高中化学实验四 碱金属单质及化合物的性质

【实验目的】

1、认识金属钠的物理性质，探究钠与氧气、水反应。

2、了解过氧化钠的物理性质，探究过氧化钠与水、二氧化碳的反应。

3、实验碳酸钠与碳酸氢钠的重要性质。

4、掌握焰色反应的实验操作。

【实验器具】

仪器：玻璃片、小刀、滤纸、镊子、坩埚盖、大烧杯、酒精灯、铁架台（带铁夹）、试管、火柴、铂丝(或光洁无锈铁丝）、酒精灯、蓝色钴玻璃(检验钾时用)

试剂：金属钠、过氧化钠、水、酚酞溶液、碳酸钠、碳酸氢钠、稀盐酸、氯化钠溶液、氯化钾溶液、胆矾粉末。

【实验探究过程与结论】

一、探究钠与过氧化钠的性质

二、探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质

三、焰色反应

1、实验操作

（1）将铂丝用稀盐酸清洗干净，再在无色火焰上灼烧至无色；

（2）蘸取试样（固体也可以直接蘸取）在无色火焰上灼烧，观察火焰颜色，从而判断试样中所含元素种类。

（3）将铂丝再用稀盐酸清洗干净，即可继续做新的实验。

注意：若检验钾元素要透过蓝色钴玻璃观察。因为多数情况下钾离子溶液中常含有钠离子，而钠元素的焰色反应为很浓的黄色，掩盖了钾元素很浅的紫色，导致无法判断)。

2、实验结果

钠元素的焰色为，钾元素的焰色为，铜元素的焰色为。

【实验练习】

1．钠着火时，采用哪种来灭火方式最好…………………………………………………（ ）

A、水 B、煤油 C、泡沫灭火器 D、砂子

2．少量NaOH最好贮存在…………………………………………………………………（ ）

A、敞口塑料瓶中 B、玻璃塞的棕色瓶中

C、橡胶塞的广口瓶中 D、铁制容器中

3．下列关系正确的是………………………………………………………………………（ ）

A、还原性：Na＞K B、离子半径：Na^＋＞K^＋

C、热稳定性：Na₂CO₃＞NaHCO₃D、熔点：Na＜K

4．下列叙述中不正确的是…………………………………………………………………（ ）

A、钠在反应TiCl₄＋4Na＝Ti＋4NaCl中作还原剂

B、NaOH应密封保存，以防分解变质

C、金属锂不能保存在煤油中

D、盛放KOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

5．将6g钠和3.2g硫粉迅速混合，放在石棉网上加热，反应后所得固体物质的成分是（ ）

A、Na₂O和S B、Na₂O和Na₂O₂C、Na₂O和Na₂S D、Na₂O₂和Na₂S

6．在实验室里做钠跟水反应的实验时，用到的仪器是…………………………………（ ）

a．试管夹，b．镊子，c．小刀，d．冷凝管，e．滤纸，f．研钵，g．烧杯，h．坩埚，

i．石棉网，j．玻璃片，k．药匙，l．燃烧匙

A、abdi B、cefk C、fghl D、bcegj

7．从理论上讲，Li是很活泼的金属，与水反应应当很剧烈。但事实上反应却是开始较快，一会儿就迅速缓慢起来。其原因主要是…………………………………………………（ ）

A、Li的密度很小，浮在水面上 B、生成物LiOH溶解度较小，附着在Li表面

C、反应开始放热而使速率变慢 D、反应产物对此反应有催化作用

8．在一定温度下，向饱和烧碱溶液中放入一定量的过氧化钠，充分反应后恢复到原温，下列说法正确的是…………………………………………………………………………（ ）

A、溶液中Na⁺浓度增大，有O₂放出 B、溶液pH值不变，有H₂放出

C、溶液中Na⁺数目减少，有O₂放出 D、溶液pH值增大，有O₂放出

9．下列对进行焰色反应的实验操作注意事项的说明，正确的是………………………（ ）

①钾的火焰颜色要透过蓝色钴玻璃观察

②先灼烧铂丝到火焰无色时，再蘸被检验物质

