专题04 化学反应原理（一）-【实验攻略】备战2025年高考化学教材重点实验清单一遍过

专题04 化学反应原理（一） 目 录 实验1 化学反应的吸热和放热现象 实验2 中和反应反应热的测定 实验3 原电池的工作原理 实验4 电解池的工作原理 实验5 简单的电镀实验 实验6 制作简单的燃料电池 实验7 铁钉的吸氧腐蚀实验 实验8 牺牲阳极法实验 实验1 化学反应的吸热和放热现象 1.放热反应 实验装置 实验原理 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ △H＜0 实验用品 2mol/L 的盐酸、镁条；温度计、试管、砂纸。 实验步骤 在一支试管中加入 2 mL 2mol/L 的盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条。观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化。 实验现象 试管中有产生，试管壁，溶液的温度。 实验结论 镁和盐酸的反应是反应。 2.吸热反应 实验装置 实验原理 Ba(OH)2 •8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O △H＞0 实验用品 Ba(OH)2 •8H2O 晶体、NH4Cl 晶体；烧杯、玻璃片（或小木板）、玻璃棒。 实验步骤 将20g Ba(OH)2 •8H2O 晶体研细后与10gNH4Cl 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 实验现象 有少许的气体产生；烧杯变，木片和烧杯底部。 实验结论 ①Ba(OH)2 •8H2O 晶体和 NH4Cl 晶体的反应是反应。②反应产生了。 1.正确判断吸、放热反应 ①化学反应总体遵循“分吸合放”规律，即大多数分解反应吸热，大多数化合反应放热，且化学反应中吸热反应占少数，所以务必记住常见的吸热反应。 ②放热反应或吸热反应必须属于化学变化，物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。如醋酸的电离虽然要吸热，但不能称为吸热反应，只能称为吸热过程；同样，水蒸气转变成液态水，也不能称为放热反应。 ③化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。不同化学反应发生的条件不同，有的常温下就可以发生，有的则需要加热，因此往往容易把在加热条件下进行的反应认为是吸热反应，而在常温下进行的反应认为是放热反应，其实两者之间无必然联系，常温下进行的反应可能是放热反应，如中和反应；也可能是吸热反应，如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应。加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如C＋CO2 == 2CO；也可能是放热反应，如C＋O2 == CO2。两者的区别是放热反应撤去热源后仍能进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。由上可见，反应吸热还是放热与反应条件无关，而是由反应物总能量与生成物总能量的高低决定的。 实验2 中和反应反应热的测定 1.实验装置 各部分仪器的作用： a．玻璃搅拌器的作用是。 b．隔热层的作用是。 c．温度计的作用是。 2.测定原理 环境温度不变时，根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。 计算公式：ΔH＝-cmΔt＝ c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1； n为生成H2O的物质的量。 【特别提醒】①中和热的测量中碱稍过量的原因是保证酸能完全反应，计算时应以不足的酸作为计算标准。 ②实验中使用的酸和碱不能是浓酸或浓碱，若用浓酸或浓碱，由于稀释过程中放出热量，会使测得的中和热数值偏高。 3.实验步骤 ①绝热装置组装 ②量取一定体积酸、碱溶液：量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液 ③测反应前酸碱液：测量混合前50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液的温度，取两温度平均值，记录为温度t1。 ④测混合酸碱液测反应时：将酸碱溶液迅速混合，用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录为温度t2。 ⑤重复2～3次实验：记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 ⑥求平均温度差(t终－t始) ⑦计算中和热ΔH。 【特别说明】❶为了保证盐酸完全被中和，采用的NaOH溶液；❷测量完盐酸的温度后，温度计应；❸酸碱溶液迅速混合。 4.实验数据处理 实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系温度 反应后体系温度 温度差 盐酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t1－t2)/℃ 1 25.0 25.2 25.1 28.5 3.4 2 24.9 25.1 25.0 28.3 3.3 3 25.6 25.4 25.5 29.0 3.5 设溶液的密度均为1 g·cm－3，中和后溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，则反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)＝4.18 J·g－1·℃－1×(50 g＋50 g)×℃≈1 421 J≈1.42 kJ。 那么生成1 mol H2O放出的热量为＝＝56.8 kJ。 5.误差分析 若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。