第二节　基本原理实验

实验2-7　水合硫酸铜中结晶水的测定

Ⅰ　热重法

一、实验目的

了解结晶水合物中结晶水含量的测定原理和方法；掌握干燥器等仪器的使用；学习沙浴加热、恒重等基本操作。

二、实验用品

仪器：坩埚，坩埚钳，泥三角，干燥器，铁架台，铁圈，温度计（300℃），沙浴盘，酒精喷灯，分析天平。

固体试剂：CuSO4·5H2O。

三、实验原理

当五水合硫酸铜晶体受热时，随温度升高按下列反应逐步脱水：

温度超过650℃时，CuSO4开始分解：

利用CuSO4·5H2O的上述性质，控制加热温度在260～280℃，脱去全部结晶水，根据脱水前后样品质量的变化，从而计算出结晶水的含量。

四、基本操作

干燥器的使用　干燥器是一种具有磨口盖子的厚质玻璃器皿，磨口上涂有一层凡士林，使其能很好地密合。底部放适当的干燥剂，上面有洁净的带孔瓷板，用于放置坩埚和称量瓶等，见图2-45。使用干燥器前应用干的洁净抹布擦净内壁和瓷板，一般不用水洗，以免不能很快干燥。按图2-46的方法放入干燥剂。干燥剂应装至干燥器下室一半为宜，太多容易污染坩埚。开启干燥器时，应用左手按住下部，右手握住盖的圆顶，向前小心推开器盖，见图2-47。取下盖时，应倒置在安全处。放入物体后，应及时加盖。加盖时，要拿住盖上圆顶，平推盖严。当放入温热的坩埚时，应将盖留一缝隙，稍等几分钟再盖严。也可前后推动器盖稍稍打开2～3次。搬动干燥器时，应用两手的拇指按住盖子，以防盖子滑落。

五、实验内容

1.恒重坩埚

将一洁净的坩埚置于泥三角上，小火烘干后，用氧化焰灼烧至红热，稍冷后（但要高于室温），用坩埚钳将其移入干燥器中，冷却至室温（注意：热坩埚放入干燥器后，一定要在短时间内将干燥器盖子打开1～2次，以免内部压力降低，难以打开盖子）后取出，用分析天平称量。然后重复以上操作，直至恒重。

2.CuSO4·5H2O脱水

（1）将2.0～2.5g研细的CuSO4·5H2O晶体粉末，均匀铺在已恒重的坩埚底部，再用分析天平准确称量，记录称量结果。

（2）将已称量的装有CuSO4·5H2O晶体粉末的坩埚置于沙浴盘中，使其3/4体积埋入沙内。在靠近坩埚的沙浴中插入一支量程为300℃的温度计，其末端应与坩埚底部大致处于同一水平。

（3）先加热沙浴至约210℃，再慢慢升温至280℃左右，控制沙浴温度在260～280℃之间，当粉末由蓝色全部变为白色时停止加热，将坩埚移入干燥器内，冷却至室温后，用软纸将坩埚外壁的沙尘揩干净，在分析天平上称量坩埚和脱水硫酸铜的总质量，记录数据。

（4）重复以上操作，直到恒重（本实验要求两次称量之差≤0.001g）。实验后将无水硫酸铜倒入回收瓶中。

3.数据记录与处理

CuSO4·5H2O的质量m1=_______g；

CuSO4·5H2O的物质的量n1=m1/249.7g·mol-1=_______mol；

CuSO4的质量m2=_______g；

CuSO4的物质的量n2=m2/159.6g·mol-1=_______mol；

结晶水的质量m3=m1-m2=_______g-_______g=_______g；

结晶水的物质的量n3=m3/18.0g·mol-1=_______mol；

n（CuSO4）:n（H2O）=___:___；

水合硫酸铜的化学式_______。

六、思考题

1.在五水合硫酸铜结晶水的测定中，为什么沙浴加热并控制温度在280℃左右？

2.加热后的坩埚能否未冷却至室温就去称量？

3.为什么要进行重复的灼烧操作？

Ⅱ　碘量法

一、实验目的

掌握碘量法测定水合硫酸铜结晶水含量的原理；进一步熟练和巩固滴定操作；练习并掌握分析天平的使用和精确称量操作。

二、实验用品

仪器：分析天平（精度0.0001g），碱式滴定管（50.00mL），锥形瓶（250mL）。

固体药品：水合硫酸铜。

液体药品：1mol·L-1H2SO4溶液，10％KI溶液，0.1mol·L-1标准Na2S2O3溶液，0.5％淀粉溶液，10％KSCN溶液。

三、实验原理

溶液中CuSO4与KI反应：

I2与Na2S2O3反应：　　

因所取水合硫酸铜物质的量与滴定消耗的Na2S2O3的物质的量相同，所以根据滴定时所消耗的标准Na2S2O3溶液的体积和浓度，以及水合硫酸铜的质量就可求算其摩尔质量，进而求出结晶水的含量。

假定水合硫酸铜的化学组成为CuSO4·xH2O，质量为mg，滴定所用标准Na2S2O3溶液的浓度为c（mol·L-1），消耗体积为V（mL），则水合硫酸铜的物质的量n为：

水合硫酸铜的摩尔质量M为： 　　

而　　M=M（CuSO4）+x·M（H2O）=159.60+18.015x

　　 则 　　

四、实验步骤

准确称取水合硫酸铜晶体0.4～0.6g于250mL锥形瓶中，加入5mL1mol·L-1H2SO4和60mL蒸馏水使之完全溶解，加入约10mL10％KI溶液，立即用标准Na2S2O3溶液滴定至浅黄色，然后再加入5mL淀粉溶液，摇匀后继续滴定至呈浅蓝色，加入10mL10％KSCN溶液，振荡数秒后再用标准Na2S2O3溶液滴定至蓝色恰好消失即为终点，此时溶液为浅灰色或白色悬浊液。平行滴定2份。

五、数据记录与处理

注意：由于碘有挥发性，且碘离子有还原性，所以滴定过程应尽可能快速进行。由于CuI对I2有一定的吸附作用，加入KSCN的目的是转化为溶解度更小的CuSCN，减小对I2的吸附。因KSCN具有还原性，所以不能过早加入。

六、思考题

1.哪些因素影响硫酸铜结晶水的含量？

2.实验中为什么要加入过量的KI溶液？

实验2-8　镁相对原子质量的测定

一、实验目的

了解置换法测定镁的相对原子质量的原理和方法，掌握理想气体状态方程式和气体分压定律。学会正确使用量气管和检验仪器装置气密性的方法。学习气压计的使用。

二实验用品

仪器：天平，量气管（可用50mL碱式滴定管代替），气压计，长颈玻璃漏斗，试管（15mm×150mm），铁架台，蝶形夹。

固体药品：镁条。

液体药品：H2SO4（3mol·L-1）。

材料：砂纸，带有玻璃管的小胶塞，胶管。

三、实验原理

金属镁能从稀硫酸中置换出H2：

将已知质量的镁条与过量稀硫酸作用，在一定温度和压力下，可置换出一定体积的氢气（含水蒸气）。测得氢气的体积，根据理想气体状态方程式（近似看成理想气体）就可以计算出氢气的物质的量：

从化学反应方程式可知产生氢气的物质的量等于与酸作用的镁的物质的量，镁的物质的，由于n1=n2，可计算镁的相对原子质量：

式中，M为Mg的摩尔质量；m为镁条的质量；为氢气的分压（环境压力减去该温度下水的饱和蒸气压）；V为氢气和水蒸气的混合体积；T为实验室热力学温度。

四、实验内容

1.准备镁条

截取长度约3cm的两段镁条，用细砂纸擦去镁条表面的氧化膜，直到表面全部露出金属光泽。在分析天平上准确称其质量（要求每份质量均在0.0300～0.0350g之间）。

