绚丽的色彩变化、难得的审美享受——也谈对铝和硝酸、硫酸反应的研究

看了 2 0 0 1年第 12期《化学教育》上发表的“铝与酸、碱反应的实验探索及理论研究”一文后 ,我认为该文作者关于铝和浓、稀硝酸及稀硫酸在常温下作用情况的表述欠慎重。我在该问题的实验研究中所看到的事实和得出的结论与该文有很大的出入 ,即铝表面的氧化膜即使不除去 ,常温下 ,它也能和浓、稀硝酸及浓、稀硫酸起反应 ,直至铝全部消耗完为止 ;不仅如此 ,铝和浓、稀硝酸在常温下作用时 ,还会展现出绚丽的色彩变化 ,让人感受到极为难得的审美享受。这一情况不仅完全出乎我的预料 ,也和许多大学无机化学教科书及工具书对铝的性质的叙述相矛…     

镁铝原电池数字化实验的意外——再探铝与碱性溶液的反应

用电压传感器测得使用铝、镁作电极,氢氧化钠溶液或氨水作电解质的原电池,在放电过程中存在电极极性翻转现象,说明铝片不仅能与强碱反应,也能与氨水反应。该结论和铝片和氨水反应的试管实验的结果一致。换用碳酸钠溶液作电解质的原电池不存在电极极性翻转现象;结合试管实验中铝片与碳酸钠溶液反应的产物分析,发现有难溶于水的碱式碳酸钠铝生成,推测其覆盖在铝片表面,避免了电极极性翻转。     

新的磷矿溶解法测磷

磷矿分析一般用盐酸、硝酸或王水加热溶矿,然后用重量法、容量法或比色法测定磷含量。据有些文章报导,对于某些磷矿,用盐酸或硝酸溶解,磷不能定量溶出。通常用浓酸溶矿需要长时间加热以驱除过量酸,致酸蒸汽严重污染环境。本文提出硝酸铝-柠檬酸稀溶液作为磷矿的特效溶剂,它既能快速把磷份定量溶出,又无毒气污染,且多余的溶剂对以后分析无干扰。试验证明,溶矿后能方便地应用钼酸喹啉重量法或磷钒钼黄比色法测磷。     

硝酸与石蕊试液反应本质的质疑

硝酸与石蕊试液的反应曾经是高中化学教材中硝酸的性质实验之一,此内容也多次在高中生近年来的化学试题中出现,而硝酸与石蕊试液的作用情况比较复杂,其一是石蕊试液与稀硝酸和浓硝酸的反应现象不相同;其二是在不同温度下石蕊试液与浓硝酸反应的现象也不完全相同。室温下将紫色石蕊试液滴人稀硝酸中,溶液立即变为红色,微热之,无明显变化发生;而室温下将紫色石蕊试液滴人浓硝酸中,溶液的颜色会由红色变为橙色,最后变为黄绿色,并伴随有大量红棕色气体产生。对此实验现象,有的教师解释为浓硝酸具有强氧化性,石蕊试液与浓硝酸作用时发生了氧化还原反应,逸出的红棕色气体是浓硝酸的还原产物二氧化氮。而稀硝酸的氧化性弱于浓硝酸,在此仅表现出酸性,因而只能使紫色石蕊试液变红。浓硝酸与石蕊试液作用是否主要发生的是氧化还原反应？黄绿色产物是什么物质？针对上述疑问,我们进行了反复研究,大量实验事实说明,浓硝酸与石蕊试液在发生酸色反应后,主要发生的是硝化反应,同时伴随有硝酸的分解反应,二者发生氧化还原反应的可能性很小。     

1995年全国化学竞赛试题

某橙黄色粉末状固体A,放入稀硝酸中加热,可以看到在无色溶液B中产生一种棕黑色沉淀C。取出无色溶液通入硫化氢气体,有黑色沉淀D析出,此沉淀用水洗净后放入过氧化氢溶液中摇荡,会见到渐渐转变为白色沉淀E;这种白色沉淀可溶于过量氢氧化钠溶液而成为无色溶液,在其中通入氯气有棕黑色沉淀生成,这种棕黑色沉淀和上述沉淀C有相同性质:与浓盐酸作用会产生黄绿色气体;在稀硝酸中与硫酸锰稀溶液作用会生成紫红色溶液。     