③每次实验后都要将铂丝蘸浓盐酸后灼烧至火焰无色为止

④实验时最好选择本身颜色较强的火焰

⑤没有铂丝可用无锈铁丝代替

A、仅③不正确 B、仅④不正确 C、④和⑤不正确 D、全部正确

10．Na₂CO₃是一种很重要的化学物质，某中学某学生拟在实验室中制备Na₂CO₃。下面是他的制备实验过程：

将50mL NaOH溶液吸收CO₂气体，制备Na₂CO₃溶液。为了防止通入的CO₂气体过量，生成NaHCO₃，他设计了如下实验步骤：

①将50mL NaOH溶液均分为两份，各25mL；

②用第一份25mL NaOH溶液吸收过量的CO₂气体，至CO₂气体不再溶解；

③再小心煮沸溶液1～2分钟；

④在得到的溶液中加入另一份（25mL）NaOH溶液，使溶液充分混合。

问题：

I、在②中，刚通入CO₂时发生的反应是；而后又发生反应；将以上两个反应分别改写成离子反应是、。

③中煮沸溶液的目的是。

④中混合另一份NaOH溶液后发生的反应是，改写为离子方程式是。

II、按该同学的设计，第②步实验装置如下：

（1）装置A使用的试剂是（固体）和溶液；

（2）装置B使用的试剂最好是（选择：水、饱和NaOH溶液、饱和Na₂CO₃溶液、饱和NaHCO₃溶液），作用是，不选择其它三种试剂的原因是（简要文字说明）；

（3）写出B中可能发生的离子方程式，如果不用B装置，最终得到的Na₂CO₃溶液中可能存在的杂质有。

（4）有人认为实验步骤③、④顺序对调，即先混合、再煮沸更为合理，你认为对吗？。为什么？。

第二篇：铬,锰及其化合物的相关性质的实验报告

铬，锰及其化合物的相关性质

1.了解铬和锰的各种常见化合物的生成和性质。
2.掌握铬和锰各种氧化态之间的转化条件。
3.了解铬和锰化合物的氧化还原性及介质对氧化还原性产物的影响。

1.铬
　　在酸性条件下，用锌还原Cr³⁺或Cr₂O₇^2-，均可得到天蓝色的Cr²⁺
2Cr^3＋＋Zn＝2Cr^2＋＋Zn^2＋
Cr₂O₇^2-＋4Zn＋14H⁺＝2Cr^2＋＋4Zn^2＋＋7H₂O
　　灰绿色的Cr（OH）₃呈两性：
Cr（OH）₃＋3H⁺＝Cr^3＋＋3H₂O
Cr（OH）₃＋OH^-＝[Cr（OH）₄]－（亮绿色）
　　向含有Cr^3＋的溶液中加入Na₂S并不生成Cr₂S₃，因为Cr₂S₃在水中完全水解：
2Cr^3＋＋3S^2-＋6H₂O＝2Cr（OH）₃＋3H₂S
　　在碱性溶液中，[Cr（OH）₄]－具有较强的还原性，可被H₂O₂氧化为CrO₄^2-：
2[Cr（OH）₄]^-＋3H₂O₂＋2OH^-＝2CrO₄^2-＋8H₂O
　　但在酸性溶液中，Cr^3＋的还原性较弱，只有象K₂S₂O₈或KMnO₄等强氧化剂才能将Cr^3＋氧化为Cr₂O₇^2-：
2Cr^3＋＋3S₂O₈^2-＋7H₂O　＝Cr₂O₇^2-＋6SO₄^2-＋14H⁺
　　在酸性溶液中，Cr₂O₇^2-是强氧化剂，例如：
K₂Cr₂O7＋14HCl（浓）＝2CrCl₃＋3Cl₂＋2KCl＋7H₂O
　　重铬酸盐的溶解度较铬酸盐的溶解度大，因此，向重铬酸盐溶液中加Ag⁺、Pb⁺、Ba²⁺等离子时，通常生成铬酸盐沉淀，例如：
Cr₂O₇^2-＋4Ag⁺＋H₂O＝2Ag₂CrO₄（砖红色）＋2H⁺
Cr₂O₇^2-＋2Ba²⁺＋H₂O＝2BaCrO₄（黄色）＋2H⁺
　　在酸性溶液中，Cr₂O₇^2-与H₂O₂能生成深蓝色的加合物CrO₅，但它不稳定，会很快分解为Cr^3＋和O₂。若被萃取到乙醚或戊醇中则稳定得多。主要反应为：
Cr₂O₇^2-＋4H₂O₂＋2H⁺＝2CrO（O₂）₂（深蓝）＋5H₂O
CrO（O₂）₂＋（C₂H₅）₂O＝CrO（O₂）₂（C₂H₅）₂O（深蓝）
4CrO（O₂）₂＋12H⁺＝4Cr^3＋＋7O₂＋6H₂O
　　此反应用来鉴定Cr（Ⅵ）或Cr（Ⅲ）。