求算出的中和热是否接近 kJ·mol－1，取决于溶液的浓度、溶液的体积及温度的变化。引起中和热测定有较大误差的因素主要有： ①溶液浓度不准确； ②溶液量取不准确； ③隔热较差； ④室温太低； ⑤温度未读取到最高点等。 中和热测定实验的注意事项 ①隔热关。如量热计保温层内隔热填充材料要填满，故泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温；盖板上的两孔只需要正好使温度计和环形玻璃棒通过即可；倒入NaOH溶液要迅速，尽可能减少实验过程中的热量损失。中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。 ②准确关。如配制溶液的浓度要准确；NaOH溶液要新制；量取溶液体积时读数要准确；对温度计的读数要读到最高点。为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。 ③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。 ④计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。 实验3 原电池的工作原理 实验装置 实验原理 锌片（负极）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）；铜片（正极）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）； 总反应：Cu2++Zn=Cu+Zn2+ 实验用品 ZnSO4溶液、CuSO4溶液；锌片、铜片、大烧杯、导线、电流表、盐桥。 实验步骤 如图4-1所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线接起来，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。 实验现象 有盐桥存在时，锌片表面逐渐失去光泽，铜片上逐渐覆盖一层光泽的亮红色物质，电流计指针偏转。没有盐桥时，电流计指针回零，锌片和铜片上均无变化。 实验结论 盐桥中的电解质将两个烧杯中的溶液连成一个通路，并使氧化反应和还原反应完全分开在两个不同的区域进行，避免了电流损耗。 实验说明 ①盐桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。 ②单液锌铜原电池实验，除了上述现象外，溶液的温度会略微升高，化学能转化为电能和热能。 以锌铜原电池为例 （1）反应原理 ①电子移动方向：锌逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从极经流入极。 ②离子移动方向：阴离子向极移动(如SO)，阳离子向极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在上冒出)。 ③电流方向：正极→导线→极→溶液→极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：(反应)。 正极(铜极)：(反应)。 总反应：。 （2）单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为能和能 化学能只转化为能 反应 区域 两极反应在区域 两极反应在区域 （3）双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含，移向正极，移向负极 ③盐桥的作用：a.导电：连接内电路，形成；b.平衡电荷，使原电池不断产生。c.隔离：使相互反应的物质。 实验4 电解池的工作原理 实验装置 实验原理 阴极：Cu2++2e-=Cu；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑；总反应：CuCl2Cu+Cl2↑ 实验用品 CuCl2溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U型管、直流电源、石墨电极 实验步骤 在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4-9），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。 实验现象 通电一段时间可观察到与电源极相连的碳棒附近有产生，并有，湿润的淀粉碘化钾试纸变，证明产生的气体是；与电源极相连的碳棒底部有覆盖。 实验结论 ①CuCl2溶液在电流作用下发生了变化，分解生成了。 ②电解过程中能转化为能。 ③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的过程 实验说明 （1）氯化铜溶液中存在的离子有，通电前这些离子在溶液中作自由运动。 （2）通电时在电场的作用下，溶液中自由运动的离子作定向运动，即趋向与电源极相连的碳棒，趋向与电源极相连的碳棒。 （3）在与电源极相连的碳棒上电子生成，在与电源极相连的碳棒上电子生成。 电解池的工作原理 （1）电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例) 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ （2）电解过程的三个流向 ①电子流向：电源极→电解池极；电解池的极→电源的极； ②离子流向：阳离子→电解池的极，阴离子→电解池的极。 ③电流方向：电源极→电解池极→溶液→电解池极→电源极。 实验5 简单的电镀实验 实验装置 实验原理 Fe作阴极：Cu2++2e-=Cu；Cu作阳极：Cu－2e-=Cu2+ 实验用品 烧杯、砂纸、导线、2～3 V的直流电源、电流表。 铁制镀件、铜片、电镀液(以CuSO4溶液为主配制)、1 mol·L－1 NaOH溶液、20%盐酸。 实验步骤 1.