第五章 元素及化合物的性质
实验十九 碱金属和碱土金属
一、目的要求
1. 比较碱金属、碱土金属的活泼性。 2. 比较碱土金属氢氧化物及其盐类溶解度。
3. 了解碱金属和碱土金属离子的定性鉴定方法。
二、仪器和药品
仪器：离心机，试管，烧杯，坩埚，漏斗，镊子，钴玻璃片
药品：HCl(2 mol·L，6 mol·L)，HNO3(6 mol·L)，H2SO4(2 mol·L)，HAc(2 mol·L)，NaOH(2 mol·L-1)，NH4Cl(2 mol·L-1)，Na2CO3(0.1 mol·L-1)，LiCl(0.1 mol·L-1)，NaF(0.1 mol·L-1)，Na2CO3(0.1 mol·L-1)，Na2HPO4(0.1 mol·L-1)，MgCl2(0.1 mol·L-1)，CaCl2(0.1 mol·L-1)，BaCl2(0.1 mol·L)，Na2SO4(0.5 mol·L)，CaSO4(饱和)，(NH4)2C2O4(饱和)，(NH4)2CO3(0.5 mol·L)，K2CrO4(0.1 mol·L-1)，K[Sb(OH)6] (饱和)，NaHC4H4O6(饱和)，NH3·H2O－NH4Cl缓冲液(浓度各为1 mol·L)，HAc－NH4Ac缓冲液(浓度各为1 mol·L)，Na，K，Ca，Sr，Ba试液(10 g·L-1)，pH试纸，Na(s)，K(s)，Mg(s)，Ca(s)，铂丝
三、实验内容
1. 碱金属、碱土金属活泼性的比较
1) 金属钠和氧的反应 用镊子夹取一小块(绿豆大小)金属钠，用滤纸吸干其表面的煤油，切去表面氧化膜，放入干燥的坩埚中加热。当钠刚开始燃烧时，停止加热，观察反应现象及产物的颜色和状态。
2) 观察镁条在空气中燃烧 取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜。点燃，观察燃烧情况和所得产物。
3) 钠、钾、镁、钙与水的反应 分别取一小块金属钠和金属钾，用滤纸吸干其表面煤油，放入两个盛有1/4体积水的250 mL烧杯中，并用合适大小的漏斗盖好，观察反应情况。检验反应后水溶液的酸碱性。(安全提示：金属钾在空气中易自燃，与水反应剧烈。)
取一段擦干净的镁条，投入盛有蒸馏水的试管中，观察反应情况。水浴加热，反应是否明显？检验反应后水溶液的酸碱性。
取一小块金属钙置于试管中，加入少量水，观察现象，检验水溶液的酸碱性。
2. 碱土金属氢氧化物溶解性的比较 在3支试管中分别加入1 mL 0.1mol·L-1 MgCl2，CaCl2和BaCl2溶液，然后加入等体积新配制的2 mol·L-1 NaOH溶液，观察沉淀的生成。根据沉淀的多少，比较这三种氢氧化物的溶解性。
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3. 碱金属微溶盐的生成和性质
1) 锂盐 取少量0.1 mol·L LiCl溶液分别与0.1 mol·LNaF，Na2CO3，Na2HPO4溶液反应，观察现象，写出反应式。
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2) 钠盐 取少量0.1 mol·L NaCl溶液，加入饱和K[Sb(OH)6]溶液，放置数分钟，若无晶体析出，可用玻璃棒擦试管内壁，观察产物的颜色和状态，写出反应式。
3) 钾盐 取少量0.1 mol·L KCl溶液，加入1 mL 饱和酒石酸氢钠(NaHC4H4O6)溶液，观察产物的颜色和状态，写出反应的方程式。
4. 碱土金属的难溶盐的生成和性质
1) 硫酸盐溶解度的比较 在3支试管中，分别加入1 mL 0.1 mol·L-1的MgCl2，CaCl2
和BaCl2溶液，然后各加入1 mL 0.5 mol·L Na2SO4溶液，观察沉淀是否生成？分离出沉淀，试验其在6 mol·L HNO3中的溶解性。
另取2支试管，分别加入1 mL 0.1 mol·L的MgCl2和BaCl2溶液，然后各加入0.5 mL饱和CaSO4溶液，又有何现象？
