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一、明确无机化学课程学习的任务
无机化学课程的任务是使学生掌握无机化学的基础理论,基本知识,化学反应的一般规律和基本化学计算方法;加强对化学反应现象的理解;加强无机化学实验操作技能的训练;树立爱国主义和辩证唯物主义世界观;培养理论联系实际能力、分析问题和解决问题的能力,为后续课程的学习、职业资格证书的考取及从事化工技术工作打下坚实的基础。
二、明确无机化学的课程内容
无机化学的课程内容包括总论和分论两大部分。在总论中,主要介绍结构理论,化学平衡理论和热力学和动力学的知识;并以理论和实际相结合,进一步从原理、规律、计算方法等方面对“四大平衡”作了深入详尽的介绍。在分论中,用总论介绍的基础理论结合现代科学技术在无机领域中的发展,系统地对各分族元素及其重要的单质和化合物的结构、性质、特点和在国民经由领域中的用途作详细介绍。
三、具体学习方法推荐
1.理论和实验相结合
无机化学的实验性强,也有自身的理论。无机化学设有理论课和实验课,它们是一个整体,是互相补充和完善的,学习中不能偏废。实验可以加深感性认识,而理论可以加深对感性认识的理解,如果条件和时间允许,可以进行实验,从实验中加强对理论知识的理解和应用。因为通过实验,可以进一步认识物质的化学性质,揭示化学变化规律,理解、巩固化学知识,建立化学意识,实现感性认识上升到理性认识的飞跃。但是,要正确操作、仔细观察,认真分析实验现象所反映的实质, 这也可以提高你的实验动手能力、观察能力和总结能力。件
2.分部分学习
第一,对化学基础知识方面的学习,你要认真的掌握气体,液体,固体,极化理论及其应用,物质的颜色变化规律,溶解度变化规律,熔沸点变化规律,含氧酸酸性变化和氧化性变化规律,物质稳定性规律,水解产物类型等,而且你要学会总结,认真分析,做到心中有数,如对物质熔沸点变化规律的学习可以总结为下表的形式,这样方便你查找时候,非常的方便,容易记忆。
第二:对无机化学中的化学原理的学习过程中,明确这些原理主要有:化学反应中的质量和能量关系;化学反应速率,影响化学反应及化学平衡的因素;酸碱理论,溶液中的单相与多相离子平衡,掌握弱酸、弱碱溶液中离子浓度、盐类水解和沉淀平衡的计算;氧化还原反应的基本原理,掌握电极电势、Nernst方程及其应用,电势图及其应用,配合物的化学键理论,晶体场理论,配合物的基本概念、稳定常数及其应用,配合物在水溶液中的稳定性等等这些知识点,是非常多而且不容易记忆,那么你就要从真题中,找到重点看,然后你要认真的分析,其实它们之间存在着非常重要的联系,而且你要总结出它们在理论在上的联系,认真的做好笔记,列出表格的形式,认真的分析,总结出规律,找出本质特征,这样才能很好的帮助你去理解和记忆,如你在对化学平衡移动原理和配体数的学习中,可以参考如下:
第三:对结构理论:原子结构的近代概念,原子中电子的分布,原子性质的周期性;价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论的基本概念,离子键、共价键、分子间力和氢键的特点,晶体的特征、性质以及晶体结构与物理性质的关系中,考研的你应该非常明确哪些是考查的重点,那些是次重点,哪些是只需了解的,如何知道重点在那,你就必须要分析历年考研试题,从试题中,认真的找出多年考查重复的知识点,这些知识点,就是非常重要的考点,而没有考过的知识点,不是说,不需去记忆,而是你也要非常的关注,因为这些知识点同样会出现在考研的试题中。这就是要分清主次,抓住重点,你才达到事半功倍的效果,而且你要学会系统的分析对比各知识点进行学习,做到举一反三,总结出自己的学习风格
第一:对化学基础知识方面的学习,需要认真的掌握气体,液体,固体,极化理论及其应用,物质的颜色变化规律,溶解度变化规律,熔沸点变化规律,含氧酸酸性变化和氧化性变化规律,物质稳定性规律,水解产物类型等,而且你要学会总结,认真分析,做到心中有数。
第二:对无机化学中的化学原理的学习过程中,明确这些原理主要有:化学反应中的质量和能量关系;化学反应速率,影响化学反应及化学平衡的因素;酸碱理论,溶液中的单相与多相离子平衡,掌握弱酸、弱碱溶液中离子浓度、盐类水解和沉淀平衡的计算;氧化还原反应的基本原理,掌握电极电势、Nernst方程及其应用,电势图及其应用,配合物的化学键理论,晶体场理论,配合物的基本概念、稳定常数及其应用,配合物在水溶液中的稳定性等等这些知识点,是非常多而且不容易记忆,那么你就要找到重点看,然后你要认真的分析,其实它们之间存在着非常重要的联系,而且你要总结出它们在理论在上的联系,认真的做好笔记,列出表格的形式,认真的分析,总结出规律,找出本质特征,这样才能很好的帮助你去理解和记忆。
第三:对结构理论:原子结构的近代概念,原子中电子的分布,原子性质的周期性;价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论的基本概念,离子键、共价键、分子间力和氢键的特点,晶体的特征、性质以及晶体结构与物理性质的关系。
大学无机化学练习题
1. 某气体在293K与9.97×104Pa时占有体积1.910-1dm3其质量为0.132g,试求这种气体的相对分子质量,它可能是何种气体?
