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        例談化學(xué)實(shí)驗(yàn)中添加劑的作用

        2012-08-15 00:54:11李有忠
        科技視界 2012年13期
        關(guān)鍵詞:強(qiáng)酸溶解度水解

        李有忠

        (定西市安定區(qū)西鞏驛中學(xué) 甘肅 定西 743021)

        在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,常需要在原有物質(zhì)中添加一種或兩種其他物質(zhì),他們所起的作用在學(xué)術(shù)界是一個(gè)長期討論爭鳴的問題。本人結(jié)合具體教學(xué)實(shí)踐,就此問題談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

        1 加快反應(yīng)速率

        實(shí)驗(yàn)室用純鋅與稀H2SO4(或鹽酸)反應(yīng)制取氫氣是,由于產(chǎn)生的氫氣形成微小的氣泡,附著在鋅粒表面,阻礙了Zn與H+的接觸,使反應(yīng)速率減慢。為了加快化學(xué)反應(yīng)速率,在反應(yīng)溶液中添加少量CuSO4溶液,Zn置換出Cu并附著在鋅粒上,這樣Zn、Cu和H2SO4構(gòu)成了微電池。其電極反應(yīng)是:負(fù)極:(Zn)Zn-2e=Zn2+正極:(Cu)2H++2e=H2↑,此時(shí)H2在Cu表面逸出,故加快了化學(xué)反應(yīng)速率。

        在實(shí)驗(yàn)室中測定水的組成,采用電解水的方法。水是極弱電解質(zhì),不宜導(dǎo)電,如果在純水中通入電流,一般條件下,難發(fā)生電解作用,如果在水中加入一種含氧酸(如H2SO4)或含氧酸的活潑金屬鹽(Na2SO4、KNO3)或可溶性強(qiáng)堿(如KOH、NaOH)等,會(huì)增強(qiáng)導(dǎo)電性,電解效果更加明顯。兩級產(chǎn)物是H2和O2。電解反應(yīng)是:

        陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:2H++2e-=H2↑

        2 減慢化學(xué)反應(yīng)速率

        實(shí)驗(yàn)室用電石與水反應(yīng)制取C2H2,反應(yīng)速率很快,為了減慢其化學(xué)反應(yīng)速率,以達(dá)到便于操作的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,可用飽和食鹽水代替水,以減少單位時(shí)間內(nèi)水分子與電石表面的碰撞次數(shù),這里食鹽作為添加物質(zhì),對水與電石的反應(yīng)起到了一定阻礙作用,因而減慢了化學(xué)反應(yīng)速率。

        3 降低反應(yīng)溫度

        (1)加熱KCIO3制取O2只有給純KCIO3加熱到較高溫度(400℃左右)才有氧氣放出。當(dāng)在氯酸鉀中加入少量MnO2在這里起催化作用降低了反應(yīng)所需活化能,增加了活化分子的百分?jǐn)?shù),化學(xué)反應(yīng)速度加快。

        (2)Zn(或Mg)和I2在加熱條件下,可合成ZnI2(或MgI2)常溫下不反應(yīng);但在常溫時(shí),如果向Zn和I2混合物滴加水即可反應(yīng),水起到催化作用。

        4 除干擾

        在檢驗(yàn)或鑒別物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中,往往有一些雜質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)效果,須添加試劑除去干擾物質(zhì)。例如:的檢驗(yàn);常受到Ag+、等離子的干擾,因?yàn)樗鼈兛膳c加入試劑中Ba2+可結(jié)合成BaCO3、BaSO3、Ba3(PO4)2的沉淀,因此在檢驗(yàn)時(shí),它先除去以上干擾離子,先將待檢驗(yàn)溶液用鹽酸酸化,如果原溶液中混入Ag+生成氯化銀沉淀而除去(Ag++Cl-=AgCl↓),如有可與強(qiáng)酸反應(yīng)生成氣體而除去,而條件下不能與Ba2+生成沉淀。后取溶液加BaCl2溶液生成白色沉淀,證明含離子方程式。

        鹵素離子(Cl-、Br-、I-﹚的檢驗(yàn),也會(huì)受到等的干擾,在加AgNO3溶液生產(chǎn)白色沉淀后,再加稀HNO沉淀不溶解,證明含Cl-、Br-或I-,因?yàn)?在強(qiáng)酸環(huán)境下,會(huì)變成CO2氣體。其離子方程式是:2H+=CO2↑+H2O。

        5 防止試劑水解

        酸制成的強(qiáng)酸弱堿鹽或強(qiáng)堿弱酸鹽,由于有弱離子存在,常會(huì)發(fā)生水解,而使溶液變得渾濁,導(dǎo)致所配置試劑減效。為得到澄清溶液,需要在所配溶液中添加相應(yīng)的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液來仰制弱離子的水解。例如在配制Fe2(SO4)3的溶液時(shí),F(xiàn)e3+發(fā)生如下水解反應(yīng):Fe3++3H2O≒Fe(OH)3+3H+。當(dāng)加H2SO4時(shí),可使水解平衡向左移動(dòng),避免了渾濁現(xiàn)象。

        6 防止試劑氧化

        某些陽離子具有還原性,在溶液中易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)。在配制某鹽溶液時(shí)需加入與該陽離子對應(yīng)的還原劑。例如配制FeSO4溶液,需在配制好的溶液中加入少量鐵粉,F(xiàn)e3++2Fe=3Fe2+,抑制Fe2+被氧化成Fe3+。

        7 增大物質(zhì)的溶解度

        碘在水中的溶解度很小,25℃時(shí)1L水中只溶0.3g碘,形成很稀的溶液,但在通常使用時(shí)需要較高濃度的碘水。為此可向水中加少量KI晶體,再加碘晶體。碘在含I-的水中溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水中的溶解度,原因是:I2+I-=I3-。

        8 增強(qiáng)試劑的氧化性

        如常用的酸性KMnO4溶液,在配制時(shí)為了增強(qiáng)其氧化性而加入了一些酸溶液,一般加少量H2SO4。因?yàn)镸nO4-在強(qiáng)酸環(huán)境中,活性最強(qiáng)。

        總之添加劑的研制方法、利用是現(xiàn)代科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的必要手段,經(jīng)濟(jì)、高效、無污染的添加劑是現(xiàn)代工業(yè)、化工發(fā)展的必然要求。

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