把铁制镀件用砂纸打磨干净，放入1 mol·L－1 NaOH溶液中除去油污， 然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中除锈，几分钟后取出，并用蒸馏水洗净。 2．把铁制镀件与2～3 V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源的正极相连(如图)。将两极平行浸入电镀液中，两极间距约5 cm， 5～10 min后取出，观察镀件表面发生的变化。 实验现象 通电一段时间可观察到铜片逐渐溶解，变薄；铁片表面覆盖一层红色物质。 实验结论 通过电解原理可以在金属表面镀上其它金属 实验说明 铜是活性电极，作阳极，失去电子生成铜离子进入电解质溶液，铜离子向阴极移动，在铁片表面得电子生成铜单质，。 实验6 制作简单的燃料电池 实验装置 实验原理 1.电解水： 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－；阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应式：2H2O2H2↑＋O2 2.氢氧燃料电池： 负极：2H2－4e－===4H＋；正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应式：2H2＋O2===2H2O 实验用品 仪器:U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)，3~6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。 药品:1 mol/L Na2SO4溶液、酚酞溶液。 实验步骤 1.电解水：在U形管中注入1 mol·L-1 Na2SO4溶液，再滴入2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接直流电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。 2.制作一个氢氧燃料电池：当电解水进行2 min后，打开K1，断开直流电源，将两根石墨棒用导线分别与电流表连接，闭合K2，观察现象。 实验现象 1.阳极产生气泡，阴极产生气泡，电极附近的溶液变红，阳极液面高。 2.电流表指针偏转。 实验结论 1.电解1 mol·L-1 Na2SO4溶液，阳极得到O2，阴极得到H2。 2.氢气与氧气反应由化学能转化为电能的过程可以实现。 1.用惰性电极电解硫酸钠溶液时，为何实质上是电解水? 2.用石墨电极电解硫酸钠溶液时，滴加酚酞有何现象? 3.本实验开始时电解水，为什么不直接电解蒸馏水而是电解1 mol·L-1 Na2SO4溶液? 4.本实验可使用哪些溶液代替 Na2SO4溶液实现电解水? 5.若设计甲烷碱性(KOH溶液)燃料电池，正、负极分别通入什么气体?写出电极反应式。 实验7 铁钉的吸氧腐蚀实验 实验装置 实验原理 （1）负极：2Fe－4e-=2Fe2+；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-；总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2； 后续反应：Fe(OH)2Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O （2）负极：Zn－2e-=Zn2+；正极：2H+2e-=H2；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验用品 铁钉、锌片、饱和食盐水、稀盐酸、CuSO4溶液、水；具支试管、橡皮塞、导管、试管。 实验步骤 （1）将经过酸洗涤除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入图4-21所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 （2）取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1-2滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释引起这种变化的原因。 实验现象 （1）几分钟后，导管末端的水柱液面上升，铁钉表面有锈迹产生 （2）滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率快 实验结论 （1）铁钉在中性的食盐水溶液中易发生吸氧腐蚀。（2）电化腐蚀比化学腐蚀快 实验说明 ①装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，装置的气密性必须良好，否则很难观察到导管末端的水柱高度变化。 ②Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快。 金属腐蚀的快慢比较 （1）在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的极＞原电池的极＞化学腐蚀＞原电池的极＞电解池的极。 （2）在不同溶液中，金属在中的腐蚀＞金属在中的腐蚀；金属在中的腐蚀＞金属在中的腐蚀。 （3）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越，腐蚀越。 实验8 牺牲阳极法实验 实验装置 实验原理 （1）锌电极：Zn－2e-=Zn2+；铁电极：2H++2e-=H2↑；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ （2）负极：Zn－2e-=Zn2+；正极：2H+2e-=H2；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验用品 K3[Fe(CN)6]溶液、酸化的3%NaCl溶液；Zn电极、锌皮、Fe电极、铜丝、铁钉、电压表、烧杯。 