2.锰
Mn（OH）₂易被氧化
Mn²⁺＋2OH^-＝Mn（OH）₂（s）（白色）
2Mn（OH）₂＋O₂＝2MnO（OH）₂（s）（棕色）
　　在浓硫酸中，MnSO₄与KMnO₄反应可生成深红色的Mn³⁺（实际是硫酸根的配合物）：
MnO^4-＋4Mn²⁺＋8H⁺＝5Mn³⁺＋4H₂O
Mn³⁺可存在于浓硫酸中，若酸度降低，则Mn³⁺歧化为Mn²⁺和MnO₂：
2Mn³⁺＋2H₂O＝Mn²⁺＋MnO₂（s）＋4H⁺
　　在中性或近中性的溶液中，MnO^4-与Mn²⁺反应生成MnO₂：
2MnO^4-＋3Mn²⁺＋2H₂O＝5MnO₂（s）＋4H⁺
　　在酸性介质中，MnO₂是较强的氧化剂，本身被还原为Mn²⁺：
2MnO₂＋2H₂SO₄(浓) 2MnSO₄＋O₂＋2H₂O
MnO₂＋4HCl（浓）MnCl₂＋Cl₂＋2H₂O
　　后一反应用于实验室中制取少量氯气。
　　在强碱性溶液中，MnO^4-能发生下列反应，生成浅蓝色的不稳定的MnO^3-，并放出氧气：
2MnO^4-＝2MnO^3-＋O₂
MnO^3-进一步歧化反应：
2MnO^3-＝MnO₄^2-＋MnO₂
　　在强碱条件下，强氧化剂能把MnO₂氧化成绿色的MnO₄^2-
2MnO^4-＋MnO₂＋4OH^-＝3MnO₄^2-＋2H₂O
MnO₄^2-只在强碱性（pH＞13.5）溶液中才能稳定存在，在中性或酸性介质中，MnO₄^2-发生歧化反应：
3MnO₄^2-＋4H⁺＝2MnO^4-＋MnO₂＋2H₂O
　　在有硝酸存在下，Mn²⁺可被NaBiO₃或PbO₂氧化成MnO^4-，例如：
5NaBiO₃＋2Mn²⁺＋14H⁺＝2MnO^4-＋5Bi³⁺＋5Na⁺7H₂O

1.铬的化合物的性质
（1）Cr²⁺的生成
　　在1mLCrCl₃（0.1mol·L^－1）溶液中加入1mLHCl（6mol·L^－1）溶液，再加少量锌粉，微热至有大量气体逸出，观察溶液的颜色由暗绿变为天蓝色。用滴管将上部清液转移到另一支试管中，在其中加入数滴浓HNO₃，观察溶液的颜色有何变化？写出反应方程式。
（2）氢氧化铬的生成和酸碱性
　　用CrCl₃（0.1mol·L^－1）溶液和NaOH（2mol·L^－1）溶液生成Cr（OH）₃，检验它的酸碱性。
（3）Cr（Ⅲ）的还原性
a.在CrCl₃（0.1mol·L^－1）溶液中加入过量的NaOH（2mol·L^－1）溶液使呈亮绿色，再加入H₂O₂（3％）溶液，微热，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。
b.在Cr₂(SO₄)3（0.1mol·L^－1）溶液中加少量的K₂S₂O₈（s），酸化，加热，观察溶液颜色的变化，写出反应方程式。
（4）Cr³⁺在Na₂S溶液中的完全水解
　　在Cr₂（SO₄）₃（0.1mol·L^－1）溶液中加Na₂S（0.1mol·L^－1）溶液有何现象（可微热）?怎样证明有H₂S逸出？写出反应方程式。
（5）CrO₄2－和Cr₂O₇2－的相互转化
a.在K₂CrO₄（0.1mol·L^－1）溶液中逐滴加入H₂SO₄（2mol·L^－1）溶液，然后逐滴加入NaOH（2mol·L^－1），观察溶液颜色的变化。
b.在两支试管中分别加入几滴K₂CrO₄（0.1mol·L^－1）溶液和几滴K₂Cr₂O₇（0.1mol·L^－1）溶液，然后分别滴入Pb(NO₃)₂（0.1mol·L^－1）溶液，比较两试管中生成沉淀的颜色。解释现象，写出反应方程式。
c.用AgNO₃（0.1mol·L^－1）溶液代替Pb(NO₃)₂溶液，重复1（5）b实验。
（6）Cr（Ⅵ）的氧化性
a.在K₂Cr₂O₇（0.1mol·L^－1）溶液中滴加H₂S溶液（饱和），有何现象？写出反应方程式。
b.取少量K₂Cr₂O₇（s），加入10滴浓HCl，加热,检查逸出的气体并观察溶液颜色的变化。写出反应方程式。
（7）Cr³⁺的鉴定
　　取5滴含有Cr³⁺的溶液，加入过量的NaOH（6mol·L^－1）溶液，使溶液呈亮绿色，然后滴加H₂O₂（3％）溶液，微热至溶液呈黄色，待试管冷却后，再补加几滴H₂O₂和0.5mL戊醇（或乙醚），慢慢滴入HNO₃（6mol·L^－1）溶液，摇荡试管，戊醇层中出现深蓝色，表示有Cr³⁺存在。写出各步反应方程式。

