魏海
本實(shí)驗(yàn)旨在加深學(xué)生對(duì)酸、堿化學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí),并借助酸、堿的性質(zhì)解釋生活中的一些現(xiàn)象,從而培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
一、比較酸、堿與指示劑的作用
1.實(shí)驗(yàn)操作
(1)在一塊點(diǎn)滴板空穴中分別滴上幾滴稀硫酸、稀鹽酸、稀氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液,然后在幾種溶液里分別滴入2滴紫色的石蕊溶液;在另一塊點(diǎn)滴板空穴中也分別滴上幾滴稀硫酸、稀鹽酸、稀氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液,然后在幾種溶液里分別滴入2滴無色的酚酞溶液(見圖1)。
(2)觀察到:石蕊溶液遇酸溶液變紅色,遇堿溶液變藍(lán)色;酚酞溶液遇酸溶液不變色,遇堿溶液變紅色。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
(1)紫色的石蕊溶液遇酸溶液變紅色,遇堿溶液變藍(lán)色。
(2)無色酚酞溶液遇酸溶液不變色,遇堿溶液變紅色。
二、探究酸、堿的化學(xué)性質(zhì)
1.酸與金屬、金屬氧化物的反應(yīng)
(1)實(shí)驗(yàn)操作:將一枚生銹的鐵釘放入試管中,然后倒入少許稀鹽酸(使鐵釘一半浸入酸中)。一會(huì)兒鐵銹逐漸溶解,溶液變?yōu)辄S色,再過一會(huì)兒,溶液中冒氣泡。取出鐵釘,洗凈后發(fā)現(xiàn),浸在酸中的部分呈現(xiàn)銀白色,而上半部鐵釘仍然銹跡斑斑。
(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:酸溶液能與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣,能與金屬氧化物反應(yīng)生成可溶性鹽。有關(guān)化學(xué)方程式:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,F(xiàn)e+2HCl=FeCl2+H2↑。
(3)注意事項(xiàng):將生銹的鐵釘放入試管中時(shí),按照“一橫、二放、三慢豎”的要求操作,不能將鐵釘直接投入試管,以免擊穿試管底部。
2.酸與堿的反應(yīng)
(1)氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)。
①實(shí)驗(yàn)操作:在一支試管中加入1 mL氫氧化鈉溶液,滴入2滴酚酞溶液;再用滴管慢慢滴入稀鹽酸,并不斷振蕩試管,至溶液恰好變?yōu)闊o色;取完全褪色后的溶液1 mL,放入蒸發(fā)皿中蒸干。
②現(xiàn)象及分析:氫氧化鈉溶液中滴入酚酞溶液后變?yōu)榧t色,說明氫氧化鈉溶液顯堿性;當(dāng)逐滴滴入稀鹽酸后,溶液褪為無色,說明氫氧化鈉已不存在,進(jìn)而說明氫氧化鈉已被鹽酸反應(yīng);將反應(yīng)后的無色溶液蒸干,得白色固體,此白色固體不是反應(yīng)物鹽酸,因?yàn)辂}酸受熱揮發(fā);不是反應(yīng)物氫氧化鈉,因?yàn)槿芤杭t色已經(jīng)褪去,顯然,白色固體是鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的產(chǎn)物,由鹽酸、氫氧化鈉的化學(xué)式(HCl、NaOH)可知,白色固體是氯化鈉。
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:氫氧化鈉溶液能與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng),生成鹽和水,即NaOH+HCl=NaCl+H2O。
(2)氫氧化鈣溶液與稀鹽酸反應(yīng)。
①實(shí)驗(yàn)操作:用藥匙的小端,取等質(zhì)量的氫氧化鈣兩份,放入兩支試管中;分別加入1mL的蒸餾水,振蕩,再各滴入2滴酚酞溶液;接下來,向其中一支試管中加入1 mL的蒸餾水,并充分振蕩,在另一支試管中加入1 mL的稀鹽酸,并充分振蕩。
②現(xiàn)象及分析:極少的氫氧化鈣加入水后,得到渾濁液體,說明其溶解性較小(微溶);滴入酚酞溶液后,溶液顯紅色,說明氫氧化鈣溶液顯堿性;加入蒸餾水后紅色不褪去,說明溶液稀釋后化學(xué)性質(zhì)不變;滴加稀鹽酸后,紅色褪去,說明氫氧化鈣被鹽酸反應(yīng)了;得到的溶液澄清,說明氫氧化鈣與鹽酸反應(yīng)生成了易溶于水的物質(zhì)。
③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:氫氧化鈣微溶于水;氫氧化鈣溶液顯堿性;氫氧化鈣能與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水,即Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O。
對(duì)比上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)還可知,酸、堿溶液具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)。
(3)注意事項(xiàng)。
①酸堿中和過程中要不斷振蕩,既能使溶液充分接觸,也能防止滴入過量的鹽酸。
②氫氧化鈣微溶于水,取用量要很少。
3.堿與鹽的反應(yīng)
(1)實(shí)驗(yàn)操作:在試管中加入2 mL硫酸銅溶液,然后用滴管向硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液,觀察到有藍(lán)色沉淀出現(xiàn);再向藍(lán)色沉淀中加入稀鹽酸,沉淀消失,又得到藍(lán)綠色溶液。