实验步骤 （1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图4-26所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。 （2）将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5-6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光。如图4-27(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养血中；如图4-27(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。 实验现象 （1） 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ （2）4-27(a)铁钉周围变红，图4-27(b)铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。 实验结论 （1）溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀。（2）铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀。 1.裹有锌皮的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌一端为负校（卧阳极），锌失去电子变成锌离子铁需为王极（阴极），氧气得到电子，性成氢氧根离子使该端溶液的碱性增强酚酞变红。 2.缠有铜丝的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。铁比铜活泼，铁一端为负极（阳极），铁失去电子变成铁离子，铁离子与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀；铜一端为正极（阴极），氧气得到电子，生成的氢氧根离子使该端溶液的碱性增强，酚酞变红。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 化学反应原理（一） 目 录 实验1 化学反应的吸热和放热现象 实验2 中和反应反应热的测定 实验3 原电池的工作原理 实验4 电解池的工作原理 实验5 简单的电镀实验 实验6 制作简单的燃料电池 实验7 铁钉的吸氧腐蚀实验 实验8 牺牲阳极法实验 实验1 化学反应的吸热和放热现象 1.放热反应 实验装置 实验原理 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ △H＜0 实验用品 2mol/L 的盐酸、镁条；温度计、试管、砂纸。 实验步骤 在一支试管中加入 2 mL 2mol/L 的盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条。观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化。 实验现象 试管中有大量气泡产生，试管壁发烫，溶液的温度升高。 实验结论 镁和盐酸的反应是放热反应。 2.吸热反应 实验装置 实验原理 Ba(OH)2 •8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O △H＞0 实验用品 Ba(OH)2 •8H2O 晶体、NH4Cl 晶体；烧杯、玻璃片（或小木板）、玻璃棒。 实验步骤 将20g Ba(OH)2 •8H2O 晶体研细后与10gNH4Cl 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 实验现象 有少许刺激性气味的气体产生；烧杯变凉，木片和烧杯底部粘接在一起。 实验结论 ①Ba(OH)2 •8H2O 晶体和 NH4Cl 晶体的反应是吸热反应。②反应产生了氨气。 1.正确判断吸、放热反应 ①化学反应总体遵循“分吸合放”规律，即大多数分解反应吸热，大多数化合反应放热，且化学反应中吸热反应占少数，所以务必记住常见的吸热反应。 ②放热反应或吸热反应必须属于化学变化，物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。如醋酸的电离虽然要吸热，但不能称为吸热反应，只能称为吸热过程；同样，水蒸气转变成液态水，也不能称为放热反应。 ③化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。不同化学反应发生的条件不同，有的常温下就可以发生，有的则需要加热，因此往往容易把在加热条件下进行的反应认为是吸热反应，而在常温下进行的反应认为是放热反应，其实两者之间无必然联系，常温下进行的反应可能是放热反应，如中和反应；也可能是吸热反应，如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应。加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如C＋CO2 == 2CO；也可能是放热反应，如C＋O2 == CO2。两者的区别是放热反应撤去热源后仍能进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。由上可见，反应吸热还是放热与反应条件无关，而是由反应物总能量与生成物总能量的高低决定的。 实验2 中和反应反应热的测定 1.实验装置 各部分仪器的作用： a．玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。 b．隔热层的作用是减少热量的散失。 c．温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。 2.测定原理 环境温度不变时，根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。 计算公式：ΔH＝-cmΔt＝－ c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1； n为生成H2O的物质的量。 