2.一敝口烧瓶在280K时所盛的气体,需加热到什么温度时,才能使其三分之一逸出?
3. 温度下,将1.013105Pa的N2 2dm3和0.5065Pa的O23 dm3放入6 dm3的真空容器中,求O2和N2的分压及混合气体的总压。
4. 容器中有4.4 g CO2,14 g N2,12.8g O2,总压为2.02610Pa,求各组分的分压。
5. 在300K,1.013105Pa时,加热一敝口细颈瓶到500K,然后封闭其细颈口,并冷却至原来的温度,求这时瓶内的压强。
6. 在273K和1.013×105Pa下,将1.0 dm3洁净干燥的空气缓慢通过H3C—O—CH3液体,在此过程中,液体损失0.0335 g,求此种液体273K时的饱和蒸汽压。
7. 有一混合气体,总压为150Pa,其中N2和H2的体积分数为0.25和0.75,求H2和N2的'分压。
8. 在291K和总压为1.013×105Pa时,2.70 dm3含饱和水蒸汽的空气,通过CaCl2干燥管,完全吸水后,干燥空气为3.21 g,求291K时水的饱和蒸汽压。
9. 有一高压气瓶,容积为30 dm3,能承受2.6×107Pa,问在293K时可装入多少千克O2而不致发生危险?
10.在273K时,将同一初压的4.0 dm3 N2和1.0dm3 O2压缩到一个容积为2 dm3的真空容器中,混合气体的总压为3.26×105 Pa,试求
(1)两种气体的初压;
(2)混合气体中各组分气体的分压;
(3)各气体的物质的量。
“无机化学实验”是高校学生入学后高校化工、生物技术、环境保护及食品工程等相关专业的基础课程,在现代高教体系中有着重要的地位和作用,实验教学环节是学生创新能力培养的重要载体,是培养学生动手能力的有效途径。
无机化学实验在整个大学化学学习期间起着承上启下的作用,其实验方法和基本操作技能的培训为后续其他实验课奠定基础,并对学生后续专业课程及研究论文工作起到举足轻重的作用。
一、桂西南大学无机化学实验教学方式面临的困难
桂西南地处我国“老少边山穷”地区,由于经济基础长期落后,致使一直以来在高等教育方面的总投入远远不足,本科层次的教育投入无法满足不断增加在校学生的需要,特别是化学实验室的投入增长和学生人数的增加显得极不相称。
在此条件下,谈论无机化学实验课教学方式的改善,具有一定的难度。
1.传统教师讲演方式亟待转变。
实验教学的成功与否取决于教师的教和学生的学两方面。
无机化学实验课是新生入校后的第一门实验课,学生的实验操作技能相对还比较薄弱,所以教师的指导作用就显得尤为重要。
在进行无机化学实验教学中,教师无疑具有极大的学科优势和技能优势,正因为如此,也最容易形成教师霸权主义;但从另一方面来看,由于教师具有极大的专业优势,在具体实施中,将教师自身的优势转变成学生的优势就具有逻辑上的可能性,关键是我们如何找到一种机制,让这种优势得以顺利转变。
2.无机化学实验教学基本上是延续中学阶段的教学方式。
这种教学方式,只强调中学化学实验和无机化学实验的共性,而没有充分考虑大学化学实验的特殊性,以这样的思路来设计实验必然会是中学化学阶段的简单重复,难以将学生引入更复杂的专业实验教学中去,这样就会导致一个近乎荒谬的结论,大学无机化学实验教学和中学化学实验教学联系的紧密程度,反而远远大于大学无机化学实验教学和后续的专业实验教学的联系,这显然是十分不合理的。
3.学生的实验技能存在明显短板。
出现上述荒谬结论的原因,很大程度上归结于无机化学实验作为基础课程,一般都是安排在大一时期,而这正是学生刚刚从高中走出来,思维和技能基本上还是停留在过去的应试教育水平上,这是让很多无机化学教师最头疼的事情。
也就是说,方法依旧是过去的方法,但实验内容的专业性又是中学阶段无法比拟的,这种困境如果长期破解不了,就势必会造成大学无机化学教学改革停滞不前。
4.大学无机化学实验教学几乎都是以验证性实验为主。
所谓验证性实验教学就是对已有实验进行简单的重复实验验证,这种实验教学模式对培养学生严格的实验规范和基本的实验技能具有不可磨灭的作用,但问题是,当这种模式变成压倒性一切的时候,其局限性就凸显出来了,也就是说这种实验教学模式极不利于培养学生的探索精神和创新性思维,和当前中央倡导的大力发展科技创新能力,实现产业转型的目标是相违背的。
5.对实验结果的处理缺乏严密的科学分析。