(2)現(xiàn)象分析:硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色氫氧化銅沉淀,即CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4;氫氧化銅能與鹽酸反應(yīng)(屬于中和反應(yīng)),得到藍(lán)綠色的氯化銅溶液,即Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:堿能與某些鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成另一種鹽和另一種堿。
三、疑難解答
1.酸或堿溶液具有相似化學(xué)性質(zhì)的原因
酸或堿的水溶液(如鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液)均能導(dǎo)電,因此這些溶液中存在自由移動(dòng)的離子。如HCl在水中可以解離出H+和 Cl-,H2SO4在水中會(huì)解離出H+和SO2-4,NaOH在水中會(huì)解離出Na+和OH-,Ca(OH)2在水中會(huì)解離出Ca2+和OH-。顯然,酸溶于水都能解離出H+,堿溶于水都能解離出OH-,即不同的酸溶液里都含有相同的H+,不同的堿溶液里都含有相同的OH-,所以酸或堿的溶液具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)。
2.復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件
上面涉及的中和反應(yīng),鹽酸與鐵銹的反應(yīng),硫酸銅與氫氧化鈉的反應(yīng),都屬于復(fù)分解反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件,不僅涉及對(duì)產(chǎn)物的要求,其實(shí)對(duì)反應(yīng)物的性質(zhì)也有要求。
(1)酸+鹽→新鹽+新酸。
反應(yīng)物中酸必須可溶,生成物中至少有一種物質(zhì)是氣體、沉淀或水,如H2SO4+Ba(NO3)2=2HNO3+BaSO4↓。
(2)酸+金屬氧化物→鹽+水。
反應(yīng)物中的酸必須是可溶性酸,如6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O。
(3)酸+堿→鹽+水。
反應(yīng)物中至少有一種物質(zhì)是可溶的,如H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O。endprint
(4)堿+鹽→新堿+新鹽。
反應(yīng)物全可溶,生成物中至少有一種物質(zhì)是沉淀或氣體,如Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH。
(5)鹽+鹽→兩種新鹽。
反應(yīng)物全可溶,生成物中有沉淀,如K2CO3+Ba(NO3)2=2KNO3+BaCO3↓。
綜上,復(fù)分解反應(yīng)的條件歸納起來就是:反應(yīng)物中,有酸酸溶、無酸兩溶;生成物中,要有氣體、沉淀或水生成。
四、例題導(dǎo)學(xué)
【例1】(2015·重慶)硫酸廠的廢水中因含硫酸而顯酸性,需要處理呈中性后才能排放。某興趣小組的同學(xué)取少量廢水按下列步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
(1)驗(yàn)證廢水酸性。往廢水中滴加石蕊溶液,溶液變,說明廢水呈酸性。
(2)處理廢水。該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)方案。
方案一:用熟石灰處理廢水,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
方案二:用BaCl2處理廢水,觀察到廢水中出現(xiàn)。
經(jīng)過分析,同學(xué)們認(rèn)為方案二沒有達(dá)到處理廢水的目的,因?yàn)樘幚砗蟮膹U水中含有較多的。
【解析】(1)往廢水中滴加石蕊溶液,溶液變紅色,說明廢水呈酸性。(2)用熟石灰處理廢水,該反應(yīng)生成硫酸鈣和水。用BaCl2處理廢水,反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和鹽酸(BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl),所以觀察到廢水中出現(xiàn)白色沉淀,但是,這樣處理后的廢水中含有較多的鹽酸。
【答案】(1)紅色(2)Ca(OH)2+H2SO=CaSO4 +2H2O白色沉淀(或渾濁)鹽酸
【例2】(2015·福州)將足量的稀鹽酸加入一定量的鐵、銅混合物中,寫出其中反應(yīng)的化學(xué)方程式:。圖2是實(shí)驗(yàn)過程生成氣體或剩余固體的質(zhì)量隨反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系,其中表示正確的是(填字母)。
【解析】銅與稀鹽酸不反應(yīng),鐵與稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣。在反應(yīng)過程中,不斷產(chǎn)生氫氣,當(dāng)鐵反應(yīng)完全,氫氣的質(zhì)量不再增加,A項(xiàng)正確;在反應(yīng)過程中,剩余的固體逐漸減少,但不會(huì)為零,因?yàn)殂~仍然存在,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。
【答案】Fe+2HCl=FeCl2+H2↑A、C
五、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練
1.下列有關(guān)說法中,不正確的是()
A.酸溶液中都含有H+,所以有相似的化學(xué)性質(zhì)
B.酸、堿在水溶液中都可解離出帶電的粒子
C.在實(shí)驗(yàn)室,常用燒堿來干燥某些氣體
D.不溶于水的酸也能使紫色石蕊溶液變紅