【特别提醒】①中和热的测量中碱稍过量的原因是保证酸能完全反应，计算时应以不足的酸作为计算标准。 ②实验中使用的酸和碱不能是浓酸或浓碱，若用浓酸或浓碱，由于稀释过程中放出热量，会使测得的中和热数值偏高。 3.实验步骤 ①绝热装置组装 ②量取一定体积酸、碱稀溶液：量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液 ③测反应前酸碱液温度：测量混合前50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液的温度，取两温度平均值，记录为起始温度t1。 ④测混合酸碱液测反应时最高温度：将酸碱溶液迅速混合，用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录为终止温度t2。 ⑤重复2～3次实验：记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 ⑥求平均温度差(t终－t始) ⑦计算中和热ΔH。 【特别说明】❶为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液；❷测量完盐酸的温度后，温度计应冲洗干净并擦干；❸酸碱溶液一次迅速混合。 4.实验数据处理 实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系温度 反应后体系温度 温度差 盐酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t1－t2)/℃ 1 25.0 25.2 25.1 28.5 3.4 2 24.9 25.1 25.0 28.3 3.3 3 25.6 25.4 25.5 29.0 3.5 设溶液的密度均为1 g·cm－3，中和后溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，则反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)＝4.18 J·g－1·℃－1×(50 g＋50 g)×℃≈1 421 J≈1.42 kJ。 那么生成1 mol H2O放出的热量为＝＝56.8 kJ。 5.误差分析 若实验时有热量损失，所测中和热偏小，ΔH偏大。求算出的中和热是否接近 kJ·mol－1，取决于溶液的浓度、溶液的体积及温度的变化。引起中和热测定有较大误差的因素主要有： ①溶液浓度不准确； ②溶液量取不准确； ③隔热较差； ④室温太低； ⑤温度未读取到最高点等。 中和热测定实验的注意事项 ①隔热关。如量热计保温层内隔热填充材料要填满，故泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温；盖板上的两孔只需要正好使温度计和环形玻璃棒通过即可；倒入NaOH溶液要迅速，尽可能减少实验过程中的热量损失。中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快，热量损失大。 ②准确关。如配制溶液的浓度要准确；NaOH溶液要新制；量取溶液体积时读数要准确；对温度计的读数要读到最高点。为保证酸完全中和，采取的措施是若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量。 ③中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。 ④计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。 实验3 原电池的工作原理 实验装置 实验原理 锌片（负极）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）；铜片（正极）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）； 总反应：Cu2++Zn=Cu+Zn2+ 实验用品 ZnSO4溶液、CuSO4溶液；锌片、铜片、大烧杯、导线、电流表、盐桥。 实验步骤 如图4-1所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线接起来，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。 实验现象 有盐桥存在时，锌片表面逐渐失去光泽，铜片上逐渐覆盖一层光泽的亮红色物质，电流计指针偏转。没有盐桥时，电流计指针回零，锌片和铜片上均无变化。 实验结论 盐桥中的电解质将两个烧杯中的溶液连成一个通路，并使氧化反应和还原反应完全分开在两个不同的区域进行，避免了电流损耗。 实验说明 ①盐桥通常是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动。 ②单液锌铜原电池实验，除了上述现象外，溶液的温度会略微升高，化学能转化为电能和热能。 以锌铜原电池为例 （1）反应原理 ①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 ②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电流方向：正极→导线→负极→电解质溶液→正极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （2）单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 （3）双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.导电：连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。c.隔离：使相互反应的物质不接触。 