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实验化学实验化学专题专题2 2 物质性质的探究物质性质的探究浙江省丽水中学浙江省丽水中学 杨广斌杨广斌课题课题1 1 铝及其化合物的性质铝及其化合物的性质深度研究深度研究实验一、铝与氧气反应的实验探究实验一、铝与氧气反应的实验探究 1、2Al+3/2O2=Al2O3 rG0=-1582kJ/mol Mg+1/2O2=MgO rG0=-569.4kJ/mol 3Fe+2O2=Fe3O4 rG0=-1015kJ/mol2、在金属活动顺序表中在金属活动顺序表中,金属金属活动性活动性:MgAlFe实验一、铝与氧气反应的实验探究实验一、铝与氧气反应的实验探究 3、镁镁、铝、铝和铁三种元素的电离势和铁三种元素的电离势数值比较数值比较 第第电离势电离势 第第电离势电离势 第第电离势电离势Mg 7.646eV 15.035eV Al 5.986eV 18.828eV 28.447eV Fe 7.870eV 16.18eV 30.651eV 从从金属活动顺序表金属活动顺序表和和r rG G0 0(0)(125mg，所以反应能成功进行。所以反应能成功进行。启示：本实验不启示：本实验不仅要关注铝箔的仅要关注铝箔的大小和形状，还大小和形状，还要关注集气瓶的要关注集气瓶的容积。容积。第三第三:铝箔与氧气的接触面积太少铝箔与氧气的接触面积太少.一是没有掌握好铝箔的厚度，过厚的铝箔在一定一是没有掌握好铝箔的厚度，过厚的铝箔在一定程度上减少了单质铝与氧气的接触程度上减少了单质铝与氧气的接触。二是铝箔与火柴梗的缠绕方式不正确导致实验难二是铝箔与火柴梗的缠绕方式不正确导致实验难以成功。以成功。A图铝箔与氧气接触面积小图铝箔与氧气接触面积小,另外火柴不另外火柴不能充分燃烧能充分燃烧,不能达到铝的着火点不能达到铝的着火点,难以引发铝箔燃难以引发铝箔燃烧烧.B图和图和C图正确图正确.铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因铝在氧气中燃烧实验不容易成功原因ABC实验一的注意事项实验一的注意事项:集气瓶中氧气浓度要尽可能大集气瓶中氧气浓度要尽可能大,最好采用排水最好采用排水集气法收集氧气集气法收集氧气.选择容积较大的集气瓶作为反应器选择容积较大的集气瓶作为反应器.(体积与体积与铝质量关系铝质量关系)铝箔以螺旋状绕紧一根火柴铝箔以螺旋状绕紧一根火柴.待火柴烧到待火柴烧到2/3以以后，火焰能后，火焰能“包围包围”铝条时，再迅速将铝条伸铝条时，再迅速将铝条伸进集气瓶中；铝条不能太早或太迟伸入集气瓶；进集气瓶中；铝条不能太早或太迟伸入集气瓶；可以用可以用H2O2溶液与溶液与MnO2粉末混合直接在集气粉末混合直接在集气瓶中制瓶中制O2。(一定要氧气纯度足够大才开始实验一定要氧气纯度足够大才开始实验)方法方法1：在集气瓶里放少许：在集气瓶里放少许30%的双氧水，准备的双氧水，准备少许二氧化锰在实验时投入集气瓶；这样在实少许二氧化锰在实验时投入集气瓶；这样在实验前就不需要制备和储存氧气，保证在实验时验前就不需要制备和储存氧气，保证在实验时有氧可用。有氧可用。方法方法2：铝箔在氧气中很难燃烧起来，这里用铝：铝箔在氧气中很难燃烧起来，这里用铝粉代替铝箔实验：用脱脂棉或者直接用方便易得粉代替铝箔实验：用脱脂棉或者直接用方便易得的纸巾沾上少许铝粉，用坩埚钳夹住在空气里加的纸巾沾上少许铝粉，用坩埚钳夹住在空气里加热之，就可以看到火星四射！此时迅速将二氧化热之，就可以看到火星四射！此时迅速将二氧化锰投入盛有双氧水的集气瓶里，同时将沾有铝粉锰投入盛有双氧水的集气瓶里，同时将沾有铝粉的棉花或纸巾伸入集气瓶，可以看见铝在氧气里的棉花或纸巾伸入集气瓶，可以看见铝在氧气里剧烈的燃烧，现象明显，操作简便！剧烈的燃烧，现象明显，操作简便！介绍另外三种介绍另外三种“铝在氧气中燃烧铝在氧气中燃烧”实验实验介绍另外三种介绍另外三种“铝在氧气中燃烧铝在氧气中燃烧”实实验验方法方法3：在石棉板的中央放上：在石棉板的中央放上2克干燥的过氧化克干燥的过氧化钠，堆成小丘状钠，堆成小丘状 将铝粉撒在过氧化钠上面，使将铝粉撒在过氧化钠上面，使它完全覆盖过氧化钠并呈薄薄的一层它完全覆盖过氧化钠并呈薄薄的一层 然后用喷然后用喷水器向小堆上均匀地喷上水雾，使过氧化钠刚水器向小堆上均匀地喷上水雾，使过氧化钠刚润湿为止润湿为止 过氧化钠跟水反应产生氧气并放出热过氧化钠跟水反应产生氧气并放出热量，会使铝粉着火燃烧量，会使铝粉着火燃烧 。