2.安装仪器

（1）按图2-48装配好仪器并排出气泡。松开试管的塞子，由长颈漏斗往量气管内注水至略低于量气管“0.00”刻度的位置；将漏斗移近量气管的“0.00”刻度处，漏斗中水的液面应在漏斗颈中，不要太高以预留出气体逸出后所需空间。上下移动漏斗使量气管和胶管内的气泡逸出。

（2）检查装置气密性。将试管的塞子塞紧，固定漏斗，使漏斗与量气管之间存在一定液面差，保持2～3min，如果量气管中水面只在开始时稍有移动，以后即保持不变，表明装置不漏气；如果液面持续变化直至两液面水平，说明装置漏气，需要检查各接口是否严密，重新安装，直到不漏气为止。

3.装入镁条和稀硫酸

取下试管，使量气管内液面保持在刻度“0.00～5.00mL”范围内，用一长颈漏斗伸入试管底部，将4mL浓度为3mol·L-1的稀硫酸注入试管（注意勿使酸沾在试管内壁的上部），把镁条用水稍微湿润后贴在试管内壁并确保镁条不与酸接触。将试管倾斜固定在铁架台上，塞紧胶塞，再次检查装置气密性。把漏斗移近量气管，使两边液面处于同一水平面，记下量气管中的液面刻度。

4.开始反应

把试管底部略抬高（或小心转动试管），让镁条与酸接触直至落入酸中，这时反应产生的H2进入量气管中，把管中的水压入漏斗内，为防止管内压力过大造成漏气，在管内液面下降的同时向下移动漏斗，使其液面与管内液面基本保持在同一水平面。

镁条反应完后，待试管冷至室温（约10min），将漏斗移近量气管，使两者液面处于同一水平面，记下量气管的刻度。稍等2～3min，记录液面读数。多次读数，直至两次读数相等，说明管内温度与室温相同。

5.记录数据

记录好量气管初始和反应完毕后的两次数据，读取实验室气压计的温度、压力数据。

6.用第二根镁条重复以上实验。

五、数据记录和结果处理

六、实验作业和思考题

1.检查实验装置是否漏气的原理是什么？你知道哪些检查仪器气密性的方法？

2.讨论下列情况对实验结果有何影响？

①量气管内气泡没有赶净；

②反应过程中实验装置漏气；

③金属表面氧化物未除净；

④装酸时，酸沾到了试管内壁上部，使镁条提前接触到了酸；

⑤记录液面读数时，量气管和漏斗的液面不在同一水平面；

⑥反应过程中，从量气管压入漏斗的水过多，造成水从漏斗中溢出；

⑦量气管中，气体温度没有冷却到室温就读取量气管刻度。

3.提高本实验准确程度的关键何在？

七、附注

1.在反应过程中试管塞上的玻璃管与量气管之间的连接胶管可能折叠或扭转，妨碍气体顺利到达量气管内，导致试管内压力增大，塞子崩开，实验失败。

2.大气压力

包围在地球表面的大气层，以其本身的重量对地球表面产生一定的压力，称为大气压力。在纬度45°的海平面，当温度为0℃时，气压为101.325kPa，称为一个大气压或一个标准大气压。气压的国际法定计量单位是帕（斯卡），符号用Pa表示。

标准大气压1atm=101325Pa=101.325kPa

不同海拔高度的地区，大气的压力显著不同。海拔高度越高，大气的压力越低。

环境大气压力可由实验室装备的气压计读出。实验室用气压计型号不同，传统的有定槽水银气压计，即福廷式气压计，现多用数字气压计，如DYM-3A型、DP-A（YWS）型等。在老师的指导下正确读取环境大气压力。

实验2-9　二氧化碳相对分子质量的测定

一、实验目的

了解利用气体相对密度法测定二氧化碳相对分子质量的原理和方法；学会使用启普发生器，掌握制备、净化和收集二氧化碳气体的操作；进一步熟悉分析天平和气压计的使用。

二、实验用品

仪器：电子天平，启普发生器，台秤，洗气瓶，锥形瓶（250mL）。

固体药品：大理石（颗粒）。

液体药品：HCl（6mol·L-1），H2SO4（浓），NaHCO3（饱和）。

材料：玻璃棉，玻璃导管，橡胶塞，胶管，橡皮筋。

三、实验原理

根据阿伏加德罗定律，同温、同压、同体积的气体物质的量相同。所以在同温同压下，只要测定相同体积的两种气体的质量，若其中一种气体的相对分子质量为已知，即可求另一种气体的相对分子质量。本实验是把同体积的二氧化碳与空气（平均相对分子质量为29.0）的质量相比，二氧化碳的相对分子质量可根据下式计算：

式中，和m空气分别为测得的二氧化碳和空气的质量。

四、实验内容

1.按图2-49装好气体的发生、净化和收集装置。打开启普发生器的旋塞，使反应开始，持续5min以赶出仪器中的空气。然后关闭旋塞备用。注意：两个洗气瓶中的溶液以浸过导气管口1～1.5cm为宜，否则压力太大会使启普发生器停止反应。

2.取一个洁净、干燥的250mL锥形瓶，选合适的塞子塞紧，用圆珠笔在锥形瓶口与塞子接触部位画一条线，以标记塞子的位置，每次操作都塞到这一位置。注意：在此后的操作中不要用手直接触摸锥形瓶，应垫上洁净的纸片再拿锥形瓶。

3.在电子天平上准确称量“锥形瓶+塞子+空气”的质量之和m1，称准到第四位小数。

4.将锥形瓶的塞子放在一干净的纸片上。把导气管插入锥形瓶底部，打开启普发生器的旋塞，收集CO2气体1～2min（注意：CO2的流速不宜过小，若气流不足，通气时间过长，反而不易装满二氧化碳。产生CO2的速度与使用的CaCO3有关，可通过洗气瓶的鼓泡情况观察CO2的生成速度）。然后缓慢取出导气管，用原塞子塞紧瓶口（注意：应与原来塞入瓶口的位置相同）。在电子天平上准确称量“锥形瓶+塞子+CO2”的质量m2。

5.重复4的操作，直至两次称重相差不超过1mg。

6.向锥形瓶中注满水，然后将瓶塞塞至记号位置（必要时将一细金属丝放入瓶口，按压橡胶塞放出多余的水后再抽出金属丝。切勿直接用力按压，以防将锥形瓶压碎），用吸水纸擦干瓶外各处的水，在台秤上称其质量m3。将实验结果记录在表2-4中。

五、数据记录与结果处理

六、思考题

1.用启普发生器制取CO2时，为什么产生的气体要通过NaHCO3溶液和浓H2SO4，顺序能否颠倒？

2.为什么充满CO2的锥形瓶和塞子的质量用分析天平称量，而充满水的锥形瓶和塞子的质量可以在台秤上称量？

3.下列因素对实验结果有何影响？

①锥形瓶中空气未完全被CO2赶净；

②盛CO2的锥形瓶的塞子位置不固定；

③启普发生器制备出的CO2净化不彻底。

七、附注

本实验的难点在于所收集气体的质量重复性差，如果几次相差太大，就应停下来检查方法是否正确：（1）天平是否正常？（2）收集气体时气体发生的速度是否太慢？（3）导管取出时是否太快？（4）锥形瓶的拿取是否用纸条？塞子是否放在洁净的地方？（5）上一次收集完气体后导管放在哪儿了，是否洁净？检查以上注意点后，两次实验就能得到重复性较好的数据。

