《初中化学》探究验证实验思维导图

2022-11-13

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初中

化学

实验

探究验证实验

《初中化学》之探究验证实验的内容

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思维导图大纲

制取气体

高锰酸钾制取氧气

实验目的

掌握实验室用高锰酸钾制取和收集氧气的方法

实验原理

高锰酸钾 ==加热== 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

2KMnO₄ ==△== K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ ↑

实验器材

大试管，酒精灯，铁架台，铁夹，集气瓶，水槽，毛玻璃片，导管，橡皮管，单口塞

实验装置

固固加热型

排水集气法

排空气法

实验药品

高锰酸钾

实验步骤

查—装—定—点—收—离—熄

检查装置气密性

将导管伸到水槽中，用手轻握试管，观察是否有气泡产生

装药品，在试管口塞一团棉花

把试管固定到铁架台上，试管口略向下倾斜

预热试管，点燃酒精灯进行加热

收集气体，导管口有连续均匀的气泡时再收集气体

把导管从水槽中取出

熄灭酒精灯

实验现象

（排水法）有气体生成，装满了集气瓶

过氧化氢制取氧气

实验目的

掌握实验室用高锰酸钾制取和收集氧气的方法

化学原理

实验器材

长颈漏斗（分液漏斗），锥形瓶，集气瓶，水槽，毛玻璃片，导管，橡皮管，双口塞

实验装置

固液混合型

其他改善装置

排空气法

氧气密度大于空气

比较相对分子质量 32>29

【向上】排空气法

空气从上方被排出

空气被排出的方向

实验药品

过氧化氢，二氧化锰

实验步骤

连接装置

检查装置气密性。

向长颈漏斗中加水、直至浸没长颈漏斗的下端管口

将导管的一端浸入水中，用手紧握锥形瓶的外壁，若长颈漏斗下端形成一段水柱，导管口有气泡冒出，则证明装置气密性良好

在锥形瓶中用药匙装入二氧化锰

从长颈漏斗，加入过氧化氢溶液

当导管口有连续均匀的气泡产生时，收集氧气

验满和检验

电解水

实验原理

水 ==通电== 氢气 + 氧气

2H₂O ==通电== 2H₂↑ + O₂↑

实验药品

水，硫酸钠，氢氧化钠（增强导电性）

实验装置

直流电源

电解器玻璃管

实验操作

向电解器玻璃管内注水

接通直流电源

一段时间后，停止通电

实验现象

通电一段时间后，两个电极都有气泡产生

与负极相连的玻璃管产生气体更多

正极气体体积：负极气体体积 == 1:2

气体检验

正极/氧气：带火星的木条，靠近液面下降较少的玻璃管尖嘴处，打开活塞，木条复燃

负极/氢气：用燃着的木条，靠近液面下降较多的玻璃管尖嘴处，打开活塞，气体燃烧，出现淡蓝色火焰（照在火焰上方的小烧杯有水珠出现）

结论

水在通电的情况下，发生分解反应，生成氢气和氧气

负极产生氢气，正极产生氧气

口诀：正氧负氢，氢二氧一（体积比）

误差分析

氢气：氧气 > 2:1

氢气难溶于水

氧气不易溶于水（但还是溶解进去了）

注意事项

水中加入少量氢氧化钠或硫酸钠，增加水的导电性

只能采用直流电源

氢气与氧气，体积比 == 2:1

氢气与氧气，质量比 == 1:8

水不由氢气氧气组成

制取二氧化碳

实验仪器

长颈漏斗、锥形瓶、导管、集气瓶

实验装置

类似于过氧化氢制取氧气

固液常温型

排空气法（排水法勉强可以）

实验原理

大理石/石灰石与稀盐酸

CaCO₃ + 2HCl ==== CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

CaCO₃ + 2HCl ==== CaCl₂ + H₂CO₃

H₂CO₃ ==== H₂O + CO₂↑

NaHCO₃ + HCl ==== NaCl + H₂O + CO₂↑

实验药品

碳酸钙：大理石，石灰石

碳酸钠：碳酸钠

稀盐酸：均可，需要除氯化氢气体

稀硫酸：碳酸钠

碳酸氢钠 NaHCO₃

实验设计

为什么不用稀硫酸？

生成硫酸钙微溶，阻止反应进一步发生

怎么才能用稀硫酸？

碳酸钙粉末/碳酸钠粉末均可

优点：不用除氯化氢气体

为什么通入饱和 NaHCO₃ 溶液?

