《北京四中网校2013年高考化学一轮复习 制备实验方案的设计知识导学.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京四中网校2013年高考化学一轮复习 制备实验方案的设计知识导学.doc（58页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、制备实验方案的设计重点难点1、了解制备实验方案的设计方法和要求。2、运用已学知识分析并评价氢氧化铝制备的最佳途径。3、设计实验：硫酸亚铁的制备知识讲解1、制备新物质需先设计方案的原因制备新物质是科学研究和工农业生产的发展的需要，它是在一定的实验条件和过程中进行的。我们还知道反应物相同，反应条件不同时产物也不一样。如苯和氯气在光照下发生加成反应，但在FeCl3作催化剂时却发生取代反应生成氯苯。再如，用同浓度、同体积的AlCl3溶液和NaOH溶液制备Al(OH)3时，如果将NaOH溶液滴到AlCl3溶液中或将AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中实验现象和结果完全不同。这种例子还有很多，因此，在设计物
2、质制备的实验方案时，要使实验过程达到和保持某种状态、发生某种特定变化，并得到理想的结果，就必须注意对实验条件进行设计。2、作用和要求根据化学实验的目的要求，依据正确的化学原理，结合题给的信息和提供的药品和仪器，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置和方法所进行的统一规划，选择最佳方案，达到制取某种物质的目的。进行上述实验设计的作用：直接关系到实验效率的高低，甚至实验的成败；科学、合理、周密、巧妙的实验设计，往往能导致化学科学的重大发现。制备实验方案设计的要求：原理正确、步骤简单；条件适宜、操作方便；原料丰富、价格低廉；节省试剂、安全防污；产品纯净、易于提纯。3、制备实验设计思路及一般方法
3、列出可能的几种制备方法和途径，从上面的5项要求进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法。在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是： 4、用铝屑制备Al(OH)3的几种方案及评价根据中学化学所学内容，制备Al(OH)3我们可以：用铝先和酸反应生成Al3+盐，再用Al3+盐和NaOH溶液或氨水反应制出Al(OH)3；用铝屑先和强碱溶液如NaOH溶液反应生成AlO2盐，再用稀硫酸中和过量的碱液，并促使AlO2与酸溶液反应或水解，得到Al(OH)3；先用铝屑分别和稀硫酸、浓氢氧化钠溶液作用生成铝盐溶液、偏铝酸盐溶液，然后将这两溶液相混合，得到氢氧化铝。下面从原料消耗、生成
4、氢氧化铝是否便于控制等方面加以讨论：(1)方案一：铝屑和稀硫酸反应生成Al3+的盐溶液，再用NaOH溶液（或）氨水使Al(OH)3沉淀析出。发生反应为：2Al+3H2SO4（稀）=Al2(SO4)3+3H2，2Al+6H+=2Al3+3H2，Al2(SO4)3+6HaOH=2 Al(OH)3+3Na2SO4，Al3+3OH-= Al(OH)3。用氨水时：Al2(SO4)3+6NH3H2O=2 Al(OH)3+3(NH4)2SO4，Al3+3NH3H2O= Al(OH)3+3NH4+。从方程式可看出，用NaOH溶液沉淀Al3+，若NaOH溶液不足，则Al3+沉淀不完全；NaOH溶液过量，则生成的
5、Al(OH)3又将有一部分转化为NaAlO2溶液，即Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，终点不易控制，因为Al(OH)3溶于过量的NaOH溶液，影响Al(OH)3的生成量。用氨水沉淀Al3+，随着氨水的滴加，Al(OH)3沉淀量逐渐增大，当Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀时，再滴入氨水，Al(OH)3不溶解（氢氧化铝不跟弱碱反应），反应易于控制。从消耗原料物质的量方面分析：若制取1mol Al(OH)3需要3mol H+和3mol OH-或3mol NH3H2O。(2)方案二：铝屑先跟浓NaOH溶液反应，再用稀硫酸中和过量的碱液，促使AlO2与酸反应得到Al(OH)3。发生反