实验二实验二:铝表面氧化膜的实验探究铝表面氧化膜的实验探究 第一，硫酸铜溶液的浓度要小，最好不第一，硫酸铜溶液的浓度要小，最好不要超过课本规定的要超过课本规定的0.5mol.L-1。原因：硫酸铜溶液水解显酸性。若浓度过原因：硫酸铜溶液水解显酸性。若浓度过大时，酸性太强，铝片表面的氧化膜被溶解，大时，酸性太强，铝片表面的氧化膜被溶解，与编者的设计意图相悖。与编者的设计意图相悖。看似简单但容易失败的是第看似简单但容易失败的是第21页步骤（页步骤（3）：将）：将一块一块未未擦去氧化膜的铝片放入擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol.L-1CuSO4溶液中，观察铝片表面的现象。溶液中，观察铝片表面的现象。实验二实验二:铝表面氧化膜的实验探究铝表面氧化膜的实验探究第二，选择氧化膜完美无损的铝片做实验。第二，选择氧化膜完美无损的铝片做实验。原因：如果铝片表面的氧化膜局部破损，硫原因：如果铝片表面的氧化膜局部破损，硫酸铜溶液就会从破损处乘虚而入，与金属铝发酸铜溶液就会从破损处乘虚而入，与金属铝发生置换反应，这样步骤（生置换反应，这样步骤（2）与步骤（）与步骤（3）的实）的实验现象就相似，与编者的设计意图相悖了。验现象就相似，与编者的设计意图相悖了。哪些铝片的氧化膜是完美无损的？哪些铝片的氧化膜是完美无损的？长期长期露置于实验室中的露置于实验室中的小块铝片小块铝片或铝箔。或铝箔。有些大块铝片表面的氧化膜也完美无损，有些大块铝片表面的氧化膜也完美无损，但要切割后才能使用，切割时形成新缺口。但要切割后才能使用，切割时形成新缺口。灼烧后的铝片氧化膜也不完整无缺。灼烧后的铝片氧化膜也不完整无缺。实验二的注意事项实验二的注意事项:、CuSO4溶液浓度不要太大。溶液浓度不要太大。（0.5mol.L-1较合适）。较合适）。、选择氧化膜完美无损的铝片做实验的步、选择氧化膜完美无损的铝片做实验的步骤（骤（3 3）。不选择新切开的小铝片。不选择灼烧）。不选择新切开的小铝片。不选择灼烧成的铝片。成的铝片。、铝片在浓硝酸中钝化的时间一定要足够、铝片在浓硝酸中钝化的时间一定要足够长久。长久。因为依据课本第页因为依据课本第页“钝化钝化12min12min后后”的的铝片，再放在铝片，再放在20mL20mL0.5mol.L0.5mol.L-1-1CuSO4CuSO4溶液中约半小溶液中约半小时后，铝片表面有明显的溶解现象，这与编者的时后，铝片表面有明显的溶解现象，这与编者的编写意图不合。编写意图不合。实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成。最困惑的是第最困惑的是第22页步骤（页步骤（2）：在另一支试管中）：在另一支试管中（1mLmol.L-1AlCl3溶液）滴加溶液）滴加2mL10%NH4F溶溶液，再滴加液，再滴加1mL3.0mol.L-1NH3.H2O溶液，边滴溶液，边滴加边振荡试管，观察实验现象。加边振荡试管，观察实验现象。实验前实验前,我对该实验现象猜测是我对该实验现象猜测是:无明显现象无明显现象.原因之一原因之一:中学阶段的铵盐均易溶于中学阶段的铵盐均易溶于水水,故故(NH(NH4 4)3 3AlFAlF6 6也易溶于水也易溶于水.原因之二原因之二:课本第课本第2121页的页的”信息提示信息提示”中有离子方程式中有离子方程式:Al:Al3+3+6F+6F-=AlF=AlF6 63-3-实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成。白色沉白色沉淀，呈淀，呈浑浊状浑浊状 我的我的实验现象：实验现象：加加NHNH4 4F F溶液后出现白色浑浊，加溶液后出现白色浑浊，加NHNH3 3.H.H2 2O O溶液后溶液后仍为白色浑浊。静置片刻，试管底部出现白色沉淀。仍为白色浑浊。静置片刻，试管底部出现白色沉淀。静置一静置一段时间段时间后的沉后的沉淀，呈淀，呈粉末状粉末状实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成 对实验现象的几个猜想与验证：对实验现象的几个猜想与验证：猜想之一猜想之一:会不会是试剂会不会是试剂NH4F和试剂和试剂AlCl3的纯的纯度不够，生成了未知名的白色沉淀度不够，生成了未知名的白色沉淀.。