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论高中化学实验中的伪真理

来源:未知作者:易友生 点击:所属专题: 探究实验
著名的胶体化学家傅鹰教授曾讲过:“化学是实验的科学,只有实验才是最高法庭”。然而,很遗憾的是在高中化学实验中的一些伪真理却长期流传,而这些伪真理要想打破它、戳穿它只要我们教师走进实验室亲自动手做实验即可,下面就列举一些长期当作真理的伪真理。 1 、 验溴

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著名的胶体化学家傅鹰教授曾讲过:“化学是实验的科学,只有实验才是最高法庭”。然而,很遗憾的是在高中化学实验中的一些伪真理却长期流传,而这些伪真理要想打破它、戳穿它只要我们教师走进实验室亲自动手做实验即可,下面就列举一些长期当作真理的伪真理。

1验溴乙烷中含有溴元素不能直接加硝酸银

在讲授人教版高二化学溴乙烷这部分内容时,为了强调检验溴乙烷中的溴元素,很多资料都介绍,必须利用其在氢氧化钠存在的条件下跟水发生水解反应,取水解后的水溶液,加入硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,观察到有浅黄色沉淀,说明有AgBr产生,即能说明溴乙烷中含有溴元素。而不能直接在溴乙烷中加入硝酸银,因为溴乙烷为非电解质,不能电离出Br-,所以溴乙烷中加入硝酸银后不会有沉淀产生。

然而,当我们在实验室中向盛有2mL溴乙烷的试管中加入0.2mol/L硝酸银溶液并振荡后却出现了非常奇特的现象。在上层水溶液中出现了浅黄色的浑浊,如果在较暗处放置几分钟后,浅黄色浑浊的量增多,浅黄色更加明显,阳光下照射浅黄色沉淀很快就变为黑色,有很多的黑色小颗粒产生,很明显,该浅黄色沉淀应为AgBr沉淀,在光照下AgBr分解为单质银,黑色的小颗粒为银。溴乙烷的水解微弱且是个可逆反应,由于发生了Ag++Br-=AgBr↓从而使水解平衡正向移动,促进了水解。

所以,那种认为“若想证明溴乙烷中含有溴元素不能直接在溴乙烷中加入硝酸银水溶液,因为溴乙烷为非电解质,不能电离出Br-,所以溴乙烷中加入硝酸银水溶液后不会有任何现象产生。”的想法是不正确的,用直接加硝酸银水溶液来检验存在溴元素,比较溴乙烷先经过碱性条件下水解,再加HNO3酸化,滴加硝酸银溶液操作更加简单直接,现象也更加明显。

  2、验氯水中H时,可向氯水中加入碳酸钠或石灰石

在进行氯气与水发生反应的教学时,就要向学生介绍氯水中所含有的各种微粒,根据化学方程式Cl2+H2O=HCl+HClO,可知氯水中含有H+,溶液应显酸性,那么如何检验H+呢?流传甚广的经典方法是在氯水中加入碳酸钠或者是石灰石,然而,将这两种物质加入到新制的氯水中时,却没有看到期待中的气泡产生。这是因为在常温下饱和氯水中H+的浓度约为0.013mol·L-1,浓度很小,与碳酸钠或石灰石反应时主要发生的反应是生成了碳酸氢盐,只要我们取反应后的上层清夜加入石灰水就会有白色沉淀生成。若改用碳酸氢钠或者是锌粒同样无法观察到有明显气泡产生,要想检验氯水中H+我们可用蓝色石蕊试纸试,用玻璃棒蘸取氯水点在蓝色石蕊试纸中央,中间呈白色,两端呈红色,中间呈白色是因为HClO的漂白性,两端呈红色是因为溶液中的H+,这是由于H+和HClO分子在滤纸上的扩散速度不一致,所以会出现中间白,两端红的现象。也可以用pH试纸来检验氯水的pH,将蓝色石蕊试纸换成pH试纸后,同样会出现中间为白色,两端有颜色,并可根据两端的颜色测出pH约为2。

