高中化学实验问题解析

1.怎样清除玻璃仪器上粘附的不易溶于水的物质？

玻璃仪器上粘附的不易溶于水的物质有碳酸盐、氢氧化铁或氢氧化铜等氢氧化物、二氧化锰、硫、银盐、银镜、油污、酚醛树脂等。现将它们的洗涤方法介绍如下：

（1）除去碳酸盐可滴盐酸或用盐酸浸洗。例如碳酸钙就可用此法洗去。

（2）氢氧化物也可以用稀盐酸处理，将它们转变成可溶性物质（三氯化铁、氯化铜等）后再用水刷洗。

（3）二氧化锰可用浓盐酸清除，也可用硫酸亚铁的酸性溶液、用硫酸酸化的亚硫酸钠溶液、用硫酸酸化的草酸盐溶液清除。盛高锰酸钾溶液的试剂瓶和制氯气的烧瓶内壁常用上述方法清除。

（4）硫迹可加石灰水再加热煮沸除去。
3Ca（OH）₂＋12S₂CaS₅＋CaS₂O₃＋3H₂O
生成的多硫化钙和硫代硫酸钙都能被水洗去。

（5）银盐（AgCl 、AgBr）污迹可用硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）清除。Na₂S₂O₃可使AgCl 、AgBr 变成可溶性的络合物而溶解。
AgBr＋2Na₂S₂O₃＝Na₃[Ag（S₂O₃）₂]＋NaBr

（6）银镜可用稀硝酸并稍加微热清除。
3Ag＋4HNO₃＝3AgNO₃＋2H₂O＋NO↑

（7）油污一般可用热的纯碱（Na₂CO₃）、烧碱（NaOH）溶液或热肥皂水、合成洗涤剂乃至铬酸洗液来清除。

（8）酚醛树脂可加入少量乙醇，浸泡几分钟，然后刷洗。

2. 较常用的但又不宜长久存放的溶液有哪些？

（1）石灰水。
Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
（2）氢硫酸及其盐的溶液。
2H2S＋O2＝2H2O＋2S↓
（3）亚硫酸及其盐的溶液。
2H2SO3＋O2＝2H2SO4（较慢）
2Na2SO3＋O2=2Na2SO4（较快）
（4）氯水、溴水、碘水。
Cl2＋H2O＝HClO＋HCl
2HClO＝2HCl＋O2↑
（5）亚铁盐溶液。
4FeSO4＋O2＋2H2O=4Fe（OH）SO4
在保存亚铁盐溶液时，应加入足够浓度的酸，必要时应加入几颗铁钉来防止氧化。
（6）高锰酸钾溶液。KMnO4溶液的酸性溶液、中性溶液、微碱性溶液中都会缓慢地分解（在中性、微碱性溶液中分解较慢些），受光照会催化它的分解。所以KMnO4 溶液应盛于棕色瓶中避光保存。
4MnO4-＋4H+＝3O2↑＋2H2O＋4MnO2
（7）硝酸银溶液。AgNO3 溶液受光照而逐渐分解析出Ag，AgNO3 溶液应当装在棕色瓶中。
（8）氯化亚锡溶液。
2Sn2+＋O2＋4H+＝2Sn4+＋2H2O 保存时可在溶液中加些锡粒。

（9）银氨溶液。银氨溶液长久存放易分解而生成黑色的叠氮化银（AgN3）沉淀，叠氮化银在干燥时一受震动会分解而发生猛然爆炸。配制银氨溶液时，应防止加入过量的氨水，否则会生成容易爆炸的雷酸银（AgONC）。
（10）氢氧化铜的悬浊液（检验醛基和多羟基时用）。存放时间较久，氢氧化铜会因分解而失效。

3. 实验室制取氧气时，为什么有时会闻到氯气的气味，并有“白雾”产生？

在实验室里用加热氯酸钾来制取氧气，加入二氧化锰作催化剂，对于二氧化锰的催化作用，到目前为止还没有肯定的解释。有的文献认为反应过程如下：
2KClO3＋2MnO2=2KMnO4＋Cl2↑＋O2↑
2KMnO4=K2MnO4＋MnO2＋O2↑
K2MnO4＋Cl2=2KCl＋MnO2＋O2↑
有时生成的氯化钾带有紫红色，说明了反应过程中有MnO-4 存在。
“白雾”是氯酸钾受热分解生成的氯化钾以微粒分散在氧气中的原因。但是，有的文献认为，在氯酸钾受热分解反应机理是：
2KClO3＋4MnO2=2KCl＋2Mn2O7
2Mn2O7=4MnO2＋3O2↑

持这种看法的，对于为什么存在氯气的气味得不到应有的解释。

4. 在实验室中制取氢气时，锌粒表面的黑色物质是什么？

将锌粒和稀硫酸反应制取氢气时，经常发现残余的锌粒表面附着一层黑色的物质，或者在锌粒全部溶解后看到有黑色的悬浮物残留在液体中。不纯锌粒中常含有Pb 、Bi 、Cu 、Sn 等杂质，当锌粒和酸发生反应时，锌中所含的Pb 、Bi 、Cu 、Sn 等较不活泼的金属杂质就游离出来，成微粒状态而呈黑色，并部分沉积在锌粒表面。它们能形成无数微小的原电池，对氢气发生的速度起促进作用。

