无机化学实验讲义

无机化学实验讲义

武汉科技大学无机化学教研室

前 言

无机化学实验讲义是大一化学实验教材，全书共选入19个实验，实验内容包括：基本操作训练；无机物的提取、制备方法；配合物的合成方法；元素及其化合物性质及未知物鉴别；综合设计实验等。本书有配套的实验报告本。

本讲义是以武汉钢铁学院《大学一年级化学实验讲义》（1995年2月）为蓝本，根据近十年使用情况，在实验内容选择和实验教学方法的设计中，充分注意结合化学实验的特点和实验学时的限制，体现了对学生既能进行具体的实验指导又能启发他们积极思维创新。

本书凝聚了历年来从事无机化学实验教学的老师们和实验技术人员的辛勤劳动，兄弟院校的宝贵教学经验和历届学生的教学实践给我们很多有益的启示，谨致谢意。

本书由周华、屈小英策划并组织编写，余高奇、陈阳、孙少学、刘秀然等人参加了编写。同时，在本书的编写过程中得到了王玲老师的大力帮助，并提出了大量的参考意见，在此表示忠心的感谢。

因编写者水平有限，书中如有不确切之处，请广大读者不吝指正。

编者

2005年9月

目 录

绪论???????????????????????????????????1

一、无机化学实验目的?????????????????????????1 二、无机化学实验的学习方法??????????????????????1 三、实验室工作规则??????????????????????????2 四、实验室工作中的安全操作??????????????????????2 五、实验中意外事故的处理???????????????????????3 六、无机化学实验的基本操作??????????????????????3 七、化学计算中的有效数字???????????????????????12 实验一 酸碱滴定????????????????????????????16 实验二 由粗食盐制备试剂级氯化钠????????????????????17 实验三 分析天平的使用?????????????????????????19 实验四 弱酸电离常数的测定—pH值法 ??????????????????23 实验五 解离平衡和沉淀反应???????????????????????26 实验六 离子交换法测定CaSO4的溶度积??????????????????28 实验七 氧化还原反应??????????????????????????30 实验八 缓冲作用和氧化还原性的验证???????????????????32 实验九 硫、氮的化合物?????????????????????????33 实验十 配位化合物的生成和性质?????????????????????35 实验十一 铬、锰及其化合物????????????????????????37 实验十二 铁、钴、镍及其化合物??????????????????????39 实验十三 铜、锌及其化合物????????????????????????41 实验十四 物质鉴别及混合离子的分离鉴定??????????????????44 实验十五 三价铁离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数的测定???????45 实验十六 邻菲啰啉分光光度法测定铁的含量?????????????????49 实验十七 牛奶酸度和钙含量的测定?????????????????????51 实验十八 硫代硫酸纳的制备????????????????????????53 实验十九 碱式碳酸铜的制备????????????????????????54 附表1 鉴定阳离子的主要化学反应????????????????????56 附表2 两酸两碱系统分离鉴定离子示意图?????????????????57

绪 论

化学是一门以实验为基础的学科，许多化学理论和规律是对大量实验资料进行分析、概括、综合和总结而形成的。实验又为理论的完善和发展提供了依据。

化学实验是化学教学中一门独立课程，其目的不仅是传授化学知识，更重要的是培养学生的能力和优良素质，通过化学实验课学生应受到下列训练：掌握基本操作，正确使用仪器，取得正确实验数据，正确记录和处理实验数据以及表达实验结果；认真观察实验现象进而分析判断、逻辑推理和得出结论；正确设计实验（包括选择实验方法、实验条件、所需仪器、设备和试剂等）和解决实际问题；通过查阅手册，工具书和其他信息源获得信息。把培养学生实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风、相互协作的精神和勇于开拓的创新意识始终贯穿于整个实验教学中。

一、无机化学实验目的

1. 使学生通过实验获得感性知识，巩固和加深对无机化学基本理论、基础知识的理解，进一步掌握常见元素及其化合物的重要性质和反应规律，了解无机化合物的一般提纯和制备方法。

