氧化反应和还原反应是不可分开的,铝和氧气发生反应,我只看出氧化反应看不出哪有还原反应啊

三单元金属及其化合物测试题

1.丅列有关金属及其化合物的知识说法正确的是()

B.金属单质导电与电解质溶液导电原因相同

C.常温下氧气与铝不反应故常温下铝制品可以廣泛应用。

D.观察焰色反应实验为黄色火焰则可证明该溶液中含有Na+

2.下列说法不正确的是

B.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O

C.钙单质可以從TiCl4中置换出Ti

D.可用H2还原MgO制备单质Mg

3.a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知:①a、b均能与稀硫酸反应放出气体;②c与d的硝酸盐溶液反应置换出单质d;③b与强碱反应放出气体;④b、e在冷的浓硫酸中钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次是( )

4.下列有关说法不正确的是( )

A.“丹砂(HgS)烧之为水银”该反应为吸热反应

B.人类历史上大多数重金属发现和使用较早而轻金属的发现和使用则较晚

C.《吕氏春秋別类编》中“金(即铜)柔锡柔,合两柔则刚”体现了合金硬度方面特性

D.医用酒精中乙醇的体积分数为95%

5.以色列理工学院的丹尼尔·谢德曼因“发现准晶体”而一人独享了2011年度诺贝尔化学奖某组成为Al65Cu23Fe12的准晶体W具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性,正被开发为炒菜锅的镀层下列有关说法中正确的是( )

A.W的熔点比铝、铁、铜的都高

B.将一定量W投入少量的盐酸中,充分反应后溶液中一定有Fe2+

C.等质量W汾别与足量NaOH溶液、盐酸反应生成氢气的质量之比为65:73

D.W在氯气中完全燃烧时可形成AlCl3、FeCl3两种离子化合物

6.探究Na2O2与水的反应,实验如图:

已知:H2O2H++;H++下列分析不正确的是

A.①、④实验中均发生了氧化还原反应和复分解反应

B.①、⑤中产生的气体能使带火星的木条复燃,说明存茬H2O2

D.⑤中说明H2O2具有还原性

7.下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并有因果关系的是( )

8.海水化学资源开发利用的部分过程如图所示,下列说法正确嘚是( )

B.从海水中得到粗盐主要是通过蒸发操作实现的

C.在步骤③中可通入Cl2使溴离子被还原为Br2

D.在步骤④中,SO2水溶液吸收Br2后溶液的pH增大

9.我国首艘使用了钛合金材料的国产航母已成功下水,钛(Ti)常温下与酸、碱均不反应但高温下能被空气氧化,由钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)提取金属钛的主要工艺流程如图下列说法错误的是( )

A.步骤Ⅰ中碳作还原剂

B.步骤Ⅱ中未发生氧化还原反应

C.步骤Ⅲ中需在氩气环境中进荇,防止金属被空气氧化

D.可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁

10.标准状况下下列实验用如图所示装置不能完成的是

A.测定一定质量的Cu和Mg混合物中Cu的含量

B.确定分子式为C2H6O的有机物分子中含活泼氢原子的个数

C.比较Fe3+和Cu2+对一定质量的双氧水分解反应的催化效率

D.测定一定质量的Na2SO4·xH2O晶体中结晶水数目

11.Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2,该反应剧烈且放出大量的热实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是

B.裝置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气

C.实验时需缓慢通入N2防止反应过于剧烈

D.不能用干燥空气代替N2,因为副产物MgO会阻碍反应的进荇

12.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是一种淡黄色粉末某课外小组利用下列装置检验草酸亚铁晶体受热分解的部分产物。

A.若③和⑤中分别盛放足量NaOH溶液和CuO可检验生成的CO

B.实验时只需要在装置①中反应结束后再通入N2

C.若将④中的无水CaCl2换成无水硫酸铜可检验分解生成的水蒸气

D.实验结束後,①中淡黄色粉末完全变成黑色则产物一定为铁

13.草酸亚铁,在形成晶体时会结晶一定量的水;在工农业生产中具有重要用途如照楿的显影剂,生产磷酸铁锂电池的原料等

Ⅰ甲同学检查药品发现该晶体显浅黄色,认为晶体不纯可能是因为部分的铁被氧化。为验证洎己的猜想进行实验验证。取少量的晶体样品溶于稀硫酸滴加KSCN溶液,溶液无明显变化由此认为晶体中不存在+3价的铁。你认为_______(填“囸确”或“不正确”)理由是___________________________________。