一般不会，但也不敢百分之百确定。一般不会，但也不敢百分之百确定。实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成。实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成 对实验现象的几个猜想与验证：对实验现象的几个猜想与验证：猜想之二猜想之二:白色沉淀会不会是（）白色沉淀会不会是（）沉沉淀？淀？因为因为NHNH4 4F F不稳定，不稳定，NHNH4 4F F受热分解成受热分解成和，而和，而与与生成生成，再与再与溶液作用生成了溶液作用生成了氢氧化铝沉淀氢氧化铝沉淀.实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成 实验验证该白色沉淀是否真的是氢氧化铝？实验验证该白色沉淀是否真的是氢氧化铝？把白色沉淀等分成两份，往其中一份加稀把白色沉淀等分成两份，往其中一份加稀盐酸，往另一份加氢氧化钠溶液，结果白色沉盐酸，往另一份加氢氧化钠溶液，结果白色沉淀都很快溶解。淀都很快溶解。该白色沉淀该白色沉淀很类似于很类似于氢氧化铝的两性，既氢氧化铝的两性，既能溶解于酸，又能溶解于碱。能溶解于酸，又能溶解于碱。实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成氢氧化氢氧化铝絮状铝絮状沉淀，沉淀，颗粒较颗粒较大大六氟铝六氟铝酸铵沉酸铵沉淀，颗淀，颗粒较小，粒较小，呈粉末呈粉末状状 能否确定该白色就是氢氧化铝呢？能否确定该白色就是氢氧化铝呢？再看一个对比实验。再看一个对比实验。实验三实验三:铝配合物的生成铝配合物的生成实验结论：实验结论：、该白色沉淀是氢氧化铝的可能性不大，很可、该白色沉淀是氢氧化铝的可能性不大，很可能是六氟铝酸铵（能是六氟铝酸铵（）。、六氟铝酸铵是一种溶解性不大的白色固体。、六氟铝酸铵是一种溶解性不大的白色固体。、六氟铝酸钠和六氟铝酸的溶解性都大于六氟、六氟铝酸钠和六氟铝酸的溶解性都大于六氟铝酸铵。铝酸铵。http:/ 最新供应最新供应 氟铝酸铵氟铝酸铵产品名称产品名称 氟铝酸铵氟铝酸铵(NH4)3AlF6)氟化铝铵氟化铝铵 分子量分子量 195.00，英文名称 Ammonium Hexafluoroaluminate，Ammonium fluoroaluminate 性状 白色或浅灰色粉末，白色或浅灰色粉末，微溶于水。微溶于水。http:/cn.made-in- 产品目录产品目录 化工化工 农药农药 杀虫剂杀虫剂 氟铝酸铵（氟化铝铵）氟铝酸铵（氟化铝铵）Ammonium Fluoroaluminate(Ammonium Aluminate Fluoride)分子式：分子式：(NH4)3AIF6：相对分子质量：相对分子质量：195.09：性质：性质：白色或浅灰色粉末。微溶于白色或浅灰色粉末。微溶于水。水。用途：用作刹虫剂，也用于陶瓷、玻璃工业及铝纤焊。用途：用作刹虫剂，也用于陶瓷、玻璃工业及铝纤焊。http:/ 首首 页页 产品类别产品类别 试剂产品。试剂产品。名名 称：氟铝酸铵称：氟铝酸铵;分子量：195.09；性性 状：白色结晶性粉末，易溶于水，状：白色结晶性粉末，易溶于水，水溶剂能腐蚀玻璃水溶剂能腐蚀玻璃。实验三的注意事项实验三的注意事项:、NH4F溶液要略过量，否则加氨水后，试溶液要略过量，否则加氨水后，试管中剩余的管中剩余的AlCl3溶液会与氨水作用后产生白色的溶液会与氨水作用后产生白色的氢氧化铝沉淀。氢氧化铝沉淀。、注意、注意NHNH4 4F F是无机毒品，注意安全。是无机毒品，注意安全。、NaOHNaOH溶液浓度不能太大。溶液浓度不能太大。实验四实验四:培养明矾晶体培养明矾晶体实验四的注意事项实验四的注意事项:、配制的明矾溶液一定要饱和，每次把母、配制的明矾溶液一定要饱和，每次把母液配成液配成3040的溶液，有利于晶核的快速长的溶液，有利于晶核的快速长大，不至于晶体在室温升高时溶解。否则晶核会大，不至于晶体在室温升高时溶解。否则晶核会被溶解。被溶解。、选取形状完整的小晶体作为晶核。、选取形状完整的小晶体作为晶核。、溶液饱和度太大产生不规则小晶体附在、溶液饱和度太大产生不规则小晶体附在原晶核之上，晶体不透明；饱和度太低，成长缓原晶核之上，晶体不透明；饱和度太低，成长缓慢或溶解。慢或溶解。谢谢！谢谢！2007年年12月月27日日