p区非金属元素二.docx

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1、p区非金属元素二 p区非金属元素(二)(氮族、硅、硼) l 实验目的 1、试验并掌握不同氧化态氮的化合物的主要性质。 2、试验磷酸盐的酸碱性和溶解性。 3、掌握硅酸盐，硼酸及硼砂的主要性质。 4、练习硼砂珠的有关实验操作。 l 实验用品见教材。 l 实验内容 一、铵盐的热分解 在一支干燥的硬质试管中放入约1g氯化铵，将试管垂直固定、加热，并用润湿的pH试纸横放在管口，观察试纸颜色的变化。在试管壁上部有何现象发生？解释现象，写出反应方程式。 反应方程式如下所示：NH4Cl=NH3+HCI 现象： 由于NH3气体的密度小于空气也小于HCI，生成的NH3气体首先挥发到试管管口，用湿润的pH试纸检验呈

2、碱性，随着分解反应的进行，有大量的HCI气体逸出至试管管口，使pH试纸呈酸性；同时又由于NH3和HCI气体具有加合性，且反应速度极快，在试管壁生成一层白色附着物。 分别用硫酸铵和重铬酸铵代替氯化铵重复以上实验，观察并比较它们的热分解产物，写出反应方程式。 反应方程式如下:2SO4= NH3+NH4HSO4 2Cr2O7=Cr2O3+N2+4H2O 根据实验结果总结铵盐热分解产物与阴离子的关系。 结论：固态的铵盐加热极易分解，一般分解为NH3和相应的酸。如果酸是不挥发的，则生成NH3和酸式盐或酸残留在容器中。如果生成的酸有氧化性，则NH3被氧化为N2O。 二、亚硝酸的生成和分解 1.亚硝酸的生成

3、和分解 将1mL 3M H2SO4溶液注入在冰水中冷却的1mL饱和NaNO2溶液中，观察反应情况和产物的颜色。将试管从冰水中取出，放置片刻，观察有何现象发生 相应的反应方程式如下：NaNO2+H2SO4= HNO2+NaHSO4 现象：由于生成的HNO2很不稳定，仅能存在于冰的稀溶液中。微热，甚至在冷的情况下，也易分解为NO、NO2和水。NO2为稳定气体。试管口有棕色气体。 反应式：4HNO2=4NO+2H2O+O2 2NO+O2=2NO2 结论：HNO2易分解，稳定性差。 2.亚硝酸的氧化性和还原性 在试管中加入12滴0.1M KI溶液，用3M H2SO4酸化，然后滴加0.5molL-1的N

4、aNO2溶液，观察现象，写出反应方程式。 反应方程式如下：2NO2- +2I- +4H+=I2+2NO+2H2O 现象：溶液变成棕色，有NO气体生成。 用0.1 molL-1KMnO4溶液代替KI溶液重复上述实验,观察溶液的颜色有何变化,写出反应方程式。 反应方程式如下:2MnO4+5NO2- +6H+=2Mn2+ +5NO3- +3H2O 现象：溶液的紫红色褪去。 结论：HNO2中的N元素为+3价，具中间态，因此HNO2既可以作氧化剂又可以作还原剂。作氧化剂时，由于还原剂不同，其产物分别有NO、N2O、NH2OH，N2和NH3。 总结：HNO2易分解，既可作氧化剂又可作还原剂，具有弱酸性，其

5、酸性比HAc强。 三、硝酸和硝酸盐 1、硝酸的性质 浓硝酸与非金属作用 在试管中加入少量硫磺粉，再加入一些浓硝酸，水浴中加热，观察有无气体生成，冷却，检验反应产物。 现象：有红棕色气体生成 反应方程式：S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2+2H20 硝酸与金属作用 分别往3支各盛少量锌片的试管中加入1mL浓HNO3、1 mL 2molL-1 HNO3溶液和1 mL0.2molL-1 HNO3溶液，观察两者反应速率和反应产物有何不同。检查第三支试管有无铵离子存在。 气室法检验铵离子：将两滴锌与稀硝酸反应的溶液滴到一只表面皿上，再将润湿的红色石芯试纸贴于另一只表面皿凹处。向装有溶液的表面皿中

6、加一滴40%浓碱，迅速将贴有试纸的表面皿倒扣其上并且放在热水上加热。观察红色石芯试纸是否变为蓝色。 反应方程式如下:Zn+4HNO3(浓)=Zn(NO3)2+2NO2+2H2O Zn+HNO3(0.5M)=Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O 现象:与浓硝酸反应时,有棕色气体生成。 与0.5M硝酸反应时，用气室法检验，红色石蕊试纸变兰色。 2.硝酸盐的热分解 分别试验固体硝酸银、硝酸铅、硝酸钾的热分解，观察反应的情况和产物的颜色，检验反应生成的气体，写出反应的方程式。 反应方程式如下：2Ag(NO3)2=2Ag+2NO2+O2(a) 2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2+O2(b) 2KN