6、应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2，2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3+Na2SO4，AlO2-+H+H2O=Al(OH)3。若硫酸过量，则生成的Al(OH)3会溶解。若制取1mol Al(OH)3，需消耗H+、OH各1mol。(3)方案三：用铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应，将得到的铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，可得Al(OH)3。发生反应为：2Al+3H2SO4（稀）= Al2(SO4)3+3H2，2Al+6H+=2Al3+3H2，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2
7、+3H2，2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2，Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=Al(OH)3+3Na2SO4，Al3+3AlO2+6H2O=4 Al(OH)3。按此方案，若制备1mol Al(OH)3，需消耗mol H+和mol OH-。我们来比较这三种方案，同样是制备1mol Al(OH)3，使用的药品都是三种：铝屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液，第一种方案消耗酸、碱的物质的量最多，第三种方案最少；从操作要求可看出：方案一、二不如方案三简单。综上所述，制备Al(OH)3宜用第三种方案，其流程应为： 5、用铝屑制备Al(OH)3的具体实验方案的设计实验名称：以铝为原料制备
8、Al(OH)3实验目的：分析评价制备Al(OH)3的最佳条件；认识铝的化学性质和Al(OH)3的两性。实验原理：铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应得到Al2(SO4)3和NaAlO2溶液，将铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到Al(OH)3。实验用品：烧杯、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、石棉网、酒精灯、pH试纸、滤纸、剪刀、火柴、铝屑、稀硫酸、稀NaOH溶液、浓NaOH溶液、蒸馏水。实验步骤：在烧杯1中加入50mL稀NaOH溶液，再加入足量铝屑，给溶液稍加热12分钟后取出，用蒸馏水把铝屑洗涤干净，称量铝屑的质量，设为m1，将铝屑分为四份，备用。在烧杯2中放入1
9、份铝，再加入适量稀硫酸，使铝屑完全溶解。在烧杯3中放入3份铝，再加入适量浓NaOH溶液，使铝屑完全溶解。将烧杯2和烧杯3中的溶液混合，将沉淀过滤。将所得沉淀转移到烧杯中，用热蒸馏水洗涤3次，再过滤、洗涤，至溶液的pH值为78。过滤，干燥，得到Al(OH)3固体。用托盘天平称量所得Al(OH)3固体的质量为m2，计算出产率。实验现象记录及结果处理 实验现象（略）实验结果处理铝屑的质量（m1）氢氧化铝的质量（m2）氢氧化铝的理论产量（m3）产率计算公式本实验Al（OH）3的产率注意：1、实验步骤1中铝屑先用稀NaOH溶液处理，是为了除去铝屑表面的薄薄的氧化铝膜。2、铝屑的质量要均分为相同的四份，使
10、它们能按Al3+3AlO2-+6H2O=4 Al(OH)3完全反应。3、Al3+3H2O Al(OH)3+3H+，AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH-正是由于这两个水解反应相互促进，使得Al3+盐和AlO2-盐相混后产生Al(OH)3沉淀。以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯实验设计参考：实验目的：制备苯甲酸甲酯实验原理：苯甲酸与甲醇在浓硫酸作用下生成苯甲酸甲酯实验用品：略实验步骤：向20mL大试管中加入2 mL甲醇、2 mL苯甲酸，再慢慢滴入0.5 mL浓硫酸；在另一支试管中加入3 mL饱和Na2CO3溶液。按下图所示把装置接好；用小火加热试管里的混合物，产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3
