一、实验仪器和药品:
烧杯、试管、坩埚、坩埚钳、铁架台、三脚架、泥三角、玻璃棒、酒精灯、量筒、胶头滴管、托盘天平、刷子、漏斗、滤纸。 干海带、过氧化氢溶液(H2O2的质量分数为 6%)、硫酸(浓度为2 mol/L)、NaOH溶液、酒精、淀粉溶液、CCl4、火柴、剪刀。 二、实验流程:
课本实验要求 1、取5g干燥海带,放入坩锅 注意点 改进意见 先用牙刷刷去干海带表面附着的盐旧人教版化学教材是“将分,再剪碎 海带剪碎,用酒精润湿(便于灼烧)后,放入坩埚 2、在通风处加热灼烧,待海带完要灰化完全,灰烬呈灰白色。不然加全灰化后,冷却,再加灰份转移至小烧杯中 入蒸馏水后,残存的有机物吸水,变成糊状物质,滤液变少或没有滤液 3、向小烧杯中加30mL蒸馏水, 煮沸1~2分钟。过滤,得滤液 4、在滤液中加1~2mL2moL/L 1、加入H2O2后,溶液颜色有变化,由 H2SO4,再加3~5mL6%H2O2或1mL棕灰色变成亮黄棕色。 氯水。 2、由于Cl2会进一步氧化已经生成的碘单质,因此Cl2不能过量 5、取出少许混合液,用淀粉溶液 检验碘,再向余液中加入2mLCCl4。萃取其中的碘。 三、实验时间:80分钟(含灼烧海带的时间)
专题1拓展课题1-1 茶叶中某些元素的鉴定
一、实验仪器和药品:
课本中的材料: 注释: 1、浓氨水、浓HNO3、4mol/LHCl、4mol/LNaOH、铝试○茶叶○1红茶(祁门红茶)或绿茶(碧螺春) 2、0.5mol/L (NH4)2C2O4、1mol/LKSCN 剂○21g铝试剂溶于1升水中 ○二、实验过程:
课本实验步骤 实验现象 注意点 改进意见 改为将15mL4mol/LHCl加入1、称取10g干燥茶叶,放入蒸发皿,无色透明使用10mL6mol/L 置于通风橱中,加热,充分灰化,然后移入研钵磨细。再将10mL 6mol/L HCl加入灰中搅拌,过滤得到滤液。
溶液 HCl,混合物呈糊灰中搅拌,再加5ml水,过状,过滤困难。 滤,得到约10ml滤液 2、用浓氨水将滤液PH调节至6~7,灰色絮状加热时间太长,过再加热煮沸30分钟,过滤后得到滤沉淀 液和沉淀,Ca2+留在滤液中 滤以后的胶状沉淀难与滤纸分离 加热煮沸5分钟,离心分离 3、将步骤2的部分滤液置于试管中,有白色沉 滴加0.5mol/L (NH4)2C2O4溶液 4、用4mol/L HCl重新溶解步骤2所得沉淀,得到溶液,取1ml所得溶液于洁净试管中,加饱和KSCN溶液,观察实验现象 5、向步骤4的剩余溶液中滴加有红色内滴加6mol/LNaOH 溶液,将PH控制在4至5之间,操作难度较大 淀 溶液显血实验现象明显,用红色 1mol/LKSCN已可见血红色 用1mol/LKSCN代替饱和KSCN 加6mol/LNaOH至白色沉淀溶解,离心分离。取上层清液,加6mol/LHAc酸化,加4滴铝试剂,放置片刻后,加浓氨水至显氨臭(Al元素以Al(OH)3形式存在),水浴加热。形成红色絮状沉淀。 6mol/LNaOH溶液,调节PH=4~5,络盐 溶液变浑浊。静置后分层,取上层清液,加铝试剂3~4滴。观察实验现象。 三、实验时间:90分钟
专题1课题2 用纸层析法分离铁离子和铜离子
一、实验原理