实验结果往往和原来的目标不一致,很多学生为了得到和计划结果相一致的结果,要么抄袭别人的结果,要么重做一次,这是一种无效的实验教学方式,简单抄袭别人的结果并没有提升学生的实验操作能力,甚至还有可能是错误的操作结果,而重做一次,对本来就捉襟见肘的实验经费无疑是雪上加霜。
对于这样的问题,大部分教师都见怪不怪,这无疑有悖于相机而教的精神。
二、桂西南大学无机化学实验教学方式的转变措施
1.开发校本实验教材或指导书。
应结合本专业的特点,体现基于工作过程的课程设计的新理念,制定科学、规范、完善的实验课程大纲,使教学有章可循。
按照一定的比例合理安排好中学阶段的实验设计和大学阶段的实验设计,两者之间必须有一个紧密衔接的过程,这样就能让学生循序渐进地从中学的实验思维转变为大学的专业实验思维;按照一定的比例合理配置验证性实验教学和探究式实验教学,让学生从“学会”慢慢变成“会学”,并从“学习”阶段慢慢走向“创新”阶段。
2.建立教师专业实验优势转化为学生专业优势的联动机制。
我们只要求学生写实验报告,但一个不容忽视的方面就是教师也要对实验教学写实验教学报告,主要的目的就是让教师像医生一样跟踪“病人”,对“病人”建立“病历”信息,然后才能对症下药,为学生提供一个较为详细而到位的指导。
教师写实验教学报告的另一个好处就是激发教师去认真跟踪指导学生的实验,随时掌握学生的实验进度和存在的问题,这样才能写出规范而详细的实验教学报告。
当然,这样的结果会让教师的工作量大大增加,可能很多教师不太乐意,这就必须让教师充分认识这样做的意义,且学校要在工作量上给予适当补贴,但负责任的教师还是很乐意去做的,这样最终就会形成了一个由教师专业实验优势转化为学生专业优势的长效机制。
3.对实验结果的处理最终要形成一个规范合理而科学的实验报告。
一份规范的实验报告无疑必须要足够详细,而且条理要清晰,符合实验的操作要求和实验规范,但除此之外,我们还特别提出,在实验报告的形成中,一定要注意引导学生不能简单地处理和预定结果不一致的实验结果,这点最好能在实验报告的要求中体现。
我们认为结果不一致的实验报告应该包括实验操作的试验误差、操作的不规范性、操作错误等等,但在操作无误的情况下,学生不仅要分析实验品的用量、天平的`误差、实验的温度等常规的因素之外,还要注意分析化学实验中的样品浓度、pH等实验条件,同时教师也应当参与学生的分析。
如高锰酸根和二氧化锰在碱性溶液下的反应,理论上应该得到绿色的锰酸根溶液,却有学生观察到溶液是“黑色”的,出现这种情况并不能武断地下实验错误的结论,看是否是溶液浓度太高,形成过深的颜色看起来像是黑色,或者是溶液中悬浮了黑色难溶颗粒,其实,只需取试管上层清夜加以稀释,马上就能观察到绿色。
由此,为了让学生以实事求是的态度对待意外结果,教师必须十分明确地告诉学生,结果和预定结果是否一致不是我们考察的重点,教师的教学切忌把一致性的结果作为评价的唯一标准,对实验结果实事求是的分析才更符合科学实验的基本要求。
试验中出现结果不一致的情况,恰恰是让学生提升科学实验素质的机会,而且这可能更会是形成创新性思维不可缺少的环节,在科学界里实验结果和预定不一致的现象并不少见,很多时候还是重大发现的时刻,如的物理学诺贝尔获得者—美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚物理学家布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯,原本只是为了验证爱因斯坦的宇宙常数的正确性,结果却发现所谓的宇宙常数并不是常数,而是宇宙在加速膨胀。
由此可见,“意外”结果的科学处理对无机化学实验教学的意义是十分重大的,因为这种实事求是的科学思维往往会导致新的发现。
综上所述,桂西南民族边境地区新升格本科院校无机化学实验教学方式面临着五大困难:传统实验教学讲演方式存在不足、无机化学实验教学依旧延续中学阶段的教学方式、学生的实验技能存在明显短板、大学无机化学实验教学以验证性实验为主存在较大偏颇以及对实验结果的处理缺乏严密的科学分析。
由此,我们提出开发校本实验教材或指导、建立教师专业实验优势转化为学生专业优势的联动机制、对实验结果的处理最终要形成一个规范合理而科学的实验报告等三大改善措施,以此促进桂西南民族边境地区新升格本科院校无机化学实验教学水平的有效提升。
[参考文献]
[1]王松君,娄帅.结合示范中心建设改进无机化学实验教学的探索[J].实验技术与管理,(10).
[2]郝志峰,吴茂英,肖楚民,等.探索基础无机化学实验教学的新策略[J].实验室研究探索,(8).