写出反应方程式，并比较MgSO4，CaSO4和BaSO4的溶解度大小。 2) 镁、钙和钡的碳酸盐的生成和性质
(1) 在3支试管中，分别加入0.5 mL 0.1 mol·L的MgCl2，CaCl2和BaCl2溶液，再各加入0.5 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液，稍加热，观察现象。试验产物与2 mol·L-1NH4Cl溶液的作用，写出反应式。
(2) 在分别盛有0.5 mL 0.1 mol·L的MgCl2，CaCl2和BaCl2溶液的3支试管中，各加入0.5 mL NH3·H2O－NH4Cl缓冲溶液(pH=9)，然后各加入0.5 mL 0.5 mol·L-1 (NH4)2CO3溶液。稍加热，观察现象。试指出Mg与Ca、Ba的分离条件。
3) 钙和钡的铬酸盐的生成和性质 (1) 在2支试管中，各加入0.5 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2溶液，再各加入0.5 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液，观察现象。试验产物分别与2 mol·L-1 HAc、HCl溶液的作用。写出反应式。
(2) 在2支试管中，各加入0.5 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2溶液，再各加入0.5 mL HAc－NH4Ac缓冲溶液，然后分别滴加0.5 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液，观察现象。试指出Ca2+2+
和Ba的分离条件。
4) 镁、钙和钡的草酸盐的生成和性质 分别向0.5 mL 0.1 mol·L的MgCl2，CaCl2和BaCl2溶液中滴加0.5 mL饱和(NH4)2C2O4
溶液，制得的沉淀经离心分离后再分别与2 mol·L-1 HAc、HCl溶液作用，观察现象。
5. 钾、钠、钙、锶和钡的盐的焰色反应
取一根铂丝(尖端弯成环状)，先将铂丝反复浸于纯的6 mol·L-1 HCl中后在煤气灯的氧化焰上灼烧，直至火焰不再呈现任何颜色。然后用洁净的铂丝蘸取Na+试液在氧化焰中灼烧，观察火焰的颜色。
用与上面相同的操作，分别观察钾、钙、锶和钡等盐溶液的焰色反应。每进行一种溶液的焰色反应之前，都必须用上述的清洁法把铂丝处理干净。观察钾盐的焰色反应时，微量的Na所产生的黄色火焰会遮蔽K所显示的浅紫色火焰，故需通过蓝色的钴玻璃片观察K的火焰，因为蓝色玻璃能够吸收黄色光。
四、思考题
1. 钠和镁的标准电极电势相差不大(分别为-2.71V和-2.37V)，为什么两者与水反应的激
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烈程度却大不不同？
2. 如何解释镁、钙、钡的氢氧化物和碳酸盐的溶解度大小的递变规律？ 3. 用碳酸盐分离Mg2+和Ca2+或铬酸盐分离Ca2+和Ba2+时，分别使用了NH3·H2O－NH4Cl或HAc－NH4Ac缓冲溶液。试指出这两种缓冲溶液在这些离子分离中的作用。
实验二十 卤族和氧族元素
一、目的要求
1. 了解卤素及其含氧酸盐的氧化性和卤离子还原性强弱的变化规律。 2. 了解卤素的歧化反应。
3. 了解过氧化氢的制备，性质及不同氧化态硫的化合物的性质。
二、仪器和药品
仪器：离心机，离心管，坩埚，滴管，玻璃棒 药品： H2SO4(3 mol·L-1，浓)，NH3·H2O(浓)，NaOH(2 mol·L-1)，HCl(2 mol·L-1，浓)，KBr(0.1 mol·L，s)，KI(0.1 mol·L，s)，KClO3(s)，KIO3(0.1 mol·L)，KBrO3(s)，K2CrO4(0.1 mol·L-1)，Na2S2O3(0.1 mol·L-1)，AgNO3(0.1 mol·L-1)，Pb(NO3)2(0.1 mol·L-1)，Na2SO3(0.1 mol·L-1)，H2O2(3 %)，SnCl2(0.5 mol·L-1)，Mn2+试液(10 mg·mL-1)，硫代乙酰胺(5 %)，氨水，溴水，碘水，CCl4，NaCl(s)，I2(s)，Na2O2(s)，MnO2(s)，硫粉，K2S2O8(s)、淀粉碘化钾试纸，醋酸铅试纸，pH试纸