2. 对学生进行严格的化学实验基本操作和基本技能的训练，学会使用一些常用仪器。

3. 培养学生独立进行实验、组织与设计能力。例如，细致观察与记录实验现象，正确测定与处理实验数据的能力，正确阐述实验结果的能力等。

4. 培养学生严谨的科学态度、良好的实验作风和环境保护意识。 无机化学实验课还为学生学习后续课程、参与实际工作和科学研究打下良好的基础。 二、无机化学实验的学习方法

要达到上述目的，不仅要有正确的学习态度，还需要有正确的学习方法。做好无机化学实验必须掌握如下几个环节：

1. 预习

实验前的预习，是保证做好实验的一个重要环节。预习应达到下列要求： ⑴ 阅读实验教材和教科书中的有关内容； ⑵ 明确实验的目的；

⑶ 了解实验内容、有关原理、步骤、操作过程和实验时应注意的地方； ⑷ 认真思考实验前应准备的问题； ⑸ 写好预习报告。

2. 实验

学生应遵守实验室规则，接受教师指导，根据实验教材上所规定的方法、步骤和试剂用量来进行操作，并应做到下列几点： ⑴ 认真操作，细心观察，把观察到的现象或实验数据如实地详细记录在实验报告中。 ⑵ 如果发现实验现象和理论不符合，应认真检查其原因，并细心地重做实验。 ⑶ 实验中遇到疑难问题而自已难以解释时，可请教师解答。

1

⑷ 在实验过程中应该保持肃静，严格遵守实验室工作规则。

3. 实验报告

做完实验后，应解释实验现象，并作出结论，或根据实验数据进行处理和计算，独立完成实验报告，交指导教师审阅。若有实验现象，解释、结论、数据等不符合要求，应重做实验或重写报告。实验报告书写时应字迹端正，简明扼要，整齐清洁。

三、实验室工作规则

进入实验室后，一切都要遵照实验室工作规则，应做到： 1. 遵守纪律，保持肃静，集中思想，认真操作。

2. 仔细观察各种现象，并如实地详细记录在实验报告中。

3. 实验时应保持实验室和桌面清洁整齐，废纸、火柴梗和废液等应倒在废物缸内，严禁倒入水槽内，以防水槽淤塞和腐蚀，碎玻璃应放在废玻璃箱内回收。

4. 爱护国家财物，小心使用仪器和实验室设备，注意节约水和电。 5. 使用药品时应注意下列几点；

⑴ 药品应按规定量取用，如果书中未规定用量，应注意节约，尽量少用。 ⑵ 取用固体药品时，注意勿使其撒落在实验台上。

⑶ 药品自瓶中取出后，不应倒回原瓶中，以免带入杂质而引起瓶中药品变质。 ⑷ 试剂瓶用过后，应立即盖上塞子，并放回原处，以免和其它瓶上的塞子搞错，混入杂质。

⑸ 同一滴管在未洗净时，不应在不同的试剂瓶中吸取溶液。

⑹ 实验教材中规定在实验做过后要回收的药品，都应倒入回收瓶中。

6. 使用精密仪器时，必须严格按照操作规程进行操作，细心谨慎，避免粗枝大叶而损坏仪器。如发现仪器有故障，应立即停止使用并报告指导教师，及时排除故障。

7. 实验后，应将仪器洗刷干净，放回规定的位置、整理好桌面，把实验台揩净，并打扫地面，最后检查水龙头是否关紧。电插头或闸刀是否拉开。实验室内一切物品(仪器药品和产物等)不得带离实验室。离开实验室前，需经指导教师签字。

四、实验室工作中的安全操作

在实验过程中，每个人都应注意安全，具体做到：

1. 一切有毒气体或有恶臭的物质的实验，都应在通风橱中进行。

2. 一切易挥发的或易燃的物质的实验，都应在离火较远的地方进行，并应尽可能在通风橱中进行。

3. 使用酒精灯，应随用随点，不用时盖上灯罩。不要用已点燃的酒精灯去点燃别的酒精灯，以免酒精溢出而失火。

4. 加热试管时，不要将试管口指向自已和别人，也不要俯视正在加热的液体，以免溅出的液体把人烫伤。

5. 在闻瓶中气体的气味时，鼻子不能直接对着瓶口(或管口)，而应用手把少量气体轻轻扇向自已的鼻孔。

6. 浓酸、浓碱具有强腐蚀性，切勿溅在衣服、皮肤、尤其眼睛上。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸慢慢地注入水中，并不断搅动，切勿将水注入浓硫酸中、以免产生局部过热，

