[解] 在标准状况下 1 米 3 甲烷的物质的量是:
1米3 ×1000升 / 米3
22.4 升 / 摩
1 摩甲烷完全燃烧放出的热量是:
44.64摩
3.97×104 千焦÷44.64=890 千焦 甲烷燃烧的热化学方程式是:CH2(气)+2O2(气) CO2(气)+2H2O(液)+890 千焦
②从燃烧热计算化学反应的热效应[例]已知酒精完全燃烧的热化学方程 式是:C2H5OH(液)+3O2(气) 2CO2(气)+3H2O(液)+1370 千焦,用酒精灯加热500 毫升水,使水温从 200℃上升到 80℃,需耗用酒精多少毫升?(已知热量 损失 20%,酒精密度 0.79 克/厘米 3)
[分析] 解答本题先要运用物理学公式:Q=C·m·(t2-t1),计算出 500
克水从 20℃上升至 80℃理论上需要的热量;然后,根据热量利用率(1-20
%),计算出实际所需热量;再根据酒精的燃烧热,算出所需酒精的质量,通 过酒精密度算出所需酒精的体积。
[解] 酒精的摩尔质量是 46 克/摩,设实际需要热量为 Q,所需酒精质量为 x 克,体积为 y 毫升。实际所需热量是:
Q
1卡 / 克·℃×500克×(80 20)℃
1
20%
=37500 卡=37.5 千卡=156.86 千焦
所需酒精的质量是:
46克
x
1370千焦
156.86千焦
所需酒精的体积是:
x=5.27 克
y
6.67 毫升
0.79 克 / 毫升
答:需耗用酒精 6.67 毫升。
酸碱中和的计算
酸碱中和的计算属于化学方程式的计算。
[例 1] 现有硫酸、盐酸的混合溶液 20 毫升,加入 0.05 摩/升 Ba(OH)2
溶液时,生成的 BaSO4 沉淀的质量以及溶液的 pH 值变化,与加入 Ba(OH)2 溶液的体积关系,如下图所示:
试通过计算回答下列各问:
(1)A 点所表示的 BaSO4 的质量是多少克?
(2)原混合溶液的 H2SO4、HCl 的物质的量浓度各为多少?
(3)B 点时溶液的 pH 值是多少?
[分析] 从图象分析得知,耗用 0.05 摩/升 Ba(OH)2 溶液 20 毫升时,BaSO4
沉淀完全,根据 Ba(OH)2 的物质的量,可以算出 A 点所表示的 BaSO4 的质量;根据 Ba(OH)2 与 H2SO4 以相同的物质的量进行反应,可以算出原混合溶液中H2SO4 的物质的量浓度。从图象看出,耗用 0.05 摩/升 Ba(OH)2 溶液(60—20)
毫升时,20 毫升混合溶液中的 HCl 恰好被中和,由此可以算出盐酸的物质的 量浓度。B 点时溶液的 pH 值,是指原 20 毫升混合溶液加入 20 毫升 Ba(OH)2 溶液时,溶液中氢离子浓度的负对数,B 点时溶液的氢离子浓度,可用盐酸 的物质的量除以溶液的体积(40 毫升)求出。
[解] (1)设 A 点时所表示的 BaSO4 的质量是 x 克H2SO4+Ba(OH)2 BaSO4↓+2H2O
1摩
0.05摩 / 升×0.02升
x=0.233 克
233克
x
(2)设原混合溶液中 H2SO4 的物质的量浓度为 y 摩/升,HCl 的物质的量浓度为 z 摩/升
H2SO4~Ba(OH)2
1摩 1
0.02 升·y
0.05摩 / 升×0.02 升
y=0.05 摩/升
2HCl~Ba(OH)2
2 摩 1摩
0.02 升·z
0.05摩 / 升×0.04升
z=0.2 摩/升
(3)B 点时溶液的氢离子浓度是:
0.20 摩 / 升×0.20 升
[H ]
0.20升 0.20升
0.10 摩 / 升
B 点时溶液的 pH 值是:
Ph=-lg[H+]=-lg0.10=1
答:A 点表示的 BaSO4 质量是 0.233 克,原混合溶液中 H2SO4 的物质的量
浓度是 0.05 摩/升,HCl 的物质的量浓度是 0.20 摩/升。
[例 2] 把 80 毫升氢氧化钠溶液加入到体积为 120 毫升、物质的量浓度 与氢氧化钠溶液相同的盐酸中,所得溶液的 pH 值为 2,计算盐酸和氢氧化钠 溶液的物质的量浓度。