铝与盐酸及铁与硫酸反应现象的澄清

铝箔和盐酸反应时,盐酸中产生的大量灰色悬浊物被误认为是硅,实际是铝。铁片置于稀硫酸中表面立即变黑,该黑色物质被识认为是碳,实际是铁。     

铝和水反应实验的改进

从铝的电极电势可知,理论上铝能和水反应产生氢气;同时,汞齐化的铝片在潮湿的空气中可与氧气发生反应。基于以上原理,笔者改进并设计了铝和水反应的连续实验。     

综合化学实验：5-溴-1-甲基芦竹碱衍生物的制备和表征

设计了题为“5-溴-1-甲基芦竹碱衍生物制备和表征”的综合实验,以5-溴吲哚为原料,经Hofmann烷基化反应和Mannich反应成功制备重要中间体5-溴-1-甲基芦竹碱,然后与不同的酸反应制备系列5-溴-1-甲基芦竹碱衍生物。结合化合物合成及表征,既能提高学生的综合实验能力,又能培养其对科学研究的兴趣和创新探索的精神。     

铝与碱溶液反应的实验研究

铝与氢氧化钠溶液反应一直以来都是教学的难点,从定量角度证明了该反应的氧化剂,并解释了氢氧根离子在反应中的作用。在此基础上,结合实验表现出的铝与不同碱溶液反应的差异,进一步探讨了几种阳离子对铝与碱溶液反应的影响。     

硝酸和铜反应实验的改进

硝酸和铜反应的演示实验和学生实验的常规做法都会逸出大量的一氧化氮和二氧化氮,严重影响师生的身体健康,为此,我们对该实验进行了如下改进：１实验装置及药品将干燥管下端接一直导管插入锥形瓶中组装成如图所示的装置。２操作步骤和现象（１）浓硝酸和铜反应向锥形瓶中加入约１５ｍＬ浓硝酸,打开止水夹Ａ、Ｂ,用洗耳球将酸液压入干燥管内至浸没铜片,随即关闭Ａ。反应迅速进行,干燥管内产生大量红棕色气体,液体同时变蓝。实验完成后,从碱液中取出导管,打开Ａ,使液体流回锥形瓶,反应停止。关闭Ａ、Ｂ,避免二氧化氮逸出。（２）…     

硝酸与铝直接制取氢气实验的设计与研究

对硝酸与铝直接制取氢气的实验进行了设计与研究。实验发现,室温下一定浓度的稀硝酸与经去膜并用氯化汞溶液处理过的铝箔作用可产生氢气。进一步研究显示硝酸的最高浓度为1.6 mol/L,产生氢气最快时的硝酸浓度为0.07 mol/L;未经氯化汞溶液处理过的铝箔与稀硝酸作用几乎检测不到氢气的产生。     

硝酸与铜反应实验的改进

对硝酸与铜反应的实验进行了改进,详细介绍了实验装置及实验步骤,改进后的实验能观察到NO气体是无色的,验证了其性质,并对产生的气体进行了合理处理,使其不再逸出。     

1999年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题分析

第一题（12分）12.0g含2种化合物（由常见元素组成）的近白色固体溶于过童盐酸,释放出2.94L气体（标准状态）。气体密度为同温度下空气密度的1.52倍;剩余的不溶性残渣含氧53.2%,既不溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出2种化学物质的化学式。     

问题引领下探究Vc泡腾片的课例实录与体会

利用Vc泡腾片与水反应创设情境,引发一系列学生想要探究的问题;教师引领学生共同分析问题,用实验的方法逐一揭示现象背后的本质。通过对核心问题“Vc泡腾片溶于水产生的气体是什么?为什么会产生二氧化碳气体?”的解决,学生在主动探究中重新认识了氧气、二氧化碳和酸的性质,思维能力和学习能力得到进一步提升,同时能感受到化学的魅力,感受到生活因化学而精彩。     

脱铝MCM-49分子筛的结构、酸性及苯与丙烯液相烷基化催化性能研究

采用硝酸回流和水蒸气两种处理方法对用动态水热法合成的纳米MCM-49分子筛进行脱铝改性. 用XRD、氮气吸附-脱附、NH3-TPD、FTIR和NMR等技术进行了表征, 并考察了脱铝前后MCM-49分子筛在苯与丙烯液相烷基化反应中的催化性能. 27Al核磁共振谱表明, 硝酸回流和水蒸气处理能有效地脱除MCM-49分子筛的部分骨架铝和非骨架铝. NH3-TPD和FTIR表征结果表明, 脱铝降低了MCM-49分子筛的Brönsted酸和Lewis酸的酸量. 硝酸脱铝未改变分子筛的酸强度分布, 而在600 ℃水蒸气脱铝则造成酸强度的降低. 实验条件下, MCM-49分子筛的丙烯转化率为99.5%, 异丙苯的选择性为73.6%. 脱铝改性降低了烷基化反应活性和异丙苯的选择性, 提高了收率. 与脱铝前MCM-49分子筛相比, 常温下经硝酸处理5 h的脱铝MCM-49分子筛在保持催化活性相当的情况下, 异丙苯收率提高了5.3%.     