实验2-10　凝固点降低法测摩尔质量

一、实验目的

掌握凝固点降低法测定溶质摩尔质量的原理和方法，加深对稀溶液依数性的认识；巩固移液管和分析天平的使用，学习精密温度计的使用。

二、实验用品

仪器：分析天平，精密温度计（量程为0～50℃，分度值为0.1℃），搅拌棒，移液管（25mL），大试管，大烧杯。

固体药品：萘。

液体药品：苯。

材料：冰，试管塞。

三、实验原理

难挥发非电解质稀溶液的凝固点下降值与溶液的质量摩尔浓度（b）成正比：

　　 （2-1） 　　

式中，ΔTf为凝固点降低值；为纯溶剂的凝固点；Tf为溶液的凝固点；Kf为溶剂的摩尔凝固点降低常数（单位为K·kg·mol-1）。式（2-1）可表示为

　　 （2-2） 　　

式中，m1和m2分别为溶液中溶剂和溶质的质量（单位为g）；M为溶质的摩尔质量。将式整理可得

　　 （2-3） 　　

通过实验测得溶剂和溶液的凝固点，求得ΔTf，即可根据式（2-3）计算溶质的摩尔质量M。

凝固点的测定可采用过冷法。将纯溶剂逐渐降低至过冷，促其结晶。当晶体生成时，放出凝固热，使体系温度保持相对恒定，直至全部凝成固体后温度才会再下降。相对恒定的温度即为该纯溶剂的凝固点（见图2-50）。

图2-51是溶液的冷却曲线，它与纯溶剂的冷却曲线有所不同。当溶液达到凝固点时，随着溶剂成为晶体从溶液中析出，溶液的浓度不断增大，其凝固点会不断下降，所以曲线的水平段向下倾斜。可将斜线反向延长使与过冷前的冷却曲线相交，交点的温度即为此溶液的凝固点。

为了保证凝固点测定的准确性，每次测定要尽可能控制在相同的过冷程度。

四、实验内容

1.纯苯凝固点的测定

实验装置如图2-52。用干燥移液管吸取25.00mL苯置于干燥的大试管中，插入温度计和搅拌棒，调节温度计高度，使水银球距离试管底1cm左右，记下苯液的温度。然后将试管插入装有冰水混合物的大烧杯中（试管液面必须低于冰水混合物的液面）。开始记录时间并上下移动试管中的搅拌棒，每隔30s记录一次温度。当冷至比苯的凝固点（5.4℃）高出1～2℃时，停止搅拌，待苯液过冷到凝固点以下约0.5℃再继续搅拌。当开始有晶体出现时，由于有热量放出，苯液温度将略有上升，然后一段时间内保持恒定，一直记录至温度明显下降。

2.萘-苯溶液凝固点的测定

在分析天平上称取纯萘1～1.5g（精确至0.01g），倒入装有25.00mL苯的大试管中，插入温度计和搅拌棒，用手温热试管并充分搅拌，使萘完全溶解。按上述实验方法和要求，测定萘-苯溶液的凝固点。回升后的温度并不像纯苯那样保持恒定，而是缓慢下降，一直记录到温度明显下降。

五、数据记录及结果处理

1.求纯苯和萘-苯溶液的凝固点

（1）纯苯

（2）萘-苯溶液

2.萘摩尔质量的计算

由式（2-3）计算萘的摩尔质量M。

六、思考题

1.为什么纯溶剂和溶液的冷却曲线不同？如何根据冷却曲线测定凝固点？

2.测定凝固点时，大试管中的液面必须低于还是高于冰水浴的液面？当溶液温度在凝固点附近时为何不能搅拌？

3.严重的过冷现象为什么会给实验结果带来较大的误差？

4.实验中所配的溶液浓度太浓或太稀会给实验结果带来什么影响？为什么？

七、附注

实验2-11　过氧化氢分解热的测定

一、实验目的

了解测定反应热效应的一般原理和实验方法，测定过氧化氢稀溶液的分解热；学习精密温度计、秒表的使用，练习用作图法进行数据处理。

二、实验用品

仪器：温度计两支（量程为0～50℃、分度值为0.1℃的精密温度计和量程为100℃的普通温度计），保温杯，量筒，烧杯，秒表。

固体药品：二氧化锰。

液体药品：H2O2（0.3％）。

材料：泡沫塑料塞，吸水纸。

三、实验原理

过氧化氢浓溶液在温度高于150℃或混入Fe2+、Cr3+等金属离子时，由于这些离子的催化作用，会发生爆炸性分解：

但在常温且无催化性杂质存在的情况下，过氧化氢相当稳定。对于过氧化氢稀溶液来说，升高温度或加入催化剂，都不会引起爆炸性分解，其分解反应速率适中且进行得较彻底。可设计以下实验来测定过氧化氢的分解热。

本实验以二氧化锰为催化剂，用保温杯式简易量热计测定过氧化氢稀溶液的催化分解反应热效应。

保温杯式简易量热计如图2-53所示，包括普通保温杯，自制泡沫塑料塞，中心插一分度值为0.1℃，量程为0～50℃的精密温度计。

在一般的测定实验中，溶液的浓度很稀，因此溶液的比热容（符号caq，为1g物质升温1℃所需热量）近似等于溶剂的比热（csolv），并且溶液的质量maq近似地等于溶剂的质量msolv。整个量热系统的热容C（系统升温1℃所需热量）表示为：

C=caqmaq+Cp≈csolvmsolv+Cp

式中，Cp为量热计（包括保温杯、温度计等部件）的热容。

化学反应放出的热量使量热计和反应液的温度都升高。要测定整个量热系统的热容C，就得分别测定量热计和溶液的热容。本实验采用的稀过氧化氢水溶液，可认为与水的比热容近似相等，所以量热系统的热容C近似为溶剂的热容与量热计的热容之和，表示为：

式中，为水的比热容，为4.184J·g-1·K-1；是水的质量，在室温附近水的密度约等于1.00g·mL-1，因此（水的体积）。而量热计的热容Cp可用下述方法测得：

往盛有质量为m的水（温度为T1）的量热计装置中，迅速加入相同质量的热水（温度为T2），测得混合后的水温为T3，则

量热计得热=（T3-T1）Cp

根据热量平衡原理，热水失热减去冷水得热等于量热计得热

　　 则 　　

严格地说，简易量热计并非绝热体系。因此，在测量温度变化时会遇到一些问题，如当冷水温度上升时，体系和环境已发生了热量交换，使得实验很难观测到最高温度点。通过数据处理，用作图外推法可消除这一误差。根据实验所测数据，以温度对时间作图，在所得各点间作一最佳直线AB，延长BA与纵轴相交于C，C点所表示的温度就是体系上升的最高温度（见图2-54）。如果量热计的隔热性能好，在温度升到最高点时，数分钟内温度并不下降，则不用作图外推法处理，直接读出最高温度即可。

实验数据处理时的作图方法如下：

①选取坐标轴　选择适当比例的坐标纸，画两条相互垂直的直线，分别为横坐标和纵坐标，以自变量为横坐标，应变量为纵坐标。坐标轴需标明所代表的变量和单位。

②标注坐标点　根据数据的两个变量确定坐标点，符号可用“·”或“Δ”等符号表示。

③画线　用光滑的曲线（或直线）连接坐标点，这条曲线要能通过较多的点。没有被连上的点，也要均匀分布在曲线的两边。

应当指出的是，由于过氧化氢分解时有氧气放出，所以本实验的反应热ΔH，不仅包括体系内能的变化，还应包括体系对环境所作的膨胀功，但因后者所占的比例很小，在近似测量中，通常可忽略不计。