[分析] 氢氧化钠溶液与盐酸溶液混合,发生中和反应NaOH+HCl NaCl+H2O
混合后溶液的 pH 值等于 2,氢离子浓度为 0.01 摩/升,说明盐酸过量,用过 量的盐酸的物质的量,除以混合溶液的体积,等于混合溶液的氢离子浓度。 依据这一关系就可求出盐酸和氢氧化钠溶液的物质的量浓度。
[解] 设盐酸和氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 x 摩/升当 pH=2 时,[H+]=1×10-2 摩/升。80 毫升 NaOH 溶液跟 120 毫升相同物质 的量浓度的盐酸混合,溶液的 pH 值等于 2,则有120x 80x
0.01
120
80
x=0.05 摩/升 答:该盐酸和氢氧化钠溶液的物质的量浓度均为 0.05 摩/升。
两组分混合物中两种物质的量、 质量和百分比的计算混合物的计算属于化学方程式中较蒿层次的计算。在混合物中包括两种 或多种物质,当加入一种试剂后,涉及的化学反应比较多,而且这些化学反 应往往相互联系,产物中又互相交叉,计算比较复杂。对于混合物的计算, 要充分运用物质的量概念,找出多个化学反应间的联系,使计算过程简化。
[例 1] 在体积为 100 毫升氯化铜、氯化铁的混合溶液中,通入过量 H2S,生成 1.28 克沉淀;把沉淀滤出后,在滤液里加入过量铁粉,充分反应后,滤 出过量铁粉,细心蒸发滤液,可得 7.96 克含有 4 个结晶水的天蓝色晶体。根 据上述实验数据,计算原混合溶液中氯化铜,氯化铁的物质的量浓度各为多 少?
[分析] 在 CuCl2、FeCl3 的混合溶液里,通入 H2S 时,CuCl2 与 H2S 发生
复分解反应,FeCl3 与 H2S 发生氧化还原反应:
CuCl2+H2S CuS↓+2HCl
2FeCl3+H2S 2FeCl2+S↓+2HCl
通入的 H2S 过量,CuCl2、FeCl3 反应完全,上述两个反应生成的硫化铜与硫黄两种沉淀的质量之和是 1.28 克。滤出沉淀后所得滤液是 FeCl2 和 HCl 的混合溶液,在滤液中加入过量铁粉时,HCl 跟 Fe 发生置换反应: Fe+2HCl FeCl2+H2↑滤去过量的铁粉,得到 FeCl2 溶液,蒸发该溶液析出的含 4 个结晶水的天蓝 色晶体是 FeCl2·4H2O。应当指出,跟 Fe 反应的盐酸是由 CuCl2、FeCl3 分别 与 H2S 反应时生成的,溶液中的 FeCl2 包括由 FeCl3 跟 H2S 反应的还原产物与 Fe 跟 HCl 反应的置换产物,溶液中 FeCl2 的物质的量与 FeCl2·4H2O 的物质 的量相等。在本题中,运用物质的量概念,把 1.28 克沉淀、7.96 克天蓝色 晶体与混合溶液里含有的 CuCl2、FeCl3 的物质的量联系起来,问题便可迎刃 而解。[解] 设混合溶液里含有 CuCl2x 摩,含有 FeCl3y 摩根据所得 CuS 与 S 沉淀的质量之和是 1.28 克,可以列出如下方程:
96x + 32 × 1 y = 1.28 ①
2
Fe 跟 HCl 的置换反应,以及 FeCl2 溶液蒸发析晶的反应及其相互关系是:
根据所得 FeCl2·4H2O 的质量是 7.96 克,可以列出如下方程:
y
1 (2x
y)
7.96 ②
2
解上述①②方程组得:
199
x=0.01 摩
y=0.02 摩
CuCl2 的物质的量浓度为:
FeCl3 的物质的量浓度为:
0.01摩
0.1升
0.02 摩
0.1升
0.1摩 / 升
0.2 摩 / 升
答:原混合溶液中 CuCl2 的物质的量浓度是 0.1 摩/升,FeCl3 的物质的
量浓度是 0.2 摩/升。
[例 2] 称取 NaOH、Na2CO3 的混合物 W 克,溶于水中,配成 250 毫升溶液,移取 25 毫升至锥形瓶中,加入酚酞,以物质的量浓度为 M 的标准盐酸滴 定,耗用 V1 毫升盐酸时,酚酞恰好变为无色;另取 25 毫升加入甲基橙,耗 用 V2 毫升盐酸时,甲基橙由黄变为橙色。计算混合物中的 NaOH、Na2CO3 的百 分含量。