三、实验内容
1. 卤族氧化性的比较
1) 氯和溴的氧化性的比较 在1 mL 1 mol·L-1 KBr溶液中，逐滴加入氯水，振荡，有何现象？再加入0.5 mL CCl4，充分振荡，又有何现象？氯和溴的氧化性哪个较强? 2) 溴和碘的氧化性比较 在1 mol·L-1 KI溶液中，逐滴加入溴水，振荡，有何现象？再加入0.5 mL CCl4，充分振荡，又有何现象？
比较上面两个实验，总结氯、溴和碘的氧化性的变化规律，并用电对的电极电势予以说明。
2. 卤素离子还原性的比较
1) 往盛有少量(近似绿豆大小)氯化钠固体的试管中加入1 mL浓H2SO4，有何现象？用玻璃棒蘸一些浓NH3· H2O移近管口以检验气体产物。
2) 往盛有少量溴化钾固体的试管中加入1 mL浓H2SO4，又有何现象？用湿的淀粉碘化钾试纸检验气体产物。
3) 往盛有少量碘化钾固体的试管中加入1 mL浓H2SO4，又有何现象？用湿的醋酸铅试纸检验产物。
写出以上三个实验反应式并加以解释。说明氯、溴、和碘离子的还原性强弱的变化规律。
3. 卤素的歧化反应
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1) 在一支小试管中加入5滴溴水，观察颜色，然后滴加数滴2 mol·L NaOH溶液，振荡，观察现象。待溶液褪色后再滴加2 mol·L HCl溶液至酸性，溶液颜色有何变化？
2) 另取一支试管，用碘水代替溴水，重复上述实验，观察并解释所看到的实验现象。
4. 卤酸盐的氧化性
1) 氯酸盐的氧化性
(1) 取少量KClO3晶体于试管中，加入少许浓盐酸(可稍微加热)，注意逸出气体的气味，检验气体产物，写出反应式，并作出解释。
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(2) 分别试验饱和KClO3溶液与 0.1 mol·L Na2SO3溶液在中性及酸性条件下的反应，用AgNO3验证反应产物，该实验如何说明了KClO3的氧化性与介质酸碱性的关系？
(3) 取少量KClO3晶体，用2 mL 水溶解后，加入少量CCl4及 0.1 mol·L KI溶液数滴，振荡试管，观察试管内水相及有机相的变化。再加入6 mol·L H2SO4酸化溶液，又有何变化？写出反应式。
2) 碘酸盐的氧化性
将0.1 mol·L-1 KIO3溶液用3 mol·L-1 H2SO4酸化后，加入几滴淀粉溶液，再滴加0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液，有什么现象？若体系不酸化，又有什么现象？改变加入试剂顺序(先加Na2SO3，最后滴加KIO3)，又会有什么现象？
3) 溴酸盐与碘酸盐的氧化性比较
往少量饱和KBrO3溶液中加入少量酸酸化后，再加入少量碘片，振荡试管，观察现象，写出反应式。
通过以上实验总结氯酸盐、碘酸盐和溴酸盐的氧化性的强弱。
5. 过氧化氢的制备及性质 1) 过氧化氢的制备
在试管中加入少量Na2O2固体和2 mL蒸馏水，置于冰水中冷却并不断搅拌，用pH试纸检验溶液的酸碱性，再往试管中滴加3 mol·L-1 H2SO4至溶液呈酸性，保留溶液供下面实验使用。
2) 过氧化氢的鉴定
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取上面实验制得的溶液2 mL于一试管中，加入0.5 mL乙醚和1 mL 3 mol·LH2SO4溶液，然后加入3?5滴0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液，观察水层和乙醚层中的颜色变化。根据实验现象证明上述实验制得的是过氧化氢溶液。
