基础化学教师手册实验 2.docx
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基础化学教师手册实验2
实 验
壹 实验药品之特性及处理方法
实验一 物质的分离
一、药品特性：
1.活性碳（activecarbon）：
黑色粉末状或颗粒状的无定形碳，是一种多孔性的含碳物质，具有许多孔隙的构造，可作吸附剂，用于使物质脱色与脱臭。
2.乙醇（ethanol，C2H5OH）：
所谓优质酒精是以前在药局贩卖乙醇浓度为95％的“药用酒精”，最近变更标示为“精制”或“优质”酒精。
3.过氧化氢（Hydrogenperoxide，H2O2）：
俗称双氧水，是除水外，另一种氢的氧化物，化学性质不稳定，一般以30％或60％的水溶液形式存放；过氧化氢有很强的氧化性，市售浓度约30％。
4.二氧化锰（manganesedioxide，MnO2）：
黑色或棕色的固体，于熔点535ºC时分解，主要用途为制造干电池的成分之一，也可作为催化剂及氧化剂。
5.氯化铵（ammoniumchloride，NH4Cl）：
无色立方晶体或白色结晶，于熔点338ºC时分解，易溶于水呈弱酸性，并微溶于乙醇。
6.氢氧化钙（calciumhydroxide，Ca（OH）2）：
俗称熟石灰或消石灰，白色固体，于熔点512ºC时分解，微溶于水，其水溶液常称为石灰水，呈碱性，在空气中会因吸收二氧化碳和水等而变质。
7.盐酸（hydrochloricacid，HCl）：
学名氢氯酸，为氯化氢的水溶液，是一种强酸，具有极强的挥发性。
8.大理石（marble，CaCO3）：
原盛产于云南大理因而得名，一般是白色，主要化学成分是碳酸钙，遇盐酸产生二氧化碳，具有等粒或不等粒的变晶结构，颗粒粗细不一。
9.石蕊试纸（Litmuspaper）：
由石蕊溶液浸渍滤纸，晾干而得，是常用的试纸，为检验溶液酸碱性，最古老的方法之一。
10.广用指示剂（Universalindicator）：
其配方是将1.3克的酚酞、0.9克的溴瑞香草酚蓝、0.4克的甲基红以及0.2克的百里酚蓝，一起溶解在1升70～80％的酒精中，完全溶解后，再加少量0.1M氢氧化钠溶液，使它刚好变成绿色后使用；若需制成试纸，可再用滤纸吸取试液后，晾干即得。
二、处理方法：
1.实验用过的活性碳，倾析或过滤后，以固体废弃物处理。
2.实验用过的二氧化锰，可加蒸馏水、过滤、干燥后，留置于空的药品罐内，供重复使用。
3.实验用过的氯化铵与氢氧化钙的混合物，可加水溶解，倾析或过滤后，液体直接倒入水槽中流放掉，固体则以一般废弃物处理。
4.实验用过的大理石，可加蒸馏水、过滤、干燥后，留置于空的药品罐内，供重复使用。
5.实验用过的红糖水、墨汁与酒精可直接倒入水槽中流放掉。
实验二 硝酸钾的溶解与结晶
一、药品特性：
■硝酸钾（potassiumnitrate，KNO3）：
透明无色或白色粉末，无味，熔点334ºC，于沸点400ºC时会分解，25ºC在水中的溶解度为36克／100毫升。
二、处理方法：
■硝酸钾晶体和硝酸钾水溶液可回收，处理后再利用。
实验三 化学反应热
一、药品特性：
1.氢氧化钠（sodiumhydroxide，NaOH）：
俗称烧碱、苛性钠，白色晶体，具有强腐蚀性，易溶于水。
2.盐酸（hydrochloricacid，HCl）：
学名氢氯酸，为氯化氢的水溶液，是一种强酸，具有极强的挥发性。
3.硝酸钾（potassiumnitrate，KNO3）：
透明无色或白色粉末，无味，熔点334ºC，于沸点400ºC时会分解，25ºC在水中的溶解度为36克／100毫升。
二、处理方法：
1.中和热测定的实验后，产物为食盐水，可直接倒入水槽中流放掉。
2.硝酸钾水溶液可回收，处理后再利用。
实验四 简易的化学电池
一、药品特性：
1.硝酸钾（potassiumnitrate﹐KNO3）：
为透明无色或白色粉末﹐无味﹐为火柴头及烟火的成分﹐可用来制造黑火药﹑肥料﹑玻璃等。
2.硫酸锌（ziºCsulfate﹐ZnSO4）：
为无色斜方晶体或白色粉末﹐其七水合物（ZnSO4‧7H2O）是一种天然矿物﹐可作为农作物的锌肥﹑纺织工业中的媒染剂﹑医药催吐剂﹑收敛剂﹑杀真菌剂﹑木材和皮革防腐剂等。
