(2)不宜用濃硫酸生產二氧化碳和二氧化硫。前者微溶產生硫酸鈣,阻礙反應進壹步進行,後者氫離子濃度太低,導致速率低。
(3)酸性廢氣可用堿性石灰、石灰乳或強堿溶液吸收,壹般不需要石灰水,因為氫氧化鈣是微溶物質,石灰水中氫氧化鈣的量有限。
(4)品紅、石蕊等指示劑壹般只用於驗證物質的性質,不作為吸收劑。比如二氧化硫的存在可以根據品紅的褪色來證明,吸收二氧化硫的壹般是酸性高錳酸鉀溶液或者強堿溶液。
在計劃實驗設計時,必須遵循壹些原則。具體來說:
第壹,科學原理。這是實驗設計的第壹原則。是指所設計的實驗的原理、操作順序和操作方法,必須符合化學理論知識和化學實驗方法學。比如驗證氯酸鉀(KClO3)中是否存在氯,就不應該采用將其溶於水再加入AgNO3溶液的方法,因為KClO3中不存在Cl-。相反,固體應該首先與MnO2 _ 2混合,然後冷卻,然後將固體溶解在水中。應在上清液中滴加少量AgNO3 _ 3,看到白色現象,再加入稀硝酸,沈澱不溶解而溶解,以證明氯的存在。
第二,可行性原則。可行性原則是指在設計實驗時,所采用的實驗原則切實可行,所選用的化學藥品、儀器設備和實驗方法能夠滿足目前的條件。比如選擇硝酸銀溶液來區分NaCl和Na2SO4是不可行的,因為雖然溶解度表表明AgCl不溶,Ag2SO4微溶,但實際上是無法區分它們的。這是因為Ag2SO4容易分解不溶性氧化銀。另壹個例子是從CO氣體中去除少量的CO2氣體。壹些學生選擇讓混合氣體通過熱碳層,以便利用碳的可還原性將CO2還原成CO氣體。這個方案在原理上當然是可以的,但是在中學的實驗條件下不容易實現,因為木炭還原CO2是壹個吸熱反應,需要很高的溫度。所以嚴格來說,這個方案是不可行的。簡單有效的設計思路應該是:讓混合氣體通過澄清的石灰水或NaOH溶液或堿性石灰。
第三,簡單性原則。它是指化學實驗的設計應盡可能采用簡單的裝置或方法,用較少的步驟和實驗藥物在短時間內完成實驗的原則。比如去除銅表面的氧化銅雜質,初學者很容易想到用還原劑(H2、C或CO)還原的方法。這種方法不適合實驗設計,因為它需要加熱甚至高溫來進行反應,所以對設備和操作要求很高。比較簡單易行的方法是用稀硫酸或稀鹽酸作為試劑,在室溫下清洗銅片。
第四,安全原則。這意味著在設計實驗時,應盡量避免使用有毒藥物或有壹定風險的實驗操作。上面例子中的壹氧化碳是有毒的,不應該使用。再比如,在鑒別稀溴水和稀碘水(均為淡黃色溶液)時,不能通過加熱蒸發和觀察蒸氣顏色來區分,因為溴和碘蒸氣都有劇毒,非常危險和不安全。而是要加入有機溶劑(如CCl4)進行萃取。或者通過加入硝酸酸化的硝酸銀溶液。從這個角度來說,能造成環境汙染和人身傷害的想法和操作都是不安全的,所以在實驗設計中是不可取的。
根據以上四個實驗設計原則和實驗操作實踐,我們可以清楚地知道,化學實驗設計方案的優化準則是:(1)原則適當;(2)效果明顯;(3)設備簡單;(4)安全操作;(5)節約藥品;(6)實驗步驟簡單;(7)誤差小,等等。
應選擇飽和NaHCO3,而不是飽和Na2CO3從CO2中除去HCl要去除空氣中的CO2等酸性氣體,應選擇濃NaOH溶液,而不是澄清石灰水。應選擇溴水而不是品紅溶液來脫除CO2中的SO2。應選用堿性石灰,而不是濃H2SO4除去NH3中的水蒸氣。要脫除SO2中的SO3,應選用濃度為98.3%的H2SO4代替H2O。
物質的識別和響應
嚴格來說應該分為認同和差異兩類,但在中學階段,壹般以差異為主,只有少數屬於認同。
考查這類題型時,先看要求,是只能用壹種試劑還是可以隨意選擇;其他試劑是否不用或能用;是用壹個條件還是多個條件都可以。
例如,只允許使用壹種試劑來鑒定Na2S、Na2SO4和Na2SiO3,但這裏的陰離子是不同的。當然壹般可以從沈澱和氣體釋放方面考慮。如果加入普通沈澱劑AgNO3或BaCl2,很難區分,所以要加入提供更多H+但不能增強氧化的酸性溶液。因為Na2S和Na2SO3有很強的還原性,所以可以用稀鹽酸或稀H2SO4。
再比如,區分CaCO3、CaSO4、Na2CO3、Na2SO4四種固體粉末,沒有限制在壹種試劑上,所以可以先用H2O作為試劑,根據溶解度分為兩組。那麽可以用稀鹽酸來區分低溶解度的CaCO3和CaSO4中的CaCO3,也可以區分高溶解度的Na2CO3和Na2SO4。
又如,只選擇壹種試劑來區分NH4Cl、Na2SO4、(NH4)2SO4、NaCl四種溶液。這個問題中的四種物質中有相互相同的陽離子或陰離子。因此,不可能只考慮試劑中的壹種成分離子。只可能使試劑中的兩種組分離子分別起作用。同時也不能忘記,有些現象的發生,是需要壹定的外部條件的。基於NH4+和so42-的特殊性,應使用氫氧化鋇作為試劑,並需要加熱區分不同情況。