铜与稀、浓硝酸反应演示实验的改进

全日制普通高级中学教科书(试验修订本·选修)第二册第12页,铜与稀、浓硝酸反应的演示实验,在试管中加入硝酸后再用无色塑料袋将试管口罩上并系紧。这期间时间间隙短,气体易外泄而引起污染教室空气,且实验完成后处理袋内的气体过程中仍会造成污染,为此,我们对该实验进行了以下改进。仪器:A、B为相同型号的具支试管和普通试管,C为2 0mL塑料注射器,内装10mL饱和氢氧化钠溶液,D为2 0mL玻璃注射器,内装10mL空气。操作及实验现象:向具支试管中加入1mL～2mL浓硝酸,当红棕色二氧化氮升至将近支管口2cm处时向上将铜丝刚好提离浓硝酸液面,此时,铜…     

铅与硝酸反应及影响因素

铅与硝酸的反应比较复杂,在无机化学教材和相关资料中对铅与硝酸反应的阐述不一致,这将不利于学生在无机化学学习中对铅的基本性质的掌握。针对无机化学教材中存在的问题,本文通过大量实验探究了铅与硝酸反应的条件以及硝酸浓度、反应温度、反应时间等对铅与硝酸反应的影响,并考查了硝酸铅在不同浓度硝酸中溶解度的变化,利用红外光谱(IR)和X射线粉末衍射(XRD)对铅与浓硝酸的反应产物进行了表征,明确了铅易溶于稀硝酸而在浓硝酸中溶解度小的实质。     

碳氫化合物的自动氧化——Ⅳ.氫氧化鈉在異丙苯氧化中的作用

1.实验证明,氢氧化钠对异丙苯过氧化氢具强分解能力,因而支持前文提出的,在氢氧化钠或异丙苯过氧化氢钠盐存在下,异丙苯氧化的初期快速吸氧是由于碱对异丙苯过氧化氢作用,产生自由基而引起反应链。 2.在氢氧化钠存在下,异丙苯氧化过程分为两个阶段。在第一阶段,快速吸氧伴以氢氧化钠的大量消耗;在第二阶段,较慢吸氧伴以很少的氢氧化钠消耗。 3.分离和鉴定氢氧化钠催化分解异丙苯过氧化氢的产物,其中含18％酸性产物,主要为苯甲酸、甲酸和碳酸。碱将这些酸变化为钠盐,从而减少异丙苯过氧化氢酸分解产物链抑制剂苯酚的生成,使氧化可继续以较高速率进行。 4.曾观察以上各酸的钠盐对异丙苯氧化过程的影响。虽然独立实验显示这些盐并不分解异丙苯过氧化氢,因而可以孰为弄丙苯过氧化氢的碱分解酸性产物,经形成钠盐后,对氧化过程并无显著作用,但在氧化实验中,这些盐确以不同程度消除或缩短誘导期和自动催化期,表现对链引发过程的影响。     

读者园地

问:常用无机酸浓度有什么表示方法?答:为使浓度的表述能符合国际单位制的原则和要求,特作如下建议:1.对实验室常用的浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸等,应按规定用密度表示,例如浓盐酸应写作盐酸(ρ/1.19 g·mL-1);浓硝酸应写作硝酸(ρ/1.42 g·mL-1);浓硫酸应写作硫酸(ρ/1.84 g·mL-1)。有人将浓盐酸写作“36%V/V”,这种表述不准确,密度为1.19 g·mL-1的盐酸的质量分数为38%,而不是%(V/V)。已明文规定不再使用“%(V/V)”或%(m/m)的表示方法。2.用浓酸配制成稀酸的浓度表示方法有两种,①用浓酸与水的体积比;②用“B的物质的量浓度”表示。例如…     

巧用滴瓶设计系列化学实验

利用常见化学仪器滴瓶设计系列化学实验——钠与乙醇反应、铝与NaOH溶液反应、铜与浓、稀硝酸反应以及铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀等, 改进后的实验装置简约, 便于携带, 易于操作, 现象明显, 无污染, 也为教学赢得时间。