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使浓硫酸溅出，引起灼伤。

7. 每次实验后，应把手洗净，方可离开实验室。

五、实验中意外事故的处理

在实验中如果不慎发生意外事故，不要慌张，应沉着、冷静，迅速处理。具体如下： 1. 烫伤：可用高锰酸钾或苦味酸溶液揩洗灼烧处，再搽上凡士林或烫伤油膏。 2. 受强酸腐伤：应立即用大量水冲洗，然后搽上碳酸氢钠油膏或凡士林。

3. 受浓碱腐伤：应立即用大量水冲洗，然后用柠檬酸或硼酸饱和溶液洗涤，再搽上凡士林。

4. 割伤：应立即用药棉揩净伤口，搽上龙胆紫药水，再用纱布包扎。如果伤口较大，应立即到医务室医治。

5. 火灾：如酒精、苯或醚等引起着火时，应立即用湿布或沙土等扑灭；如火势较大，可使用CCl4灭火器或CO2泡沫灭火器，但不可用水扑救，因水能和某些化学药品(如金属钠)发生剧烈的反应而引起更大的火灾。如遇电气设备着火，必须使用CCl4灭火器，绝对不可用水或CO2泡沫灭火器。

6. 遇有触电事故，首先应切断电源，然后在必要时，进行人工呼吸。

六、无机化学实验的基本操作

1．玻璃仪器的洗涤

为了使实验结果正确，必须将仪器洗涤干净，一般洗法如下：

⑴ 试管(或烧杯)用自来水刷洗干净后再用少量蒸馏水漂洗1—2次。

⑵ 如果用水洗刷不干净时，需用去污粉擦洗(注意，有刻度仪器不用去污粉需用肥皂水刷洗)。然后再用自来水洗干净，最后用蒸馏水漂洗l一2次。洗涤干净的标准，器壁能均匀地被水所润湿而不沾附水珠(如图1.1)。

⑶ 对一些容积精确形状特殊不便刷洗的仪器，可用洗液(浓硫酸和重铬酸钾饱和溶液等体积配制成)清洗，方法是往仪器内加入少量洗液，将仪器倾斜慢慢转动，使内壁全部为洗液湿润，反复操作数次后把洗液倒回原瓶，然后用自来水清洗，最后用蒸馏水漂洗二次。

2．酒精灯的使用

酒精灯的温度，可达400—500℃；

酒精灯的使用法：酒精灯一般是玻璃制的，其灯罩带有磨口；不用时，必须将灯罩罩上，以免酒精挥发。酒精易燃，使用时必须注意安全。

点燃时，应该用火柴点燃，切不可用点燃着的酒精灯直接去点燃，否则灯内的酒精会洒出，引起燃烧而发生火灾。熄灭酒精灯的火焰时，切勿用嘴去吹，只要将灯罩盖上即可使火焰熄灭，然后再提起灯罩；待灯口稍冷再盖上灯罩，这样可以防止灯口破裂。 酒精灯内酒精快用完时，必须及时加添。酒精灯内需要添加酒精时，应把火焰熄灭，

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然后再把酒精加入灯内，但应注意灯内酒精不能装得太满，一般不超过其总容量的2。 3

3．加热方法

3.1 液体加热

当加热液体时，液体不宜超过容器总容量的一半。加热方式有两种。 3.1.1 直接加热

(1) 加热试管中的液体时，一般可直接在火焰上加热(图l.4)。在火焰上加热试管时，应注意以下几点：

① 应该用试管夹夹持试管的中上部。试管应稍微倾斜；管口向上，以免烧坏试管夹。 ② 应使液体各部分受热均匀，先加热液体的中上部，再慢慢往下移动，同时不停地上下移动，不要集中加热某一部分，否则将使液体局部受热骤然产生蒸气，液体被冲出管外。

