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四、化學計算

化學方程式計算的依據和單位應用

1.化學方程式有關計算的重要依據是化學反應前后的有關守恒關系。

(1)元素的種類及各元素的原子個數保持不變。

(2)質量守恒。

(3)對溶液反應,仍保持電中性。

(4)對氧化還原反應有得失電子守恒等。

2.依據同一化學方程式中的諸項比例關系進行計算。

(1)各物質間的質量比。

(2)系數比、物質的量比、微粒(分子)個數比。

(3)氣體反應遵循阿伏加德羅定律。

(4)速率與相關物質的系數關系。

(5)熱化學方程式中,反應熱與反應物或生成物的量成正比。

3.注意

(1)注意代入方程式的量必須是純量或折合為純量。

(2)注意同一物質的某量單位要相同,不同物質的某量單位可以不同,即我們平時所說的:上下單位一致,左右單位相當。

(3)常用單位是:g、mol、L、mL等。

五、化學實驗

(一)常見離子的檢驗

1.幾種重要陽離子的檢驗

(1)H+:能使紫色石蕊試液或橙色的甲基橙試液變為紅色。

(2)Na+、K+:用焰色反應來檢驗時,它們的火焰分別呈黃色、淺紫色(通過鈷玻片)。

(3)Ba2+:能使稀硫酸或可溶性硫酸鹽溶液產生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。

(4)Mg2+:能與NaOH溶液反應生成白色Mg(OH)2沉淀,該沉淀能溶于NH4Cl溶液。

(5)Al3+:能與適量的NaOH溶液反應生成白色Al(OH)3絮狀沉淀,該沉淀能溶于鹽酸或過量的NaOH溶液。

(6)Ag+:能與稀鹽酸或可溶性鹽酸鹽反應,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。

(7)NH:銨鹽(或濃溶液)與NaOH濃溶液反應,并加熱,放出使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的有刺激性氣味的NH3氣體。

(8)Fe2+:能與少量NaOH溶液反應,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色Fe(OH)3沉淀。或向亞鐵鹽的溶液里加入KSCN溶液,不顯紅色,加入少量新制的氯水后,立即顯紅色(2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-)。

(9)Fe3+:能與KSCN溶液反應,變成血紅色Fe(SCN)3溶液;能與NaOH溶液反應,生成紅褐色Fe(OH)3沉淀。

(10)Cu2+:藍色水溶液(濃的CuCl2溶液顯綠色),能與NaOH溶液反應,生成藍色的Cu(OH)2沉淀,加熱后可轉變為黑色的CuO沉淀。含Cu2+溶液能與Fe、Zn片等反應,在金屬片上有紅色的銅生成。

2.幾種重要的陰離子的檢驗

(1)OH-:能使無色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示劑分別變為紅色、藍色、黃色。

(2)Cl-:能與硝酸銀反應,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。

(3)Br-:能與硝酸銀反應,生成淡黃色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。

(4)I-:能與硝酸銀反應,生成黃色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能與氯水反應,生成I2,使淀粉溶液變藍。

(5)SO24:能與含Ba2+溶液反應,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸。

(6)SO23:濃溶液能與強酸反應,產生無色有刺激性氣味的SO2氣體,該氣體能使品紅溶液褪色。能與BaCl2溶液反應,生成白色BaSO3沉淀,該沉淀溶于鹽酸,生成無色有刺激性氣味的SO2氣體。

(7)CO23:能與BaCl2溶液反應,生成白色的BaCO3沉淀,該沉淀溶于硝酸(或鹽酸),生成無色無味、能使澄清石灰水變渾濁的CO2氣體。

(8)HCO3:取含HCO3鹽溶液煮沸,放出無色無味CO2氣體,氣體能使澄清石灰水變渾濁。或向HCO3鹽酸溶液里加入稀MgSO4溶液,無現象,加熱煮沸,有白色沉淀MgCO3生成,同時放出CO2氣體。

(9)NO3:濃溶液或晶體中加入銅片、濃硫酸加熱,放出紅棕色氣體。

(二)分離、提純和溶液配制等實驗技能

1.分離與提純的基本操作

過濾(溶液洗滌)

溶物與不溶物的分離

粗鹽提純

一貼二低三靠;加水洗滌溶液除去吸附的離子

結晶(重結晶)

固體、液體分離溶解性不同的固體可溶物分離

食鹽溶液的蒸發結晶,KNO3和NaCl混合物的分離

加熱時不斷用玻璃棒攪拌防止濺出,有較多固體析出時撤燈用余熱將溶液蒸干

蒸餾、分餾

沸點不同的液體混合物分離

石油中各餾分的分離,乙醇、乙酸、乙酸乙酯混合物中分離出乙酸乙酯

蒸餾燒瓶要墊石棉網,內部加碎瓷片,溫度計水銀球放在支管口略下的位置,冷卻水和蒸氣逆向

萃取、分液

兩種互溶液體的分離、兩種不互溶液體的分離

用CCl4從碘水中分離出碘

分液漏斗裝液不超過容積的3/4;兩手握漏斗、倒轉、用力振蕩、反復,靜置分層,分液

洗氣

氣氣分離(雜質氣體與試劑反應)

