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1、无机化学实验InorganicChemistryExperiment 任课教师 梁生康化学化工学院海洋楼416RTel 66782143Email liangsk 实验一p区非金属元素 卤素 氧 硫 实验一卤素 氧族 实验目的 1 学习卤化氢的制备方法并验证其性质 2 掌握卤素单质和离子的氧化性 还原性变化规律 3 掌握卤族含氧酸盐的鉴定方法 4 了解卤族离子的鉴定方法 5 掌握过氧化氢 硫化氢及硫的不同价态含氧化物的主要性质 6 掌握实验室制备二氧化硫和硫化氢的方法 7 掌握金属硫化物的生成和溶解条件 8 掌握S2 SO32 S2O32 及SO42 的分离和检出方法 1P区元素的性质P区非金
2、属元素的价电子构型为ns2np1 6 包括卤族 氧族 氮族 碳族 硼族及稀有气体6族共22种元素 P区非金属元素的价电子在原子最外层的nsnp轨道上 这些元素随价电子数的增多 由失电子的倾向逐渐过渡为共享电子 以致被得电子倾向所取代 同周期系中同周期元素 从左到右随着原子序数的增加 非金属活泼性逐渐增强 同族元素 从上至下 得电子能力依次减弱 实验一卤素 氧族 实验原理 2 卤族元素的性质卤素的价电子构型为ns2np5 是典型的非金属元素除负一价的卤离子X 外 卤素的任何价态均有较强的氧化性都是强氧化剂 能发生置换 倒置换 歧化等反应卤素单质的氧化性顺序为F2 Cl2 Br2 I2卤离子的还原
3、能力为I Br Cl F 卤素单质在常温下都以双原子分子存在 比较其物理性质的不同 实验一卤素 氧族 实验原理 卤素单质的主要理化性质 实验一卤素 氧族 实验原理 热稳定性 酸性 热稳定性 氧化性 氧化性 除氟外 其他卤素能形成四种氧化态的含氧酸 次 亚 正 高 以氯为例 比较如下 实验一卤素 氧族 实验原理 卤素含氧酸和含氧酸盐 3 氧族元素的性质氧族元素的价电子构型为ns2np4 氧和硫为较活泼的非金属元素 H2O2是一种淡蓝色的粘稠液体 通常所用为含H2O230 的水溶液 H2O2不稳定 易分解放出O2 光照 受热 增大溶液酸碱度或痕量重金属的存在都会加速H2O2的分解 H2O2中氧的氧
4、化态居中 既有氧化性又有还原性 H2O2的鉴定反应 在酸性溶液中 H2O2能使Cr2O72 生成深蓝色的CrO O2 2 CrO O2 2不稳定 在水溶液中与H2O2进一步反应生成Cr3 蓝色消失 反应式如下 4H2O2 Cr2O72 2H 2CrO O2 2 5H2O2CrO O2 2 7H2O2 6H 2Cr3 7O2 10H2OCrO O2 2能与某些有机溶剂如乙醚 戊醇等形成较为稳定的蓝色配合物 故此反应常用来鉴定H2O2 实验一卤素 氧族 实验原理 3 氧族元素的性质硫的化合物中 H2S S2 具有强还原性 而浓H2SO4 H2S2O8及其盐具有强氧化性 氧化数为 6 2之间的硫的化
5、合物既有氧化性又有还原性 但以还原性为主 如 2S2O32 I2 S4O62 I S2O32 4Cl2 5H2O 8Cl 10H 2SO42 Na2S2O3遇热和酸性环境下易分解 S2O32 H SO2 S H2O 现象呢 大多数金属硫化物溶解度小 且具有特征的颜色 提问 典型金属硫化物的颜色 实验一卤素 氧族 实验原理 3 氧族元素的性质除碱金属硫化物和硫化铵外 碱土金属硫化物微溶于水 其余硫化物都难溶于水 并呈特征颜色 实验一卤素 氧族 实验原理 3 氧族元素的性质在酸性溶液中通H2S 溶液中H 浓度大 s2 浓度低 所以只能沉淀出溶度积小的金属硫化物 而在碱性溶液中通H2S 溶液中H 浓
6、度小 s2 浓度高 可以将多种金属离子沉淀成硫化物 因此 控制适当的酸度 利用H2S能将溶液中的不同金属离子按组分离 金属硫化物的溶解性能取决于其溶度积常数和其本性 溶解条件 M2 S2 Ksp 1 加稀盐酸溶解 如硫化锌 硫化锰 2 加浓盐酸溶解 如硫化铅 硫化镉 浓盐酸的作用 3 加浓硝酸溶解 如硫化铜 浓硝酸的作用 4 同时加入浓硝酸和浓盐酸 如硫化汞 浓硝酸和浓盐酸各自的作用 实验一卤素 氧族 实验原理 3 氧族元素的性质 SO2无色有刺激性气体 比重较大 易溶于水 是大气污染中危害较大的一种 主要来源于石油和煤中硫化物的燃烧 酸雨 可将烟道气中的SO2还原为单质硫或用碱液 碱厂白泥
