產(chǎn)中應(yīng)如何操作以實(shí)現(xiàn)BaSO4向BaCO3轉(zhuǎn)化？

　�、菰谧匀唤缰腥芙舛刃〉牡V物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛雀�小的礦物也是普遍現(xiàn)象。例如各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)，并慢慢使之轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。請(qǐng)說(shuō)明其中的化學(xué)反應(yīng)原理？

　�、扪例X表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護(hù)著，它在唾液中存在下列衡：Ca5(PO4)3OH(s)圖片5Ca2++3PO43－+OH－，進(jìn)食后，細(xì)菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機(jī)酸，這時(shí)牙齒就會(huì)受到腐蝕，其原因是什么？已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小、質(zhì)地更堅(jiān)固。用離子方程表示當(dāng)牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因。