③ 不要将试管口对着别人或自己，以免溶液溅出时把人烫伤。

(2) 在烧杯、烧瓶等玻璃仪器中加热液体时，玻璃仪器必须放在石棉网上(图1.5)，否则容易因受热不均而破裂。

3.1.2 水浴加热 如果要在一定范围温度下进行较长时问的加热，则可使用水浴(图1.6)、蒸气浴(图1.7)或砂

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浴等。水浴或蒸气浴是具有可移动的同心圆盖的铜制水锅[也可用烧杯代替(图1.6)]。砂浴是盛有细砂的铁盘。应当指出：离心试管由于管底玻璃较薄，不宜直接加热应在热水浴中加热。

3.2 固体加热

⑴ 加热试管中的固体：加热试管中的固体时，必须使试管口稍微向下倾斜、以免凝结在试管上的水珠流到灼热的管底，而使试管炸破。试管可用试管夹夹持起来加热，有时也可用铁夹固定起来加热(图1.9)。

⑵ 加热较多的固体时，可把固体放在蒸发皿中进行，但应注意充分搅拌，使固体受热均匀。蒸发皿、坩埚灼热时，可放在泥三角上(图l.10)。如需移动，则必须用坩埚钳夹取。

注意：试管、烧杯、烧瓶、瓷蒸发皿等器皿能承受一定的温度，但不能骤冷或骤热、因此，加热前必须将器皿外壁的水擦干，加热后，不能立即与潮湿的物体接触。

4．试剂的取用

4.1 固体试剂的取用

固体试剂需用清洁干燥的药匙取用；药匙的两端为大小两个匙，取大量固体时用大匙，取少量固体时用小匙(取用的固体要放入小试管时，必须用小匙)。

4.2 液体试剂取用

⑴ 从试剂瓶取用试剂，用左手持量筒(或试管)，并用大姆指指示所需体积刻度处。右手持试剂瓶(注意：试剂标签应向手心避免试剂沾污标签)，慢慢将液体注入量筒到所指刻度(图1.11)。读取刻度时，视线应与液体凹面的最低处保持水平(图1.12)。倒完后，应将试剂瓶口在容器壁上靠一下，再将瓶子竖直，以免试剂流至瓶的外壁。如果是平顶塞子，取出后应倒置桌上，如瓶塞顶不是扁平的，可用食指和中指(或中指和无名指)将瓶塞夹住(或放在洁净的表面皿上)，切不可将它横置桌上。取用试剂后应立即盖上原来的瓶塞，把试剂瓶放回原处，并使试剂标签朝外，应根据所需用量取用试剂，不必多取，

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如不慎取出了过多的试剂，只能弃去，不得倒回或放回原瓶。以免沾污试剂。

⑵ 从滴瓶中取用少量试剂。瓶上装有滴管的试剂瓶称作滴瓶。滴管上部装有橡皮头，下部为细长的管子。使用时，提起滴管，使管口离开液面，用手指紧捏滴管上部的橡皮头，以赶出滴管中的空气，然后把滴管，伸入试剂瓶中，放开手指，吸入试剂。再提起滴管将试剂滴入试管或烧杯中。

使用滴瓶时，必须注意下列各点： ① 将试剂滴入试管中时，可用无名指和中指夹住滴管，将它悬空地放在靠近试管口的上方(图1.13)，然后用大姆指和食指掐捏橡皮头，使试剂滴入试管中。绝对禁止将滴管伸入试管中。否则，滴管的管端将很容易碰到试管壁上面沾附了其他溶液。以致使试剂被污染。

② 滴瓶上的滴管只能专用，不能和其他滴瓶上的滴管搞错。因此，使用后，应立即将滴管插回原来的滴瓶中。

③ 滴管从滴瓶中取出试剂后，应保持橡皮头在上，不要平放或斜放，以免试液流入滴管的橡皮头。

5．沉淀的分离和洗涤 5.1 过滤法

当溶液中有沉淀而又要把它与溶液分离时，常用过滤法；

⑴ 普通过滤(常压过滤)：普通过滤中最常用的过滤器是贴有滤纸的漏斗。先将滤纸对析两次(若滤纸不是圆形的，此时应剪成扇形)拨开一层即成圆锥形，内角适成60。(标准的漏斗内角为60，若漏斗角度不标准应适当改变滤纸折叠的角度，使能配合所用漏斗)，一面是三层，一面是一层(图1.14)。再把这圆锥形滤纸平整地放入干净的漏斗中(漏斗宜干，若需先