实验4 电解池的工作原理 实验装置 实验原理 阴极：Cu2++2e-=Cu；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑；总反应：CuCl2Cu+Cl2↑ 实验用品 CuCl2溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U型管、直流电源、石墨电极 实验步骤 在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4-9），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。 实验现象 通电一段时间可观察到与电源正极相连的碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，证明产生的气体是氯气；与电源负极相连的碳棒底部有红色的固体覆盖。 实验结论 ①CuCl2溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2。 ②电解过程中电能转化为化学能。 ③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程 实验说明 （1）氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。 （2）通电时在电场的作用下，溶液中自由运动的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向与电源正极相连的碳棒，Cu2＋、H＋趋向与电源负极相连的碳棒。 （3）Cl－在与电源正极相连的碳棒上失电子生成Cl2，Cu2＋在与电源负极相连的碳棒上得电子生成Cu。 电解池的工作原理 （1）电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例) 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ （2）电解过程的三个流向 ①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； ②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 ③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。 实验5 简单的电镀实验 实验装置 实验原理 Fe作阴极：Cu2++2e-=Cu；Cu作阳极：Cu－2e-=Cu2+ 实验用品 烧杯、砂纸、导线、2～3 V的直流电源、电流表。 铁制镀件、铜片、电镀液(以CuSO4溶液为主配制)、1 mol·L－1 NaOH溶液、20%盐酸。 实验步骤 1.把铁制镀件用砂纸打磨干净，放入1 mol·L－1 NaOH溶液中除去油污， 然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中除锈，几分钟后取出，并用蒸馏水洗净。 2．把铁制镀件与2～3 V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源的正极相连(如图)。将两极平行浸入电镀液中，两极间距约5 cm， 5～10 min后取出，观察镀件表面发生的变化。 实验现象 通电一段时间可观察到铜片逐渐溶解，变薄；铁片表面覆盖一层红色物质。 实验结论 通过电解原理可以在金属表面镀上其它金属 实验说明 铜是活性电极，作阳极，失去电子生成铜离子进入电解质溶液，铜离子向阴极移动，在铁片表面得电子生成铜单质，。 实验6 制作简单的燃料电池 实验装置 实验原理 1.电解水： 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－；阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应式：2H2O2H2↑＋O2 2.氢氧燃料电池： 负极：2H2－4e－===4H＋；正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应式：2H2＋O2===2H2O 实验用品 仪器:U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)，3~6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。 药品:1 mol/L Na2SO4溶液、酚酞溶液。 实验步骤 1.电解水：在U形管中注入1 mol·L-1 Na2SO4溶液，再滴入2滴酚酞溶液。在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接直流电源。闭合K1，接通直流电源开始电解，观察现象。 2.制作一个氢氧燃料电池：当电解水进行2 min后，打开K1，断开直流电源，将两根石墨棒用导线分别与电流表连接，闭合K2，观察现象。 实验现象 1.阳极产生气泡，阴极产生气泡，电极附近的溶液变红，阳极液面高。 2.电流表指针偏转。 实验结论 1.电解1 mol·L-1 Na2SO4溶液，阳极得到O2，阴极得到H2。 2.氢气与氧气反应由化学能转化为电能的过程可以实现。 1.用惰性电极电解硫酸钠溶液时，为何实质上是电解水? 参考答案：用惰性电极电解硫酸钠溶液时，阳离子放电顺序为H+>Na+，H+在阴极得电子生成氢气，而阴离子放电顺序为OH->SO42-，OH-在阳极上失电子生成O2，故实际是水的电解。 2.用石墨电极电解硫酸钠溶液时，滴加酚酞有何现象? 参考答案：用石墨电极电解硫酸钠溶液时，阴极是水电离出的H+放电生成氢气，电极附近剩余OH-，阴极溶液呈碱性，使酚酞变红。 3.本实验开始时电解水，为什么不直接电解蒸馏水而是电解1 mol·L-1 Na2SO4溶液? 参考答案：蒸馏水中离子浓度极小，导电能力很差，电解产生气体的速率极小;使用1 mol·L-1 Na2SO4溶液，增大溶液中离子的浓度以增强溶液的导电性，并且Na+和SO42-均不参与电极反应，实质还是电解水。 4.