本实验的原理是将含有Cu2+和Fe3+的溶液涂在滤纸一端,并用丙酮作展开剂,在滤纸的毛细作用下,展开剂携带待分离的物质沿滤纸纤维向上移动。由于Cu2+和Fe3+的移动速度不同,一段时间后,Cu和Fe距起点的距离会不同,从而达到分离的目的。Cu和Fe可用氨熏显色。 二、实验操作要点及主要实验现象 1.操作要点:
(1)裁纸:以层析专用滤纸为好。若无层析滤纸,也可选取质量均一、平整、纸纹一致的干净滤纸代替。将滤纸裁成约1.5cm×20cm的长方形。将滤纸条的一端弯折1 cm后,用弯成直角的大头针横向别住,以便滤纸条能挂在橡皮塞下面的勾子上。
(2)点样:点层析试样是决定实验能否取得理想效果的重要操作。将饱和FeCl3和CuSO4混合液按1∶1的体积比配成溶液。用毛细管吸取样品溶液,在离滤纸条一端2 cm处点一直径为0.3~0.5 mm的斑点。注意斑点尽可能小。如果色斑颜色很浅,待溶液挥发后,在原处重复点样。重复点样3~5次后晾干备用。
(3)展开:另取一支试管,加入9mL丙酮和1mL6mol/L盐酸,混合均匀,
作为展开剂。将点过样的滤纸条平整地悬挂在橡皮塞下的勾子上,不可触及试管的内壁;滤纸条下端
2+
3+
2+
3+
浸入展开剂中约1 cm,试样斑点必须在展开剂液面之上。塞紧橡皮塞。展开剂借助毛细作用逐渐向上移动,样品中各组分因向上移动速度不同而随之展开。若大试管太长,滤纸无法触及展开剂液面,可用小烧杯代替大试管。用铁丝横穿过滤纸,架在烧杯上方。调节完滤纸高度后,盖上培养皿形成气室。
(4)显色:FeCl3和CuSO4混合液经展开后得到不同颜色的色斑。为使观察效果更明显,采用氨熏显色。
三、实验注意事项
1、 为防止水解,饱和FeCl3和CuSO4可加少量HCl或H2SO4酸化,不影响实验效果。 2、 氨熏需在通风实验室内进行。
3、 层析速度开始较快,后逐渐减慢,大约10分钟即可分离完全。 4、 滤纸吸水性很强,点样操作要求迅速。等到滤纸完全干燥以后才能再
次点样。建议在滤纸下方距离底边2cm处画出混合液细线代替点样。
划滤液线时可用载玻片在玻璃片上推(不能拉)出一个薄层(如右图),然后将滤纸需划线处对折,在玻璃片的薄层上蘸一下,吹干重复2-3次,可以得到均匀、齐细的滤液细线。 三、实验时间:30分钟
推 专题1拓展课题1-2 菠菜的叶绿体中色素的提取和分离
一、实验原理
“菠菜的叶绿体中色素的提取和分离”是中学生物教学中的传统实验。实验原理是叶绿体中含有的叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素易溶于石油醚等非极性溶剂,叶黄素较易溶于丙酮等极性溶剂。由于石油醚和丙酮可以混溶,因此可以用石油醚-丙酮混合溶液进行提取。 二、操作要点
1、药品准备:菠菜叶4-5克;石英砂1克(可用细砂代替);丙酮(也用95%酒精代替);层析液按石油醚9份、丙酮1份(体积比)配制,也可用20份石油醚、2份丙酮、一份苯配制,或用汽油代替。 2、操作流程:
待提取的色素;菠菜组织细胞 菠菜 使用层析液浸取 研磨、浸取、过滤