  3、鉴别Na2CO3、NaHCO3时可用BaCl2或CaCl2溶液

鉴别Na2CO3、NaHCO3溶液时,可向盛有两个溶液的试管中滴加BaCl2或CaCl2溶液,如果产生白色沉淀的,则该溶液为Na2CO3溶液,而无现象的则为NaHCO3溶液,这看似是非常正确而简单的方法。但是,我们取0.1mol·L-1Na2CO3、NaHCO3溶液,向其中滴加0.1mol·L-1BaCl2或CaCl2溶液时却发现都出现了沉淀。这是因为0.1mol·L-1NaHCO3溶液中

[CO32-]=0.0011mol·L-1,而碳酸钡的Ksp=5.1×10-9,碳酸钙的Ksp=8.7×10-9

[Ba2+]·[CO32-]=0.0011×0.1=1.1×10-4>5.1×10-9

[Ca2+]·[CO32-]=0.0011×0.1=1.1×10-4>8.7×10-9

所以,在常量范围内用BaCl2或CaCl2溶液来鉴别Na2CO3、NaHCO3是不能做到的,只有当Na2CO3、NaHCO3、BaCl2、CaCl2的浓度很小时才可以(如小于0.001mol·L-1)

4、酚的酸性很弱,它的溶液不能使石蕊试剂变红

一些权威的化学资料练习中经常出现“苯酚的酸性很弱,弱到不能使紫色石蕊变色”。其实不然,如果用中性的蒸馏水去配置饱和的苯酚溶液然后向其中滴加紫色石蕊,同时用中性蒸馏水中加石蕊做对比实验,会发现苯酚溶液明显变红。因为经过理论计算:苯酚的论高中化学实验中的伪真理电离常数为1.28×10-10,25℃下,100g水中约溶解8g,饱和溶液的物质的量浓度为: 0.851mol·L-1,根据n(H+)=Ka·C酸,25℃时,

苯酚饱和溶液的H+浓度=1.28×10-10×0.851=1.043×10-5mol·L-1

pH=-lg1.043×10-5=5-0.018≈5。

我们知道石蕊的变色范围是pH为5到8,所以苯酚是可使紫色石蕊试剂变红的。

5、氧化氮气体可以通过浓硫酸来干燥

将Cu与浓硝酸产生的NO2通入盛有浓H2SO4的试管中,结果发现NO2并没有从浓H2SO4中逸出,并且随着NO2气体持续的通入浓硫酸的颜色也由无色渐渐变为棕黄色。可见,NO2是不能用浓H2SO4来干燥的。原因之一是因为发生的化学吸收产生硝基硫酸[(NO)HSO4]:

3NO2+H2O=2HNO3+NO;NO2+NO+2H2SO4=2NOHSO4+H2O。

原因之二是发生了物理吸收:NO、NO2等以分子的形式溶解在浓硫酸中,所以,当通入较多的NO2时,浓H2SO4呈明显的棕黄色。

   6、氯气和二氧化硫以等物质的量混合,让混合物通入品红溶液中,品红不会褪色

等物质的量的SO2和Cl2在水溶液中会发生反应:SO2+Cl2+H2O=H2SO4+2HCl,从而使两者都失去漂白作用,这种解释从理论上分析好象非常正确。但是,我们如果用等体积的的集气瓶分别收集纯净干燥的SO2和Cl2,然后将两集气瓶口对口混合均匀,取一瓶混合气体向其中加入品红溶液,盖上玻璃片振荡,可看到品红溶液迅速褪为无色。取褪色后的品红溶液加热,不能恢复原有的红色,同时逸出使湿润蓝色石蕊试纸变红的气体,该气体不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝色。待溶液冷却后加入盐酸酸化,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成。通过实验可以证明等物质的量混合的SO2和Cl2仍然具有漂白性,由于漂白后的品红溶液加热并不恢复红色,所以,起漂白作用的是Cl2,而漂白后的溶液加入BaCl2有沉淀,说明SO2中的一部分被Cl2氧化成了硫酸。

之所以会出现这些伪真理,就是因为这些所谓的实验“真理”都是来自人们理论上的推测和想象,而没有到实验室中亲自动手实验,忽视了实验在化学中的作用,更忽略了“实践是检验真理的唯一标准”。

(责任编辑:化学自习室)
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