[分析] 酚酞指示剂的变色范围是 pH 值 8~10,耗用 V1 毫升盐酸酚酞恰好变为无色时,此时溶液 pH 值为 8,混合物中的 NaOH 已全部中和为 NaCl, Na2CO3 跟 HCl 反应生成 NaHCO3 和 NaCl:NaOH+HCl NaCl+H2O Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl
甲基橙指示剂的变色范围是 3.1~4.4,另取 25 毫升溶液,耗用 V2 毫升盐酸,甲基橙由黄变为橙色,此时,溶液 pH 值在 3.1~4.4 之间,混合物中 NaOH 被完全中和,Na2CO3 跟 HCl 反应生成 NaCl、H2O 和 CO2:NaOH+HCl NaCl+H2O Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑ 分析酚酞和甲基橙作指示剂发生的化学反应,可知中和 25 毫升溶液中 Na2CO3
耗用盐酸的体积是 2(V2-V1);NaOH 耗用盐酸的体积是: V2-2(V2-V1)=2V1-V2
在 25 毫升溶液中 Na2CO3 的质量是:
2(V2
V1 ) ×M× 106
0.106( V
V ) M
1000 2 2 1
在 25 毫升溶液中 NaOH 的质量是:
2V1
V2 ×M×40
0.04(2 V
V ) M
1000 1 2
从 25 毫升溶液中含有 NaOH、Na2CO3 的质量,可以算出 W 克样品中含有的
NaOH、NaCO3 的质量,进而算出它们的百分含量。
[解] 以酚酞作指示剂发生的化学反应是:NaOH+HCl NaCl+H2O;Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl。以甲基橙为指示剂时发生的化学反应是:NaOH+HCl NaCl+H2O Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2↑
样品中 Na2CO3 的百分含量是:
0.106(V
V )M× 250
25 100% 106(V2
V1 )M
100%
2 1
× ×
W W
样品中 NaOH 的百分含量是:
0.04(2V
V )M× 250
25 100% 40(2V1
V2 )M
1 2
× %
W W
答:混合物中Na 2 CO 3
占 106(V2
V1 )M %,NaOH占
W
40(2 V1
V2 )M %。
W
近似原子量的计算
化学上使用的原子量是按该元素的各种天然同位素原子所占的原子个数 百分比,乘以各自的同位素原子量算出的平均值。近似平均原子量是按该元 素的各种天然同位素原子所占的原子个数百分比,乘以各自的同位素近似原 子量(同位素的质量数)算出的平均值。
[例] 自然界的氯元素由17 Cl和17 Cl两种同位素组成,已知17 Cl的原子
35 37 35
量是34.9688,原子个数百分含量为75.53%,17 Cl的原子量是36.9659,原子个数百分含量为 24.47%,计算氯元素的近似原子量。
[分析] 要正确区分原子量和近似原子量两个不同的概念。17 Cl的原子量是34.9688,近似原子量是35;17 Cl的原子量是36.9659,近似原子量是 37。按同位素原子量算出的平均值叫原子量,按同位素近似原子量算出的 平均值,才是元素的平均近似原子量。
[解] 17 Cl的近似原子量是35,其原子个数百分比是75.53%;17 Cl的
35 37
近似原子量是 37,其原子个数百分比是 24.47%。氯元素的平均近似原子量 是:35×75.53%+37×24.47%=35.489
答:氯元素的平均近似原子量是 35.489。五、化学实验氯气的实验室制法实验室里可以用浓盐酸跟二氧化锰反应制取氯气,化 学方程式是:
4HCl+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl↑