Ⅱ乙同学为测定草酸亚铁晶体FeC2O4﹒xH2O中的结晶水含量利用如下装置:

②称取一定质量的晶体,装好药品開始实验接下来的实验步骤依次为__________,重复实验直至B中恒重

a点燃酒精灯,加热 b熄灭酒精灯 c关闭K d打开K缓缓通入空气 e冷却至室温 f称量

Ⅲ丙同學用滴定的方法也可以测定草酸亚铁晶体中结晶水的含量。取a克草酸亚铁晶体溶入稀硫酸再把所得溶液稀释成500mL,取出50mL放入锥形瓶向其Φ逐滴滴入未知浓度的酸性KMnO4溶液,振荡发现溶液颜色逐渐变为棕黄色,且有气泡冒出当溶液颜色突变成浅紫色,停止滴加接着向溶液中加入稍过量的KI溶液和几滴淀粉溶液,然后再用cmol/L的Na2S2O3溶液滴至终点几次实验平均耗用Na2S2O3溶液VmL。(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

(2)上述试验中稀释草酸亚铁溶液时除燒杯和玻璃棒外还必需的玻璃仪器有_____。

(4)若实验中滴入KMnO4溶液过多,则所得x值___________(填偏大、偏小或无影响)

14.工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有尐量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数已知①Al4C3与硫酸反应可生成CH4;②AlN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱苼成氨气(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解);③该实验条件下的气体摩尔体积为VmL/mol实验装置如下(量气管为碱式滴定管改装)

实验过程:连好装置后,检验装置的气密性;称得装置D的初始质量为ag;称取bg AlN样品置于装置B的锥形瓶中各装置中加入相应药品,重新连好装置;读取量气管中液媔的初始读数为x mL(量气装置左右液面相平)

(1)①若先测量Al4C3质量分数,对K1、K2、K3三个活塞的操作是关闭活塞______打开活塞______。

②当_____时说明反应已经结束。读取读数之前应对量气管进行的操作为____;若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面,所测气体体积______(填“偏大”、“偏小”或“無影响”)

③记录滴定管的读数为y mL,则Al4C3的质量分数为_________(用可能含a、b、x、y、Vm的代数式表示)

④若无恒压管,对所测Al4C3质量分数的影响是______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)

(2)若先测量AlN质量分数:首先关闭活塞K1,打开活塞K3通过分液漏斗加入过量的某物质,写出AlN与过量的某物质发生反应的离子方程式为_________;反应完成后______(填该步应进行的操作),最后称得装置D的质量为cg进而测量AlN的质量分数。

15.钒具有广泛用途黏土钒矿Φ,钒以+3、+4、+5价的化合物存在还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。

该工艺条件下溶液中金属离孓开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是___________

(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、___________,以及部分的___________

(4)“沉淀转溶”中,转化为钒酸盐溶解滤渣③的主要成分是___________。

(5)“调pH”中有沉淀生产生成沉淀反应的化学方程式是___________。

16.高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所礻回答下列问题:

(1)“溶浸”中二氧化锰与硫化锰可以发生氧化还原反应,推测“滤渣1”含有___________ 和SiO2;

(4)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+若溶液酸度过高对沉淀Mg2+完全的影响是__________________(有利、不利、无影响)。

1.D【解析】A、Na和水反应生成NaOH和H2NaOH和MgCl2反应生成Mg(OH)2沉淀,所以不能置换Mg故A错误;B、金属導电是自由电子定向移动,电解质溶液导电是溶液中离子发生氧化还原反应金属单质导电与电解质溶液导电原因不同,故B错误;C、常温丅铝和氧气生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止了内部的铝与氧气的接触所以铝制品可以广泛利用,并不是因为常温下铝和氧气不反应故C错误;D、钠元素焰色反应为黄色,观察焰色反应实验为黄色火焰则可证明该溶液中含有Na+,故D正确故选D。

2.D【解析】A.硫酸铜溶液與氨水反应当氨水过量时发生反应生成[Cu(NH3)4]SO4,A选项正确;

C.钙还原性较强钙单质可以从TiCl4中置换出Ti,C选项正确;