7、O3=2NKNO2+O2(c) 现象：a:白色固体变成黑色或银白色，有气体O2、NO2放出。 b:白色固体变成黑色，并有O2、NO2气体放出。 c:有无色气体O2生成。 总结： 硝酸易受热分解，其产物取决于盐中的阳离子。 碱金属，碱土金属的硝酸盐分解放出O2，生成亚硝酸盐。 Mg至Cu硝酸盐分解生成金属氧化物和O2、NO2。 Cu以后的金属硝酸盐分解生成金属单质和O2、NO2。 l 思考题为什么一般情况下不用硝酸作为酸性反应介质？硝酸与金属反应和稀硫酸或稀盐酸与金属反应有何不同？ 四、磷酸盐的性质 1.酸碱性 用pH试纸测定0.1 molL-1 Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4溶液

8、的pH。 0.1 molL-1 Na3PO4溶液的pH呈强碱性 0.1 molL-1 Na2HPO4溶液的pH呈弱碱性 0.1 molL-1 NaH2PO4溶液的pH呈弱酸性 分别往三支试管中注入0.5 mL0.1molL-1 Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4溶液，再各加入适量的0.1 molL-1AgNO3溶液，是否有沉淀产生？试验溶液的酸碱性有无变化？解释之。写出有关的反应方程式。 反应方程式如下：3Ag+ +PO43-=Ag3PO4 3Ag+ +HPO42-=Ag3PO4+H+ 3Ag+ +H2PO4-=Ag3PO4+2H+ 现象： 加入Ag+后，三者溶液的pH 值都减小，酸

9、性增强。 总结：三种盐都水解，前二者水解呈碱性，后者由于电离程度大于水解，因此呈弱配性。 l 思考题 NaH2PO4显酸性，是否酸式盐溶液都呈酸性？为什么？举例说明。 2.溶解性 分别取0.1 molL-1的Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4各0.5 mL,加入等量的0.5 molL-1 CaCl2溶液，观察有何现象，用pH试纸测定它们的pH。滴加2 molL-1氨水，各有何变化？再滴加2 molL-1盐酸，又有何变化？ 各反应方程式如下所示：Ca2+ +PO43-=Ca3(PO4)2pH7 Ca2+HPO42-=CaHPO4 pH7 Ca2+ +H2PO4- pH7 加氨水后，促进

10、HPO42-和H2PO4-的电离，三支试管中均生成Ca3(PO4)2白色沉淀。 加盐酸后，促进水解，三支试管中白色沉淀全部溶解。 总结：磷酸盐中，磷酸二氢盐均溶于水，正盐和一氢盐中除钾盐，钠盐，氨盐之外，均不溶于水。 3.配位性 取0.5 mL0.2 molL-1的硫酸铜溶液，逐滴加入0.1 molL-1焦磷酸钠溶液，观察沉淀的生成。继续滴加焦磷酸钠溶液，沉淀是否溶解？写出相应的反应方程式。 反应方程式如下：Cu2+ +P2O74-=Cu2P2O7白色 加入过量的确Na4P2O7溶液，白色沉淀消失。 Na4P2O7+ P2O74-=Cu(P2O7)2- 总结：P2O74-具有配位性。 五、硅酸

11、与硅酸盐 1、硅酸水凝胶的生成 往2mL20%硅酸钠溶液中滴加6molL-1盐酸，观察反应物的颜色、状态。 现象：该反应生成H2SiO3为胶体，为半凝固状态，是软而透明且具有弹性的硅酸凝胶。 总结：H2SiO3称为偏硅酸，是正硅酸脱水产物，单个H2SiO3分子溶于水，通常情况下，H2SiO3经缩合形成溶胶，将硅酸凝胶洗涤，干燥胶水后，即成为多孔性固体，称为硅胶。 2、微溶性硅酸盐的生成 在100mL的小烧杯中加入约50mL20%的硅酸钠溶液，然后把氯化钙、硝酸钴、硫酸铜、硫酸镍、硫酸锌、硫酸锰、硫酸亚铁、三氯化铁固体各一小粒投入杯内，放置一段时间后观察有何现象发生。 反应方程式如下所示：CaC