提取出的色素,用于层析分离 滤液 滤渣 菠菜的细胞组织 配制层析液 纸色谱法分离出色素 取新鲜绿叶5g剪碎放入研钵中,加入少许石英砂(使研磨充分),碳酸钙(防色素受破坏),5ml丙酮(溶取色素);迅速、充分研磨。然后过滤,收集到绿色液体(试液,对光看绿色,背光看为红色)。准备1cm×8cm长方形滤纸条,一端剪去两角(两侧扩散均匀,分层效果好),距底边1~2cm处
画滤液细线,要求滤液线细且齐。如果滤液线颜色浅,待溶液挥发后,在原处重复划线数次。最后用纸层析法分离色素。 三、实验注意事项
1、 石油醚是由多种烷烃组成的混合物,沸点从30oC至120oC不等,极易挥发,易燃,其蒸气与空气
混合遇火易发生爆炸。
2、 丙酮有致癌作用,宜用乙醇替代。 四、实验改进
以上实验操作的滤液细线难划;层析的色素量少,色素带颜色浅。可使用圆滤纸对层析实验作改进:首先,取滤纸捻成细纸芯,浸入滤液中数分钟,取出晾干,剪成1cm左右的滤纸芯小段。然后在圆滤纸中心戳一个小洞,插入已经含试液的干燥滤纸芯。再将层析液倒在培养皿中,盖上滤纸,调节插在滤纸中的滤纸芯高度,使之浸入层析液。待层析液沿线段向圆滤纸展开约5分钟,可见层析现象;10至15分钟,现象明显。 五、实验时间:45分钟
专题1拓展课题1-3 用粉笔进行层析分离
一、实验操作要点:
(1)配制混合液: 红墨水∶蓝墨水=2∶1(体积比)。
(2)点样:用毛细管在距离粉笔粗端底面1~2cm处画一个圈(教材上是用大头针在距粉笔底部1~2cm处点样)
(3)层析:将已点样(画圈)的一端朝下,立在盛有少量水的培养皿或小烧杯中,不久可以见两种颜色的墨水分开了 二、实验注意事项
1、作为吸附用的载体,粉笔必须干燥、洁净、多孔,以保证其具有较强的吸附性能。
3、 点样的扩散范围要适度,需等墨水混合物干透后重复多次点样。点样太少,色谱暗淡不清,点样
过多则色谱图重叠,加长分离时间。 三、实验时间:5分钟
专题1课题3 硝酸钾晶体的制备
一、实验原理
制备KNO3是利用不同物质的溶解度随温度改变而发生不同变化的原理。在NaNO3和KCl的混合溶液中,同时存在 Na+、K+、Cl- 和 NO3- 四种离子。升高温度,NaCl的溶解度几乎没有多大改变,而KNO3的溶解度却增大得很快。在高温下, 蒸发溶剂,达到饱和的NaCl先结晶分离。然后,冷却降温, KNO3达到饱和,析出晶体,得到粗产品。
初次结晶得到的晶体中常会混有些可溶性杂质。将所得晶体溶
于少量溶剂中,然后进行蒸发(或冷却)、结晶、过滤,如此反复的操作称为重结晶。重结晶作为提纯固态物质的常用方法,在化学实验中占据着重要地位。 二、实验操作要点及主要实验现象 1、过滤装置 (1)减压过滤装置
抽滤也称减压过滤,是在较低压强下将晶体析出,可以快速、充分地将晶体和母液分离。抽滤使用布氏漏斗。使用时,将直径略小于漏斗内径的圆滤纸铺在漏斗中,先用少量溶剂润湿滤纸并微启水泵,将其吸紧;然后小心地将要过滤的悬浊液倒入漏斗中,开大水泵,一直抽气到几乎没有液体滤出为止。抽滤装置如右图。
结晶表面残留的母液,可用少量的溶剂洗涤。这时抽气应暂时停止,把少量溶剂均匀地洒在布氏漏斗内的滤饼上,以全部结
晶刚好被溶剂覆盖为宜;并用玻璃棒搅松晶体,使晶体润湿;然后抽气把溶剂抽干。热溶液和冷溶液都可选用减压过滤。若为热过滤,则过滤前应将布氏漏斗放入烘箱(或用电吹风)预热。 (2)热过滤装置