[3]管小艳,何丽,新刘云,等.提高大学生无机化学实验技能的几点做法[J].中教文汇,2008(1).
[4]曹红霞.当前高职院校无机化学实验教学存在的问题及对策[J].开封大学学报,(1).
Ds区元素(铜、银、锌、镉、汞)
【学习目标】
认知目标:掌握铜、银、锌、镉、汞的氢氧化物或氧化物的酸碱性,硫化物的溶解性及配位性。 技能目标:掌握Cu+ \ Cu2+及Hg22+\ Hg2+相互转化条件,正确使用汞;
思想目标:培养学生观察现象、思考问题的能力。
【教学安排】
一 课时安排:3课时
二 实验要点:1、铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化物的生成和性质;
2、锌、镉、汞硫化物的生成和性质;
3、铜、银、锌、汞的配合物;
4、铜、银、汞的氧化还原性。
【重点、难点】
Cu+ \ Cu2+及Hg22+\ Hg2+相互转化条件;
这些元素的氢氧化物或氧化物的酸碱性,硫化物的溶解性及配位性。
【教学方法】实验指导、演示、启发
【实验指导】
一、铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化物的生成和性质
1、铜、锌、镉
操作:0.5mL 0.2 mol·L-1MSO4→2 mol·L-1NaOH→↓ →2 mol·L-1H2SO4; ↓→2 mol·L-1 NaOH
指导:
离子
Cu2+实验现象 H2SO4NaOH
溶 解释及原理 Cu2+ +OH-=Cu(OH)2↓ Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O Cu(OH)2++OH-=[Cu(OH)4]2-
Zn2+ +OH-=Zn(OH)2↓方程式同上
溶 溶 浅蓝↓ 溶 Zn2+
Cd2+
结论 白↓ 白↓ 溶 不溶 Cd2+ +OH-=Cd(OH)2↓ Zn(OH)2、Cu(OH)2具有两性,以碱性为主,能溶于浓的强碱中生成四羟基合M(Ⅱ)酸根配离子。
Cd(OH)2碱性比Zn(OH)2强,仅能缓慢溶于热浓强碱。
2、银、汞氧化物的生成和性质
操作::0.5 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3 →2 mol·L-1NaOH→→↓+ 2 mol·L-1HNO3(2 mol·L-1 NH3·H2O)
:0.5 mL 0.2 mol·L-1 Hg(NO3)2 → 2 mol·L-1NaOH→→↓+ 2 mol·L-1HNO3(40% NaOH) 指导:
离子 实验现象 解释及原理Ag
+
Ag2O褐↓
HNO3溶 溶 无色
氨水 溶 NaOH 不溶
Ag2O+ 4NH3 + H2O =2Ag(NH3)2+ +2OH
HgO + 2H+=Hg2+ +H2O
-
Hg
2+
HgO 黄↓
结论
AgOH、Hg(OH)2沉淀极不稳定,脱水生成成碱性的Ag2O、HgO。
二、锌、镉、汞硫化物的生成和性质;
操作::0.5 mL 0.2 mol·L-1 ZnSO4、CdSO4、Hg(NO3)2→1 mol·L-1Na2S→(浓HCl、王水)。 指导:
离子 Zn2+Cd2+Hg2+结论
结论
溶解性
硫化物 CuS Ag2S ZnS CdS HgS
颜色
黑 黑 白 黄 黑
稀HCl 不溶 溶 溶 溶 不溶
浓HCl 不溶 溶 溶 溶 不溶
浓HNO3 溶(△)溶 溶 溶 不溶
王水
K
sp
-5
→↓→2 mol·L-1HCl
实验现象
溶解性稀ZnS白↓ 溶 CdS黄↓ 溶 HgS黑↓ 不溶
HCl浓溶 溶 不溶
王水溶 溶 溶
-
解释及原理
M2+ + S2=MS↓ MS + H+ = M2+ + H2S
臭↑(H2S),CuS、CdS易溶于酸,最难溶的是HgS,须用王水溶解。
溶×10溶 溶
2×106×10
-49-36-28
溶×10溶
2×10
-52
三、铜、银、锌、汞的配合物
1、氨配和物的生成
操作::0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4、AgNO3、ZnSO4、Hg(NO3)2 →2mol·L-1氨水→2mol·L-1氨水。
