元素及化合物的性质

第五章 元素及化合物的性质 实验十九实验十九碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属 一、目的要求 1. 比较碱金属、碱土金属的活泼性。 2. 比较碱土金属氢氧化物及其盐类溶解度。 3. 了解碱金属和碱土金属离子的定性鉴定方法。 二、仪器和药品 仪器：离心机，试管，烧杯，坩埚，漏斗，镊子，钴玻璃片 药品：HCl(2 mol·L-1，6 mol·L-1)，HNO3(6 mol·L-1)，H2SO4(2 mol·L-1)，HAc(2 mol·L-1)， NaOH(2 mol·L-1)， NH4Cl(2 mol·L-1)， Na2CO3(0.1 mol·L-1)， LiCl(0.1 mol·L-1)， NaF(0.1 mol·L-1)， Na2CO3(0.1 mol·L-1)， Na2HPO4(0.1 mol·L-1)， MgCl2(0.1 mol·L-1)， CaCl2(0.1 mol·L-1)， BaCl2(0.1 mol·L-1)，Na2SO4(0.5 mol·L-1)，CaSO4(饱和)，(NH4)2C2O4(饱和)，(NH4)2CO3(0.5 mol·L-1)， K2CrO4(0.1 mol·L-1)，K[Sb(OH)6] (饱和)，NaHC4H4O6(饱和)，NH3·H2O－NH4Cl 缓冲液(浓度 各为 1 mol·L-1)，HAc－NH4Ac 缓冲液(浓度各为 1 mol·L-1)，Na+，K+，Ca2+，Sr2+，Ba2+试 液(10 g·L-1)，pH 试纸，Na(s)，K(s)，Mg(s)，Ca(s)，铂丝 三、实验内容 1.1. 碱金属、碱土金属活泼性的比较碱金属、碱土金属活泼性的比较 1) 金属钠和氧的反应 用镊子夹取一小块(绿豆大小)金属钠， 用滤纸吸干其表面的煤油， 切去表面氧化膜，放入干燥的坩埚中加热。当钠刚开始燃烧时，停止加热， 观察反应现象及 产物的颜色和状态。 2) 观察镁条在空气中燃烧取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜。点燃，观察燃 烧情况和所得产物。 3) 钠、钾、镁、钙与水的反应分别取一小块金属钠和金属钾，用滤纸吸干其表面煤 油，放入两个盛有 1/4 体积水的 250 mL 烧杯中，并用合适大小的漏斗盖好，观察反应情况。 检验反应后水溶液的酸碱性。(安全提示：金属钾在空气中易自燃，与水反应剧烈。) 取一段擦干净的镁条，投入盛有蒸馏水的试管中， 观察反应情况。水浴加热，反应是否 明显？检验反应后水溶液的酸碱性。 取一小块金属钙置于试管中，加入少量水，观察现象，检验水溶液的酸碱性。 2.2. 碱土金属氢氧化物溶解性的比较碱土金属氢氧化物溶解性的比较 在 3 支试管中分别加入 1 mL 0.1mol·L-1MgCl2，CaCl2和 BaCl2溶液，然后加入等体积 新配制的 2 mol·L-1NaOH 溶液，观察沉淀的生成。根据沉淀的多少，比较这三种氢氧化物 的溶解性。 3.3. 碱金属微溶盐的生成和性质碱金属微溶盐的生成和性质 1) 锂盐取少量 0.1 mol·L-1 LiCl 溶液分别与 0.1 mol·L-1NaF，Na2CO3，Na2HPO4溶液 反应，观察现象，写出反应式。 2) 钠盐取少量 0.1 mol·L-1 NaCl 溶液，加入饱和 K[Sb(OH)6]溶液，放置数分钟，若无 晶体析出，可用玻璃棒擦试管内壁，观察产物的颜色和状态，写出反应式。 3) 钾盐 取少量 0.1 mol·L-1 KCl 溶液，加入 1 mL 饱和酒石酸氢钠(NaHC4H4O6)溶液， 观察产物的颜色和状态，写出反应的方程式。 4.4. 