师:同学们,今天我们一起来学习高二人教版化学选择性必修一第三章实验活动三——盐类水解的应用。通过本节课,希望大家了解影响盐类水解的因素,学会从抑制水解和促进水解两个角度,利用水解原理解决学习生活中的实际问题,锻炼动态分析化学反应的能力,了解化学反应中的变化观和平衡观。
在上新课之前,大家先回顾两个问题:第一,什么是盐类的水解?第二,哪些因素会影响盐类的水解?我们知道,盐类的水解是指在水溶液中,盐电离出来的离子与水电离出来的氢离子或氢氧根离子结合,生成弱电解质的反应。盐类水解主要由盐的性质决定,越弱越水解,同时也会受到温度、浓度等反应条件的影响。今天,我们通过实验活动来探究盐类水解的用处。希望通过本节课,加深对盐类水解原理的认识,了解其广泛应用,体会化学的价值。
本节课实验活动用到的实验用品有:试管夹、试管架、胶头滴管、烧杯、药匙、量筒、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、蒸馏水、三氯化铁晶体、浓盐酸、饱和碳酸钠溶液、饱和三氯化铁溶液、1 摩尔每升硫酸铝溶液、泥土、植物油。
本节课的实验探究主要解决四个问题。第一个问题是氢氧化铁胶体的制备。同学们在高一化学必修一第一章就详细学习过这个实验,还记得氢氧化铁胶体是如何制备的吗?我们一起来回顾一下实验步骤:向一个烧杯中加入 40 毫升蒸馏水,加热至水沸腾,然后向沸水中逐滴加入 5 - 6 滴饱和三氯化铁溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。观察制得的氢氧化铁胶体。现在,请同学们观看视频,注意操作和现象。
本实验用到的试剂有饱和氯化铁溶液、蒸馏水。向烧杯中加入约 40 毫升蒸馏水,将烧杯置于酒精灯上加热直至沸腾。向沸水中逐滴加入数滴饱和氯化铁溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。可观察到制得的氢氧化铁胶体为红褐色透明液体,用激光笔照射有丁达尔效应。作为对比,向烧杯中加入少许硫酸铜溶液,用激光笔照射,没有丁达尔效应。通过对比可知,加热可以促进氯化铁水解,生成氢氧化铁胶体。
同学们,化学是一门实验学科,我们要重视实验现象。在这个实验中,我们看到生成红褐色溶液,且用激光笔照射能产生光亮的通路,也就是产生了丁达尔效应。而未加热的硫酸铜溶液没有丁达尔效应。结合盐类水解的知识,大家能不能从微观角度解释一下氢氧化铁胶体是如何制备的?我们知道,在这个实验过程中,三氯化铁中的三价铁离子在加热条件下发生了水解,生成了氢氧化铁胶体。
同学们在实验步骤中有这样一段描述:逐滴加入 5 - 6 滴饱和三氯化铁溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。现在请同学们思考,为什么选择饱和溶液?相信大家已经有答案了,因为浓度高不仅可以增大反应速率,同时还可以生成更多的氢氧化铁胶体。同学们再进一步思考,为什么煮沸至液体呈红褐色就停止加热?这是为了防止氢氧化铁胶体受热发生聚沉而沉淀。
刚刚我们知道利用三价铁离子在水中发生水解,可以制备氢氧化铁胶体。那么,同学们有没有思考过,三氯化铁溶液中的三价铁离子常温下会不会水解呢?也就是说,我们该如何配置三氯化铁溶液呢?请同学们思考一下,再通过实验一探究竟。我们一起来看一下实验步骤:向一支试管中加入少量三氯化铁晶体,然后加入 5 毫升蒸馏水,振荡,观察并记录现象。再向试管中加入两毫升浓盐酸,振荡,观察并记录现象。请同学们观看视频,注意操作和现象。
本实验用到的试剂有蒸馏水、氯化铁晶体、浓盐酸。向一支试管中加入少量氯化铁晶体,然后加入 5 毫升蒸馏水,振荡。观察到氯化铁慢慢溶解,但有少量浑浊。用量筒量取两毫升浓盐酸加入氯化铁浊液中,振荡。观察到浑浊变成澄清溶液,呈棕黄色。这说明盐酸可以抑制氯化铁的水解。
通过观察我们发现,用水溶解少量三氯化铁晶体时,晶体慢慢溶解,但还是有少量浑浊,溶液不透明。加入浓盐酸后,试管中浑浊的液体变成澄清溶液,呈现棕黄色。同学们,结合我们所学的知识,我们知道由于三氯化铁是强酸弱碱盐,溶液的浑浊肯定是由大量三价铁离子在水中水解生成氢氧化铁所致。加入浓盐酸后,氢氧化铁和盐酸反应,同时溶液中存在的氢离子抑制了三价铁离子的水解,浑浊消失,溶液变澄清,呈现棕黄色。所以在实验室配制三氯化铁溶液时,常将三氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,然后再加水稀释到所需浓度,目的就是通过增大溶液中氢离子的浓度来抑制三氯化铁的水解。