过滤热饱和溶液时,折叠滤纸的方法如图a。过滤少量热溶液可选一经过预热,颈短而粗的玻璃漏斗,用如图b所示装置过滤。过滤较多溶液则应选择保温漏斗,用图c所示装置过滤。热过滤时一般不用玻璃棒引流,以免加速降温;接受滤液的容器内壁不要贴紧漏斗颈,以免滤液迅速冷却析出晶体,堵塞漏斗口。
图a 图b 图c 2、 实验操作要点 (1)制备KNO3粗品
称取20gNaNO3和17g KCl放入100mL小烧杯中,加35mLH2O(此时溶液体积约为50mL)。加热溶解后,继续加热蒸发至原溶液体积一半(建议改为约40mL)。这时烧杯中有晶体析出(NaCl晶体),趁热用热滤漏斗过滤。滤液盛于预置2mL蒸馏水(防止NaCl析出)的小烧杯中自然冷却、结晶。减压过滤,尽量抽干。称重。计算理论产量和产率。 (2)KNO3提纯
除保留少量粗产品供纯度检验外,按粗产品∶水=2∶1(质量比)的比例,将粗产品溶于蒸馏水中。加热、搅拌、待晶体全部溶解后停止加热。(若溶液沸腾时,晶体还未全部溶解,可再加极少量
蒸馏水使其溶解。)待溶液冷却至室温后抽干。然后将KNO3晶体转移到表面皿上, 架于内盛沸水的烧杯上方,用水蒸气烘干,得到纯度较高的KNO3晶体。 (3)检验纯度:
分别取0.1g粗产品和重结晶后的KNO3晶体放入小试管中,各加2mL蒸馏水配成溶液,各加1滴稀HNO3酸化,再加2滴0.1mol/L AgNO3溶液,观察现象。 3、 实验产率:
粗产品的产率应以KNO3粗产品的干质量进行计算。由于粗产品需进行重结晶而不需干燥,可通过将压干后的产品质量扣除20%作为水的质量来估算干质量。(实验参考数据如下)
产量(粗):7.7g 产率(粗):33.5% 氯离子含量:较高 产量(精):5.1g 产率(精):22.3% 氯离子含量:微量 四、实验注意事项:
1、 控制好水的蒸发量是决定产率和产品质量的主要因素,当溶液蒸发至40mL时,NaCl能最大限度的结晶析出,同时KNO3不结晶。若溶液蒸发至教材指定蒸发量,大量KNO3与NaCl一起析出,小烧杯中的溶液变成糊状固体,无法通过过滤除去NaCl。相关实验数据如下表 [摘自中学化学教学参考2007(1~2)]
蒸发后溶产量 产率/% 产物中氯产量 产物中氯离子含量 (GB647-77) 合格 合格 合格 合格 / 液的体积 (粗)/g 50 45 40 35 25 4.4 7.0 8.5 2.5 / 19.1 30.4 37.0 10.9 / 离子含量 (精)/g 微量 微量 微量 微量 / 1.9 3.7 6.0 1.5 / 2、 KNO3冷却结晶的温度严重制约KNO3的产量,在气温较高的夏天,室温下冷却, 其冷却梯度较小,KNO3的析出量将大大减少,且冷却速度也慢。若在空气中冷却一段时间后放入冰水中冷却,产率会显著提高。
3、进行产品纯度检验时,应将粗产品和重结晶产品一起检验,进行对比观察。哪个溶液中的浑浊度浅,说明哪个溶液中的Cl-较少。一次重结晶后的产物中还有少量Cl一,甚至第二次重结晶后还能检出Cl-。这主要是由于在KNO3晶体长大过程中,Na+和Cl一被包在晶体里,或长大过程中晶体表面不断吸附这些离子造成的,通过多次重结晶能在一定程度上除去杂质,提高产品纯度。 三、实验时间:60分钟