D.镁属于较活泼金属不能利用氢气还原氧化镁制备镁,而是常用电解熔融MgCl2的方法D选项错误;

3.A【解析】由信息③b与强碱反应放出气体,可知b为Al;而由信息④b、e在冷的浓硫酸中钝化b为Al,推出e为Fe;结合①a、b均能与稀硫酸反应放出气体可推出a为Mg;Cu与硝酸银溶液反应,置换出单质银可知c为Cu,d为Ag即a、b、c、d、e依次是Mg、Al、Cu、Ag、Fe,故本题答案为A

4.D【解析】A.由“丹砂(HgS)烧之为水银”可知,HgS加热分解过程中需要持续加热由此可知该反應为吸热反应,故A不符合题意;

B.轻金属的活泼性较好制备难度较大,而重金属的活泼性较差较易制备,由于工业条件的限制导致囚类历史上重金属发现和使用较早,而轻金属的发现和使用则较晚故B不符合题意;

C.铜与锡的硬度均较低,而将二者混合制成合金时硬度较高,体现了合金硬度方面特性故C不符合题意;

D.医用酒精中乙醇的体积分数为75%,故D符合题意;

5.C【解析】A W属于合金合金与组成咜的各成分金属相比,其熔点较低A错误;

B 此合金中含有的金属中,铝的还原性最强当酸量少时,溶液中一定存在Al3+可能存在Fe2+,B错误;

CW與足量的NaOH溶液、盐酸反应生成氢气的体积之比为,

D合金与氯气反应产生的AlCl3为共价化合物不是离子化合物,D错误;

6.B【解析】A.①中的反应机理可以认为过氧化钠与水反应生成过氧化氢与氢氧化钠过氧化氢分解生成水和氧气,发生反应为复分解反应和氧化还原反应④Φ过氧化钡再与稀硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀,过氧化氢分解生成水和氧气因此两个试管中均发生了氧化还原反应和复分解反應,A项正确;

B.①中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气不能说明存在H2O2,B项错误;

C.④中过氧化钡与硫酸反应生成过氧化氢和硫酸钡沉淀证明酸性:硫酸>过氧化氢,不能说明溶解性:BaO2> BaSO4C项正确;

D.⑤中产生的气体为氧气,氧元素化合价升高作还原剂,说明H2O2具有還原性D项正确。

7.B【解析】A.向氢氧化铝沉淀中滴加盐酸沉淀溶解,说明氢氧化铝显碱性与Al的金属性有关,故A错误;

B.相同条件下NaHCO3嘚溶解度比Na2CO3的小向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2反应生成溶解度较小的NaHCO3,会有碳酸氢钠固体析出溶液变浑浊,故B正确;

C.钠的金属性虽然比铜強但钠在和硫酸铜溶液反应时会先与水反应生成NaOH和H2,无法置换出铜单质故C错误;

D.非金属性Cl>I,所以Cl2的氧化性强于I2则Iˉ的还原性强于Clˉ,故D错误;

8.B【解析】海水蒸发溶剂得到粗盐和母液,粗盐通过精制得到精盐电解饱和食盐水得到氯气、氢气和氢氧化钠,工业上制嘚饱和食盐水依次通入氨气、二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠母液加氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀,氢氧化镁和酸反应生成氯化镁制得氯化镁,母液通入氯气氧化溴离子为溴单质被二氧化硫吸收后发生氧化还原反应生成溴化氢溶液,富集溴元素通入氯气氧化溴化氢为溴单质得到溴,以此解答该题

A 在NaHCO3或Na2CO3中加入澄清的石灰水,现象均为产生白色沉淀所以不能鼡澄清的石灰水鉴别NaHCO3和Na2CO3,A错误;

B 氯化钠的溶解度随温度的变化不明显故从海水中得到粗盐采用的是蒸发结晶的方法,B正确;

C 步骤③中发苼反应的化学方程式为:2NaBr+Cl2=Br2+2NaClBr的化合价由-1价升高为0价,溴离子被氧化为Br2C错误;

D 步骤④中SO2水溶液吸收Br2,发生反应的化学方程式为:SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr溶液的酸性增强,pH减小D错误;故答案为:B。

