在進行化學實驗的過程中,經常對某些試劑的加入量有“少量”和“過量”的模糊要求,能否正確理解這兩個模糊用量的含義,對實驗的結果有著直接的影響,甚至是決定實驗成敗的關鍵。下面就中學化學實驗中相關的實例做一些說明:
一、加入“少量”的例子
1.酸堿指示劑的加入應少量。酸堿指示劑一般是有機弱酸或有機弱堿,它們在不同酸堿性溶液中顯示不同的顏色,其實質是指示劑與酸堿發生了可逆的化學反應。如果指示劑加多了,不但消耗了酸和堿,對酸、堿性溶液還有稀釋作用,而且量多了顏色變化也不敏感,尤其是進行酸堿中和滴定這樣精確的定量實驗時,使實驗的結果產生較大的誤差,所以加1~2滴就可以了。
2.為了對比苯和甲苯氧化的難易,一般向盛有苯和甲苯的試管中分別滴加的酸性KMnO4溶液,充分振蕩試管后通過觀察KMnO4溶液是否褪色來獲取結論,這時滴加的KMnO4溶液必須少量,如果加多了,造成KMnO4溶液過量,在苯中固然看不到酸性KMnO4溶液褪色的現象,但是在甲苯中也未必看到酸性KMnO4溶液褪色的現象。因此,在進行該實驗時,應在盛有苯和甲苯的試管中逐滴輪流加入酸性KMnO4溶液,并激烈振蕩試管。逐滴加入逐滴對比,才能獲得滿意的結果。
3.在進行乙醛銀鏡反應的實驗中,向銀氨溶液中加入乙醛要少量,一到兩滴就可以了。往往乙醛加多了,由于乙醛的濃度太大,會使這個反應的速率太快,還原出來的銀迅速聚集成小顆粒懸浮于溶液中,使得溶液變黑,而不能在試管內壁有序排列形成結構緊密光亮的銀鏡,導致實驗結果不理想。
4.我們配制菲林試劑的時候,在NaOH溶液中只能加入少量的CuSO4溶液,其目的是使NaOH過量,此時Cu2+以[Cu(OH)4]2-的形式存在,溶液呈絳藍色,用該試劑和醛類物質共熱的時候才能看到磚紅色Cu2O沉淀產生,否則實驗不能獲得成功。我們可以通過觀察溶液的顏色判斷CuSO4溶液是否加多了。
二、加入“過量”的例子
1.在測定強酸強堿的中和熱的實驗中,加入的酸或堿要稍許過量。這是因為,中和熱是酸和堿中和生成一摩爾水所產生的熱量,雖然說強酸強堿的中和是完全的,事實上中和生成的水仍存在微弱的電離,也就是說強酸強堿的中和反應也有微弱程度的可逆,為了確保酸或堿完全中和生成一定量的水,其中一種試劑要稍許過量,這樣的結果誤差才小。
2.苯酚溶液與溴水反應實驗中,在稀苯酚溶液中,滴加的濃溴水要過量,其目的是使苯酚完全反應。如果苯酚溶液太濃,溴水又加少了,造成苯酚過量,生成的三溴苯酚雖然不溶解于水,但能溶解于過量的苯酚溶液中,就看不到白色沉淀。這個反應很靈敏,可以用來檢驗苯酚的存在,甚至10ppm的苯酚溶液也能檢驗出來,因此不用擔心苯酚溶液太稀。
3.一些反應是連續多步的,為了觀察到完整的實驗現象,不但要滴加過量的試劑,而且要注意滴加的過程。這里的“過量”是指所加試劑不但要能滿足第一步、第二步等反應的需要,而是要能滿足全部實驗的需要。例如碳酸鈉與鹽酸的反應是一個很簡單的實驗,如果能觀察到CO32-→HCO3-→CO2變化過程中的全部現象,對我們理解電離和水解的原理是非常有意義的。要做好這一實驗,主要抓好三個環節,一是碳酸鈉溶液要濃、鹽酸要稀。二是在碳酸鈉溶液中滴加鹽酸要慢。三是在滴加鹽酸的過程中要不停地振蕩。我們就會看到滴加開始時并沒有氣體產生,在完成了CO32-→HCO3-的反應過程后,再繼續滴加鹽酸才看到有氣體產生,完成了HCO3-→CO2的反應過程。
作者單位:江蘇省如皋市丁堰中學