12、l2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl(白色微溶物) Co(NO3)2+Na2SiO3=CoSiO3+2NaNO3 (紫色微溶物) NiSO4+Na2SiO3=NiSiO3+NaSO4 (翠绿) ZnSO4+Na2SiO3=ZnSiO3+NaSO4 (白色) MnSO4+Na2SiO3=MnSiO3+NaSO4 (肉红) FeSO4+Na2SiO3=FeSiO3+NaSO4 (淡绿) Fe2(SO4)3+Na2SiO3=Fe2(SiO3)3+NaSO4 (棕褐色) 现象：在Na2SiO3溶液中生成五颜六色的向上生长的化学树，俗称水中花园。 总结：硅酸盐除碱金属以外，其它金属的硅酸盐都不

13、溶于水。形成水中花园的原因是：将CoCl2固体投入Na2SiO3溶液时，CoCl2晶体表面稍微有些溶解，整个CoCl2晶体被盐溶液包围，此时，Co2+与SiO32-根反应，在晶体周围形成硅酸钴的薄膜，这些金属的硅酸盐薄膜是难溶于水的，而且具有半透性。在半透膜内是溶解度大的金属盐，外面是Na2SiO3溶液，因此，膜内易形成盐的浓溶液，由于存在渗透现象，薄膜外的水不断地透过膜而进入到膜内，内部产生极大的压力，此种压力，在半透膜的任何点都是一样的，但由于外液的水压在膜的上部就比较小，所以水压小的上部半透膜破裂，在破裂的地方金属盐溶液逸出，与薄膜外的Na2SiO3溶液作用，在上部又形成新的难溶硅酸钴半

14、透膜，如此反复破裂，反复形成，则不断向上生长，直至Na2SiO3液面，最后各晶体形成水中花园。 影响水中花园的因素： 温度，温度高，生长快。 浓度，Na2SiO3的浓度大，生长速度快，晶体上芽数目少。 阴离子，同种盐，其阴离子不同，生长速度，芽的形状和数目不同。 溶解度，溶解度过小的盐不长芽，过大的不产生的美丽的芽。 六、硼酸及硼酸的焰色鉴定反应 1、硼酸的性质 取1mL饱和硼酸溶液，用pH试纸测其pH。在硼酸溶液中滴入34滴甘油，再测溶液的pH。 现象：硼酸饱和溶液，其pH7，呈酸性，Ka为610-10，加入3到4洋甘油后，其pH值降低，酸性增强，Ka为7.0810-6。 该实验说明硼酸具有

15、什么性质？ 总结：硼酸为一元弱酸，其呈酸性是因为硼原子为缺电子原子，加合来自水分子的氢氧根而释出氢离子，加入多羟基化合物，可使硼酸的酸性大为增强。 思考题 为什么说硼酸是一元酸？在硼酸溶液中加入多羟基化合物后，溶液的酸度会怎样变化？为什么？ 2、硼酸的鉴定反应 在蒸发皿中放入少量硼酸晶体，1mL乙醇和几滴和几滴浓硫酸。混合后点燃，观察火焰的颜色有何特征。 反应如下：H3BO3+CH3CH2OH=BOCH2CH3+H2O 现象：点燃，BOC2H5酯放出特殊绿色火焰。 总结：B3与醇在浓硫酸作用下，生成硼酸酯。燃烧放出特殊绿色火焰，该焰色用于硼酸或硼酸根的鉴别。 七、硼砂珠试验 1、硼砂珠的制备

16、用6molL-1盐酸清洗铂丝，然后将其置于氧化焰中灼烧片刻，取出再浸入酸中，如此重复数次直至铂丝在氧化焰中灼烧不产生离子特征的颜色，表示铂丝已经洗干净了。将这样处理过的铂丝蘸上一些硼砂珠固体，在氧化焰中灼烧并熔融成圆珠，观察硼砂的颜色、状态。硼砂为亮白色球体。 2、用硼酸珠鉴定钴盐和铬盐 用烧热的硼砂珠分别沾上少量硝酸钴和三氯化铬固体，熔融之。冷却后观察硼砂珠的颜色，写出相应的反应方程式。 反应方程式如下：Na2B4O7+Co(NO3)2=CoB4O7+2NaNO3 3 Na2B4O7+2CrCl3=Cr2(B4O7)3+6NaCl 实验习题 1、设计三种区别硝酸钠和亚硝酸钠的方案。 2、用酸溶解磷酸银沉淀，在盐酸、硫酸、硝酸中选用哪一种最适宜？为什么？ 3、通过实验可以用几种方法将无标签的试剂磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠一一鉴别出来？ 4、为什么装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后水玻璃会变混浊？反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2能否正向进行？说明理由。 5、现有一瓶白色粉末状固体，它可能是碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、溴化钠、磷酸钠中的任意一种。试设计鉴别方案。