专题1拓展课题1-4 粗盐提纯
一 、实验原理
实验基本原理是粗食盐中含有不溶性和可溶性杂质(如泥沙和K+、Mg2+、SO42+、Ca2+离子等)。不溶性杂质可用溶解、过滤的方法除去;可溶性杂质可用向粗食盐溶液中加入能与杂质离子作用的盐类,生成沉淀后过滤的方法除去。KCl溶解度大于NaCl,且含量少,蒸发浓缩后,NaCl呈晶体析出,K+ 仍
留在母液内。 二、实验操作步骤:
(1) 称量和溶解:在天平上称取5.0g粗盐放在100mL烧杯中,加25mL蒸馏水,加热搅拌使大部分固体溶
解,剩下少量不溶的泥沙等杂质。过滤。
(2) 除SO4:将溶液加热至近沸,边搅拌边加1mL1mol/L BaCl2 溶液,继续加热5min,使BaSO4长大沉
降。
(3) 检验SO42-是否除尽:待BaSO4沉降完全后,取上层清液,补加适量BaCl2 溶液。若无浑浊,则表示
SO42-除尽。
(4) 除去Ba2+、Mg2+和Ca2+离子:在滤液中加10滴2mol/L NaOH溶液和1.5mL1mol/L的Na2CO3溶液,加热至
沸。静置片刻后,在上层清液中滴加Na2CO3溶液,直至不产生沉淀为止,再多加0.5mL Na2CO3溶液,待沉淀完全后,过滤,弃去沉淀,滤液收集在蒸发皿中。
(5) 除OH和CO3离子:在滤液中滴加2mol/L HCl溶液,使溶液的pH达到5左右。
(6) 蒸发结晶:将蒸发皿置于石棉网上小火加热(切勿大火加热,以免飞溅),并不断搅拌,浓缩成粥
状(注意:不可蒸干!),减压过滤,尽量抽干。然后把晶体转移到表面皿中,放入烘箱烘干,冷却后称量,计算产率。 三、产品纯度的检验
取粗盐和精盐各1g,分别溶于10mL蒸馏水中,各分盛于三支小试管中,组成三组,对照检验其纯度。
(1) SO4的检验:第一组溶液中分别加入1滴6mol/LHCl溶液,2滴1mol/LBaCl2溶液,观察。粗盐有白色沉淀BaSO4生成,精盐没有。
(2) Ca2+的检验:第二组溶液中分别加入2滴6mol/L HAc溶液,再加入5滴饱和的(NH4)2C2O4溶液,观察。粗盐有白色沉淀CaC2O4生成,精盐没有。
(3) Mg2+的检验:在第三组溶液中分别加入5滴6mol/L NaOH溶液,再加入2滴镁试剂,观察。粗盐天蓝色,精盐紫红色。 四、实验注意事项
1、转移样品后,冲洗玻璃棒和烧杯的水用量不宜多,否则使蒸发时间延长;
2、在除Ca2+、Mg2+、SO42-等离子时,要先加BaCl2溶液,后加Na2CO3溶液。原因是先加BaCl2溶液,体系中过量的Ba2+可用Na2CO3除去;若先加Na2CO3,过量的Ba2+无法除去。
3、加入沉淀剂除SO42-、Ca2+、Mg2+、Ba2+ 时,充分加热能使生成的沉淀长大,易于过滤。 4、提纯后的食盐溶液浓缩,但不能蒸干。让残存的少量溶液溶解KCl,防止KCl析出。 5、 本实验减压抽滤获得食盐晶体时宜用65%乙醇溶液洗涤,用水洗涤会造成产品损失。 五、实验时间:60分钟
(实验主持教师:赵琦)
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