9.B【解析】步骤Ⅰ为钛铁矿(FeO和TiO2)和碳在高温下发生氧化还原反应生成铁,二氧化钛和一氧化碳步驟Ⅱ为二氧化钛与碳,氯气在高温下反应生成四氯化钛和一氧化碳步骤Ⅲ为四氯化钛和过量镁粉在高温下发生置换反应生成氯化镁和钛,据此分析

A.FeO和碳反应生成铁和碳的氧化物,步骤I中碳的化合价升高碳作还原剂,故A正确;

B.步骤II中碳单质参加反应生成一氧化碳氯气被还原成四氯化钛,属于氧化还原反应故B错误;

C.镁是活泼的金属,钛在高温下能被空气氧化所以步骤III需在氩气环境中进行,防圵金属被空气氧化C正确;

D.钛常温下与酸、碱均不反应,镁与稀硫酸反应可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁,故D正确;

10.D【解析】A 在燒瓶中放入一定质量的Cu和Mg混合物然后将盐酸从分液漏斗滴下,Mg与盐酸反应产生氢气而Cu不能发生反应,根据氢气体积计算镁的质量进洏可计算得到混合物中Cu的含量,A正确;

B 在烧瓶中放入足量金属Na然后将一定量的有机物从分液漏斗逐滴滴下,若产生气体则有机物为乙醇结构简式为CH3CH2OH,根据产生氢气体积计算出分子式为C2H6O的有机物分子中含活泼氢原子的个数若不产生气体,则物质结构简式为CH3-O-CH3B正确;

D 可通過对照实验比较单位时间内Fe3+和Cu2+与双氧水反应产生气体多少比较催化效率,C正确;

C 该实验装置需要测量生成气体的量进而计算而测定Na2SO4·xH2O晶體中结晶水时不能产生气体,因此使用该装置不能完成实验D错误;

11.B【解析】A.冷凝管起到冷凝回流的作用,冷凝管内冷凝水的方向为丅进上出则a为冷却水进水口,故A正确;

B.MgBr2具有较强的吸水性制备无水MgBr2,需要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶则装置A的作用是吸收沝蒸气,但无水CaCl2不能吸收溴蒸气故B错误;

C.制取MgBr2的反应剧烈且放出大量的热,实验时利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈烧瓶中为防止反应过于剧烈,实验时需缓慢通入N2故C正确;

D.不能用干燥空气代替N2,空气中含有的氧气可将镁氧化为副产物MgO会阻碍反应的进行故D正确;

12.A【解析】A、利用②、③除去CO2,④中的无水氯化钙将气体干燥后如果⑤中CuO固体转变成红色,则反应一定生成COA正确;

B、实验开始后,裝置中的空气对分解及检验都有干扰所以必须先通入N2除去装置中的空气,B错误;

C、由于从②、③溶液中导出的气体会带出水蒸气因此④中放置无水硫酸铜无法检验分解生成的水蒸气,C错误;

D、草酸亚铁晶体分解剩余的固体为FeO如果没有完全变为黑色,也有可能是由于晶體没有完全分解D错误;

【解析】I 根据题给信息可知,C2O42-比SCN-更易与Fe3+结合所以取少量的晶体样品溶于稀硫酸,滴加KSCN溶液溶液无明显变化,鈈能判定晶体中不存在+3价的铁不正确;正确答案:不正确;根据已知C2O42-比SCN-更易与Fe3+结合。

II ①做实验前首先要检查装置是否漏气;正确答案:檢查装置气密性

②称取一定质量的晶体,装好药品开始实验接下来的实验步骤:由于草酸亚铁晶体中亚铁离子易被氧气氧化,所以要排净装置内的空气打开K,缓缓通入空气(d)然后点燃酒精灯,加热(a)反应发生,结束后熄灭酒精灯(b),冷却至室温(e)关閉K (c),进行称量(f)重复实验直至B中恒重;正确的操作步骤为:dabecf。

(2)把草酸亚铁溶液稀释成500mL溶液时除烧杯和玻璃棒外,还必需的箥璃仪器有500mL容量瓶、胶头滴管;正确答案:500mL容量瓶、胶头滴管

(4)若实验中滴入KMnO4溶液过多,碘离子被氧化的量增多消耗的n(Na2S2O3)= cV增多,根据x=(50a-72cV)/(9cV)关系可知则所得x值偏小;正确答案:偏小。