制取氯气使用的是固体粉末与液体反应制取气体的仪器装置见图。二氧化锰 放在烧瓶里,浓盐酸注入分液漏斗中。制气时,打开分液漏斗的旋塞使浓盐 酸慢慢滴入烧瓶,同时给烧瓶加热,使氯气均匀地放出。氯气易溶于水,要 用向上排空气法收集。若需获得较纯净的氯气时,可用排饱和食盐水法收集。 氯气收集完毕,剩余的气体应该用氢氧化钠溶液吸收,避免氯气逸散在室内 污染空气。实验室里制取氯气也可以用浓盐酸跟高锰酸钾反应,化学方程式 如下:
16HCl+2KMnO4 2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↓
可以使用上述同样的制气装置。
氯化氢的实验室制法
实验室里制取氯化氢是利用食盐和浓硫酸在不加热或稍微加热的条件下 进行反应。化学方程式是:NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
这个反应是属于固体粉末与液体反应制取气体的类型,所用制气装置与实验 室制取氯气的一样(参看氯气的实验室制法)。氯化氢极易溶于水,密度比空 气大,只能用向上排空气法进行收集。氯化氢有很强的刺激性气味,收集氯 化氢后的剩余尾气,不能逸散在室内,可用水进行吸收。
硫化氢的实验室制法
实验室里通常是用硫化亚铁跟稀盐酸或稀硫酸反应制取硫化氢,它们的 化学方程式是:FeS+2HCl FeCl2+H2S↑
FeS+H2SO4(稀) FeSO4+H2S↑
制取硫化氢使用的是块状固体与液体反应制取气体的仪器装置(参看《初中 卷》使用固体和液体药品制备气体的仪器装置)。硫化氢易溶于水,密度比空 气大,应使用向上排空气法收集。检验集气瓶内是否已集满硫化氢,可将润 湿的醋酸铅试纸放在集气瓶口,若试纸立即变黑,证明瓶内硫化氢气已集满。
二氧化硫的实验室制法
在实验室里,常用亚硫酸钠跟浓硫酸起反应制取二氧化硫。化学方程式 是:Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+H2O+SO2↑
制气装置是用固体粉末与液体反应制取气体的仪器装置(参看《初中卷》 使用固体和液体药品制备气体的仪器装置)。二氧化硫易溶于水,密度比空气 大,收集二氧化硫是用向上排空气集气法。
氨的实验室制法
实验室里常用的是给铵盐和碱的混合物加热的方法制取氨气。一般是用 加热氯化铵和氢氧化钙的混合物,化学方程式是:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
制气装置是用给固体药品加热制取气体的仪器装置。氨气极易溶于水,密度 比空气小,要用向下排空气法收集。检验集气瓶中是否已集满氨气,可把润 湿的红色石蕊试纸放在瓶口;若试纸立即变蓝,证明集气瓶内已集满氨气。 铵根离子的检验检验铵根离子是利用铵盐能跟碱起反应放出氨气的性质。检验方法是: 把少量铵盐晶体放入试管里,然后用胶头滴管滴入少量较浓的氢氧化钠溶 液,给试管加热。小心地闻试管中放出的气体的气味,可以闻到氨的刺激性 气味;将润湿的红色石蕊试纸悬放于试管口处,试纸由红色变成蓝色。根据 以上现象可以检验出铵根离子的存在。
三价铁离子的检验
检验三价铁离子的常用试剂是硫氰化钾(KSCN,也叫硫氰酸钾)。无色的 硫氰根离子(SCN? )跟三价铁离子反应,生成的是红色的[Fe(SCN)]? ? 。这是 检验 Fe3+的特征反应。例如检验氯化铁溶液里的 Fe3+。在试管里注入少量氯 化铁稀溶液,滴入几滴硫氰化钾溶液,溶液立即变成红色。检验 Fe3+也可以 用亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6],俗称黄血盐),它与 Fe3+反应生成深蓝色沉淀(俗 称普鲁士蓝):4Fe3++3[Fe(CN)6]4? Fe4[Fe(CN)6]3↓(深蓝色)
二价铁离子的检验
检验二价铁离子最灵敏的试剂是铁氰化钾(K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐)。铁 氰化钾与 Fe2+反应生成深蓝色沉淀,俗称滕氏蓝:Fe2++K3[Fe(CN)6] KFe[Fe(CN)6]↓+2K?