注意:
离子 Cu2+
氨水 ↓浅蓝
溶
过量
-
解释及方程式
Cu2++2OH=Cu(OH)2↓
2+
Cu(OH) 2 + 4NH3=Cu(NH3)4+2OH
-
2、汞合物和应 内容
Ag+Zn2+Hg2+结论 操作
Ag2O↓褐
溶Ag(NH3)2+溶
Zn(NH3)42+无色不溶
Ag2O+ 4NH3 + H2O =2Ag(NH3)2+ +2OHZn2++2OH=Zn(OH)2↓
-
-
↓白 ↓白
Zn(OH)2 + 4NH3=Zn(NH3)42+ +2OH
-
Cu2+ 、Ag+、Zn2+可生成氨配合物。Hg2+ Hg22+与氨会生成溶解度很小的氨基硝酸汞(或氨基氯化汞),所以它们不形成氨基配合物。
现象 橙红↓
解释
Hg2++2I=HgI2↓
-
的配
生成用
0.5 mL 0.2 mol·L-1 Hg(NO3)2 →0.2mol·L-1KI →↓→KI固体至↓溶解 → 40% KOH→ 氨水 (可用于鉴定NH4+) 结论
↓溶2+2KI=K2[HgI4](无色)
碘 配 合 物
红棕↓
a) K2[HgI4]与KOH混合溶液(奈斯勒试剂)可用于鉴出微量的NH4+。 b) 在HCl下可溶解HgS:
5d 0.2mol·L-1Hg(NO3)2 →0.1mol·L-1KSCN
-
白↓2++2SCN=Hg (SCN) 2↓ ↓溶2++4SCN=Hg (SCN) 42
-
-
-
白↓→KSCN
→ ZnSO4(可用于鉴定Zn2+)
SCN 配 合 物
结论
白↓2++Hg (SCN) 42=Zn[Hg (SCN) 4]↓
) (反应速度相当缓慢,如有Zn2+存在时,Co2+与试剂的反应加快。
四、铜、银、汞的氧化还原性。
内容操作 现象解释
0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4→过量
6 mol·L-1 NaOH→
→1mL 10%葡
Cu2O
萄糖溶液△→↓→两份 (黄↓→红↓)
2 mol·LH2SO4 →静置→△ 1mL浓氨水→静
置
-1
浅蓝↓ ↓溶
红↓溶解,有红色固体Cu↓溶,深蓝色
Cu2+ +OH-=Cu(OH)2
↓
Cu(OH)2
+OH-=[Cu(OH)
4]2-2 [Cu(OH)4]2- + C6H12O6= Cu2O↓+ C6H12O7 +4OH-+2H2O
被O2氧化成Cu(Ⅱ)
c)
10 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2→3mLHCl浓 、Cu屑→△至绿色
消失→几滴+10 mL H2O→如有白↓→全部倾入100mLH2O,洗涤至无蓝色。
CuCl
3mL浓氨水
白↓分两份
3mLHCl浓
[指导]:
↓溶解
↓溶解
CuCl + 2NH3=Cu(NH3)2+ + Cl
-
银镜反应
3、CuI的生成和性质
操作
现象
-
解释及方程式
2Cu2+ +4I=2CuI↓+I2
0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4 →0.2 棕黄色 mol·L-1 KI → 棕黄色
白色↓ →0.5 mol·L-1 Na2S2O3
4、汞(Ⅱ)和汞(Ⅰ)的转化
操作
1、Hg2+的氧化性 0.2 mol·L-1 Hg(NO3)2 →0.2 mol·L-1SnCl2
(由适量→过量)
2S2O32+I2=S4O62+2 I(碘量法测定Cu2+的基础)
-
-
-
现象
适量: 白色↓ 过量: 灰黑↓
解释及方程式
Sn4+量少
-
Hg2+ + Sn2++4Cl= Hg2Cl2↓白色+SnCl62- Sn4+量多
Hg2Cl2+Sn2++4Cl= 2Hg↓黑色+ SnCl62--
2、Hg2+转化为Hg22+ 0.2 mol·L-1
Hg2+→1滴金属汞 金属汞溶解2+ + Hg=Hg22+
白色↓22+ +2Cl=Hg2Cl2↓白色-清夜→0.2 mol·L-1NaCl
清夜→0.2 mol·L-1NH3·H2O
灰色↓ Hg22++2NH3+NO3-=[ NH2 Hg] NO3↓+2Hg↓+NH4+
[问题讨论]
1、使用汞应注意什么?为什么要用水封存?
1、选用什么试剂溶解?