用水洗涤干净可在洗涤后，再用滤纸碎片擦干)，使滤纸与漏斗壁靠紧，用左手

图１.１４　滤纸的折法食指按住滤纸(图1.15)，右手持洗瓶挤

水使滤纸湿润，然后用清洁玻璃捧轻压，使之紧贴在漏斗壁上，此时滤纸与漏斗应当密合，其间不应留有空气泡。一般滤纸边应

图1.15 用手指按住滤纸低于漏斗边3—5毫米，将漏斗放在漏斗架上，下面承以接受滤液的容器，使漏斗颈末端与容器壁接触，过滤时采用倾析法，即过滤前不要搅拌溶液，过滤时先将上层清液沿着玻捧靠近三层滤纸这一边(注意玻璃捧端不接触滤纸)慢慢倾入漏斗中，然后将沉淀转移到滤纸上，这样不使沉淀物堵塞滤孔，可节省过滤时间，倾入溶液时，应注意使液面低于滤纸边缘约1厘米，切勿超过滤纸边缘(图1.16)，过滤完毕后，从洗瓶中挤出少量水淋洗盛放沉淀的容器(图1.17) 及玻捧(玻捧未洗前不能随便放在桌子上)，洗涤液也必须全部滤入接受器中，如果需过滤的混合物中含有能与滤纸作用的物质(如浓硫酸)，则可用石棉或玻璃

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图1.16 过滤丝在漏斗中铺成薄层作为滤器；

⑵ 吸滤法过滤(减压过滤或抽气过滤)，为了加速过滤，常用吸滤法过滤。吸滤装置如图1.18所示；它由吸滤瓶1；布氏漏斗2；安全瓶3；和水压真空抽气管(亦称水泵)4组成。水泵一般是装在实验室中的自来水龙头上。

图1.17 淋洗布氏滤斗是瓷质的，中间为具有许多小孔的瓷板，以便使溶液通过滤纸从小孔流出。布氏漏斗必须装在橡皮塞上，橡皮塞的大小应和吸滤瓶的口径相配合，橡皮塞塞进吸滤瓶的部分一般不超过整个橡皮塞高度的1／2。如果橡皮塞太小而几乎能全部塞进吸滤瓶，则在吸滤时整个橡皮塞将被吸进吸滤瓶而不易取出。

吸滤瓶的支管用橡皮管和安全瓶的短管相连接，而安全瓶的长管则和水泵相连接， 安全瓶的作用是防止水泵中的水产生溢流而倒灌入吸滤瓶中．这是因为在水泵中的水压有变动时，常会使水溢流出来，在发生这种情况时，可将吸滤瓶和安全瓶拆开，将安全瓶中的水倒出；再重新把它们连接起来。如不要滤液，也可不用安全瓶。

吸滤操作，必须按照下列步骤进行、 ① 做好吸滤前准备工作，检查装置： a) 安全瓶的长管接水泵，短管接吸滤瓶；

b) 布氏漏斗的颈口应与吸滤瓶的支管相对，便于吸滤。 ② 贴好滤纸：滤纸的大小应剪得比布氏漏斗的内径略小，以能恰好盖住瓷板上的所有小孔为度。先由洗瓶挤出少量蒸馏水润湿滤纸，微启水龙头，稍微抽吸。使滤纸紧贴在漏斗的瓷板上，然后开大水龙头进行抽气过滤。

③ 过滤时，应该用倾析法，先将澄清的溶液沿玻璃棒倒入漏斗中，滤完后再将沉淀移入滤纸的中间部分。

④ 过滤时，吸滤瓶内的滤液面不能达到支管的水平位置。否则滤液将被水泵抽出。因此，当滤液快上升至吸滤瓶的支管处时，应拔去吸滤瓶上的橡皮管，取下漏斗，从吸滤瓶的上口倒出滤液后再继续吸滤，但须注意，从吸滤瓶的上口倒出滤液时，吸取滤瓶的支管必须向上。