2.锰的化合物的性质
（1）Mn（OH）₂的生成和性质
　　在3支试管中各加入0.5mL的MnSO₄(0.1mol·L^－1)溶液，再分别加入NaOH（2mol·L^－1）溶液至有白色沉淀生成；在两支试管中迅速检查Mn（OH）₂的酸碱性；另一支试管在空气中振荡，观察沉淀颜色的变化。解释现象，写出反应方程式。
（2）MnS的生成和性质
　　在MnSO₄（0.1mol·L^－1）溶液中滴加H₂S溶液（饱和），有无沉淀生成？再向试管中加NH₃·H₂O（2mol·L^－1）溶液，摇荡试管，有无沉淀生成？
（3）Mn³⁺的生成和性质
　　取5滴MnSO₄(0.5mol·L^－1)溶液加两滴浓H₂SO₄，用冷水冷却试管，然后加3~5滴KMnO₄（0.01mol·L^－1）溶液，有何现象？将所得的溶液用Na₂CO₃（1mol·L^－1）中和，使pH值升高，则Mn³⁺歧化为Mn²⁺和MnO₂。
（4）MnO₂的生成和性质
a.将KMnO₄（0.01mol·L^－1）溶液和MnSO₄（0.5mol·L^－1）溶液混合后，是否有MnO₂沉淀生成？
b.用MnO₂和浓HCl制备氯气，(见实验六中四.2（1）b)
（5）MnO₃－的生成和性质
　　取1mLNaOH（40％）溶液于试管中，加2－3滴KMnO₄（0.01mol·L^－1）溶液，摇荡试管，观察溶液颜色变化，再滴加H₂SO₄（1 mol·L^－1）溶液，又有何现象发生？
（6）MnO₄^2-的生成何性质
　　在2mLKMnO₄（0.01mol·L^－1）溶液中加入1mLNaOH（40％）溶液，再加少量的MnO₂固体，加热，搅拌，沉降片刻，观察上层清液的颜色。取清液于另一支试管中，用稀H₂SO₄酸化后有何现象？为什么？
（7）溶液的酸碱性对MnO₄－还原产物的影响
　　在三支试管中分别加入5滴KMnO₄（0.01mol? L－1）溶液，再分别加入5滴H₂SO₄（2 mol·L^－1）溶液、NaOH（6mol·L^－1）溶液和H₂O,然后各加入几滴Na₂SO₃（0.1mol·L^－1）溶液。观察各试管中发生的变化，写出有关反应的方程式。
（8）Mn²⁺的鉴定
　　取两滴MnSO₄（0.1mol·L^－1）溶液和数滴HNO₃（6mol·L^－1）溶液，加少量的NaBiO₃（s），摇荡试管，静置沉降，上层清液呈紫红色，表示有Mn²⁺存在。
（9）Mn²⁺和Cr³⁺的分离与鉴定
　　某溶液中含有Mn²⁺和Cr³⁺，试分离和鉴定之，并写出分离步骤和有关反应方程式。

*废液和固体废弃物倒入指定容器中。