甲烷的实验室制法
实验室用无水醋酸钠与碱石灰(固体 NaOH 与 Ca(OH)2 的混合物)共熔(约300℃以上)而产生。
装置如图。先检查装置的气密性。把无水醋酸钠与碱石灰的混合物装入干燥 试管中,试管口稍向下倾斜并固定在铁架台上。先用酒精灯均匀加热,再从 试管底部固定加热,并缓缓向前移动灯焰。待试管里的空气赶尽后,用大试 管排水收集,除非要求制取干燥的甲烷时,才用向下排空气法收集。收满甲 烷的集气瓶,盖好毛玻璃片后应倒放在实验桌上,这样可以减少比空气轻的 甲烷的逸失。停止加热时,要先把导管从水槽里撤出。碱石灰是由粉状生石 灰与 NaOH 溶液作用后,在 200~250℃干燥而成,这样能使 NaOH 与 Ca(OH)2 混合很均匀。其中 Ca(OH)2 的作用,除使 NaOH 分散细而匀,因而增加了 NaOH 与无水醋酸钠的接触面外,在加热时,还能减少熔融的 NaOH 对试管内壁的腐 蚀。碱石灰极易吸湿,故在用无水醋酸钠和碱石灰混合加热制甲烷时,常有 冷凝水出现,试管口如不稍向下倾斜,冷凝水将回流至灼热的试管底部而使 试管炸裂。试管口稍向下倾斜时,冷凝水都汇集在试管口附近,不会回流。
乙烯的实验室制法
实验室一般是在加热条件下,用浓硫酸使乙醇脱水制取。其中浓硫酸起 脱水剂和催化剂作用。在约 140℃时,乙醇脱水生成乙醚(C2H5)2O;在约 170
℃时,生成乙烯。
这是在有机化学反应中,反应物相同,反应条件不同而生成物不同的典型例 之一。实验装置如图。检查装置气密性后,先在烧瓶中加入 10 毫升乙醇,然 后分批缓缓加入浓硫酸共约 30 毫升。在乙醇中加入浓硫酸时,由于发生化学 作用而放大量热,要冷却后再继续加浓硫酸,防止乙醇大量气化。再向烧瓶 里加入几片碎瓷片。为了控制混合液受热温度在 170℃左右,须把温度计的 水银球浸入混合液中。加热时,要使混合液的温度迅速越过 140℃温度区, 这样,可以减少副产物乙醚的生成。混合液的温度达到 170℃时,即有乙烯 产生。在加热过程中,混合液的颜色会逐渐变棕色以至棕黑色。这是由于乙 醇部分发生碳化的结果。在 170℃时,生成的气体并非纯净的乙烯,其中常 杂有少量 SO2。由于在加热条件下,浓硫酸除使乙醇发生脱水反应外,还会 使乙醇(或其它生成物)发生氧化反应,浓硫酸还原产生 SO2。要获得较纯净 的乙烯,可以把由烧瓶出来的气体先经 10%NaOH 溶液洗气,然后再收集。乙 烯难熔于水,应该用排水法收集。收满乙烯的集气瓶,盖好毛玻璃片后倒放 在实验桌上。停止加热时,要先把导管从水槽里撤出,防止因烧瓶冷却使水 倒吸。实验后,应待烧瓶里的残粥状黑色混合物以及温度计冷却后再清洗。
乙炔的实验室制法
实验室中常用电石跟水反应制取乙炔。电石中因含有少量钙的硫化物和 磷化物,致使生成的乙炔中因混有硫化氢、磷化氢等而呈难闻的气味。在常 温下,电石跟水的反应是相当激烈的,可用分液漏斗控制加水量以调节出气 速度。也可以用饱和食盐水代替水,这样,可以使反应较平稳。通常,乙炔 发生装置用烧瓶(或广口瓶)和插有分液漏斗及直角导气管的双孔塞组成。检 查装置的气密性良好后把几块电石放入烧瓶,从分液漏斗滴水(或饱和食盐水) 即产生乙炔。如果把电石跟水的反应式写成:CaC2+H2O→C2H2↑+CaO
是错误的。因为在有水存在的情况下,CaO 不可能是钙的最终产物,而 Ca(OH)2(CaO 水化)是最终产物才是合理的。正确的化学式应是:CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2
