鹵素元素的化學性質實驗報告
一、教學目標
(一)掌握Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-還原性。
(二)掌握鹵素的歧化反應
(三)掌握次氯酸鹽、氯酸鹽強氧化性
(四)瞭解氯化氫HCl氣體的實驗室製備方法
(五)瞭解鹵素的鑑定及混合物分離方法
二、教學的方法及教學手段
三、教學重點
1、區別Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-還原性。
2、鹵素的歧化反應
3、次氯酸鹽、氯酸鹽強氧化性
四、教學難點
區別Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-還原性;鹵素的歧化反應;次氯酸鹽、氯酸鹽的強氧化性
五、實驗原理
鹵素系ⅦA族元素,包括氟、氯、溴、碘、砹,其價電子構型ns2np5,因此元素的氧化數通常是—1,但在一定條件下,也可以形成氧化數為+1、+3、+5、+7的化合物。鹵素單質在化學性質上表現為強氧化性,其氧化性順序為:F2 > Cl2 > Br2 > I2。所以,Br-能被Cl2氧化為Br2,在CCl4中呈棕黃色。I2能被Cl2、Br2氧化為I2,在CCl4中呈紫色。
鹵素單質溶於水,在水中存在下列平衡:
X2 + H2O === HX + HXO
這就是鹵素單質的歧化反應。鹵素的歧化反應易在鹼性溶液中進行,且反應產物隨着温度和鹼液濃度的不同而變化。
鹵素的含氧酸有多種形式:HXO、HXO2、HXO3、HXO4。隨着鹵素氧化數的升高,
其熱穩定性增大,酸性增強,氧化性減弱。如氯酸鹽在中性溶液中沒有明顯的強氧化性,但在酸性介質中表現出強氧化性,其次序為:BrO3- > ClO3- > IO3-。次氯酸及其鹽具有強氧化性。
HCl的還原性較弱,製備Cl2,必須使用氧化性強的KMnO4、MnO2來氧化Cl-。若使用MnO2,則需要加熱才能使反應進行,且可控制反應的速度。
六、儀器與藥品
試管及試管夾、量筒(1mL)、酒精燈、滴瓶(125mL)、試劑瓶(500mL)、燒杯(250mL)
KBr、KCl、KI、CCl4、H2SO4(濃)、NaOH、NaClO、MnSO4、HCl(濃)、KClO3、AgNO3、溴水、品紅、酒精、濃氨水、碘伏水、pH試紙、KI-澱粉試紙、醋酸鉛試紙、藍色石蕊試紙。
七、實驗內容
(一)鹵素單質的氧化性
① 取幾滴KBr溶液於試管中,再加入少量CCl4,滴加氯水,振盪,仔細觀察CCl4層顏色的變化;
② 取幾滴KI溶液於試管中,再加入少量CCl4,滴加氯水,振盪,仔細觀察CCl4層顏色的變化;
③ 取幾滴KI溶液於試管中,再加入少量CCl4,滴加溴水,振盪,仔細觀察CCl4層顏色的變化;
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式包括:
3、鹵素單質的氧化性順序:__________________________________ 。
(二)Cl-、Br-、I-的還原性
① 往乾燥試管中加入綠豆粒大小的KCl晶體,再加入0.5mL濃硫酸(濃硫酸不要沾到瓶口處),微熱。觀察試管中顏色變化,並用濕潤的pH試紙檢驗試管放出的氣體。
② 往乾燥試管中加入綠豆粒大小的KBr晶體,再加入0.5mL濃硫酸(濃硫酸不要
沾到瓶口處),微熱。觀察試管中顏色變化,並用KI-澱粉試紙檢驗試管口。
③ 往乾燥試管中加入綠豆粒大小的KI晶體,再加入0.5mL濃硫酸(濃硫酸不要沾到瓶口處),微熱。觀察試管中顏色變化,並用醋酸鉛試紙檢驗試管口。
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式包括:
3、鹵素陰離子的還原性順序:__________________________________ 。
(三)溴、碘的歧化反應
① 溴的歧化反應取少量溴水和CCl4於是試管中,滴加2mol/LNaOH溶液使其呈強鹼性,觀察CCl4層顏色變化;再滴加3mol/LH2SO4溶液使其呈強酸性,觀察CCl4層顏色變化。寫出反應方程式,並用電極電勢加以説明。
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式包括:
3、説明
② 碘的歧化反應 取少量碘水和CCl4於是試管中,滴加2mol/LNaOH溶液使其呈強鹼性,觀察CCl4層顏色變化;再滴加3mol/LH2SO4溶液使其呈強酸性,觀察CCl4層顏色變化。寫出反應方程式,並用電極電勢加以説明。
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式包括:
3、説明
(四) 鹵素合氧酸鹽的氧化性
(1) 次氯酸鈉的氧化性
取四支管,均加入0.5mLNaClO溶液,其中1號試管中滴加4 ~ 5滴0.2mol/L的KI溶液,2號試管中滴加4 ~ 5滴0.2mol/LMnSO4溶液,3號試管中滴加4 ~ 5滴濃鹽酸,4號試管中滴加2滴品紅溶液。
觀察各試管中發生的現象,寫出反應方程式。
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式:
3、説明
(2)KClO3的氧化性
① 取兩支管,均加入少量KClO3晶體,其中1號試管中滴加4 ~ 5滴0.2mol/LMnSO4溶液,2號試管中滴加2滴品紅溶液。攪拌,觀察現象,比較次氯酸鹽和氯酸鹽氧化性的強弱。
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式:
3、次氯酸鹽和氯酸鹽氧化性的強弱:__________________________________ 。 ② 取一支試管,加入少量KClO3晶體,加水溶解,再加入0.5mL0.2mol/LKI溶液和CCl4,觀察現象;然後再加入少量3mol/L的H2SO4溶液,觀察CCl4層現象變化;繼續加入KClO3晶體,觀察現象變化。用電極電勢説明CCl4層顏色變化的原因。 結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式:
3、説明
(五) 氯化氫HCl氣體的製備和性質
① HCl的製備取15 ~ 20g食鹽,放入500mL圓底燒瓶中,按圖1-1將儀器裝配好(在通風櫥中進行)。從分液漏斗中逐次注入30 ~ 40mL濃硫酸。微熱,就有氣體發生。用向上排空氣法收集生成的氯化氫氣體。
② HCl的水溶性 用手指堵住收集HCl氣體的試管口,並將試管倒插入盛水的水槽中,輕輕地把堵住試管口的手指掀開一道小縫,觀察有什麼現象發生?再用手指堵住試管口,將試管自水中取出,用藍色石蕊試紙檢驗試管中的溶液的酸鹼性,並用pH試紙測試HCl的pH。
③ HCl的鑑定 在上述盛有HCl的試管中,滴加幾滴0.1mol/LAgNO3溶液,觀察有什麼現象發生?寫出反應方程式。
④ 白煙實驗 把滴入幾滴濃氨水的廣口瓶與充有HCl氣體的廣口瓶口對口靠近,抽去瓶口的玻璃片,觀察反應現象並加以解釋。
結 論:
1、反應現象:
2、反應方程式:
3、説明
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