四、实验内容

（一）测定量热计热容

按图2-53装配好量热计装置。保温杯盖用泡沫塑料，杯盖上的小孔要比温度计直径稍大，以便使产生的氧气逸出（不必刻意扩大温度计插孔，泡沫塑料塞本身就不会很严密）。为了不使温度计与杯底接触，避免损坏温度计或保温杯内胆，在温度计上套一胶圈，避免温度计滑脱。测量溶液温度时，温度计的位置以碰不到保温杯底为宜。

为了减小实验误差，两支温度计要先进行校正，方法是，把保温杯上的温度计和另一支温度计（测热水温度用）放在同一盛冷水的烧杯中，静置片刻，以某一支温度计的读数为标准，另一支温度计计数时加上校正值即可。

两个人一组，准备工作做好后，一人负责温度计读数，另一人负责读秒表并记录。

用量筒量取50mL的水倒入干净的保温杯中，盖好塞子，用双手握住保温杯轻轻摇动（尽量不使液体溅到塞子上）。几分钟后，精密温度计的温度若连续2～3min不变，记下温度T1。

再量取50mL水倒入100mL烧杯中，加热至高于T120℃左右。用精密温度计准确记录热水温度T2。迅速将温度为T2的热水倒入保温杯中，盖好塞子后边摇动边读取温度，另一同学同时按动秒表记录时间（注意时间是连续的，一定要准确记录对应时间的温度值，为作图提供准确数据），开始每隔约10s记录一次，记录3～4次后，当温度变化较慢时，可约20s记录一次，直到体系温度不再下降为止。

重复实验时要把保温杯用自来水冲凉，并用吸水纸擦干，以免影响Cp测定的准确性。

（二）测定过氧化氢稀溶液的分解热

取100mL已知准确浓度的过氧化氢溶液，倒入保温杯中，塞好塞子，缓缓摇动保温杯，用精密温度计观测温度3min，当溶液温度不变时，记下温度，迅速加入约0.5g研细过的二氧化锰粉末，盖好塞子后，立即摇动保温杯，同时按动秒表，记录温度计读数和时间（与上面操作相同）。若相当一段时间（例如3min）内温度最高点保持不变，可视为该反应达到的最高温度，若温度不断下降就需用外推法求出反应的最高温度。

为保证实验的成功率，实验前要熟悉秒表和温度计的使用。因为要连续准确记录温度和时间的对应值，所以要练习秒表和温度计的水银柱跑动时快速准确读数。实验时，要边摇动保温杯，边读数，同时还要控制时间节奏。可以多练几次测定量热计热容，技术熟练后再测分解热。两个人一组配合好，是实验成功的关键。

（三）数据记录和处理

1.量热计装置热容Cp的计算

2.分解热的计算

由于过氧化氢稀溶液的密度和比热容与水的近似相等（水的密度为1.00g·mL-1），所以：

Q=CpΔT+4.184VaqΔT=（Cp+4.184Vaq）ΔT

式中，caq为过氧化氢的物质的量浓度。过氧化氢分解热实验值与理论值的相对百分误差应在±10％以内（理论值可由标准摩尔生成焓来计算）。

五、思考题

1.实验中二氧化锰的作用是什么？MnO2对反应所放出的总热量有无影响？

2.分析本实验结果产生误差的原因，你认为影响本实验结果的主要因素是什么？

六、附注

1.过氧化氢溶液（约0.3％，相当于物质的量浓度0.088mol·L-1）使用前可用碘量法或高锰酸钾准确测定其浓度。

2.二氧化锰要尽量研细，并在110℃烘箱中烘1～2h后，保存于干燥器中待用。

3.一般市售保温杯的容积为250mL左右，故过氧化氢的实际用量可取150mL为宜。为了减少误差，应尽可能使用较大的保温杯（例如400mL或500mL的保温杯），取用较多量的过氧化氢做实验（注意此时MnO2的用量亦应相应按比例增加）。

4.重复实验时，一定要使用干净的保温杯，保温杯温度要冷却至室温。

实验2-12　化学反应速率和活化能

一、实验目的

测定过二硫酸铵与碘化钾反应的反应速率，并计算反应级数、反应速率常数和反应的活化能；掌握浓度、温度和催化剂对反应速率影响的规律；学习正确使用秒表和温度计。

二、实验用品

仪器：烧杯，大试管，量筒，秒表，温度计，酒精灯。

液体药品：（NH4）2S2O8（0.20mol·L-1），KI（0.20mol·L-1），Na2S2O3（0.01mol·L-1），KNO3（0.20mol·L-1），（NH4）2SO4（0.20mol·L-1），Cu（NO3）2（0.020mol·L-1），淀粉溶液（0.2％）。

材料：冰。

三、实验原理

在水溶液中，过二硫酸铵与碘化钾发生如下反应：

或写成：

　　 （2-4） 　　

根据速率方程，该反应的反应速率可表示为：

式中，v表示在此条件下反应的瞬时速率，若和c（I-）是起始浓度，则v表示起始速率；k是反应速率常数，m与n之和为反应级数。

实验能测定的速率是在一段时间Δt内反应的平均速率，如果在Δt时间内浓度的改变为），则平均速率为：

本实验在Δt时间内反应物浓度的变化很小，则可近似地用平均速率代替起始速率，即：

为了能够测出反应在Δt时间内浓度的改变值，需要在混合（NH4）2S2O8和KI溶液的同时，加入一定体积已知浓度的Na2S2O3溶液和淀粉（指示剂）溶液。这样在反应（2-4）进行的同时，也进行着如下反应：

　　 （2-5） 　　

反应（2-5）进行得非常快，几乎瞬间完成，而反应（2-4）却慢得多。于是由反应（2-5）生成的立刻与Na2S2O3反应，生成了无色的和I-。当Na2S2O3耗尽，由反应（2-4）生成的就与淀粉作用，使溶液呈现蓝色。因此溶液中蓝色的出现即为Na2S2O3反应完的标志。

由反应（2-4）和反应（2-5）的关系可以看出，浓度减少的量等于浓度减少量的一半，所以SO在Δt时间内的减少量可以从下式求得：

这样，只要记下从反应开始到溶液出现蓝色所需要的时间（Δt），就可以求算在各种不同浓度下的反应速率。

四、实验内容

1.浓度对化学反应速率的影响

实验前首先将干净的量筒和滴管定位在表2-6所示的六种溶液的边上，不可混淆。依次按表中实验编号进行实验。如1号实验，分别量取20.0mL0.20mol·L-1KI溶液、4.0mL0.010mol·L-1Na2S2O3溶液和2.0mL0.2％淀粉溶液，均倒入100mL烧杯中混匀。最后用量筒量取20.0mL0.20mol·L-1（NH4）2S2O8溶液迅速倒入烧杯中，同时按动秒表并用玻璃棒不断搅动溶液。当溶液刚一出现蓝色时，立即按停秒表，将反应时间和室温记入表2-5中。

用同样方法，按表2-5中的用量依次进行编号2～5的实验。注意加其他试剂的前后顺序无所谓，只有最后加入（NH4）2S2O8时才启动反应。

2.温度对化学反应速率的影响

按表2-5实验4中的用量，把KI、Na2S2O3、KNO3和淀粉溶液加到烧杯中，把（NH4）2S2O8溶液加到一只大试管中，然后将烧杯和大试管同时放在冰水浴中冷却，待两种试液的温度均冷却到低于室温10℃时，把试管中的（NH4）2S2O8溶液迅速加到盛KI等混合液的烧杯中，同时立即计时并搅拌溶液，注意保持温度。当溶液刚出现蓝色时迅速按停秒表，将反应时间和温度记入表2-6（编号6中）。