11、溶液上方约0.5cm处；取下试管并停止加热；振荡盛有Na2CO3溶液的试管；把混合液倒入分液漏斗中静置、分液，上层就是产品苯甲酸甲酯。实验四 硫酸亚铁的制备实验设计参考：首先用碱液除去废铁屑表面的油污，之后按如下步骤制备硫酸亚铁：(1)在烧杯中倒入40mL稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸浸没所有铁屑为度。小心加热(保持温度在5080之间，不要煮沸)，直到只有极少量气泡生成，同时溶液呈浅绿色为止(这时烧杯底部应留有少量铁屑)。(2)用少量热水通过过滤器，以提高它的温度(防止溶液在漏斗里析出晶体)，然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住管口(防止空气进入)，静置、冷却、结晶，观察滤液
12、冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的 现象。(3)待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤23次，再用滤纸将晶体吸干。(4)把制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。实验现象：废铁屑遇到稀H2SO4产生气泡，铁屑溶解，溶液呈浅绿色，冷却后有晶体析出(绿矾FeSO47H2O)。说明：铁与H2SO4反应制FeSO4时应用稀H2SO4。FeSO4易被氧化，应加入过量铁屑以防止氧化，制得的绿矾应密闭保存。典型例题剖析例1、实验室现有：（1）未知浓度的烧碱溶液100mL；（2）能随时提供CO2的发生装置；（3）50mL量筒；（4）200mL烧杯。请仅利用上述药品和仪器制备较纯净的纯碱溶液。分析CO2气体和
13、NaOH物质的量之比不同，反应可生成Na2CO3或NaHCO3。要制备较纯净的纯碱溶液，通入CO2量的控制是实验成败的关键，若直接向NaOH溶液中通入CO2，使其恰好生成Na2CO3通常是难以做到的。我们不妨采取“欲擒故纵”的策略，将100mL NaOH溶液分成两等份，其中一份通入过量的CO2，使之生成NaHCO3，然后将另一份NaOH溶液与之混合，最终得到Na2CO3。发生的反应是：（1）NaOH+CO2=NaHCO3（2）NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O答案：（1）用50mL量筒量取50mL的NaOH溶液；（2）将量筒里的NaOH溶液倒入200mL烧杯中，通入过量的CO2；（3
14、）将剩余的50mL NaOH溶液倒入烧杯中混合即可。例2、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电便可制得有较强杀菌能力的消毒液，他设计了如图三套装置，请对它们进行评价。分析该制备的反应原理并不复杂，是通过电解饱和食盐水后产生的Cl2与NaOH反应生成NaClO，从而达到制备目的，反应原理：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O由于电解食盐水时氯气是阳极产物，而NaOH是阴极产物，因此，如何让两极的产物充分接触反应是设计装置的创意点。答案：装置A显然不能保证氯气和NaOH的充分接触。装置B与装置C的区别是
15、把阳极设计在装置的下部或上部，B设计能确保在阳极生成的氯气上升时，与阴极产物NaOH充分接触反应，达到制备的目的。例3、氨跟氧化铜反应可以制备氮气（2NH3+3CuO 3Cu+3H2O+N2），而氮气跟镁在高温下反应可得到氮化镁，但氮化镁遇水即反应生成Mg(OH)2和NH3。下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的两种实验方案示意图（实验前系统内的空气已排出；图中箭头表示气体的流向）填空和回答问题：（1）甲、乙两生提出的实验方案是否能制得氮化镁？甲_，乙_。（填“能”或“不能”）（2）具体说明不能制得氮化镁的原因（如两个方案均能制得氮化镁，此小题不用回答）。_。分析甲方案制得的NH3，经过碱石灰