为了得到较纯净的乙炔,可以把从发生器出来的气体先经 CuSO4 溶液洗气再收集。乙炔只微溶于水,应排水收集。用电石跟水反应制乙炔不应使用启普 发生器,块状电石和水在常温下即能发生反应,表面上似乎符合启普发生器 的使用条件,但当关闭启普发生器的活塞时,乙炔气虽能把水压入球形漏斗 以使电石跟水脱离接触,但集存在球体内的大量水蒸气(电石跟水反应放热) 却仍在缓缓继续跟电石发生反应,就是说,关闭活塞后,乙炔不能完全停止 发生。这样,乙炔将缓缓从球形漏斗的上口间断逸出。平时,我们总能闻到 电石有难闻的气味,就是因为电石跟空气里的水蒸气反应的结果。如果小量 制取乙炔时,也可以用试管配单孔塞作反应容器,但应在试管口内松松塞一 团棉花,以阻止泡沫进入导气管。
乙酸乙酯的的实验室制法
乙酸跟乙醇生成乙酸乙酯的反应,不但极慢,而且是可逆反应。为了加 快反应速度,常用浓硫酸作催化剂并加热。
乙酸、乙醇、浓硫酸混合加热后,混合液中除乙酸乙酯和水外,还有未反应 完全的乙酸和乙醇,而它们又是混溶的。其中乙酸乙酯的沸点为 77℃,乙醇78.5℃,乙酸 117.9℃。从混合液中分离出乙酸乙酯应该用蒸馏法。规范的 实验仪器为蒸馏烧瓶、冷凝器和温度计(与石油分馏装置相同),实验时,温 度计控制在 76~78℃。实验室制取很少量乙酸乙酯时,通常可以使用简易装 置,如图。其中试管 A 相当蒸馏烧瓶,导管相当冷凝器(空气冷却)。在试管 A 中先加入 3 毫升乙醇和 2 毫升乙酸(互溶),再加入 1~2 毫升浓硫酸,振荡 均匀。先均匀加热(促进酯化反应),然后加热使混合液保持微沸腾,试管 A 里的液体逐渐减少,试管 B 中液面积存一层有香味的油状液体,这是乙酸乙 酯。沸腾时,蒸气冷凝所得液态物质中,除乙酸乙酯外,尚有乙酸和乙醇,它们是互溶的。冷凝液接触 Na2CO3 后,乙酸被中和成乙酸钠,乙酸钠属离子化合物,它只溶于水而不溶于乙酸乙酯,这样,杂质乙酸即被除去;乙醇的 一部分溶于 Na2CO3 溶液的水里,另一部分仍溶在乙酸乙酯中,再用水多次洗 涤乙酸乙酯,可基本把乙醇洗净。如用水或氯化钠溶液代替 Na2CO3 溶液,则 乙酸乙酯的回收率明显减少。用 NaOH 溶液代替 Na2CO3 溶液也不好,NaOH 溶 液会促进乙酸乙酯的水解,减少回收率,同时,不易判断乙酸是否已除净(用 Na2CO3 溶液时,振荡后不再发生气泡即标志杂质乙酸已除净)。
酚醛树脂的实验室制法
在大试管中加入 2.5 克苯酚和 2.5 毫升 40%甲醛溶液,再加入 1 毫升浓 盐酸,此时看不到明显现象。把试管口塞上插有长玻璃管(>30 厘米)的单孔 塞,再把试管放进沸水浴中加热(沸水浴应为 100℃恒温加热装置),如图。 混合液开始沸腾时,表示反应正在进行(反应放热),沸腾熄止时,表示反应 已完成。反应方程式为:继续加热约 10 分钟,以利酚醛树脂和水溶液充分分层。反应装置中的长玻璃 管对挥发的反应物起冷凝回流作用。在这个实验中,所用苯酚过量,并用酸 作催化剂,产物是线型高分子树脂;如甲醛溶液过量时(如 2.5 克苯酚配 3
4 毫升 40%甲醛溶液)且用氨水作催化剂时,产物则是体型高分子树脂(参看 缩聚反应)。实验后的反应容器,需用酒精浸泡一些时间后,才易用水洗净。
硫酸铜晶体结晶水含量的测定
实验步骤是:
(1)称量 把托盘天平调零点后,准确称量清洁干燥(包括内外壁)瓷坩埚 的质量(设为 W1),并用这坩埚称取约 2 克(准确到 0.1 克)已经研碎的硫酸铜 晶体(设坩埚和硫酸铜晶体总质量为 W2)
(2)加热 把坩埚放在铁圈的泥三角上,用酒精灯的外焰慢慢加热,直至 硫酸铜晶体由蓝全变白。然后,用坩埚钳取下坩埚放入干燥器内冷却。
(3)称量 等坩埚冷却后,把坩埚放在天平上称量(记下总质量)
(4)再加热再称量 把坩埚再加热数分钟,放在干燥器里冷却后再称量(记 下总质量)到两次称量的质量相差不超过 0.1 克为止(设最后恒定总质量为 W3)
(5)计算
结晶水百分含量