用热水浴在高于室温10℃下重复上述实验，将数据填入表2-6（编号7）中。

3.催化剂对化学反应速率的影响

按表2-5中实验4的用量，把KI、Na2S2O3、KNO3和淀粉溶液加到烧杯中，再滴入2滴0.020mol·L-1Cu（NO3）2溶液（催化剂）搅匀，然后迅速加入（NH4）2S2O8溶液，同时计时和搅拌，至溶液刚出现蓝色时为止。将此实验的反应速率与表2-5中实验4的反应速率进行比较，可得出什么结论？

总结以上三部分的实验结果，说明浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。

五、数据处理

1.反应级数和反应速率常数的计算

反应速率表达式　　

两边取对数得：　　

当固定c（I-）浓度不变时，以lgv对作图，可得斜率为m的一条直线，这样就可求得m值。同理，将浓度固定不变，以lgv对lgc（I-）作图，可求出n值。（m+n）即为此反应的级数。

将求得的m和n值代入式，即可求得反应速率常数k值。将数据填入表2-7中。

2.反应活化能的计算

由阿仑尼乌斯公式，反应速率常数k与反应温度T有下面的关系式：

式中，Ea为反应活化能；R为气体常数，8.314J·mol-1·K-1；T为热力学温度；A是指前因子（对同一反应，A值不变）。测出几个不同温度下的k值，以lgk对1/T作图，可得一直线，其斜率，计算出Ea。将数据填入表2-8中。

六、思考题

1.实验中为什么要必须迅速加入（NH4）2S2O8溶液？

2.Na2S2O3溶液的用量多少，对实验结果有什么影响？

3.本实验为什么可以由反应溶液出现蓝色的时间长短来计算反应速率？溶液出现蓝色后反应是否就终止了？

4.若先加（NH4）2S2O8溶液，后加KI溶液，对实验结果有何影响？

七、附注

1.为了使每次实验中溶液的离子强度和总体积保持不变，在进行编号2～5的实验中所减少的KI或（NH4）2S2O8的用量可分别用0.20mol·L-1KNO3和0.20mol·L-1（NH4）2SO4溶液来补足。

2.本实验对试剂有一定的要求。KI溶液应为无色透明溶液，不能用有I2析出的浅黄色溶液。（NH4）2S2O8溶液久置易分解，因此要用新配制的。如所配制的（NH4）2S2O8溶液的pH小于3，表明固体过二硫酸铵已有分解，不适合本实验使用。

3.在做温度对化学反应速率影响的实验时，如果室温低于10℃，可将温度条件改为室温、高于室温10℃和高于室温20℃三种温度下进行。

实验2-13　平衡常数的测定

一、实验目的

通过测定的平衡常数，加深对化学平衡、平衡常数以及化学平衡移动的认识；巩固滴定操作。

二、实验用品

仪器：量筒（100mL、200mL），锥形瓶（250mL），吸量管（10mL），移液管（50mL），碱式滴定管，滴定管夹，碘量瓶（100mL、250mL），吸耳球。

固体药品：碘。

液体药品：Na2S2O3标准液（0.0050mol·L-1），KI（0.0100mol·L-1、0.0200mol·L-1），淀粉溶液（0.2％）。

三、实验原理

对化学平衡，化学平衡常数，[I-]、[I2]、是平衡时的浓度。

严格地说，上式中的各项应为活度，但实验中的溶液离子强度不大，用浓度代替活度不会引起太大的误差，所以。

在实验中用固体碘和已知准确浓度的KI溶液一起振荡，使反应达到平衡，取上层清液，测定其中的[I-]、、[I2]，即可计算得到平衡常数K。

在体系中，用标准Na2S2O3溶液滴定其中的I2，平衡向右移动，最终测得的是。反应如下：

碘的浓度[I2]可通过把碘溶解在纯水中形成饱和溶液，用滴定其中的I2，测得c2=[I2]。用这一数值作为体系中的[I2]有一些误差，但对本实验影响不大。

在实验中，KI的初始浓度如果为c0，则在，形成一个需要一个I-，即。

所以，化学反应平衡式中的各项为：[I2]=c2，，[I-]=c0-c1+c2，代入式中计算即可。

四、实验内容

1.取两只干燥的100mL碘量瓶和一只250mL碘量瓶，分别标上1号、2号、3号。用量筒分别量取60mL0.0100mol·L-1KI溶液注入1号瓶，60mL0.0200mol·L-1KI溶液注入2号瓶，另将180mL纯水注入3号瓶。然后在每个瓶内各加入0.5g研细的碘，盖好瓶塞。

2.将3只碘量瓶在室温下振荡30min，倾斜碘量瓶，把瓶底固体碘移向一边，静置10min，待固体碘完全沉于瓶底后，取上层清液进行滴定。

3.用10mL吸量管取1号瓶上层清液两份，分别注入两个250mL锥形瓶中，再各注入40mL蒸馏水，用0.0050mol·L-1标准Na2S2O3溶液滴定。首先滴定至溶液呈淡黄色时（注意不要滴过量），加入4mL0.2％淀粉溶液，此时溶液应呈蓝色，继续滴定至蓝色刚好消失，记下所消耗的标准Na2S2O3溶液的体积。按同样方法滴定第二份清液。

依同样方法滴定2号瓶上层的清液。

4.用50mL移液管（或25mL移液管取两次）取3号瓶上层清液两份，用0.0050mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定，方法同上。

五、数据记录与结果处理

将实验所得的数据记录在表2-9中：

用标准溶液滴定碘时，相应的碘的浓度计算方法如下：

　　 1号、2号瓶 　　

　　 3号瓶 　　

六、思考题

1.如果3只碘量瓶没有充分振荡，对实验结果有何影响？

2.为什么本实验中量取标准溶液，有的用移液管，有的用量筒？

3.进行滴定分析之前，所用仪器要做哪些准备？

4.在实验中以固体碘与水的平衡浓度代替碘与I-的平衡浓度，会引起怎样的误差？为什么可以代替？

5.滴定结束后，溶液放置一段时间后会变蓝，对结果有影响吗？

七、附注

1.如果达到平衡后还有较多的碘，注意在吸取清液时不要吸上瓶底的碘，否则会使误差增大。

2.加入的淀粉指示剂不要过早也不要过量，因淀粉吸附I2形成配合物会引起误差。

3.本实验剩余的各种碘水溶液可以回收，用于以后的实验。

实验2-14　醋酸电离度及电离常数的测定

一、实验目的

标定醋酸溶液的浓度并测定不同浓度醋酸溶液的pH值；计算电离度和电离平衡常数，加深对电离平衡常数的理解；学习使用酸度计。

二、实验用品

仪器：酸度计，温度计，碱式滴定管，滴定管夹，铁架台，移液管，吸量管，烧杯，锥形瓶，容量瓶。

液体药品：HAc（约0.1mol·L-1），标准NaOH溶液（约0.1mol·L-1），酚酞（1％）。

材料：吸水纸。

三、实验原理

醋酸（CH3COOH，简写成HAc）是弱电解质，在水溶液中存在如下电离平衡：

　　 其电离常数表达式为： 　　 　　 （2-6）

设HAc的起始浓度为c，平衡时[H+]=[Ac-]，[HAc]=c-[H+]

　　 代入上式计算： 　　 　　 （2-7）

HAc溶液的总浓度c可用标准NaOH溶液滴定测得。在一定温度下用酸度计测定溶液pH值，可确定其电离出来的H+浓度，根据pH=-lg[H+]，换算出[H+]，代入式（2-7）中，可求得Kc值，即为该温度下醋酸的电离常数。