飽和食鹽水除去Cl2中的HCl;溴水除去CH4中的C2H2

混合氣通過洗氣瓶,長進短出

滲析

膠體與溶液中溶質的分離

除去淀粉膠體中的NaCl

混合物裝入半透膜袋中浸入蒸餾水中適當時間

加熱

雜質發生反應

除Na2CO3中

NaHCO3;除去MnO2中的C

玻璃棒攪拌使受熱均勻

升華

分離易升華的物質

碘、萘等的提純

鹽析

膠體從混合物中分離

硬脂酸鈉溶液中加入食鹽細粒;蛋清中加入飽和(NH4)2SO4

離子交換

溶液中離子從液體中分離

軟化

磺化媒軟化硬水

2.常見物質分離提純歸納

混合物,括號內為雜質

所用試劑

分離方法

NaOH(Na2CO3)

Ca(OH)2

溶解、加試劑、過濾

NaHCO3(Na2CO3)

CO2

溶解、通入足量試劑、蒸發

Na2CO3(NaHCO3)

加熱

NaCl(Na2CO3、NaHCO3)

HCl

加入足量試劑,蒸發

CO2(HCl、SO2)

飽和Na2CO3溶液

洗氣

CO(CO2)

NaOH

洗氣

CO2(CO)

CuO

加熱

O2(CO2)

Na2O2

足量試劑充分反應

NaCl(NH4Cl)

加熱

KI(I2)

CCl4

加熱升華或加試劑萃取

Cl2(HCl)

飽和NaCl溶液

洗氣

KNO3(NaCl)

H2O

重結晶過濾

Fe2+(Fe3+)

過濾

Fe3+(Fe2+)

H2O2

加入足量試劑

SiO2(CaCO3、CaO)

HCl

過濾

烷(烯炔)

溴水

洗氣

氣態烷、烯、炔(H2S、CO2、SO2)

NaOH溶液

洗氣

苯(甲苯)

KMnO4酸性溶液

分液

苯(苯磺酸)

NaOH溶液

分液

溴苯(溴)

NaOH溶液

分液

甲苯(乙醛)

水

分液

甲苯(苯酚)

NaOH溶液

分液

苯酚(苯)

NaOH溶液、CO2

加NaOH溶液分液,取水層通入過量CO2,分液

溴乙烷(乙醇)

水

分液

續表

混合物,括號內為雜質

所用試劑

分離方法

乙醇(水)

CaO

蒸餾

乙醇(NaCl)

蒸餾

乙酸(甲酸)

醋酸鈉晶體

蒸餾

乙酸乙酯(乙酸、乙醇)

飽和Na2CO3溶液

分液

硬脂酸鈉溶液(NaCl)

半透膜

滲析

硬脂酸鈉溶液(甘油)

NaCl粉末

鹽析、過濾

蛋白質(飽和硫酸銨溶液)

半透膜

滲析

硝基苯(硝酸)

NaOH溶液

分液

淀粉溶液(NaCl)

半透膜

滲析

甲烷(H2S)

NaOH溶液或CuSO4溶液

洗氣

3.化學灼傷的急救措施

灼燒物質

急救措施

各種酸(濃硫酸、硝酸、冰醋酸等)

立即用水沖洗,接著用3%~5%的碳酸氫鈉溶液中和,最后用水清洗,必要時涂上甘油。如果出現水泡,應涂上紫藥水。當皮膚沾上濃硫酸時,切忌用水沖洗,以免硫酸水合時放熱而加重傷勢,正確處理方法是先用干棉布吸去濃硫酸,再用流水沖洗后處理方法同上。

氫氟酸

先立即用流水長時間沖洗(15~30 min),然后用3%~5%碳酸氫鈉溶液濕敷,再涂上33%的氧化鎂甘油糊劑或敷上1%的氫化可的松軟膏。

各種堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水等)

先用大量水沖洗,然后涂上2%的硼酸或2%的醋酸。

溴

先用大量水沖洗,再用1體積氨水(22.5%)、1體積松節油和10體積酒精(95%)的混合液涂敷。

磷

立即用水沖洗,再用3%~5%的碳酸氫鈉溶液浸泡,以中和生成的磷酸。然后用2%的硫酸銅溶液沖洗,使磷轉化為難溶的磷化銅。再用水沖洗殘留的硫酸銅溶液,最后按灼燒傷處理。切不可使傷口暴露在空氣中或用油脂類涂敷。

酚

用浸了甘油或酒精的棉球抹去污物,再用清水沖洗干凈,最后再用硫酸鈉飽和溶液濕敷。也可用4體積酒精(75%)和1體積0.5 mol?L-1的氯化鐵溶液組成的混合液洗。不可用熱水沖洗污物,否則會加重損傷。

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