结晶水的质量 硫酸铜晶体质量
×100%
W
W
2 3 ×100%
W2
W1
如要求测定硫酸铜晶体的化学式,则计算式为:
CuSO xH O W3
W1
W2
W3
W3
W1
W2
W3
4 : 2
: CuSO 4
H 2 O
:
160 18
解出 x(取近似整数),则化学式为 CuSO4·xH2O。这个实验产生误差主要有以下几个因素:
(1)托盘天平的感量一般为 0.1 克,精确度不高,致使出现正误差或负误 差,都有可能。
(2)如以由蓝变白作为硫酸铜晶体失水完全的标志,是不可靠的。坩埚里 硫酸铜的表面虽已全变白,而内部可能尚有未失水完全的硫酸铜,这样实验 结果偏低。以加热后两次称量的质量差不超过天平的感量(0.1 克)为失水完 全的标志,则可避免了上述偏低的误差。
(3)在加热硫酸铜晶体过程中,如用玻璃棒搅拌,常困玻璃棒端沾有少许 硫酸铜晶体或无水硫酸铜而使实验结果偏大。故不允许搅拌。(4)硫酸铜晶体 如末研碎,加热时可能发生迸溅损失,致使实验结果偏大。
(5)用酒精灯加热坩埚时,由于酒精燃烧不完全常在坩埚底部积碳而导致 实验结果偏小。故发现有积碳时,应在坩埚冷却后,用干纱布擦净后再称量。
容量瓶的使用
容量瓶主要用于准确地配制一定摩尔浓度的溶液。它是一种细长颈、梨 形的平底玻璃瓶,配有磨口塞。瓶颈上刻有标线,当瓶内液体在所指定温度 下达到标线处时,其体积即为瓶上所注明的容积数。一种规格的容量瓶只能 量取一个量。常用的容量瓶有 100、250、500 毫升等多种规格。使用容量瓶 配制溶液的方法是:(1)使用前检查瓶塞处是否漏水。往瓶中往入 2/3 容积的 水,塞好瓶塞。用手指顶住瓶塞,另一只手托住瓶底,把瓶子倒立过来停留 一会儿,反复几次后,观察瓶塞周围是否有水渗出。经检查不漏水的容量瓶 才能使用。(2)把准确称量好的固体溶质放在烧杯中,用少量溶剂溶解。然后 把溶液沿玻璃棒转移到容量瓶里(见图 a)。为保证溶质能全部转移到容量瓶 中,要用溶剂多次洗涤烧杯,并把洗涤溶液全部转移到容量瓶里。(3)向容量 瓶内加入的液体液面离标线 1 厘米左右时,应改用滴管小心滴加,最后使液 体的弯月面与标线正好相切。(4)盖紧瓶塞,用倒转和摇动的方法使瓶内的液 体混合均匀(见图 b)。使用容量瓶时应注意以下几点:(1)不能在容量瓶里进 行溶质的溶解,应将溶质在烧杯中溶解后转移到容量瓶里。(2)用于洗涤烧杯 的溶剂总量不能超过容量瓶的标线。(3)容量瓶不能进行加热。如果溶质在溶 解过程中放热,要待溶液冷却后再进行转移,因为温度升高瓶体将膨胀,所 量体积就会不准确。(4)容量瓶只能用于配制溶液,不能储存溶液,因为溶液 可能会对瓶体进行腐蚀,从而使容量瓶的精度受到影响。(5)容量瓶用毕应及 时洗涤干净,塞上瓶塞,并在塞子与瓶口之间夹一条纸条,防止瓶塞与瓶口粘连。
移液管的使用
移液管是用来准确量取一定体积液体的量器。它是一种中间大、上下细 且直径相等的玻璃管。上部管颈上刻有一标线,液体达到标线处即表示管内 液体是该移液管所标明的容积。由于刻标线的管径很细,所以移液管量取液 体的体积相当准确。移液管有 10、25、50 毫升等规格。有的移液管是直管形 的,管上标有分刻度,这种移液管又叫吸量管,规格有 1 毫升、2 毫升、5 毫升等。使用移液管吸液时,用右手的拇指和中指拿住管颈标线以上部位, 下部的尖嘴插入待移取的液体中。左手拿洗耳球,先把球中的空气挤出,然 后将球的尖嘴端接在移液管的管口上,慢慢松开左手的洗耳球使液体吸入管 内(见图 a),当液面升到标线以上时,移去洗耳球,立即用右手的食指按住 管口,将移液管的下口提出液面,稍稍放松食指使液面下降,同时用右手拇 指和中指轻轻捻转管身,直到液体的弯月面与标线相切时,立即用食指压紧 管口,取出移液管。