当电离度α<5％时，。

四、实验内容

1.醋酸溶液浓度的标定

用移液管取25.00mL待标定浓度（约为0.1mol·L-1）的HAc溶液，放入250mL锥形瓶中，滴加2滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液呈现粉红色，摇动后约30s内不褪色为止。记下所用NaOH标准溶液的体积。再重复做两次，结果填入表2-10中。

2.配制不同浓度的醋酸溶液

用吸量管和移液管分别取2.50mL、5.00mL、25.00mL已经测得浓度的醋酸溶液，分别放入三个50mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，摇匀，编号，计算其准确浓度。

3.测定醋酸溶液的pH值

取上述三种溶液和原溶液各30mL左右，分别放入四只标有序号的干燥、洁净（或用待测溶液淋洗）的50mL烧杯中，按从稀到浓的顺序在酸度计上测其pH，记录温度和所测数据，填入表2-11中，计算醋酸的电离度和电离平衡常数。

五、思考题

1.总结浓度、温度对电离度、Kc的影响。

2.本实验用的小烧杯是否必须烘干？还可以做怎样的处理？

3.测定pH值时，为什么要按溶液的浓度由稀到浓的次序进行？

六、附注

pHS-3B型酸度计的使用方法

酸度计是用来测定溶液酸度的仪器，型号多样，常见的有pHS-2、pHS-3型系列酸度计，它们的原理相同，结构和使用步骤稍有差别，请注意阅读使用说明书。下面主要介绍pHS-3B型酸度计的使用方法。

1.开机前准备：接好电极梗，调节电极夹到适当位置。将复合电极和温度传感器夹在电极夹上，拉下电极前端的电极套，同时露出电极上端小孔。用蒸馏水清洗电极和温度传感器。

2.开机预热：将电源线插入电源插座，按下电源开关，预热30min。在测量电极插座处插上复合电极和温度传感器，将仪器“选择”开关置于“℃”，数值显示值即为测温传感器所测量的温度值。

3.仪器标定

①把斜率调节旋钮顺时针旋到底（即100％位置）。

②将清洗过的电极和温度传感器插入pH=6.86的标准缓冲溶液中，把选择开关旋钮调到pH挡。调节定位调节旋钮，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致。

③用蒸馏水清洗电极和温度传感器，再插入pH=4.00（或pH=9.18）的标准缓冲溶液中，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲液当时温度下的pH值相一致。

④重复②～③，直至不用再调节定位或斜率两调节旋钮为止。

4.测量待测溶液的pH值

用蒸馏水清洗电极和温度传感器，并用吸水纸吸干后插入待测溶液中，轻轻摇动烧杯使溶液均匀，待读数稳定后，仪器显示的数值即是该溶液的pH值。

注意：

1.仪器经标定后，定位调节旋钮及斜率调节旋钮不应再变动，否则必须重新标定。一般情况下，在内仪器不需再标定。

2.用于标定的缓冲溶液第一次应用pH=6.86的标准缓冲溶液，第二次应用接近被测溶液pH值的缓冲液。如被测溶液为酸性时，应选pH=4.00的缓冲溶液；如被测溶液为碱性时，则选pH=9.18的缓冲溶液。

标准缓冲溶液的配制：①pH=4.00的缓冲溶液：用优级纯邻苯二甲酸氢钾10.12g，溶解于1000mL的高纯去离子水中。②pH=6.86的缓冲溶液：用优级纯磷酸二氢钾3.387g，优级纯磷酸二氢钠3.533g，溶解于1000mL的高纯去离子水中。③pH=9.18的缓冲溶液：用优级纯硼砂，溶解于的高纯去离子水中。

3.测量结束后要将电极冲洗干净，收好。

实验2-15　电离平衡、盐类水解和沉淀平衡

一、实验目的

加深对电离平衡、水解平衡、沉淀平衡、同离子效应等理论的理解；学习缓冲溶液的配制并试验其性质；试验并掌握沉淀的生成、溶解条件；掌握离心分离操作和pH试纸的使用。

二、实验用品

仪器：试管，离心试管，离心机，表面皿，酒精灯，试管夹，烧杯。

固体药品：NH4Ac，Zn粒，SbCl3，Fe（NO3）3。

液体药品：HCl（6mol·L-1、0.1mol·L-1），HNO3（6mol·L-1），HAc（0.1mol·L-1），NaOH（0.1mol·L-1），NH3·H2O（6mol·L-1、0.1mol·L-1），NaCl（1mol·L-1、0.2mol·L-1），NH4Cl（0.2mol·L-1），BaCl2（0.2mol·L-1），AgNO3（0.1mol·L-1），Pb（NO3）2（0.2mol·L-1、0.001mol·L-1），Al2（SO4）3（0.2mol·L-1），Na2S（0.2mol·L-1），NaAc（0.1mol·L-1），NH4Ac（0.2mol·L-1），K2CrO4（0.2mol·L-1），Na2CO3（0.2mol·L-1），PbI2（饱和），KI（0.2mol·L-1，0.001mol·L-1），（NH4）2C2O4（饱和），酚酞溶液。

材料：pH试纸。

三、实验内容

（一）电离平衡

1.比较盐酸和醋酸的酸性

①用pH试纸分别试验0.1mol·L-1HCl和0.1mol·L-1HAc溶液的pH值。

②在两支试管中各加入一锌粒，分别加入5滴0.1mol·L-1HCl和0.1mol·L-1HAc，观察现象。

根据实验结果，比较两者酸性有何不同，为什么？

2.同离子效应

①取5滴0.1mol·L-1HAc溶液，加1滴甲基橙指示剂，观察溶液的颜色，再加入固体NH4Ac少许，观察溶液颜色变化，解释上述现象。

②取5滴0.1mol·L-1NH3·H2O溶液，加1滴酚酞溶液，观察溶液颜色，再加入固体NH4Ac少许，观察溶液颜色的变化，解释之。

③在试管中加饱和PbI2液3滴，然后加0.2mol·L-1KI溶液1～2滴，振荡试管观察有何现象？说明为什么。

3.缓冲溶液的性质

①在一支试管中加2mL0.1mol·L-1HAc和2mL0.1mol·L-1NaAc溶液，摇匀后用pH试纸测定溶液的pH值。将溶液分成两份，一份加入一滴0.1mol·L-1HCl溶液，另一份加入1滴0.1mol·L-1NaOH溶液，分别用pH试纸测定溶液的pH值。

②在两支试管中各加入2mL蒸馏水，用pH试纸测其pH值。然后各加入1滴0.1mol·L-1HCl和0.1mol·L-1NaOH溶液，分别测定溶液的pH值。与上一实验相比较，说明缓冲溶液具有什么性质。

（二）盐类水解

1.用pH试纸测定0.1mol·L-1的NaAc、0.2mol·L-1的NH4Cl、NH4Ac和NaCl的pH值。解释观察到的现象。

2.取绿豆粒大小的Fe（NO3）3晶体，加约2mL水溶解后观察溶液的颜色。将溶液分成三份，一份留作比较；另一份在小火上加热至沸；第三份滴加6mol·L-1的HNO3溶液，观察并解释现象，写出反应方程式。

3.取米粒大小的固体三氯化锑，用少量水溶解，观察现象，测定该溶液的pH值。再滴加6mol·L-1的HCl溶液，振荡试管，至沉淀刚好溶解。再加水稀释，又有何现象？加以解释。