2.下列物質(zhì)長期敞口放置在空氣中,質(zhì)量增加而不變質(zhì)的是()
A.濃硫酸B.氫氧化鈉溶液
C.鐵粉D.氫氧化鈣
3.以下說法中,不正確的是()
A.酸中都含有氫元素,只要含有氫元素的化合物都是酸
B.氧化物中含有氧元素,但含氧元素的化合物不一定是氧化物
C.離子是帶電粒子,但帶電的粒子不一定是離子
D.中和反應(yīng)一定是復(fù)分解反應(yīng)
4.某同學(xué)在油菜地不慎被蜜蜂蜇傷,蜜蜂的刺液呈酸性,為了減輕痛癢,宜在蜇傷處涂抹的物質(zhì)是()
A.牛奶(pH≈6)B.蘋果汁(pH≈3)
C.牙膏(pH≈9)D.礦泉水(pH≈7)
5.下列應(yīng)用與中和反應(yīng)原理無關(guān)的是()
A.用濃硫酸干燥濕潤的氧氣
B.用熟石灰改良酸性土壤
C.服用含氫氧化鋁的藥物治療胃酸過多
D.用氫氧化鈉溶液洗滌石油產(chǎn)品中的殘留硫酸
6.把盛有5 g 16%的NaOH溶液的短試管放入盛有10 g 16%的CuSO4溶液的錐形瓶里,見圖3。傾斜錐形瓶直到使兩溶液充分混合,混合后不可能的是()
A.產(chǎn)生藍(lán)色沉淀0.98 g
B.錐形瓶內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量不變
C.所得溶液的Na2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于9.5%
D.所得的Na2SO4溶液質(zhì)量與原CuSO4溶液質(zhì)量相等
7.物質(zhì)X、Y之間存在如下關(guān)系:X+2NaOH=2Y+Cu(OH)2↓,則()
A.X一定是Cu(NO3)2
B.X的相對(duì)分子質(zhì)量比Y大
C.Y中陰離子的化合價(jià)為-2
D.該反應(yīng)類型為置換反應(yīng)
8.氫氧化鋁是一種不溶于水的白色固體,能與稀鹽酸反應(yīng),也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()
A.向稀鹽酸中加入氫氧化鋁,發(fā)生中和反應(yīng)
B.在NaAlO2中鋁元素的化合價(jià)為+3
C.氫氧化鋁屬于氧化物
D.向氯化鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液,先產(chǎn)生白色沉淀,后白色沉淀又消失
9.某?;瘜W(xué)小組在利用硫酸和氫氧化鈉溶液探究酸堿中和反應(yīng)時(shí),利用數(shù)字化傳感器測得燒杯中溶液pH的變化圖像(見圖4)。下列說法正確的是()
A.圖中c點(diǎn)所示溶液呈堿性
B.圖中a點(diǎn)所示溶液中,含有的溶質(zhì)是Na2SO4和H2SO4
C.該實(shí)驗(yàn)是將氫氧化鈉溶液逐滴滴入盛有硫酸的燒杯中
D.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的pH變化過程證明酸和堿發(fā)生了中和反應(yīng)
10.將等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液混合,混合后的溶液不能與下列哪種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)()
A.Ba(OH)2B.Fe
C.HClD.FeCl3
11.構(gòu)建模型和構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的學(xué)習(xí)方法,李華同學(xué)利用左手構(gòu)建酸的性質(zhì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)(見圖5)。請(qǐng)結(jié)合圖示回答下列問題。endprint
(1)如用濕潤的pH試紙測定稀硫酸的pH,則結(jié)果會(huì)(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
(2)圖5中①的現(xiàn)象是。
(3)寫出一個(gè)符合圖5中③的化學(xué)方程式:。
(4)圖5中性質(zhì)④屬于(填基本反應(yīng)類型)反應(yīng)。
(5)圖5中⑤的性質(zhì)在工業(yè)上可用于(填用途)。
12.氧化鈣俗稱生石灰,某同學(xué)針對(duì)氧化鈣設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案:
(1)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。分離B中難溶物的操作Ⅰ叫做。
(2)如果要用實(shí)驗(yàn)證明C中不是水而是一種溶液,可以選擇下列中的(填序號(hào))進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①稀鹽酸②酚酞溶液
③二氧化碳④氯化鈉溶液
(3)操作Ⅱ是加入某種物質(zhì)使無色澄清液出現(xiàn)白色固體,如果加入的是飽和碳酸鈉溶液,白色固體的化學(xué)式是;如果加入的是固體氫氧化鈉(全部溶解),白色固體的化學(xué)式是。
13.鹽酸是一種重要的化工產(chǎn)品,也是實(shí)驗(yàn)室中重要的化學(xué)試劑。
(1)增大壓強(qiáng),HCl由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),從微觀的角度分析,該變化過程中改變的是。
(2)在鹽酸中加入過量的鐵粉,充分反應(yīng):
①可以看到的現(xiàn)象是。
②圖7表示該反應(yīng)前后溶液中存在的主要離子, 請(qǐng)寫出每種圖形代表的離子(填離子符號(hào))。
③下列金屬中,能與鹽酸發(fā)生類似反應(yīng)的是(填字母)。
A.CuB.Mg C.AlD.Ag
14.興趣小組的同學(xué)在做鎂條和鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),試管外壁很燙,試管口出現(xiàn)白霧。白霧是什么呢?