放液时,将移液管插入承接液体的容器中。移液管保持 垂直,管的下口靠在容器内壁,松开食指,使液体自然地沿容器壁流下(见图 b)。使用移液管应注意以下几点(1)用移液管吸液前需用滤纸把管尖口内外的 水吸去,然后用欲移取的液体洗刷 2-3 次,以确保所移取液体的浓度不变。 (2)移液管插入液体里不能太深,防止管外壁蘸液体太多;也不要太浅,防止 吸空。(3)液体从移液管里流完后,要等 10~15 秒钟再拿出移液管。残留在 管尖嘴内的一滴液体不能吹入容器里,因为在标定移液管容积时,已把这一 滴液体扣除了。
滴定管的使用
滴定管是滴定操作时准确测量标准溶液体积的一种量器。滴定管的管壁 上有刻度线和数值,最小刻度为 0.1 毫升,“0”刻度在上,自上而下数值由 小到大。滴定管分酸式滴定管和碱式滴定管两种。酸式滴定管下端有玻璃旋 塞,用以控制溶液的流出。酸式滴定管只能用来盛装酸性溶液或氧化性溶液, 不能盛碱性溶液,因碱与玻璃作用会使磨口旋塞粘连而不能转动,碱式滴定 管下端连有一段橡皮管,管内有玻璃珠,用以控制液体的流出,橡皮管下端 连一尖嘴玻璃管。凡能与橡皮起作用的溶液如高锰酸钾溶液,均不能使用碱 滴定管。酸式滴定管的使用方法是(1)给旋塞涂凡士林。把旋塞芯取出,用手 指蘸少许凡士林,在旋塞芯两头薄薄地涂上一层,然后把旋塞芯插入塞槽内, 旋转使油膜在旋塞内均匀透明,且旋塞转动灵活。(2)试漏。将旋塞关闭,滴 定管里注满水,把它固定在滴定管架上,放置 1-2 分钟,观察滴定管口及旋 塞两端是否有水渗出,旋塞不渗水才可使用。(3)滴定管内装入标准溶液后要 检查尖嘴内是否有气泡。如有气泡,将影响溶液体积的准确测量。排除气泡 的方法是:用右手拿住滴定管无刻度部分使其倾斜约 30°角,左手迅速打开 旋塞,使溶液快速冲出,将气泡带走。(4)进行滴定操作时,应将滴定管夹在 滴定管架上。左手控制旋塞,大拇指在管前,食指和中指在后,三指轻拿旋 塞柄,手指略微弯曲,向内扣住旋塞,避免产生使旋塞拉出的力。向里旋转 旋塞使溶液滴出。碱式滴定管的使用方法是:(1)试漏。给碱式滴定管装满水 后夹在滴定管架上静量 1-2 分钟。若有漏水应更换橡皮管或管内玻璃珠,直 至不漏水且能灵活控制液滴为止。(2)滴定管内装入标准溶液后,要将尖嘴内 的气泡排出。方法是:把橡皮管向上弯曲,出口上斜,挤捏玻璃珠,使溶液 从尖嘴快速喷出,气泡即可随之排掉。(3)进行滴定操作时,用左手的拇指和 食指捏住玻璃珠靠上部位,向手心方向捏挤橡皮管,使其与玻璃珠之间形成 一条缝隙,溶液即可流出。使用滴定管时还应注意以下几点:(1)滴定管使用 前和用完后都应进行洗涤。洗前要将酸式滴定管旋塞关闭。管中注入水后, 一手拿住滴定管上端无刻度的地方,一手拿住旋塞或橡皮管上方无刻度的地 方,边转动滴定管边向管口倾斜,使水浸湿全管。然后直立滴定管,打开旋 塞或捏挤橡皮管使水从尖嘴口流出。滴定管洗干净的标准是玻璃管内壁不挂 水珠。(2)装标准溶液前应先用标准液涮洗滴定管 2-3 次,洗去管内壁的水 膜,以确保标准溶液浓度不变。装液时要将标准溶液摇匀,然后不借助任何 器皿直接注入滴定管内。(3)滴定管必须固定在滴定管架上使用。读取滴定管 的读数时,要使滴定管垂直,视线应与弯月面下沿最低点在一水平面上,要 在装液或放液后 1-2 分钟进行。每次滴定时最好从“0”刻度开始。
配制一定物质的量浓度的溶液
操作步骤如下:(1)计算溶质的量;(2)量取所需量的溶质;(3)配制溶液; (4)储存配好的溶液。例如,配制 250 毫升 0.1 摩/升的氢氧化钠溶液。先计 算出配制 250 毫升的氢氧化钠溶液所需氢氧化钠的质量。氢氧化钠的摩尔质 量是 40 克/摩,0.1 摩的氢氧化钠的质量=40 克/摩×0.1 摩=4 克,250 毫升