4.在试管中加入2滴0.2mol·L-1Al2（SO4）3和2滴0.2mol·L-1Na2CO3溶液，观察有什么现象？写出反应方程式并加以解释。

（三）沉淀溶解平衡

1.沉淀溶解平衡

在离心试管中加入3滴0.2mol·L-1Pb（NO3）2溶液，然后加2滴1mol·L-1NaCl溶液，加几滴水振荡试管，静置后取上层清液，加入2滴0.2mol·L-1的K2CrO4溶液，有什么现象？解释并书写相关的化学反应方程式。

2.溶度积规则的应用

①在试管中加2滴0.2mol·L-1Pb（NO3）2溶液和2滴0.2mol·L-1KI溶液，观察有无沉淀生成。

②用0.001mol·L-1Pb（NO3）2和0.001mol·L-1KI溶液各3滴进行上述实验，观察实验现象并用溶度积规则解释。

3.分步沉淀

在试管中加入2滴0.2mol·L-1NaCl溶液和等量的0.2mol·L-1K2CrO4溶液。边振荡边滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液，观察沉淀颜色的变化。用溶度积规则解释实验现象。

（四）沉淀的溶解

1.在试管中加入2滴0.2mol·L-1BaCl2溶液，再加入1滴饱和（NH4）2C2O4溶液，观察是否有沉淀生成。加几滴6mol·L-1盐酸，解释所发生的现象并写出反应方程式。

2.取2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，加1滴0.2mol·L-1的NaCl溶液，观察是否有沉淀生成，再逐滴加入6mol·L-1的氨水，有何现象发生？写出反应方程式。

3.取3滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，加1滴0.2mol·L-1Na2S溶液，观察沉淀的生成。在沉淀上加几滴6mol·L-1HNO3微热，有何现象？写出反应方程式并解释实验现象。

四、思考题

1.如何用0.2mol·L-1HAc和0.2mol·L-1NaAc溶液配制10mL pH=4.1的缓冲溶液？

2.将下面的两种溶液混合，是否能形成缓冲溶液？为什么？

①10mL0.1mol·L-1盐酸与10mL0.2mol·L-1氨水；

②10mL0.2mol·L-1盐酸与10mL0.1mol·L-1氨水。

3.预测NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4的酸碱性，说明理由。

实验2-16　氧化还原反应

一、实验目的

掌握氧化型或还原型物质的浓度、介质的酸度等因素对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响；了解化学电池电动势，学会装配原电池。

二、实验用品

仪器：试管，烧杯（100mL），伏特计，表面皿，U形管。

固体药品：琼脂，氟化铵，锌粒。

液体药品：HNO3（2mol·L-1、浓），HAc（6mol·L-1），H2SO4（3mol·L-1），NaOH（6mol·L-1），NH3·H2O（浓），ZnSO4（1mol·L-1），CuSO4（1mol·L-1），KI（0.2mol·L-1），KBr（0.2mol·L-1），FeCl3（0.2mol·L-1），（NH4）Fe（SO4）2（0.2mol·L-1），（NH4）2Fe（SO4）2（0.2mol·L-1），FeSO4（1mol·L-1），H2O2（3％），K2Cr2O7（0.1mol·L-1），KMnO4（0.01mol·L-1、0.001mol·L-1），Na2SO3（0.2mol·L-1），氯水，KCl（饱和），CCl4。

材料：锌片，铜片，碳棒，铁片，红色石蕊试纸，导线，砂纸。

三、实验内容

（一）氧化还原反应和电极电势

由实验结果总结比较：Cl2/Cl-、Br2/Br-、I2/I-、Fe3+/Fe2+的电极电势大小。

（二）浓度和酸度对电极电势的影响

1.浓度的影响

往一只小烧杯中加入约20mL1mol·L-1ZnSO4溶液，在其中插入锌片（砂纸打磨）；往另一只小烧杯中加入约20mL1mol·L-1CuSO4溶液，在其中插入铜片（砂纸打磨）。用导线将锌片和铜片分别与伏特计的负极和正极相接，用盐桥将两烧杯相连，组成原电池。测量两极之间的电压（见图2-55）。

在CuSO4溶液中注入浓氨水至生成的沉淀溶解为止（在通风橱内进行），形成深蓝色的溶液，反应为。测量电压，观察有何变化。

再于ZnSO4溶液中加入浓氨水（在通风橱内进行）至生成的沉淀完全溶解为止，反应为。测量电压，观察又有什么变化。利用Nernst方程式解释实验现象。

2.酸度的影响

测定以下电池的电动势

在重铬酸钾电极溶液中，滴入1～2滴3mol·L-1H2SO4溶液，观察电压有何变化？再往该溶液中滴加6mol·L-1NaOH溶液，观察电压又有何变化？为什么？用Nernst方程式解释实验现象，写出电池反应方程式。

（三）酸度和浓度对氧化还原反应产物的影响

1.浓度的影响

2.酸度的影响

（四）浓度对氧化还原反应方向的影响

1.往盛有H2O、CCl4和0.2mol·L-1（NH4）Fe（SO4）2各5滴的试管中加入5滴0.2mol·L-1KI溶液，振荡后观察CCl4层的颜色。

2.往盛有CCl4、0.2mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2和0.2mol·L-1（NH4）Fe（SO4）2各5滴的试管中，加入5滴0.2mol·L-1KI溶液，振荡后观察CCl4层的颜色。与上一实验中CCl4层颜色有何区别？为什么？

3.在实验1的试管中，加入少许NH4F固体，振荡，观察CCl4层颜色的变化。为什么？写出反应方程式。

（五）酸度对氧化还原反应速率的影响

在两支各盛5滴0.2mol·L-1KBr溶液的试管中，分别加入1滴3mol·L-1H2SO4和6mol·L-1HAc溶液，然后各加入1滴0.001mol·L-1KMnO4溶液，观察两支试管中紫红色褪去的速度。写出有关反应方程式。

（六）氧化数居中物质的氧化还原性

1.在试管中加入5滴0.2mol·L-1KI和1滴3mol·L-1H2SO4，再加入1～2滴3％H2O2，观察试管中溶液颜色的变化。加入5滴四氯化碳，振荡试管，观察四氯化碳层的颜色。

2.在试管中加入1滴0.001mol·L-1KMnO4溶液，再加入1滴3mol·L-1H2SO4溶液，摇匀后滴加3滴3％H2O2，观察溶液颜色的变化。

四、思考题

1.酸度对电池的电动势影响实验中，如果在FeSO4溶液中加入酸或碱，对电池的电动势有影响吗？为什么。

2.为什么H2O2既具有氧化性，又具有还原性？试从电极电势予以说明。

3.介质的酸碱性对KMnO4的氧化性有何影响？用本实验事实及电极电势加以说明。

4.写出电对与电对Fe2+/Fe组成原电池的电池符号和电池反应。计算当电极溶液pH=6.00，时原电池的电动势。

五、附注

1.盐桥的制法

称取1g琼脂，放在100mL KCl饱和溶液中浸泡一会儿，在不断搅拌下加热煮成糊状，趁热倒入U形玻璃管中（管内不能留有气泡，否则会增加电阻），冷却即成。

2.用气室法检验

将稀硝酸与锌反应的溶液倒在一表面皿上。另取一块较小的表面皿，在其中心黏附一小条湿的红色石蕊试纸（或广泛pH试纸）。在反应液表面皿中心加3滴6mol·L-1NaOH溶液，立即扣上粘有试纸条的表面皿，使之形成一气室。将此气室放在手心（有暖气时，可放在暖气片上）温热几分钟，如观察到试纸条变蓝，证明有存在。