⑤ 在吸滤过程中、不得突然关闭水龙头，如欲取出滤液，或需要停止吸滤．应先将吸滤瓶支管的橡皮管拆下，然后再关上水龙头，否则水将倒灌，进入安全瓶。

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实验六 离子交换法测定硫酸钙的溶度积

一、实验目的

1. 了解用离子交换法测定难溶电解质的溶解度和溶度积的原理和方法； 2. 了解离子交换树脂的一般使用方法； 3. 进一步练习酸碱滴定的操作。

二、实验原理

常用的离子交换树脂是人工合成的固态、球状高分子聚合物，含有活性基团，并能与其它物质的离子进行选择性的离子交换反应。含有酸性基团而能与其它物质交换阳离子的称为阳离子交换树脂。含有碱性基团而能与其它物质交换阴离子的称为阴离子交换树脂。本实验用强酸型阳离子交换树脂（用RSO3H表示）交换硫酸钙饱和溶液中的Ca2+ 。其交换反应为：

2R-SO3H + Ca2+ (R-SO3)2Ca + 2H+

- -

由于CaSO4是微溶盐，其溶解部分除Ca2+ 和SO42外，还有离子对形式的Ca2+SO42

存在于水溶液中，饱和溶液中存在着离子对和简单离子间的平衡：

--

Ca2+ SO42 (aq) Ca2+(aq) + SO42 (aq)(1)

-当溶液流经交换树脂时，由于Ca2+ 被交换，平衡向右移动，Ca2+SO42 解离，结果全部的钙离子被交换为H+，因此流出液应是硫酸溶液。用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定全部酸性流出液，即可求得流出液的c (H+)，从而可计算出 CaSO4 的摩尔溶解度S（用

-mol·L1 表示）：

c(H?)S?c(Ca)?c(CaSO)?22?2?2?4(2)

θ

从溶解度计算CaSO4 溶度积Ksp的方法如下：

设饱和CaSO4 溶液中 c ( Ca2+ ) = c，

-

则 c ( SO42) = c

-由（2）式 c (Ca2+SO42) = S – c

?c(Ca2?)?c(SO2)4从（1）式可写出 K?

2?2?c(CaSO4)θdθ

称为离子对解离常数。对CaSO4 来说，25℃ 时： Kd

θKd?5.2?10?3

?c(Ca2?)?c(SO2c24)因此 ??5.2?10?3 2?2?S?cc(CaSO4)c2?5.2?10?3c?5.2?10?3S?0

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?5.2?10?3?2.7?10?5?2.08?10?2Sc?2θ

按溶度积定义即可计算出Ksp：

( 3 )

θ2? Ksp?c(Ca2?)?c(SO4)?c2 ( 4 )

三、仪器和药品

仪器：25 mL移液管；离子交换柱一根；洗耳球；碱式滴定管一支；250mL锥形瓶；100mL量筒。

药品：新过滤的CaSO4 饱和溶液；强酸型阳离子交换树脂（732型）； 标准氢氧化

钠溶液（0.05 mol·L-1）；溴百里酚蓝（0.01 %）；pH试纸。

四、实验内容 1. 洗涤

调节交换柱下端的螺丝夹，使溶液以每分钟约50 滴的速度通过交换柱，待柱中溶液液面降低至略高于树脂时，分批加入约50毫升去离子水洗涤树脂，直到流出液呈中性（用pH 试纸检验）。此流出液全部弃去。

[注] 在使用交换树脂时，都应使之常处于湿润状态。为此，在任何情况下交换树脂上方都应保持有足够的溶液或去离子水。

2. 交换和洗涤

用移液管准确量取25.00 mL CaSO4 饱和溶液，注入交换柱内。流出液用250mL锥形瓶承接，流出液的流出速度控制在每分钟40 ~ 50滴，不宜太快。待柱内 CaSO4 饱和溶液的液面降低略至高于树脂时，分4次加入总共约80 mL（用量筒量取）去离子水洗涤树脂，直到流出液呈中性（用pH试纸检验）。全部的流出液用同一锥形瓶承接。在整个交换和洗涤过程中应注意勿使流出液损失。