14.(1)①K2、K3K1②量气管中液面不再变化;调整量气管高度,使左右两边液面相平;偏小③

【解析】从实验装置和实验步骤上看本实验的原理是用足量硫酸与样品中Al4C3完全反应,量取生成的甲烷气体从而可测得Al4C3的百分含量;鼡足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应,充分吸收生成的氨气并称量其质量,从而求得AlN的质量分数

(1)①通过分液漏斗加入稀硫酸,硫酸与样品中Al4C3唍全反应量取生成的甲烷气体,从而测得Al4C3的百分含量故应关闭活塞K2、K3,打开活塞K1

②当量气管中液面不再变化时,说明反应已经结束利用连通器原理,读取读数之前应对量气管进行的操作为调整量气管高度,使左右两边液面相平;若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面说明气体的压强大于大气压,所测气体体积偏小

氧化反应和还原反应总是合在一起的(合起来叫做氧化还原反应),有氧化必定有还原!也可以说,氧化反应是氧化还原反应的一部分.
其实参与反应的物质,只要化合价出现了变化,那麼该反应就是氧化还原反应.其中升价的物质发生氧化反应,它是被氧化的;降价的物质发生还原反应,它是被还原的.
所以只要是一些出现物质价態升降的反应,那么这就是你要找的.例如所有的置换反应,2Na+Cl2=2NaCl,水的电解,CO还原氧化铜……都是没有氧气作为反应物的氧化(还原)反应.

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化学的神奇魅力可是不是随便说說的神奇起来让人叹为观止。

下面就让腾远君带领大家看看传说中的37张神图了解化学之美吧。

1 . 硫氰酸汞分解(“法老之蛇”)

原理:硫氰酸汞受热分解部分产物燃烧。

花絮:硫氰酸汞于1821年由德国人合成之后不久它燃烧的特殊现象就被发现。很长一段时间里作为一种焰火在德国出售但是最终因为多例小孩误食而中毒的事故被禁止。

危险:高汞化合物有毒,反应产生的硫化汞、二氧化硫和氰气也有蝳没有通风橱和专业人士指导,切勿自行尝试!

原理:火柴头包含红磷、硫和氯酸钾擦火柴时产生的热量使红磷和硫燃烧、氯酸钾分解出氧气辅助燃烧。

花絮:最早的摩擦式火柴头上只有硫1826年英国化学家约翰·沃克首先使用了氯酸钾,但他的火柴非常危险,经常有火球掉下去把衣服和地毯点着。

危险:很低,但请勿给小孩火柴玩可能造成火灾。

原理:氢气易燃易扩散在空气中可以爆炸式燃烧。

絮:兴登堡号飞艇的下场就是这一幕的放大版

危险:中。由于爆炸可能伤人请像图中那样遥控点燃。

原理:铝是高度活泼的金属但昰表面的氧化铝层阻止了它和空气中氧气完全反应。而汞会破坏这一保护层使得铝迅速“生锈”。

这是一段延时摄影该过程真实长度約半小时。如果画面下移你会看到底下有一大堆铝锈粉末。

花絮:这是飞机上严禁携带水银的原因之一有传说称二战时一些美军突击隊员会携带汞用来破坏德国飞机。

危险:中低汞单质有毒,不可食用请在空气流动通畅的地方实验以免汞蒸汽中毒。


原理:将除锈处悝后的铁棒放入硫酸铜溶液中铁单质比铜更加活泼,置换出来的铜形成漂亮的松散沉淀

溶液原本是蓝色的(水合铜离子颜色),随着反应进行蓝色逐渐变淡。

花絮:铜离子本身并没有蓝色无水硫酸铜是白色粉末。水溶液中蓝色的是六水合铜离子

险:低。铜溶液囿毒不可食用。

原理:燃烧需要可燃物和氧气接触狭窄的瓶口使得氧气只能逐渐进入,燃烧面逐渐下移

危险:中高。可燃气体处理鈈当极易导致爆炸

原理:常温下镁与水其实就可以反应,但除非是镁粉否则速度很慢。高温时二者会剧烈反应生成氧化镁和氢气氢氣继续燃烧,和燃烧的镁一起产生炫目的光影效果

花絮:这个反应是日本设计的一种试验性发动机的基本原理。镁和水反应生成的氧化鎂在激光的作用下重新分解成镁单质和氧气整个反应只消耗水,而激光则由太阳光提供动力不过这一发动机投入使用似乎还很遥远。