16、干燥，再经过浓H2SO4时，和硫酸反应生成(NH4)2SO4，使得反应到此终结，后边反应由于没有NH3使反应无法进行，不能得到氮化镁；乙方案改正了甲方案的两点错误，NH3被CuO氧化成N2后，经过水洗除去未反应的NH3，最后N2经浓H2SO4干燥后与高温镁粉反应制得氮化镁，该方案是可行的。解（1）不能，能（2）甲方案中反应产生的NH3全部被浓硫酸吸收，不能进行后续反应。例4、1，2二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度是2.18g/cm3，沸点131.4，熔点9.79，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂，在实验中可以用下图所示装置制备1，2二溴乙烷，其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和
17、浓硫酸的混合液，试管d中装有液溴（表面覆盖少量水）。填写以下空白。（1）写出本题中制备1，2二溴乙烷的两个反应化学方程式。（2）安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞。请写出发生堵塞时瓶b中的现象。（3）容器c中NaOH溶液的作用：_。（4）某学生做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量比正常情况下超出许多，如果装置的气密性没有问题，试分析其可能的原因。分析由于1，2二溴乙烷的熔点为9.79，要注意试管d外面的冷却水温度，如果温度低于此熔点，1，2二溴乙烷就会在试管d中凝固而发生堵塞，使容器c和它前面的容器a和b由于乙烯排不出去而压强增大
18、，会将安全瓶b内的水压入长玻璃管里，使玻璃管内的水面上升甚至溢出，与此同时瓶b内的水面会有所下降。由于副反应的发生，反应中有SO2、CO2等酸性气体生成，因而要用NaOH溶液洗涤，如果温度不迅速升到170，则会使乙醇和浓H2SO4反应生成乙醚等副产物，另外，反应过快乙烯没有被完全吸收，亦使反应物量消耗太多。解（1）CH3CH2OH CH2=CH2+H2O、H2C=CH2+Br2CH2BrCH2Br（2）b中水面会下降，玻璃管中的水面会上升，甚至溢出（3）除去乙烯中带出的酸性气体（SO2、CO2等）（4）乙烯反应速度过快；实验过程中乙烯和浓H2SO4的混合液没有迅速达到170（或写“控温不当”）
19、。例5、（05江苏、20）（12分）硫酸亚铁（FeSO47H2O）是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO47H2O晶体：将5% Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗涤23遍；向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在5080之间至铁屑耗尽；趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤23次，再用滤纸将晶体吸干；将制得的FeSO47H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。请回答下列问题：（1）实验步骤的目的是_，加热的作用是_。（2）实验步骤明显不
20、合理，理由是_。（3）实验步骤中用少量冰水洗涤晶体，其目的是_；（4）经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO47H2O、FeSO44H2O和FeSO4H2O。硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示（仅在56.7、64温度下可同时析出两种晶体）。硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成温度/010305056.76064708090溶解度/g14.017.025.033.035.235.335.633.030.527.0析出晶体FeSO47H2OFeSO44H2OFeSO4H2O请根据表中数据作出硫酸亚铁的溶解度曲线。（5）若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO
21、44H2O，应控制的结晶温度（t）的范围为_。分析：制备硫酸亚铁前，一般先要除去铁表面的油污，可用烧碱或纯碱溶液，加热能促进纯碱溶解使水解程度增大，增强去油污能力。由于Fe2+易被氧化，所以制备硫酸亚铁时要使铁过量。为了增大硫酸亚铁浓度，应在较高温度下使铁与硫酸反应，但又要防止亚铁离子的氧化，所以一般控制在5080，并要趁热过滤。得到的沉淀一般会沾有溶液中的离子，需要进行洗涤以除去这些离子。根据表中第2行可画出溶解度曲线。答案：（1）除油污 升高温度，溶液碱性增强，去油污能力增强（2）应该铁屑过量（或反应后溶液中必须有铁剩余），否则溶液中可能有Fe3+存在（3）洗涤除除去晶体表面附着的硫酸等杂
22、质；用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO47H2O的损耗。（4）如图（5）56.7 t 64性质实验方案的设计重点难点1、了解性质实验方案的设计方法和要求。2、应用乙二酸的性质，设计完整的化学实验方案。3、综合运用高中阶段有关铜和铜的化合物的知识，设计实验方案验证铜和铜的化合物的性质。4、设计实验检验红砖中氧化铁成分知识讲解我们知道，物质的结构决定物质的性质，而物质的性质在一定程度上也反映其结构，并决定它的用途和制法。在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系。要根据物质的结构特点来设计化学实验方案，探究或验证物质所具有的一些性质。对于物质化学性质实验方案的
23、设计，要抓住物质的本质特征进行整体考虑，学会应用分析、比较、综合、概括的方法。可应用元素周期律来分析元素及化合物的有关知识，使物质的存在、性质和制法的知识条理化。在设计实验方案时，要对物质结构与性质有正确的理解与认识。推测物质的性质应从其结构出发，与已学过的物质的结构进行比较，抓共性、找个性。一、乙二酸的结构及其性质推测乙二酸结构简式为，含两个羧基，可推测乙二酸应具有：酸的通性：和活泼金属反应生成氢气，和碱性氧化物反应生成盐和水，和酸碱指示剂作用，和碱作用生成盐和水，和某些盐作用。乙二酸晶体中含结晶水，受热时会失去结晶水，继续强热，乙二酸可能分解为气体CO2和水。乙二酸能和醇在催化剂作用下发生
24、酯化反应。乙二酸中两羧基直接相连，可能会被酸性高锰酸钾氧化，使高锰酸钾溶液褪色。根据常识，衣服上沾有蓝墨水，可用乙二酸洗涤干净，说明乙二酸能使蓝墨水褪色。二、设计实验方案，验证乙二酸所具有的性质（1）乙二酸的酸性的检验分别用洁净的玻璃棒蘸同物质的量浓度的乙二酸溶液、稀硫酸、乙酸点在pH试纸上，并与标准比色卡对比，可看出pH试纸均显红色，说明乙二酸溶液和稀硫酸溶液、乙酸溶液一样均显酸性。那么酸性怎样呢？乙二酸溶液显示的pH试纸红色比乙酸使pH试纸变红的更明显，说明乙二酸酸性强于乙酸。向盛有少量Na2CO3粉末的试管中加入约3mL乙二酸溶液，观察现象。可以看到产生大量的无色气泡，这是CO2气体，说
25、明乙二酸酸性比H2CO3强，综合上述两点，知乙二酸的酸性强于乙酸、碳酸。（2）乙二酸晶体受热分解性质的检验如图，先将导气管通入一倒立的干而冷的小烧杯中，可以看到烧杯内壁有雾状水雾生成，然后再通入澄清的石灰水中，可观察到澄清的石灰水变浑浊，说明乙二酸受热能分解，产物有CO2和H2O。 说明：验证乙二酸受热分解产物时可直接用上面的装置，加热试管时管口应略向上倾斜。如验证有水生成，可直接观察加热时试管口部出现较多液珠，且冷却之后不变为固体即可。从澄清石灰水变浑浊可证明乙二酸受热分解生成了CO2。（3）乙二酸和酸性KMnO4溶液作用乙二酸的还原性向盛有约5mL乙二酸饱和溶液的试管中滴入3滴用硫酸酸化的