3. 滴定

往装有全部流出液的锥形瓶中加入2~3滴溴百里酚蓝指示

剂，用标准氢氧化钠溶液滴定至终点（溶液由黄色变为鲜明的蓝色，且半分钟内不褪色，此时溶液的pH = 6.2~7.6）。

记录实验时的温度，并根据所用标准氢氧化钠溶液的浓度和体积，计算该温度下

CaSO4的溶解度（S）和溶度积（Kθsp）。

4. 再生

注蒸馏水于交换柱中液面高于树脂。

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五、实验前应准备的问题

1. 如何根据实验结果计算溶解度和溶度积？

2. 操作过程中，为什么要控制液体的流速不宜太快？ 3. CaSO4 饱和溶液通过交换柱时，为什么要用去离子水洗涤至溶液呈中性，且不允许流出液有所损失？

附注

⑴ CaSO4溶解度的文献值 温度／℃ 0 -10 -20 -30 - 溶解度／mol·L1 1.29?102 1.43?102 1.50?102 1.54?102 -⑵ CaSO4饱和溶液的制备

过量CaSO4（分析纯）加到蒸馏水中，加热到80℃，搅拌，冷却至室温。实验前过滤。

实验七 氧化还原反应

一、实验目的

1．了解原电池装置和反应，并学会粗略测量原电池电动势的方法； 2．考察浓度对电极电势的影响；

3．掌握电极电势与氧化还原反应的关系，进一步熟悉溶液浓度、酸度对氧化还原反应的影响。

二、实验原理

金属间的置换反应伴随着电子的转移，利用这类反应可组装原电池，如标准铜锌原电池。

(-)Zn┃ZnSO4(1mol·L-1)‖CuSO4(1mol·L-1)┃Cu (+)

在原电池中，化学能转变为电能，产生电流，由于电池本身有内电阻，用毫伏计所测的电压，只是电池电动势的一部分（即外电路的电压降）。可用pHS25型酸度计粗略地测量其电动势。

当氧化剂和还原剂所对应的电对的电极电势相差较大时，通常可以直接用标准电极电势E θ来判断,作为氧化剂电对对应的电极电势与作为还原剂电对对应的电极电势数值之差大于零，则氧化还原反应就自发进行。也就是E θ值大的氧化态物质可以氧化E θ值小的还原态物质，或E θ值小的还原态物质可以还原E θ值大的氧化态物质。

若两者的标准电极电势代数值相差不大时，必须考虑浓度对电极电势的影响。具体方法是利用Nernst 方程式：E?E??0.059lgc(氧化态)

nc(还原态)计算出不同浓度的电极电势值来说明氧化还原反应的情况。

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若有H+ 或OH 参加氧化还原反应，还必须考虑pH值（酸度）对电极电势和氧化还原反应的影响。

三、仪器和药品

仪器：pHS-25型酸度计，铜片电极和锌片电极各两根、盐桥（充有琼胶和KCl饱和溶液的U形管）、50mL烧杯4只。

-----药品：HCl(浓、1 mol·L1)；H2SO4(2 mol·L1)；CuSO4(0.01 mol·L1，0.5 mol·L1 mol·L1)；

----ZnSO4(0.5mol·L1)；KBr(0.1 mol·L1)； KI(0.1 mol·L1)；FeCl3(0.1 mol·L1)；H2O2(3%)，

---(NH4)2Fe(SO4)2(0.1 mol·L1)；K3[Fe(CN)6](0.1 mol·L1)；K2Cr2O7(0.02 mol·L1)；MnO2(s)，