物质2 2试剂 稀HCl 热稀HNO3AgI 氨水2S2O3
4、区别:Hg(NO3)2 、Hg2(NO3)2、AgNO3
物质3)2 Hg2(NO3)2
AgNO3
黄色↓
先产生白色↓后溶解KI液
红色↓ 灰色↓ 灰黑色↓ 过量氨水 白色↓
硫酸亚铁铵的制备及检验
一、实验目的
1.了解复盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的制备原理;
2.练习水浴加热、过滤、蒸发、结晶、干燥等基本操作;
3.学习Fe3+的限量分析方法—目视比色法。
[教学重点]
复盐的制备
[教学难点]
水浴加热、减压过滤
[实验用品]
仪器:台秤、锥形瓶、水浴锅、布氏漏斗、吸滤瓶
试剂:(NH4)2SO4(s)、3 mol·L-1H2SO4、10%Na2CO3、95%乙醇、1.0 mol·L-1KCNS、2.0 mol·L-1HCl、0.01
mg·mL-1Fe3+标准溶液、铁屑或还原铁粉
二、实验原理
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(392)即莫尔盐,是一种透明、浅蓝绿色单斜晶体。由于复盐在水中的溶解度比组成中的每一个组分的溶解度都要小,因此只需要将FeSO4(152)与(NH4)2SO4(132)的浓溶液混合,反应后,即得莫尔盐。
Fe + H2SO4= FeSO4+ H2↑
FeSO4+ (NH4)2SO4+ 6H2O = (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
三、实验步骤
1.硫酸亚铁铵的制备
(1)简单流程:废铁屑先用纯碱溶液煮10分钟,除去油污
Fe(2.0g) + 20 mL3mol·L-1H2SO4水浴加热约30 min,
至不再有气泡,再加1 mLH2SO4
↓趁热过滤
加入(NH4)2SO4(4.0g)小火加热溶解、蒸发至表面出现晶膜,冷却结晶
↓减压过滤
95%乙醇洗涤产品,称重,计算产率,检验产品质量
(2)实验过程主要现象
2.硫酸亚铁铵的检验(Fe3+的限量分析—比色法)
(1)Fe3+标准溶液的配制
用移液管吸取0.01 mol·L-1Fe3+标准溶液分别为:5.00 mL、10.00 mL和20.00 mL于3支25 mL比色管中,各加入2.00 mL 2.0 mol·L-1HCl溶液和0.50 mL 1.0 mol·l-1KCNS溶液,用含氧较少的去离子水稀释至刻度,摇匀。得到25.00 mL溶液中含Fe3+0.05 mg、0.10 mg、0.20 mg三个级别Fe3+的标准溶液,它们分别为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级试剂中Fe3+的最高允许含量。
(2)试样溶液的配制
称取1.00 g产品于25 mL比色管中,加入2.00 mL 2.0 mol·L-1HCl溶液和0.50 mL 1.0 mol·l-1KCNS溶液,用含氧较少的去离子水稀释至刻度,摇匀。与标准色阶比较,确定产品级别。
(3)实验结果:产品外观产品质量(g)
产率(%)产品等级
四、注意事项
1.第一步反应在150 mL锥形瓶中进行,水浴加热时,应添加少量H2O,以防FeSO4晶体析出;补加1 mLH2SO4防止Fe2+氧化为Fe3+;
2.反应过程中产生大量废气,应注意通风;
3.、热过滤时,应先将布氏漏斗和吸滤瓶洗净并预热;
4.第二步反应在蒸发皿中进行,FeSO4∶(NH4)2SO4= 1∶0.75(质量比),先小火加热至(NH4)2SO4溶解,继续小火加热蒸发,至表面有晶体析出为止,冷却结晶,减压过滤。
五、提问
1.在蒸发、浓缩过程中,若溶液变黄,是什么原因?如何处理?
答:溶液变黄是因为酸少,Fe2+变氧化为Fe3+(黄),处理方法是在溶液中加Fe屑,转为绿色溶液后,再加1 mLH2SO4.
六、产率分析
产率偏低:(1)热过滤时,部分产品流失;(2)反应不充分。
产率偏高:(1)出现Fe3+后又加Fe屑;(2)可能含部分(NH4)2SO4。
这是大一的入门课,如果高中没学过化学选修3的同学,建议从高中内容看起。学过高中教材的同学,建议深化理解,搞明白一些很重要的细节问题,重要的“三不管”问题(就是按照传统按部就班的模式,不会讲,但是承前启后的知识性问题。),为有机化学机理的学习打下基础。(如杂化轨道只用于形成σ键,π键是未杂化的p轨道平行重叠而成,本质是波函数的角度部分匹配。只有互相平行的p轨道才能形成大π键。孤对电子位于杂化轨道,则处于分子平面;如果处于p轨道,则参与共轭。)注意习题的归纳总结。
分子轨道理论和配合物理论是重点,要明白模型的要点和本质,最主要的,是不要以为化学键是原子小球之间的棍子,而应该是——滚珠之间的润滑剂。对于物质结构,要建构正确深刻全面的形象。
电源电势是最关键的地方,结合初高中的知识点,做好化归与转化、基于已有知识水平建构知识体系、吸收新知识的准备。(如为什么酸性高锰酸钾溶液的氧化性更强?为什么亚硫酸盐比二氧化硫更容易暴露在空气中被氧化?金属置换反应的本质是啥?为什么初中教材电解水加的催化剂不是硫酸而是硫酸钠or氢氧化钠?)