3.硫酸铜（copper（II）sulfate﹐CuSO4）：
无水硫酸铜为白色粉末﹐含结晶水的五水合硫酸铜（CuSO4‧5H2O）为蓝色固体。
无水硫酸铜常被用于检验水的存在﹐硫酸铜亦可用于铜的精炼﹐与熟石灰混合可制得农药波尔多液。
4.硫酸镍（nickelsulfate﹐NiSO4）：
黄绿色结晶﹐电镀工业中﹐可作为电镀镍的原料；印染工业中﹐作为还原染料的媒染剂；医药工业中﹐为制取维生素C时氧化步骤的催化剂。
5.硝酸银（silvernitrate﹐AgNO3）：
白色晶体﹐是一种可溶性银盐﹐遇光会分解﹐具有感旋光性﹐因此其水溶液常被保存在棕色试剂瓶中。
其溶液由于含有大量银离子﹐故氧化性较强﹐并有一定腐蚀性﹐医学上用于腐蚀增生的肉芽组织﹐稀溶液用于眼部感染的杀菌剂。
二、处理方法：
上述药品﹐依实验室废弃物分类﹐硝酸钾属于碱类废液﹐其他则属于重金属类废液﹐使用完毕﹐必须分别倒入碱类废液回收桶及重金属类废液回收桶﹐再送相关单位代为处理。
贰 实验纪录、问题与讨论参考解答
实验一 物质的分离
一、实验纪录：
1.倾析：
画出倾析操作图或以文字说明，亦可以拍摄操作实图相片作答。
倾析后，固体残渣留于原烧杯中，液体则沿玻棒流入下面的烧杯中。
2.过滤：
画出甲、乙两烧杯溶液的过滤图或以文字说明，亦可以拍摄操作实图相片作答。
甲烧杯过滤后所得的滤液仍为红糖水，乙烧杯过滤后所得的滤液则为无色的糖水。
3.滤纸层析：
浮贴干的滤纸层析图。
4.集气法：
画出排水集气法、向下排气法及向上排气法，三种收集气体方法的简易图。
排水集气法
向下排气法
向上排气法
5.蒸馏：
画出蒸馏瓶中温度计插入的位置，以及使用冷凝管时，冷水与温水进出口的方向图或拍照留存。
二、问题与讨论
1.日常生活中，有哪些混合物可用倾析法分离溶液与沉淀？
答：
欲将咖啡液与咖啡渣、茶汁与茶叶渣、酸梅汤与酸梅渣等分离时，皆可用倾析法。
2.过滤时，常用的滤材有哪些？
答：
金属网、纱布网、滤纸、细砂层等。
3.滤纸的折迭法有四折滤纸与菊花形滤纸，各使用于何种情况？
答：
四折滤纸的折迭法，因其折法简单，一般过滤大都使用此种方法；而菊花形滤纸的折迭法，可加速过滤，或避免滤纸上的孔隙被溶液中的微粒所阻塞而无法流通，所以大多使用于高于室温溶液的过滤，或是溶液中含有活性碳的过滤。
4.在实验步骤二，过滤后的甲、乙两烧杯所得到的滤液，其颜色有何差别？
为什么？
答：
甲烧杯的滤液仍为红色，而乙烧杯的滤液则为无色。
因为滤纸无法分离红糖色素与水，但由于活性碳可吸附色素，使它无法通过滤纸，所以残留在滤纸上，并与无色的糖水分离。
5.层析时，除了采用长条形的滤纸外，还有哪些材料可以使用？
答：
白色粉笔、硅胶、棉纸等。
6.检验瓦斯管有无破裂的一种方法，是用肥皂水涂敷在管的外壁上，然后再打开瓦斯观察肥皂泡产生的部位，即可判断出管线破裂处。
依据上述方法推想，若想要收集瓦斯中的气体，应该采用哪种集气法较好，为什么？
答：
因为瓦斯中的气体漏出时，可将肥皂水吹成泡泡释出，表示瓦斯难溶于水，所以采用排水集气法收集瓦斯中的气体较好。
7.用集气瓶收集到的氧气与二氧化碳，为何须盖上玻璃片后正立于桌面上？
而收集氨气的试管，却是倒放于玻璃管的出口上？
答：
因为氧气与二氧化碳比空气重，收集到集气瓶后，盖上玻璃片，正立于桌面上，不易逸出。
但是氨气比空气轻，所以须倒放试管收集，以避免气体向上逸出。
8.蒸馏水应如何检验？
答：
1atm下，测沸点为100ºC者。
实验二 硝酸钾的溶解与结晶
一、实验纪录
■硝酸钾的溶解度：
1.将所测得的温度，记录在下表中：
温度（ºC）
10.5
28.1
39.2
49.7
58.5
65.0
71.6
78.3
溶解度（10毫升H2O中溶解KNO3的克数）
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
溶解度（100克H2O中溶解KNO3的克数）
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
160.0
2.画出硝酸钾溶解度与温度的关系图。
二、问题与讨论
1.加热过程中，为什么需要搅拌？
答：
使热量均匀。
2.实验所得数据与文献上的数据是否相符？
若不符，指出导致偏差的可能原因。