实验2-17　配合物的生成和性质

一、实验目的

熟悉配合物的生成方法和组成特点；了解配离子和简单离子、配合物和复盐的区别；掌握沉淀反应、氧化还原反应及溶液的酸碱性对配位平衡的影响；了解螯合物形成的条件。

二实验用品

仪器：试管，白瓷点滴板。

固体药品：CoCl2·6H2O。

液体药品：H2SO4（浓、3mol·L-1），HCl（浓），NaOH（2mol·L-1、0.1mol·L-1），NH3·H2O（2mol·L-1），HgCl2（0.2mol·L-1），BaCl2（0.2mol·L-1），FeCl3（0.2mol·L-1），NaCl（0.2mol·L-1），KI（0.2mol·L-1），KBr（0.2mol·L-1），NH4F（4mol·L-1），CuSO4（0.2mol·L-1），（NH4）2Fe（SO4）2（0.2mol·L-1），（NH4）Fe（SO4）2（0.2mol·L-1），Na2S2O3（0.2mol·L-1），NiSO4（0.2mol·L-1），AgNO3（0.1mol·L-1），（NH4）2C2O4（饱和），KSCN（0.2mol·L-1），K3[Fe（CN）6]（0.1mol·L-1），K4[Fe（CN）6]（0.1mol·L-1），二乙酰二肟（1％），无水乙醇，碘水，EDTA（0.1mol·L-1），CCl4。

三、实验内容

（一）配合物的生成

1.在试管中加入15滴0.2mol·L-1CuSO4溶液，逐滴加入2mol·L-1NH3·H2O溶液，产生沉淀后继续滴加氨水，直至生成深蓝色透明溶液，再过量2滴氨水。该溶液留作后面实验用（下面有5个实验将用到此溶液）。

取4滴该溶液于试管中，加4滴无水乙醇，观察有何现象？

2.往试管中加入1滴0.2mol·L-1HgCl2溶液，逐滴加入0.2mol·L-1KI溶液，观察红色HgI2沉淀的生成，继续滴加过量KI溶液，观察现象，写出反应方程式。

（二）配合物的组成

1.在两支试管中各加2滴0.2mol·L-1CuSO4溶液，然后分别加入1滴0.2mol·L-1BaCl2溶液和1滴0.1mol·L-1NaOH溶液，观察现象。写出反应方程式。

2.在两支试管中各加入实验内容（一）1.保留的溶液5滴，一份加入1滴0.2mol·L-1BaCl2溶液，另一份加入1滴0.1mol·L-1NaOH溶液，观察现象，写出反应方程式。根据实验结果，分析该铜氨配合物的内界和外界组成。

（三）简单离子与配离子、复盐与配合物的区别

1.在试管中加入3滴0.2mol·L-1FeCl3溶液，再加入2滴0.2mol·L-1KI溶液，然后加入3滴CCl4，充分振荡后观察CCl4层的颜色，写出反应方程式。

以0.1mol·L-1K3[Fe（CN）6]（赤血盐）溶液代替FeCl3溶液，做同样的实验，观察现象。比较两者有何不同，并加以解释。

2.在试管中加5滴碘水，观察颜色。然后加2滴0.2mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2溶液，观察碘水是否褪色。

以0.1mol·L-1K4[Fe（CN）6]（黄血盐）溶液代替（NH4）2Fe（SO4）2溶液做同样的实验，观察现象。比较两者有何不同，并加以解释。

3.在试管中加5滴0.2mol·L-1FeCl3溶液，然后加入2滴0.2mol·L-1KSCN溶液，观察现象，写出反应方程式（保留溶液待以后实验用）。

以0.1mol·L-1K3[Fe（CN）6]溶液代替FeCl3溶液，做同样的实验，观察现象有何不同，并解释原因。

根据以上实验，说明简单离子和配离子有哪些区别。

4.用实验说明硫酸铁铵是复盐，铁氰化钾是配合物，写出操作步骤并用实验验证。

（四）配离子稳定性比较

取2滴0.2mol·L-1FeCl3溶液于试管中，加入2滴0.2mol·L-1KSCN溶液，观察溶液颜色的变化，再滴加4mol·L-1NH4F溶液，直至溶液颜色完全褪去，然后往溶液中再滴加饱和（NH4）2C2O4溶液，溶液颜色又有何变化，写出有关反应方程式。

根据溶液颜色的变化，比较这三种Fe（Ⅲ）配离子的稳定性。

（五）配位平衡的移动

1.配离子的离解和平衡移动

取米粒大小的CoCl2·6H2O于试管中，滴加少量水溶解，观察溶液颜色。再往试管中滴加浓盐酸，观察颜色变化，再滴加水，颜色又有何改变，解释现象。

2.配位平衡与沉淀溶解平衡

往试管中加入3滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，加1滴0.2mol·L-1的NaCl溶液，有什么现象？再往试管中滴加2mol·L-1NH3·H2O有何现象？再滴加0.2mol·L-1的KBr溶液，又有什么现象？再滴加0.2mol·L-1的Na2S2O3溶液，振荡，有什么现象？再滴加0.2mol·L-1的KI溶液，又有什么现象？根据难溶物的溶度积和配合物的稳定常数解释上述一系列现象，并写出有关反应方程式。

3.配位平衡与氧化还原反应

取两支试管各加入2滴0.2mol·L-1FeCl3溶液，然后向一支试管中加入5滴饱和草酸铵溶液，另一支试管加5滴蒸馏水，再向两支试管中各加3滴0.2mol·L-1碘化钾溶液和5滴四氯化碳，振荡试管。观察两支试管中四氯化碳层的颜色，解释实验现象。

4.配位平衡与酸碱反应

①在两支试管中各加入1滴0.2mol·L-1的FeCl3溶液，分别逐滴加入4mol·L-1NH4F溶液，充分振荡至无色。一份溶液中加入几滴2mol·L-1的NaOH溶液，另一份加入几滴浓硫酸，观察实验现象，写出反应方程式。

②取实验内容（一）1.中自制的[Cu（NH3）4]2+溶液5滴，滴入3mol·L-1的硫酸，有什么现象？写出反应方程式。

（六）螯合物的生成

1.取1滴0.2mol·L-1的NiSO4溶液于点滴板上，加入1滴2mol·L-1的氨水和1滴1％二乙酰二肟溶液，观察有什么现象？

Ni2+与二乙酰二肟反应生成鲜红色的内络盐沉淀。H+浓度过大不利于内络盐的生成，而OH-的浓度也不宜太高，否则会生成Ni（OH）2沉淀。合适的酸度是pH值为5～10。

2.在前面保留的硫氰酸铁和[Cu（NH3）4]2+溶液的试管中，各滴加0.1mol·L-1的EDTA溶液，观察现象并加以解释。写出有关的反应方程式。

四、思考题

1.通过实验总结简单离子形成配离子后，哪些性质会发生改变？

2.Fe3+可以将I-氧化成为I2，而自身被还原成Fe2+，但Fe2+的配离子[Fe（CN）6]4-又能将I2还原成为I-，而自身被氧化成[Fe（CN）6]3-，这两个反应有无矛盾？为什么？

3.影响配位平衡的主要因素有哪些？

4.EDTA是什么物质？它与金属离子形成的配合物有何特点？

五、附注

1.HgCl2有毒！使用时要注意安全。实验后废液不要倒入下水道，必须回收到教师指定的容器中。

2.进行本实验时，凡是生成沉淀的步骤，沉淀量要少，即刚生成沉淀为宜。凡是使沉淀溶解的步骤，加入溶液的量以能使沉淀刚溶解为宜。因此溶液必须逐滴加入，且边加边振荡。若试管中溶液量太多，可倒出部分溶液，再继续进行实验。

3.在酸性溶液中进行的关于NH4F的实验一定要在通风橱内进行，以防HF的产生，并且在实验完毕后尽快处理废液——加入碱。