要知道如何与水溶液中的四大平衡结合,那种计算题要自己总结模式(三段式,两步走,先假设不可逆,再假设平衡移动)。要明白描述化学反应的几个物理量的关系和区别,如ΔG描述的是反应能否自发进行,以及自发进行的程度(往哪走、走多远),K描述的是反应进度能进行到哪里,k(速率常数)描述的是反应快不快。区分金属活泼性(第一电离能)和活动性(水溶液中电极电势)的区别。把速率慢和不能自发进行两件事一定区分开。(反应有热力学控制和动力学控制的区别。)
热力学部分,要自己会推导公式,明白物理量的通俗解释和本质。(ΔG的本质是恒压下,对外做的最大非体积功,比如说电功。在工程热力学又叫做“㶲”,也就是最大有用功,是高品质的能量。|TΔS|是散失的热量,表示能量品质变低。)
对于几种酸碱理论(阿伦尼乌斯、布朗斯特酸碱理论、路易斯酸碱理论(攻受酸碱理论)、软硬酸碱理论(谈恋爱酸碱理论)),要理解联系和区别,理解酸碱性和氧化还原反应的关系。结合生活形象理解。
元素化合物部分,要穿线结网记忆。比如说,哪些金属离子加入过量氢氧化钠溶液,先沉淀后溶解?哪些沉淀加入氨水溶解?硫化物沉淀的颜色?不同价态离子的稳定性,氧化还原性?元素周期律的相似性和递变性?一些反应的机理(如臭氧相当于一个氧气(不变价)和一个氧原子(变价))?特殊方程式的配平?(如超氧化物、臭氧化物反应,用零价法配平)常见的分离、除杂、鉴定方式,无机框图推断题要自己总结题眼(特殊物质颜色变化,高频化学反应)。这本书的知识很繁杂,只能自己多总结小专题,多做题和总结。注意“构位性一体,相互可推出”的化学思想,试着用学过的物质结构原理解释物质的性质,这样更有利于理解反应的本质。
尽量记忆离子方程式,不要背化学方程式。
实验认真做,记住现象,根据实验现象深化对于方程式的记忆
无机化学复习技巧
1、章节复习,不管是那门学科都分为大的章节和小的课时,一般当讲完一个章节的所有课时就会把整个章节串起来在系统的讲一遍,作为复习,我们同样可以这么做,因为既然是一个章节的知识,所有的课时之前一定有联系,因此我们可以找出它们的共同之处,采用联系记忆法把这些零碎的知识通过线串起来,更方便我们记忆。
2、轮番复习,虽然我们学习的科目不止一项,但是有些学生就喜欢单一的复习,例如语文不好,就一直在复习语文上下功夫,其他科目一概不问,其实这是个不好的习惯,当人在长时间重复的做某一件事的时候,难免会出现疲劳,进而产生倦怠,达不到预期的效果,因此我们做复习的时候不要单一复习一门科目,应该使它们轮番上阵,看语文看烦了,就换换数学,在烦了就换换英语,这样可以把单调的复习变为一件有趣的事情,从而提高复习效果。
3、纠错整理:考试的过程中难免会做错题目,不管你是粗心或者就是不会,都要习惯性的把这些错题收集起来,每个科目都建立一个独立的错题集,当我们进行考前复习的时候,它们是重点复习对象,因此你既然错过一次,保不准会错第二次,只有这样你才不会在同样的问题上再次失分。
4、思维导图复习:思维导图是一个伟大的发明,不仅在记忆上可以让你大脑里的资料系统化、图像化,还可以帮助你思维分析问题,统筹规划。将知识用思维导图画出来进行整理记忆,可以很快分析出知识的脉络和重点,并且记得牢固。
无机化学实验报告
无机化学实验报告1
Ds区元素(铜、银、锌、镉、汞)
【学习目标】
认知目标:掌握铜、银、锌、镉、汞的氢氧化物或氧化物的酸碱性,硫化物的溶解性及配位性。 技能目标:掌握Cu+ \ Cu2+及Hg22+\ Hg2+相互转化条件,正确使用汞;
思想目标:培养学生观察现象、思考问题的能力。
【教学安排】
一 课时安排:3课时
二 实验要点:1、铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化物的生成和性质;
2、锌、镉、汞硫化物的生成和性质;
3、铜、银、锌、汞的配合物;
4、铜、银、汞的氧化还原性。
【重点、难点】
Cu+ \ Cu2+及Hg22+\ Hg2+相互转化条件;
这些元素的氢氧化物或氧化物的酸碱性,硫化物的溶解性及配位性。
【教学方法】实验指导、演示、启发
【实验指导】
一、铜、银、锌、镉、汞氢氧化物或氧化物的生成和性质
1、铜、锌、镉
操作:0.5mL 0.2 mol·L-1MSO4→2 mol·L-1NaOH→↓ →2 mol·L-1H2SO4; ↓→2 mol·L-1 NaOH
指导:
离子
Cu2+实验现象 H2SO4NaOH
溶 解释及原理 Cu2+ +OH-=Cu(OH)2↓ Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O Cu(OH)2++OH-=[Cu(OH)4]2-
Zn2+ +OH-=Zn(OH)2↓方程式同上
溶 溶 浅蓝↓ 溶 Zn2+
Cd2+