-NH4SCN(0.1 mol·L1)；溴水，CCl4，淀粉KI试纸，砂纸。

四、实验内容

1．原电池与电动势

如图7.1装配好铜锌原电池，按测定电动势步骤（参见本实验附录） 进行操作，记录数据，并写出电极反应。

2．浓度对电极电势的影响

-将步骤1中的0.5 mol·L1的CuSO4溶液，换

-成0.01 mol·L1 CuSO4，重新测定电动势，与步骤1的实验数据进行比较，并解释之。

3．氧化还原反应与电极电势的关系

-（1）往试管中加入0.5mL 0.1 mol·L1的KI

-溶液和2滴0.1 mol·L1 FeCl3溶液，再加入10滴CCl4，观察CCl4层颜色的变化，发生了什么反应？

- 图7.1 铜锌原电池装置示意图（2）用0.1 mol·L1 KBr溶液代替KI溶液，

进行上述实验，反应能否发生？ 根据（1）、（2）的实验结果，定性地比较E (Br2/Br-)、E (I2/I-)、E (Fe3+/Fe2+) 的相对大小，并指出哪一种物质是最强氧化剂，哪一种物质是最强还原剂？

（3）自拟实验，根据电极电势数值判断并验证Fe2+能否与3%的H2O2发生反应？ [注]：H2O2不宜加多，以免妨碍用NH4SCN对Fe3+的检验。 4. 浓度对氧化还原反应的影响

-观察MnO2(s)分别与浓HCl和1 mol·L1 HCl的反应现象（此实验可以不加热）,并检验所产生的气体，写出反应方程式，并从浓度对电极电势的影响解释之。

5．溶液酸度对氧化还原反应的影响

--往试管中加入0.5mL 0.1 mol·L1的KI溶液和0.5mL 0.02 mol·L1K2Cr2O7溶液，混匀

-后，加入少量CCl4并震荡，观察现象，再加入10滴2 mol·L1H2SO4溶液，观察CCl4层颜色的变化，写出反应方程式，并加以解释。

五、实验思考题

1．怎样装置原电池？盐桥有什么作用？

-

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2．如何利用电极电势来判断氧化还原反应进行的方向？本实验通过什么反应来说明的？

3．如何通过实验比较下列物质的氧化还原性的强弱？ ① Cl2、Br2、I2和Fe3+；

---② Cl、Br、I和Fe2+。

4．电极电势受那些因素的影响？是如何影响的？本实验是通过哪些实验来证明？ 5．在氧化还原反应中，为什么一般不用HNO3、HCl作为反应的酸性介质？ 6．查阅与本实验有关的各氧化还原电对的标准电极电势值，记载于实验预习报告上。

实验八 缓冲作用和氧化还原性的验证

一、实验目的

1．了解并验证缓冲溶液的配制方法及性质。

2．了解氧化还原反应，学会选择合适的氧化剂和还原剂。

二、仪器和药品

仪器：量筒、烧杯、试管。

----药品：0.20 mol·L1 NaAc、0.10 mol·L1 HAc、10 mol·L1 Fe2(SO4)3、0.01 mol·L1 KMnO4、

---0.10 mol·L1 KI、10 mol·L1 KBr、2 mol·L1 H2SO4、CCl4。

三、实验内容

--1．用0.20 mol·L1 NaAc和0.10 mol·L1 HAc 溶液配制pH = 5.0 的缓冲溶液30.0 mL，用精密pH试纸测其pH值，利用所得缓冲溶液验证其对少量外加强酸、强碱的缓冲作用。

- -2．根据电极电势从Fe2(SO4)3和KMnO4中选用一种氧化剂，能使I氧化而不使Br

氧化，用实验证明，并写出有关反应式。

----给定试剂：10 mol·L1 Fe2(SO4)3，0.01 mol·L1 KMnO4，0.10 mol·L1 KI，10 mol·L1KBr， -2 mol·L1 H2SO4，CCl4。

--

已知：E θ (Fe3+/Fe2+) = 0.771 V， E θ (MnO4/Mn2+) = 1.51 V， E θ (I2/I ) = 0.5355 V，

-

E θ (Br2/ Br) = 1.065 V

3．用给定试剂证明H2O2既有氧化性，又有还原性，写出有关反应方程式。

---给定试剂：H2O2 (3%)，2 mol·L1 H2SO4，0.01 mol·L1 KMnO4，0.10 mol·L1 KI，淀粉溶液。

-已知： E θ (H2O2/H2O) = 1.763 V， E θ (O2/H2O2) = 0.695 V，E θ (MnO4/Mn2+) = 1.51

-

V， E θ (I2/I ) = 0.5355 V。

四、实验前准备的问题

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