Ⅰ.同學(xué)們作出猜想。
猜想一:是小水滴。因?yàn)辂}酸中的水受熱會(huì)汽化上升,在試管口(填物態(tài)變化名稱)成小水滴。
猜想二:是鹽酸小液滴。因?yàn)闈恹}酸具有性,若實(shí)驗(yàn)中使用的鹽酸濃度過高,試管口就會(huì)形成鹽酸小液滴。
同學(xué)們將干燥的藍(lán)色石蕊試紙放在內(nèi)有正在反應(yīng)的鎂條和鹽酸的試管口,試紙變紅,證明猜想二是合理的。
Ⅱ.小柯提出質(zhì)疑。
為什么剛才打開盛放實(shí)驗(yàn)所用鹽酸的試劑瓶,瓶口沒有白霧,卻在反應(yīng)過程中出現(xiàn)白霧?
小柯聯(lián)系反應(yīng)時(shí)試管外壁很燙,于是猜想:白霧的形成可能與溫度有關(guān)。
他用試管取少量鹽酸,將干燥的藍(lán)色石蕊試紙放在試管口,試紙不變紅;然后(填操作),試紙變紅。
得出結(jié)論:這種鹽酸濃度并不高,是鎂和鹽酸反應(yīng)放熱促使鹽酸形成白霧。
15.氫氧化鈉和氫氧化鈣是兩種常見的堿。李紅同學(xué)將兩種堿的溶液分別裝入試管A、B 中,并進(jìn)行了如圖8所示的三組實(shí)驗(yàn)。
(1)實(shí)驗(yàn)1中,兩支試管的溶液都變成色。
(2)實(shí)驗(yàn)2中,若B 盛裝的是NaOH 溶液,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
(3)實(shí)驗(yàn)3中,李紅同學(xué)向兩支試管吹氣,A 中有白色沉淀生成,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。B 中無現(xiàn)象,為了探究吹氣后B 中溶質(zhì)的成分,李紅進(jìn)行了如下探究。
【提出猜想】
猜想1:溶質(zhì)只有氫氧化鈉;
猜想2:溶質(zhì)只有碳酸鈉;
猜想3:溶質(zhì)有氫氧化鈉和碳酸鈉;
……
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】
實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論
取B 中少量溶液,加入澄清石灰水至不再產(chǎn)生沉淀為止,過濾后取上層清液,向其中加幾滴酚酞溶液
產(chǎn)生白色沉淀溶液呈現(xiàn)紅色猜想3成立
【反思與評(píng)價(jià)】
老師評(píng)價(jià)李紅得出的結(jié)論不正確,是因?yàn)椴孪耄ㄌ顢?shù)字)也會(huì)產(chǎn)生相同的現(xiàn)象。如果要驗(yàn)證“猜想3成立”,必須要換試劑,將溶液換成溶液。
附:對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練參考答案
1.D2.A3.A4.C5.A6.D7.B
8.C9.D10.B
11.(1)偏大(2)石蕊溶液變成紅色(3)H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl(合理即可)(4)復(fù)分解(5)除鐵銹(合理即可)
12.(1)CaO+H2O=Ca(OH)2過濾(2)②③(3)CaCO3Ca(OH)2
13.(1)分子的間隔(2)①固體部分溶解,溶液由無色變?yōu)闇\綠色,有氣泡產(chǎn)生②H+
Cl-Fe2+③B、C
14.液化揮發(fā)加熱試管,將干燥的藍(lán)色石蕊試紙放在試管口
15.(1)紅(2)2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓(3)Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O【反思與評(píng)價(jià)】2氫氧化鈣
氯化鈣(或硝酸鈣)endprint