26、0.5%的KMnO4溶液，振荡，可观察到酸性KMnO4溶液褪色，说明乙二酸具有还原性。说明：验证乙二酸的还原性，高锰酸钾溶液浓度不宜过大，而且混合后要充分振荡。最初看到溶液变为浅褐色，过一会儿才接近于无色。（4）乙二酸的酯化反应如图，在一试管中加入3mL乙二醇，然后边摇动试管边慢慢加入2mL浓硫酸和2mL乙二酸，用酒精灯小心均匀地加热试管3min5min，产生的蒸气经导管通到饱和Na2CO3溶液的液面上。可观察到在Na2CO3液面上有无色透明油状液体产生，并可闻到香味。这种香味是由酯散发出的，说明乙二酸和乙二醇发生了酯化反应。 （5）乙二酸使蓝墨水褪色在一支试管中放一块溅有蓝墨水的布条，用2的
27、乙二酸与乙二酸钾混合溶液浸泡，可观察到布条上的蓝墨水渍消失了，证明乙二酸能洗去溅在布条上的蓝墨水渍。三、性质实验的设计中，要注意下列问题：1实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。例如，设计“证明醋酸是弱电解质”的实验时，有这样一个方案：配制pH=1的盐酸溶液和pH=1的醋酸溶液，然后分别取两溶液各1mL均稀释至10mL，然后在两溶液中各加入少量镁条观察现象，产生气泡速率较快的是醋酸。这个实验设计的原理并没有错，但是中学阶段要准确配制pH=1的醋酸在实际操作上是有一定难度的，而且等比例稀释后与镁反应的速率，通过气泡的观察，其结论也是不可靠的。2
28、实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，保证实验的准确高效。同时要减少副反应和避免实验步骤间的干扰。例如，已知柠檬醛结构为： 设计柠檬醛的化学性质实验时，有一个方案是：通过加入高锰酸钾酸性溶液或溴水，根据溶液褪色来验证C=C的性质。用新制的氢氧化铜悬浊液在加热条件下产生砖红色沉淀来验证醛基的性质。殊不知，由于醛基具有还原性，很容易被氧化，也会使高锰酸钾酸性溶液和溴水褪色，所以实验结论是不准确的。其实只要把实验步骤做一下调整，先用新制的氢氧化铜悬浊液验证醛基的性质，醛基完全氧化成羧基后，再用高锰酸钾酸性溶液或溴水验证C=C的性质，即可避免上述错误。3实验现象要直观。仍然是设计“证明
29、醋酸是弱电解质”的实验，如果我们去配制一个一定浓度的CH3COONa溶液，用pH试纸测试溶液的pH，通过测定的结果pH7来得出醋酸是弱电解质的结论，既操作简便又现象明显。4实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论的准确可靠。四、设计铜和铜的化合物的性质实验方案1铜和铜的化合物的性质铜是一种不活泼的金属，可和氧气反应生成CuO，和硫反应只能生成低价的Cu2S；与盐酸、稀H2SO4不反应；与冷的浓H2SO4也不反应，在加热条件下可以和浓H2SO4作用，但不产生H2，能与HNO3作用，其中和浓HNO3作用生成NO2气体，和稀HNO3作用生成NO气体。实验室可利用这些反应来制
30、取SO2、NO2、NO等气体；在盐溶液中铜只能置换比它更不活泼的Hg、Ag等金属，但它可以和FeCl3溶液反应，工业上利用这个原理来腐蚀线路板；铜在干燥的空气中比较稳定，但在潮湿的空气中会发生锈蚀而生成铜绿。氧化铜是碱性氧化物，与酸等反应生成铜盐和水。在氧化铜中铜处于高价，因此氧化铜有一定的氧化性，能氧化乙醇等。因此，铜可以作为乙醇氧化为乙醛的催化剂。硫酸铜晶体带5个单位结晶水，呈蓝色，加热时易失去结晶水变为白色的硫酸粉末。铜离子还能与铁、碱、硫离子等反应。氢氧化铜是弱碱，有弱碱的通性，即：与酸反应、受热分解等。2、实验步骤参考设计如下：（1）铜与非金属反应用一根铜丝在酒精灯火焰上灼烧，观察铜
31、丝在灼烧前后的变化。铜丝变黑。说明生成了CuO。取一支小试管加入少量硫粉，在酒精灯上加热至硫变成蒸气，迅速插入一束擦亮的细铜丝，观察现象。铜丝在硫蒸气中保持红热，最后变黑，说明生成了Cu2S。（2）铜与氧化性酸反应在盛有一小块铜片的试管中加入约3mL浓H2SO4，观察现象；小心加热试管，观察现象；把生成的气体通入品红溶液中，观察现象。可看到铜与冷浓硫酸不反应，在加热时溶液逐渐变蓝色；生成的气体使品红溶液褪色。说明铜与氧化性酸反应，生成SO2等。在两支试管中各加入一小块铜片，分别加入少量浓硝酸和稀硝酸，立即用无色透明塑料袋将试管口罩上并系紧，观察发生的现象；然后，将加稀硝酸的试管口上的塑料袋稍稍