答：
大致上符合，当加热硝酸钾的水溶液时，会有部分水分蒸发，导致后几根试管的实验偏差值较大。
※硝酸钾溶解度的参考数值及关系图：
温度（ºC）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
溶解度（100克H2O中溶解KNO3的克数）
13.9
21.9
31.6
45.3
61.3
－
106
－
167
203
245
实验三 化学反应热
一、实验纪录
（一）中和热的测定：
1.1.0M盐酸100.0毫升的温度：
20 ºC
2.1.0M氢氧化钠溶液100.0毫升的温度：
20 ºC
3.平均温度T1＝ 20 ºC
4.酸碱中和经过的时间∆t及温度变化
时间∆t（秒）
0
15
30
45
60
75
90
105
120
混合后的温度T2（ºC）
20.0
21.6
22.7
23.4
24.3
25.5
26.0
26.5
26.5
温度变化量∆T＝T2－T1（ºC）
0
1.6
2.7
3.4
4.3
5.5
6.0
6.5
6.5
5.内容物的质量＝ 200.0 克（设水溶液的比重为1）
6.内容物所释出的热量＝内容物的质量×比热×∆T＝ 5434.0 焦耳
（假设内容物的比热为4.18焦耳∕克ºC，∆T取表格中纪录的最大值）
7.反应热∆H＝－（内容物所释出的热量）＝ －5434.0 焦耳＝ －5.434 千焦
8.盐酸与氢氧化钠水溶液的摩尔中和热＝
＝ －54.34 千焦∕摩尔
（二）溶解热的测定：
1.硝酸钾的质量＝ 5.05 克（分子量：
KNO3＝101）
2.溶解时的初温T1＝ 20.0 ºC
3.溶解经过时间∆t及温度变化
时间∆t（秒）
0
15
30
45
60
75
90
105
120
溶解后的温度T2（ºC）
20.0
18.7
17.9
17.4
17.0
16.6
16.3
16.1
16.1
温度变化量∆T＝T2－T1（ºC）
0
－1.3
－2.1
－2.6
－3.0
－3.4
－3.7
－3.9
－3.9
4.内容物的质量＝ 105.05 克
5.内容物所吸收的热量＝内容物的质量×比热×∆T＝ －1712.5 焦耳
（假设内容物的比热为4.18焦耳∕克ºC，∆T取表格中纪录的最大值）
6.反应热∆H＝－（内容物所吸收的热量）＝ 1712.5 焦耳＝ 1.7125 千焦
7.硝酸钾的摩尔溶解热＝
＝ 34.25 千焦∕摩尔
二、问题与讨论
1.为何采用保丽龙杯制作卡计？
答：
因为保丽龙是很好的绝热体，而若使用双套杯，则两杯中间为空气，隔热效果更好。
在多数的化学实验过程中，杯子所吸收或放出微量的热，是可忽略的。
因此，温度变化可视为仅由杯内反应过程中，所产生与传递热量而导致的结果。
2.酸碱中和是吸热或放热反应？
答：
因为酸碱中和会使水温升高，故知其为放热反应。
事实上，所有的酸碱中和皆为放热反应。
3.固体溶解一定是吸热反应吗？
答：
硝酸钾的溶解会使水温降低，故知其为吸热反应。
但是，也有些固体的溶解是放热反应。
实验四 简易的化学电池
一、实验纪录：
烧杯
烧杯
三用电表的读数
烧杯
烧杯
三用电表的读数
A
B
0.53V
B
C
0.57V
A
C
1.10V
B
D
1.03V
A
D
1.56V
C
D
0.46V
注：
此纪录之数据为理论数据﹐实际数值会略小于理论数据。
二、问题与讨论：
1.在本实验中﹐为什么要用砂纸将金属电极及石墨棒的表面磨亮？
答：
为了除去附着在金属电极及石墨棒表面的杂质。
2.在本实验中﹐是否可用硫酸钠﹑硝酸铵等其他盐类代替硝酸钾？
答：
可以﹐只要是不会参与反应的易溶性盐类即可。
3.在步骤5.中﹐三用电表的读数是否为0？
为什么？
答：
是﹐此时盐桥尚未置入﹐未形成通路﹐故读数为0。
4.在步骤6.中﹐三用电表的读数是否为0？
为什么？
答：
不是﹐此时盐桥已置入﹐整个装置形成通路﹐故读数不为0。
5.D烧杯中的电极﹐为何可用碳棒代替银片？
答：
因银片价格较高﹐而其功用仅是用来传递电子﹐并不参与反应﹐故可用石墨棒代替银片。
6.在锌铜电池（A与C）中﹐哪一个电极可用石墨棒取代？
答：
铜片。
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