本实验可使用哪些溶液代替 Na2SO4溶液实现电解水? 参考答案：用惰性电极电解强碱溶液(如NaOH溶液)、无机含氧酸溶液(如稀硫酸)、活泼金属的含氧酸盐溶液(如KNO3溶液)等，其本质都是电解水。 5.若设计甲烷碱性(KOH溶液)燃料电池，正、负极分别通入什么气体?写出电极反应式。 参考答案：负极通入甲烷，电极反应式:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;正极通入氧气，电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-。 实验7 铁钉的吸氧腐蚀实验 实验装置 实验原理 （1）负极：2Fe－4e-=2Fe2+；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-；总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2； 后续反应：Fe(OH)2Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O （2）负极：Zn－2e-=Zn2+；正极：2H+2e-=H2；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验用品 铁钉、锌片、饱和食盐水、稀盐酸、CuSO4溶液、水；具支试管、橡皮塞、导管、试管。 实验步骤 （1）将经过酸洗涤除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入图4-21所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化，解释引起这种变化的原因。 （2）取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然后，向其中一支试管中滴加1-2滴硫酸铜溶液，再观察现象。解释引起这种变化的原因。 实验现象 （1）几分钟后，导管末端的水柱液面上升，铁钉表面有锈迹产生 （2）滴有硫酸铜溶液的试管中产生气泡的速率快 实验结论 （1）铁钉在中性的食盐水溶液中易发生吸氧腐蚀。（2）电化腐蚀比化学腐蚀快 实验说明 ①装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，铁钉发生吸氧腐蚀，装置的气密性必须良好，否则很难观察到导管末端的水柱高度变化。 ②Zn与CuSO4反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，形成电化学腐蚀，速率更快。 金属腐蚀的快慢比较 （1）在同一种电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序是电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。 （2）在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀＞金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀。 （3）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。 实验8 牺牲阳极法实验 实验装置 实验原理 （1）锌电极：Zn－2e-=Zn2+；铁电极：2H++2e-=H2↑；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑ （2）负极：Zn－2e-=Zn2+；正极：2H+2e-=H2；总反应：Zn+2H+=Zn2++H2 实验用品 K3[Fe(CN)6]溶液、酸化的3%NaCl溶液；Zn电极、锌皮、Fe电极、铜丝、铁钉、电压表、烧杯。 实验步骤 （1）以Fe作保护电极，Zn作辅助电极，以经过酸化的3%NaCl溶液作电解质溶液，按图4-26所示连接装置。观察电流表指针的变化，以及烧杯中两个电极附近发生的现象。过一段时间，用胶头滴管从Fe电极区域取少量溶液于试管中，再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，观察试管中溶液颜色的变化。 （2）将1g琼脂加入250mL烧杯中，再加入50mL饱和食盐水和150mL水。搅拌、加热煮沸，使琼脂溶解。稍冷后，趁热把琼脂溶液分别倒入两个培养皿中，各滴入5-6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均匀。取两个2~3cm长的铁钉，用砂纸擦光。如图4-27(a)所示，将裹有锌皮的铁钉放入上述的一个培养血中；如图4-27(b)所示，将缠有铜丝的铁钉放入另一个培养皿中。观察并解释实验现象。 实验现象 （1） 实验装置 电流表 阳极(负极区) 阴极(正极区) 现象 指针偏转 Zn溶解 有气泡产生，无蓝色沉淀生成 有关反应 — Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ （2）4-27(a)铁钉周围变红，图4-27(b)铁钉周围生成蓝色沉淀，铜丝周围变红。 实验结论 （1）溶液中不含Fe2＋，铁作正极未被腐蚀。（2）铁作为负极时易腐蚀，作为正极时未腐蚀。 1.裹有锌皮的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌一端为负校（卧阳极），锌失去电子变成锌离子铁需为王极（阴极），氧气得到电子，性成氢氧根离子使该端溶液的碱性增强酚酞变红。 2.缠有铜丝的铁钉在食盐的琼脂溶液中形成腐蚀电池，属于吸氧腐蚀。铁比铜活泼，铁一端为负极（阳极），铁失去电子变成铁离子，铁离子与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀；铜一端为正极（阴极），氧气得到电子，生成的氢氧根离子使该端溶液的碱性增强，酚酞变红。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$