结论 白↓ 白↓ 溶 不溶 Cd2+ +OH-=Cd(OH)2↓ Zn(OH)2、Cu(OH)2具有两性,以碱性为主,能溶于浓的强碱中生成四羟基合M(Ⅱ)酸根配离子。
Cd(OH)2碱性比Zn(OH)2强,仅能缓慢溶于热浓强碱。
2、银、汞氧化物的生成和性质
操作::0.5 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3 →2 mol·L-1NaOH→→↓+ 2 mol·L-1HNO3(2 mol·L-1 NH3·H2O)
:0.5 mL 0.2 mol·L-1 Hg(NO3)2 → 2 mol·L-1NaOH→→↓+ 2 mol·L-1HNO3(40% NaOH) 指导:
离子 实验现象 解释及原理Ag
+
Ag2O褐↓
HNO3溶 溶 无色
氨水 溶 NaOH 不溶
Ag2O+ 4NH3 + H2O =2Ag(NH3)2+ +2OH
HgO + 2H+=Hg2+ +H2O
-
Hg
2+
HgO 黄↓
结论
AgOH、Hg(OH)2沉淀极不稳定,脱水生成成碱性的Ag2O、HgO。
二、锌、镉、汞硫化物的生成和性质;
操作::0.5 mL 0.2 mol·L-1 ZnSO4、CdSO4、Hg(NO3)2→1 mol·L-1Na2S→(浓HCl、王水)。 指导:
离子 Zn2+Cd2+Hg2+结论
结论
溶解性
硫化物 CuS Ag2S ZnS CdS HgS
颜色
黑 黑 白 黄 黑
稀HCl 不溶 溶 溶 溶 不溶
浓HCl 不溶 溶 溶 溶 不溶
浓HNO3 溶(△)溶 溶 溶 不溶
王水
K
sp
-5
→↓→2 mol·L-1HCl
实验现象
溶解性稀ZnS白↓ 溶 CdS黄↓ 溶 HgS黑↓ 不溶
HCl浓溶 溶 不溶
王水溶 溶 溶
-
解释及原理
M2+ + S2=MS↓ MS + H+ = M2+ + H2S
臭↑(H2S),CuS、CdS易溶于酸,最难溶的是HgS,须用王水溶解。
溶×10溶 溶
2×106×10
-49-36-28
溶×10溶
2×10
-52
三、铜、银、锌、汞的配合物
1、氨配和物的生成
操作::0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4、AgNO3、ZnSO4、Hg(NO3)2 →2mol·L-1氨水→2mol·L-1氨水。
注意:
离子 Cu2+
氨水 ↓浅蓝
溶
过量
-
解释及方程式
Cu2++2OH=Cu(OH)2↓
2+
Cu(OH) 2 + 4NH3=Cu(NH3)4+2OH
-
2、汞合物和应 内容
Ag+Zn2+Hg2+结论 操作
Ag2O↓褐
溶Ag(NH3)2+溶
Zn(NH3)42+无色不溶
Ag2O+ 4NH3 + H2O =2Ag(NH3)2+ +2OHZn2++2OH=Zn(OH)2↓
-
-
↓白 ↓白
Zn(OH)2 + 4NH3=Zn(NH3)42+ +2OH
-
Cu2+ 、Ag+、Zn2+可生成氨配合物。Hg2+ Hg22+与氨会生成溶解度很小的氨基硝酸汞(或氨基氯化汞),所以它们不形成氨基配合物。
现象 橙红↓
解释
Hg2++2I=HgI2↓
-
的配
生成用
0.5 mL 0.2 mol·L-1 Hg(NO3)2 →0.2mol·L-1KI →↓→KI固体至↓溶解 → 40% KOH→ 氨水 (可用于鉴定NH4+) 结论
↓溶2+2KI=K2[HgI4](无色)
碘 配 合 物
红棕↓
a) K2[HgI4]与KOH混合溶液(奈斯勒试剂)可用于鉴出微量的NH4+。 b) 在HCl下可溶解HgS:
5d 0.2mol·L-1Hg(NO3)2 →0.1mol·L-1KSCN
-
白↓2++2SCN=Hg (SCN) 2↓ ↓溶2++4SCN=Hg (SCN) 42
-
-
-
白↓→KSCN
→ ZnSO4(可用于鉴定Zn2+)
SCN 配 合 物
结论
白↓2++Hg (SCN) 42=Zn[Hg (SCN) 4]↓
) (反应速度相当缓慢,如有Zn2+存在时,Co2+与试剂的反应加快。
四、铜、银、汞的氧化还原性。
内容操作 现象解释
0.5 mL 0.2 mol·L-1 CuSO4→过量
6 mol·L-1 NaOH→
→1mL 10%葡
Cu2O
萄糖溶液△→↓→两份 (黄↓→红↓)
2 mol·LH2SO4 →静置→△ 1mL浓氨水→静
置
-1
浅蓝↓ ↓溶
红↓溶解,有红色固体Cu↓溶,深蓝色
Cu2+ +OH-=Cu(OH)2
↓
Cu(OH)2
+OH-=[Cu(OH)
4]2-2 [Cu(OH)4]2- + C6H12O6= Cu2O↓+ C6H12O7 +4OH-+2H2O
被O2氧化成Cu(Ⅱ)
c)
10 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2→3mLHCl浓 、Cu屑→△至绿色
★ 无机化学答案