32、松开一会儿，使空气进入塑料袋，观察发生的现象。可看到铜与浓硝酸反应生成红棕色的NO2，溶液变蓝色；铜与稀硝酸反应生成无色的NO，溶液变蓝色。（3）铜与盐溶液反应在试管中加入约3mL AgNO3溶液，插入一根铜丝，过一会儿取出，观察现象。可见红色的铜表面覆盖了一层银白色的光亮银。证明铜比银活泼。在盛有一小块铜片的试管中加入约3mL浓FeCl3溶液，不断振荡试管，观察现象。可看到溶液由棕黄色逐渐变为蓝绿色，铜不断溶解。（4）铜的催化作用在试管中加入3mL乙醇，把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰上加热，使铜表面生成一薄层黑色的氧化铜，立即把它插入盛有乙醇的试管里，这样反复操作几次，闻生成物的气味，
33、并观察铜丝表面的变化。可看到灼烧变黑的铜在乙醇中又变为红色。说明CuO有一定的氧化性。（5）铜的其他性质取两小块铜片，都在教室里，并露置在空气中。使其中一块铜片保持表面的湿润，另一块铜片放在干燥处，使其表面保持干燥。课后不断观察铜片表面的变化。通过数天的观察，可看到湿润的铜表面出现了一层铜锈。（6）铜的化合的性质取少量CuO粉末于试管中，加入少量水，不溶解；再加入少量稀硫酸，黑色粉末溶解，溶液变为蓝色。说明氧化铜与硫酸反应生成了硫酸铜和水。取少量硫酸铜晶体于大试管中，把试管固定在铁架台上并使试管口略向下倾斜，加热大试管，会看到蓝色的晶体逐渐变为白色。冷却后，向试管中滴加1滴水，会看到晶体又变成
34、蓝色。取适量硫酸铜溶液于试管中，向试管中放入一细铁钉，过一会儿看到铁钉表面出现了一层红色的铜。说明铁比铜活泼。取少量硫酸铜溶液于试管中，滴加少量氢氧化钠溶液，会看到出现蓝色沉淀。说明铜离子与碱反应生成氢氧化铜沉淀。向一盛有硫酸铜溶液的试管中通入硫化氢气体或滴加硫化钠溶液，会看到黑色沉淀出现。说明铜离子与硫离子反应生成了黑色的CuS沉淀。五、红砖中氯化铁成分的检验实验原理：红砖是由粘土烧成的一种常用建筑材料。红砖之所以显红色是因为含有Fe2O3。Fe2O3是碱性氧化物，可溶于酸(Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O)。Fe3+可用KSCN溶液检验Fe3+3SCNFe(SCN)3。实验步骤及现象
35、：把约20g红砖粉末，放入小烧杯中，加入20mL 3mol/L盐酸，放置约30min。从烧杯中取2mL澄清溶液于试管中，滴入0.1moI/L KSCN溶液2滴3滴，观察到溶液立即显血红色。实验结论：通过实验，说明溶液中含有Fe3+，进而说明原红砖中含有Fe2O3。注意事项：红砖与盐酸反应较慢，要给予足够的反应时间。可以用KSCN溶液检验，也可用NaOH溶液检验，前者比后者反应灵敏度高。典型例题例1设计双氧水化学性质实验方案。分析在设计双氧水化学性质实验方案前，先预测双氧水可能具有的性质。双氧水是H2O2的水溶液，H2O2中的氧元素是-l价，-1价的氧元素是中间价态，它既能升高又能降低，因此它可
36、能既具有氧化性又具有还原性；中负一价的氧元素在溶液中可能不太稳定(Na2O2遇水立刻反应)，因此它可能还具有不稳定性；根据常识，双氧水在医院里可用作皮肤上伤口的消毒剂，而且消毒后皮肤表面变白，这说明双氧水不但能杀菌消毒使蛋白质变性，而且还可能有漂白作用。综上所述，在设计双氧水化学性质实验方案时，可以从以下几个方面加以推测并进行实验：双氧水可能具有不稳定性，在受热或遇到恰当的催化剂时，可能发生分解，如果分解产物中有气体，很可能是O2；双氧水可能具有氧化性，可能会氧化H2S、Fe2+等物质；双氧水可能具有还原性，可能被KMnO4酸性溶液、K2Cr2O7溶液等氧化；双氧水还可能具有漂白性；双氧水可能
37、使鸡蛋白等蛋白质变性。解实验步骤设计如下：（1）双氧水的不稳定性在试管中加入约3mL双氧水，在酒精灯上小火加热，观察现象，然后把带火星的木条伸到试管内，观察现象。在试管内加入约3mL双氧水，加入少量MnO2粉末，观察现象；然后把带火星的木条伸到试管内，观察现象。（2）双氧水的氧化性在试管中加入约3mL新制的FeSO4溶液，同时滴入几滴KSCN溶液，振荡、观察现象；然后逐滴加入双氧水，振荡，观察现象。（3）双氧水的还原性向盛有5mL双氧水的试管中加入10滴用硫酸酸化的1（质量分数）的KMnO4溶液，振荡，观察现象；用带火星的木条伸到试管内，观察现象。（4）双氧水的漂白性在两支试管中分别加入1mL