除氯化氢气体

氯酸钾制取氧气

化学方程式

氯酸钾 ==二氧化锰/加热== 氯化钾 + 氧气

2KClO₃ ==MnO₂/△== 2KCl + 3O₂

装置同高锰酸钾制取氧气

固固加热型，分解产生氧气

不需要塞棉花

注意事项

反应剧烈，不易收集氧气

氯酸钾加热融化成液态包裹住二氧化锰，尽管如此，试管口还是略向下倾斜

氯酸钾分解放热，融化成液态，不需要塞棉花

高温高速氧气气流遇到易燃物棉花会燃烧，甚至导致氯酸钾发生爆炸

制取氢气

实验原理

Zn + H₂SO₄ ==== ZnSO + H₂↑

类似于过氧化氢制取氧气

实验器材

长颈漏斗（分液漏斗），锥形瓶，集气瓶，水槽，毛玻璃片，导管，橡皮管，双口塞

实验装置

固液混合型

排空气法

氧气密度大于空气

比较相对分子质量 32>29

【向上】排空气法

空气从上方被排出

空气被排出的方向

实验药品

稀硫酸，锌粒

实验步骤

连接装置

检查装置气密性。

向长颈漏斗中加水、直至浸没长颈漏斗的下端管口

将导管的一端浸入水中，用手紧握锥形瓶的外壁，若长颈漏斗下端形成一段水柱，导管口有气泡冒出，则证明装置气密性良好

在锥形瓶中用药匙装入锌粒

从长颈漏斗，加入稀硫酸溶液

当导管口有连续均匀的气泡产生时，收集氢气

验满和检验

制取氨气

探究验证实验

蜡烛燃烧

实验原理

石蜡 + 氧气 ==》二氧化碳 + 水

实验现象

点燃前

蜡烛是白色固体

不溶于水

密度比水小

点燃时

淡黄色火焰，火焰分三层

罩上冷的烧杯，内壁有水珠

向烧杯加入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊

熄灭后

飘出白烟

白烟可被点燃

实验结论

石蜡能在空气中燃烧

燃烧产生二氧化碳和水

熄灭时产生白烟是石蜡小颗粒

人体呼出的气体

知识储备

二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊

二氧化碳可以燃着的木条熄灭

氧气可以使带火星的木条复燃

空气有氮气、氧气、水、二氧化碳等组成

实验步骤与方法

收集空气，取两个空集气瓶，用玻璃瓶盖好

取两个空集气瓶，用排水法收集两瓶呼出气体

向一瓶空气和一瓶呼出气体滴入等量的澄清石灰水，盖上玻璃片，震荡

将燃着的木条分别插入空气和呼出气体

取两块玻璃片，对着其中一篇哈气，对比现象

实验现象

呼出气体无色无味，与空气类似

滴入呼出气体中的澄清石灰水变浑浊；滴入空气中的澄清石灰水无明显变化

呼出气体中的燃着的木条熄灭；空气中的燃着的木条继续燃烧

对着哈气的玻璃片上出现水雾，空气中无明显现象

实验分析

呼出气体与空气都是无色无味的气体

空气中的二氧化碳含量少于呼出气体

空气中的水蒸气含量少于呼出气体

空气中的氧气含量高于呼出气体

实验结论：

呼出气体中含有较多的二氧化碳和水，含有较少的氧气

吸入气体（氧气）参与呼吸作用，是呼出气体变化

呼吸作用是化学变化

验证质量守恒定律

生成气体

气体离开反应体系，生成物“总质量减小”

用气球收集生成气体

气体参与反应

气体进入反应体系，生成物“总质量增加”

密闭容器内进行实验

其他反应

验证分子运动

浓氨水与酚酞

实验现象

实验1中酚酞不变红

实验2中B中酚酞变红

实验3中DB中酚酞变红，E不变色

实验分析

挥发出的氨气分子，溶于酚酞溶液，使其变红

氨气比酚酞更容易挥发

可能需要的对比实验（实验3）

空气中，一小烧杯的酚酞溶液

空气不会使酚酞变红

加入氨水的酚酞溶液，溶液变红

加入酚酞的氨水溶液，溶液变红

氨水使酚酞变红

二氧化碳相关实验

倾倒二氧化碳

实验现象

下层蜡烛先熄灭

实验分析

二氧化碳不可燃烧，不支持燃烧

二氧化碳密度比空气大

溶解二氧化碳

实验现象

震动后，瓶子变瘪

实验分析

二氧化碳溶于水，瓶内气压减小，大气压将瓶子压扁

二氧化碳溶于水形成碳酸

实验现象

喷稀醋酸的石蕊纸花变红

喷水的石蕊纸花不变色

干燥的二氧化碳不能使石蕊纸花变红

湿润的二氧化碳能使石蕊纸花变红

烘干4号小花，石蕊纸花由红变紫

实验分析

二氧化碳与水反均不能使石蕊纸花变红

二氧化碳与水反应生成酸性物质【碳酸】

碳酸使紫色石蕊溶液变红

H₂O + CO₂ ==== H₂CO₃

碳酸不稳定，受热易分解

还原实验

一氧化碳还原氧化铜

实验原理

CuO + CO ==高温== Cu + CO₂↑

实验装置

类似于 #实验碳还原氧化铜

尾气处理装置

酒精灯点燃

气球收集气体

实验现象

黑色固体变红，澄清石灰水变浑浊

实验结论

一氧化碳有还原性，产物是二氧化碳

注意事项

实验前，先通入一氧化碳，再点燃酒精灯预热

试验后，先熄灭酒精灯，在停止通入一氧化碳

尾气处理——点燃/收集气体

碳还原氧化铜

实验原理

2CuO + C ==高温== Cu + CO₂↑

实验器材

试管、酒精灯、酒精灯网罩（或酒精喷灯）、铁架台、导管

实验装置

类似于 #实验高锰酸钾制取氧气

固固加热型

实验药品

氧化铜、木炭粉末、氢氧化钙（澄清石灰水）

实验现象

开始时，导管口有无色气泡冒出，澄清石灰水不变浑浊

加热一会后，部分黑色粉末变红，导管口持续冒出气泡，使澄清石灰水变浑浊

实验分析

开始时，空气受热膨胀逸出，空气中二氧化碳较少，不能使澄清石灰水变浑浊

高温后，木炭与氧化铜反应，生成红色的铜以及无色的二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊

实验结论

碳与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳气体

实验设计

试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流回试管底部，炸裂试管

酒精灯需加上网罩/使用酒精喷灯，集中火焰，提高温度

先撤离导管再熄灭酒精灯，防止石灰水倒流回试管内，炸裂试管

碳粉过量的目的，：使碳完全还原氧化铜，防止其再次被氧化

反应结束的标志：不再有气泡冒出

反应开始的标志：澄清石灰水变浑浊

氢气还原氧化铜

类似于一氧化碳还原氧化铜

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