5. 电解水时为什么要加入少量电解质？

从纯水的导电实验测得，在25 ℃时，纯水中H+离子和OH-离子的浓度等于10-7 摩/ 升。因此，实际上观察不到水的电解现象。这是因为当H+离子在阴极上得到电子而生成氢气时，破坏了附近水的电离平衡，最终使阴极附近的OH-离子的数目相对地增多，这就使阴极附近的溶液带负电，它会吸引其它的H+离子并阻止H+离子继续在阴极上放电。阳极的情况与此相仿。若在水中加入少量某种强电解质，由于这些强电解质在溶液中全部电离，离子数目增多，在电场的影响下分别向两极移动，这样，水在电解时，阴阳两极附近的溶液里离子的电荷得到平衡，使水的电解能继续进行。以纯水中加入Na2SO4 通电分解为例，在水溶液中存在着Na+、H+、SO2-4、OH-四种离子。根据它们电极电位的高低，在阳极，OH-离子放电，产物是氧气。随着OH-离子不断放电，如前所述，阳极附近聚集了相对多的H+离子时，由于SO2-4 离子不断迁移到阳极附近，使阳极附近溶液里离子的电荷得到了平衡。在阴极，H+离子放电，产物是氢气。同理，阴极附近溶液里离子的电荷也得到平衡。这样，水的电离平衡这样，水的电离平衡就不断向右移动，H+离子和OH-离子不断地在两极上放电，但a2SO4 并不发生电解，它只是起着使电极附近电解溶液里的电荷迅速得到平衡，从而使水的电解能继续进行的作用。

6. 电解水时为什么收集的氢气和氧气体积之不为2：1

电解水时，氧气的体积常小些，其原因主要有二：
（1）氢、氧两种气体在水中的溶解度不同。氧气的溶解度稍大些。
（2）电极的氧化、电极产生副反应等。如用稀硫酸溶液作电解液，有人认为有下列副反应发生：
H2SO4＝H+＋HSO-4
在阴极：2H+＋2e＝H2
在阳极：2HSO－2e＝H2S2O8（过二硫酸）
H2S2O8＋H2O＝H2SO4＋H2SO5（过一硫酸）
H2SO5＋H2O＝H2O2＋H2SO4
生成的过氧化氢在酸性溶液中较稳定，不易放出氧气。克服的办法是，在电解液中加入碱比加入酸的误差会小些。或者事先将电解液用氧气饱和，可以消除因溶解度不同而产生的误差。

7. 为什么结晶时，有些盐带有结晶水，有些盐不带结晶水？

当盐溶解在水中时，阴离子和阳离子会分别吸引极性水分子的正极和负极一端，从而形成水合离子。阳离子通常都比阴离子小，所以与水分子间的吸引力远比阴离子强，能形成比较稳定或相当稳定的水合离子，以致有些盐从溶液中结晶析出时，晶体内仍带有一定个数的水分子。阳离子水合能力的大小，主要决定于阳离子的大小和所带电荷的多少。阳离子的半径越小，电荷越多，水合能力就越大。在碱金属中，除半径小的Li+、Na+离子能形成水合离子时，其余的K+、Rb+、Cs+离子都不易形成水合离子。对碱土金属来说，由于电荷增多，半径减小，形成水合离子的倾向增大。不过这种倾向，同样随着碱土金属离子半径的增大而减小。阳离子所吸引的水分子数目同样与半径和电荷有关，半径较大、电荷较多的阳离子，既有较强的水合倾向，又能吸引较多的水分子。

9. 氯水和碘化钾溶液反应，为什么有时看不到紫黑色的碘析出？

氯水和碘化钾溶液反应的化学方程式如下：
Cl2＋2Kl＝2KCl＋I2
由此可见，反应中应见到有紫黑色的碘析出。但往往看到的是溶液呈棕红色或无色的现象。如果碘化钾溶液过量，那末生成的碘还未来得及沉析就会与溶液中多余的碘化钾反应而生成棕红色的多碘化物：
KI＋I2=KI3
如果氯水过量，那么生成的碘就将进一步被氧化为碘酸：
I2＋5Cl2＋6H2O＝2HIO3＋10HCl
所以，溶液呈现棕红色是由于碘化钾溶液过量引起的，而溶液为无色则是由于氯水过量引起的。

10. 在实验室配制碘的水溶液通常不是将碘溶于水，而是

将碘溶于碘化钾溶液，这是为什么？
固态碘是非极性分子晶体，难溶于极性较强的水中，在25 ℃时，1 升水中只能溶解0.3 克碘。实验室使用的碘水要求有比较大的浓度。为了得到浓度较大的碘水，可先向水中加入少量碘化钾晶体，然后再加入碘的晶体。这是由于在含有碘离子的溶液中，每个碘离子可以跟一个碘分子结合每个碘离子可以跟一个碘分子结合，生成三碘离子I3-。生成的I3-离子能够离解成碘和碘离子，溶液中有下列平衡存在：
I-＋I2 I3
当反应需要碘时，上述平衡即向左方移动，使溶液内有碘供应，所以含有I-3 离子溶液的性质与含有I2 的溶液即碘水的性质相似。