38、品红溶液，然后在其中一支试管中逐滴加入双氧水，振荡，观察现象；在另一支试管中逐滴加入同样多的水，振荡，观察现象。（5）双氧水使鸡蛋白变性在两支试管中分别加入1mL鸡蛋白，然后在第1支试管中加入3rnL水，振荡，观察现象；在第2支试管中逐滴加入同样多的双氧水，振荡，观察现象。若第2支试管有沉淀，则过滤，把溶液再放入试管中，加入适量蒸馏水，观察是否溶解。通过实验，可以观察到双氧水具有不稳定性，在变热或遇到恰当的催化剂时，会发生分解并生成氧气。双氧水具有氧化性，会把Fe2+氧化成Fe3+。双氧水具有还原性，能使KMnO4酸性溶液褪色，并生成氧气。双氧水具有漂白性，能使品红溶液褪色。双氧水能使鸡蛋白变
39、性而凝固。例2BaCl2溶液中通入SO2不会产生沉淀，若继续通入另一种气体，使之产生沉淀，请问通入何种气体？分析：我们注意到，SO2是酸性氧化物，可以与碱性气体反应生成亚硫酸盐，另外具有明显的还原性，容易被氧化成。解答：（1）向溶液中通入NH3，就可以生成BaSO3沉淀。反应： （2）通入具有氧化性的气体，如Cl2、NO2等，可以生成BaSO4沉淀。反应如下： （3）SO2也具有弱氧化性，溶液中通入H2S也可以生成沉淀，不过是淡黄色的硫。反应： 例3阿司匹林（Aspirin），化学名称乙酰水杨酸，是我们日常生活中最熟悉的一种解热镇痛药。它自从1882年在德国拜尔公司诞生起至今，已经有了100多
40、年的历史，经久不衰，始终是临床治疗发热、风湿的良药。阿司匹林为白色结晶或结晶性粉末，无味或微带醋酸味，微溶于水，易溶于乙醇、氯仿，微溶于乙醚。 阿司匹林的结构简式如上。根据阿司匹林的分子结构和你已有的知识，判断它有怎样的化学性质？如何验证？分析：结构决定性质，我们先来分析阿司匹林的分子结构。阿司匹林分子中有两个主要的官能团，分别是羧基和酯的结构，因此推测阿司匹林可能具有：（1）酸性：阿司匹林结构中的羧基（COOH），在水中可电离出H+。（2）水解反应：阿司匹林结构中的“COO”在一定条件下可以水解。根据以上推测，实验步骤设计如下：1阿司匹林的酸性：向一试管水中加入阿司匹林粉末并加热。分别蘸取稀
41、硫酸和阿司匹林溶液点在pH试纸上，并与标准比色卡对比。向另一盛有Na2CO3溶液的试管中加入阿司匹林粉末，并加热，观察现象。2阿司匹林的水解反应：将阿司匹林溶于适量NaOH溶液中，加热直至溶液沸腾。冷却后向溶液中滴入稀HCl，直至溶液显酸性。有该溶液进行两个实验：向上述溶液中滴入少量FeCl3溶液，观察现象。向上述溶液中滴入少量浓溴水，观察现象。通过实验，可以观察到阿司匹林显酸性，与Na2CO3反应有CO2生成。阿司匹林在碱性条件下水解： 由于酚羟基的存在，所以可以与Fe3+发生显色反应，与浓溴水生成白色沉淀。通过以上阿司匹林化学性质的实验设计，我们不难发现，在设计性质实验方案时，要充分了解物
42、质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点来设计实验方案，探究或验证物质所具有的一些性质。推测物质的性质的基本思路是：根据物质的结构，推出该物质所属类别，推测其基本的化学性质（共性）；然后进一步分析该物质的特殊性，推测其独有的化学性质（个性）。例4有两瓶pH=2的酸溶液，一瓶是强酸，一瓶是弱酸。现只有石蕊试液、酚酞试液、pH试纸和蒸馏水，而没有其它试剂。简述如何用最简便的实验方法来判别哪瓶是强酸：_。分析：此题要求根据强弱酸性质的差别设计实验。答案：各取等体积酸液用蒸馏水稀释相同倍数(如100倍)，然后用pH试纸分别测其pH值，pH值变化大的那瓶是强酸。例5（05广东、20）（14分）研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。（1）根据反应Na2SO3（固）+H2SO4（浓） Na2SO4 + SO2+ H2O，制备SO2气体。用下列简图，在答题卡的方框中画出制备并收集SO2的实验装置（含试剂）示意图。实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是_。（2）将SO2气体分别通入下列溶液中：品红溶液，现象是_；溴水溶液，现象是_