3) 过氧化氢的性质
(1) 过氧化氢的氧化性
在试管中加入几滴0.1 mol·L-1 Pb(NO3)2溶液和5 %硫代乙酰胺溶液，在水浴上加热，观察沉淀的生成。离心分离，弃去溶液，并用少量蒸馏水洗涤沉淀2?3次，然后往沉淀中加入3 % H2O2溶液，沉淀有何变化？
(2) 过氧化氢的还原性
在试管中加入0.5 mol·L AgNO3溶液，然后滴加 2 mol·L NaOH溶液至有沉淀产生，再往试管中加入少量3 % H2O2溶液，有何现象？注意产物颜色有无变化，并用余烬的火柴检验有何种气体产生？
(3) 过氧化氢的催化分解
取2支试管分别加入2 mL 3 % H2O2溶液，将其中一支试管置于水浴上加热，有何现象？迅速用带余烬的火柴放在管口，有何变化？在另一支试管中加入少许MnO2固体，有什么现象？迅速用带余烬的火柴放在管口，又有何变化？比较以上两种情况，MnO2对H2O2的分
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解起什么作用？写出反应式。
6. 多硫化钠的制备和性质 1) 多硫化钠的制备 取1 g研细的硫粉，与1.5 g无水Na2CO3置于同一坩埚中，混合均匀，加热。先用小火，待反应物熔融后改用大火加热15 min。冷却后，加5 mL热水溶解，将溶液转移到一试管中，观察产物的颜色，写出反应式。保留溶液供下面实验使用。
2) 多硫化钠与酸反应
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取0.5 mL 0.5 mol·L SnCl2溶液，加入1 mL 5 % 硫代乙酰胺溶液，水浴加热，有何变化？离心分离，弃去溶液，往沉淀中加入上面(1)制得的溶液2 mL，水浴加热，有何变化？如何解释？
3) 取1 mL上面1)制得的溶液，加6 mol·L HCl溶液至呈酸性，观察现象。有无气体放出？如何检验？
7. 硫代硫酸盐的性质
1) 硫代硫酸钠与Cl2的反应
取1 mL 0.1 mol·L Na2S2O3溶液于一试管中，加入2滴2 mol·L NaOH溶液，再加入2 mL氯水，充分振荡，检验溶液中有无SO42-生成。
2) 硫代硫酸钠与I2的反应 取1 mL 0.1 mol·LNa2S2O3溶液于一试管中，滴加碘水，边滴边振荡，有何现象？此溶液中能否检出SO42-？
3) 硫代硫酸钠的配位反应
在一支试管中加入0.5 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液，然后连续滴加0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液，边滴边振荡，直至生成的沉淀完全溶解，观察现象，并解释之。
8. 过二硫酸盐的氧化性
取2滴Mn2+试液，加入5 mL 3 mol·L-1 H2SO4和5 mL蒸馏水，混匀后，把该溶液分成两份装入两支试管中。在两支试管中均加入等量的少许K2S2O8固体，且在其中一支试管中
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加入1滴0.1 mol·L AgNO3溶液，然后把两支试管都放在水浴中加热，观察溶液颜色有何变化？
四、思考题
1. 检验氯气和溴蒸气时，可用什么试纸进行？在检验氯气时，试纸开始变蓝，后来蓝色消失，这是为什么？
2. 氯能从含有碘离子的溶液中取代出碘，而碘又能从氯酸钾溶液中取代出氯，二者有无矛盾？
3. 在做过二硫酸盐的氧化性实验中，加AgNO3起什么作用？
4. 向浓盐酸中滴入KClO3溶液和盐酸滴入KClO3溶液中，产物有何不同？
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实验二十一 氮、磷、碳、硅、硼
一、目的要求
1. 掌握氨、铵盐、亚硝酸及亚硝酸盐的主要性质。
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