7、吸收 以减小SO2的污染 既有还原性 又有氧化性 但以还原性为主 实验一卤素 氧族 实验原理 3 氧族元素的性质 Na2S2O3 1 性质a I2 S2O32 S4O62 2I 碘水褪色 b S2O32 4Cl2 5H2O 2SO42 8Cl 10H Ba2 SO42 BaSO4 c S2O32 2H SO2 S H2O 刺激味气体 乳白色沉淀 2 硫代硫酸盐的鉴定2Ag S2O32 适量 Ag2S2O3 白Ag2S2O3 H2O Ag2S 黑 H2SO4 颜色变化 白 黄 棕 黑 实验一卤素 氧族 实验原理 1 卤素单质的氧化性自行设计实验并验证卤素的氧化性强弱顺序2 卤化氢的还原性注意 1
8、 取用固体试剂的量 绿豆粒大小 2 试纸的用途 pH试纸 KI 淀粉试纸 醋酸铅试纸 3 在通风橱中进行3 卤素含氧酸盐的性质 1 次氯酸钠的性质 ClO HCl ClO Mn2 ClO I ClO 靛蓝 2 氯酸钾的氧化性 注意酸碱环境对其氧化性的影响 KClO3 浓HCl KClO3 KI 3 碘酸钾的氧化性 KIO3 NaHSO3 I2 NaHSO3 实验一卤素 氧族 实验内容 4 设计试验 银序反应 利用AgNO3 NaCl KI KBr NH4 2CO3 13 Na2S2O3等溶液设计出能观察到卤化银的颜色及验证其溶解度相对大小的系列实验 注意 每种试剂只能取用一次 实验一卤素 氧族
9、 实验内容 5 Cl Br I 混合离子的分离和鉴定 Ag Cl AgCl NH4 Ag NH3 2 Br AgBr S2O32 Ag S2O3 23 I AgI 6 硫化氢的生成和性质 1 FeS减半量进行 黄豆粒大小即可 2 用湿润的醋酸铅试纸检验气体的原理 3 硫化氢的还原性和硫离子鉴定试验中 硫化氢溶液可用硫代乙酰胺溶液代替 7 过二硫酸盐的氧化性S2O82 H Mn2 比较有无Ag 反应速率 8 亚硫酸盐的性质与鉴定SO32 S2 SO32 MnO4 实验一卤素 氧族 实验内容 9 硫代硫酸盐的性质与鉴定S2O32 I2 S2O32 Cl2 如何证明有SO42 生成 S2O32 H
10、S2O32 Ag 10 过氧化氢的性质与鉴定 1 检验 H2O2 Cr2O72 H 戊醇 2 催化分解 H2O2 MnO2存在下 检验有无氧气生成 讨论 反应结束后 如何检验溶液中是否还存在H2O2 3 氧化性 H2O2 Pb2 S2 H2O2 I H 4 还原性 H2O2 MnO4 H 11 设计实验有4瓶无色溶液 可能是Na2S Na2SO3 Na2S2O3 Na2SO4 用最简便的方法鉴定出各是什么溶液 课堂讨论 实验一卤素 氧族 实验内容 1 通Cl2于KI溶液中 溶液先变成棕红色 后又褪色 为什么 2 如何区别次氯酸盐和氯酸盐 3 总结与Ag 生成沉淀及能溶解AgX的物质有哪些 用A
11、gNO3试剂检验卤素离子时 为什么要加少量HNO3 4 根据实验比较S2O32 和I 还原性强弱 S2O82 与MnO4 氧化性强弱 为何后一实验中Mn2 用MnSO4 能否用MnCl2代替 为何两个反应要在酸性介质中进行 5 为何亚硫酸盐中常含有硫酸盐 怎样检验亚硫酸盐中的SO42 怎样检验SO32 实验一卤素 氧族 思考题 1 氯气有剧毒并有刺激性 人体吸入会刺激喉管 引起咳嗽和喘息 应在通风橱中进行相关实验 2 浓硫酸的取用安全 1 沾到皮肤上的处理 2 易吸水 应及时盖好瓶盖 3 浓硫酸的倾倒 4 含浓硫酸残液的处理3 二氧化硫具有刺激性气味 对人体和环境带来毒害和污染 对人体呼吸系统损害较大 因此凡涉及二氧化硫的反应都要采取相应措施 减少二氧化硫逸出并在通风橱中进行 4 硫化氢具有强烈的臭鸡蛋气味 毒性较大 主要引起中枢神经系统中毒 因此凡涉及二氧化硫的反应都要在通风橱中进行 实验一卤素 氧族 安全知识