碱土金属的难溶盐的生成和性质碱土金属的难溶盐的生成和性质 1) 硫酸盐溶解度的比较在 3 支试管中，分别加入1 mL 0.1 mol·L-1的 MgCl2，CaCl2 和 BaCl2溶液， 然后各加入 1 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液， 观察沉淀是否生成？分离出沉淀， 试验其在 6 mol·L-1 HNO3中的溶解性。 另取 2 支试管，分别加入1 mL 0.1 mol·L-1的 MgCl2和 BaCl2溶液，然后各加入 0.5 mL 饱和 CaSO4溶液，又有何现象？ 写出反应方程式，并比较MgSO4，CaSO4和 BaSO4的溶解度大小。 2) 镁、钙和钡的碳酸盐的生成和性质 (1) 在 3 支试管中，分别加入 0.5 mL 0.1 mol·L-1的 MgCl2，CaCl2和 BaCl2溶液，再各加 入 0.5 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液，稍加热，观察现象。试验产物与2 mol·L-1NH4Cl 溶液的 作用，写出反应式。 (2) 在分别盛有 0.5 mL 0.1 mol·L-1的 MgCl2， CaCl2和 BaCl2溶液的 3 支试管中， 各加入 0.5 mL NH3·H2O－NH4Cl 缓冲溶液(pH=9)，然后各加入 0.5 mL 0.5 mol·L-1(NH4)2CO3溶液。 稍加热，观察现象。试指出Mg2+与 Ca2+、Ba2+的分离条件。 3) 钙和钡的铬酸盐的生成和性质 (1) 在2支试管中， 各加入0.5 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2溶液， 再各加入0.5 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液，观察现象。试验产物分别与2 mol·L-1 HAc、HCl 溶液的作用。写出反 应式。 (2) 在 2 支试管中，各加入 0.5 mL 0.1 mol·L-1的 CaCl2和 BaCl2溶液，再各加入 0.5 mL HAc－NH4Ac 缓冲溶液，然后分别滴加0.5 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液，观察现象。试指出 Ca2+和 Ba2+的分离条件。 4) 镁、钙和钡的草酸盐的生成和性质 分别向 0.5 mL 0.1 mol·L-1的 MgCl2，CaCl2和 BaCl2溶液中滴加 0.5 mL 饱和(NH4)2C2O4 溶液，制得的沉淀经离心分离后再分别与2 mol·L-1 HAc、HCl 溶液作用，观察现象。 5.5. 钾、钠、钙、锶和钡的盐的焰色反应钾、钠、钙、锶和钡的盐的焰色反应 取一根铂丝(尖端弯成环状)， 先将铂丝反复浸于纯的6 mol·L-1 HCl 中后在煤气灯的氧化 焰上灼烧，直至火焰不再呈现任何颜色。然后用洁净的铂丝蘸取Na+试液在氧化焰中灼烧， 观察火焰的颜色。 用与上面相同的操作，分别观察钾、 钙、锶和钡等盐溶液的焰色反应。每进行一种溶液 的焰色反应之前，都必须用上述的清洁法把铂丝处理干净。 观察钾盐的焰色反应时， 微量的 Na+所产生的黄色火焰会遮蔽 K+所显示的浅紫色火焰，故需通过蓝色的钴玻璃片观察 K+的 火焰，因为蓝色玻璃能够吸收黄色光。 四、思考题 1. 钠和镁的标准电极电势相差不大(分别为-2.71V 和-2.37V)， 为什么两者与水反应的激 烈程度却大不不同？ 2. 如何解释镁、钙、钡的氢氧化物和碳酸盐的溶解度大小的递变规律？ 3. 用碳酸盐分离Mg2+和Ca2+或铬酸盐分离Ca2+和Ba2+时， 分别使用了NH3·H2O－NH4Cl 或 HAc－NH4Ac 缓冲溶液。试指出这两种缓冲溶液在这些离子分离中的