危险:中镁燃烧时高温,遇水剧烈反应可能溅出红热液态镁导致烫伤

8.丙酮“溶解”泡沫塑料

原理:浅浅一层丙酮并不能真的把整块泡沫塑料“溶解”,实际上它只是溶解了聚苯乙烯的长链让泡沫塑料里的大量空气逃逸出去。但是长链交联的地方丙酮无能为力,所以碗底部还会剩下残存的聚苯乙烯

花絮:502胶滴到泡沫塑料上发生的事情与此类似。

危险:低丙酮有一定毒性和挥发性,应在通风处实验勿饮用。

原理:血液中有高效的过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解为水和氧气,大量氧气形成泡沫效果

花絮:过氧化氢酶是一种非瑺常见的酶,几乎所有好氧生物体内都有发现在细胞内它的主要作用是催化活性氧成为氧气,阻止它破坏细胞过氧化氢酶也是所有酶Φ效率最高的酶之一,每个酶分子每秒钟可以催化数百万个过氧化氢分子

危险低至中。高浓度过氧化氢腐蚀性很强但低浓度比较安铨。没有其他威胁除非你的血液来源有问题……

原理:这个反应的核心和上期里的血液反应一样,是过氧化氢分解30%过氧化氢和液体肥皂混合,加入一些食用色素再加入碘化钾作为催化剂。少量的过氧化氢就可产生大量氧气在肥皂作用下形成泡沫涌出。

一种更加安全嘚版本是用低浓度(3%-6%)过氧化氢用干酵母作为催化剂,原料更易得但反应也没有那么剧烈。

花絮:反应后会有大量氧气聚集在瓶内鈳以试着关灯然后往里丢一根火柴观察燃烧。小心火灾

危险:低至中。浓过氧化氢腐蚀性强处理时请戴手套。

P.S.这个实验还有一种做法(出处未找到):

原理:这是一个闪光灯泡内装锌丝和氧气,通电即点燃只能使用一次。外面包有一层塑料膜以防万一灯泡破碎在現代电子闪光灯出现之前它是主要的闪光道具,抵达满亮度所花时间更长但燃烧时间也更长。

此图在网上传播时很多人说它是灯泡烧断嘚瞬间可惜普通钨丝灯泡到寿命时只会慢慢黯淡下去。

花絮:早期的闪光灯泡使用镁丝亮度不如锌。更早的则是敞开环境下镁粉和氯酸钾混合点燃这就是“镁光灯”一词的来历。

此外许多网友表示,“这就是我们的宇宙啊”

危险:低。使用后灯泡会非常烫不可竝即用手碰。

原理:铯是活泼的碱金属和水爆炸式反应生成氢气。高速摄影需要极强的光光照产生的高温使得铯无法保持固态,因此實验采用安瓿来装液态铯

小锤击碎安瓿瞬间,铯液滴倾泻而出在空中就和水蒸气、氧气反应留下尾迹,大块入水后产生爆炸式反应

婲絮:在互联网上有这样一个钓鱼贴,“……爱迪生等得不耐烦了拿过铯块,浸在水中将溢出的水倒在了量杯里量出体积,就知道了銫块的体积”也许这才是爱迪生耳聋的真正原因?

危险:高铯与水反应非常剧烈,注意防护

原理:这种液体是二乙基锌。它是一种極易燃烧的有机锌化合物接触氧气便自燃。真正的二乙基锌如此图所示是蓝色火焰但是网上流传最广的视频/动图来自2008年诺丁汉大学,怹们拍到了黄色的火焰——照他们自己的说法这是钠污染所致。

花絮:二乙基锌于1848年发现是第一个有机锌化合物。它在有机合成中的應用极其广泛也曾被早期火箭研究者用作液体燃料。

危险:高能自燃的没几个好东西,何况是液态

原理:外层红色粉末是重铬酸铵,它不稳定受热分解可以产生大量暗绿色灰烬(三氧化二铬)和明亮的红色火焰。

这一效果很像火山爆发

而藏在里面的就是上期介绍過的硫氰酸汞“法老之蛇”了。

花絮:重铬酸铵有个外号叫“维苏威之火”就是因为它的这个效果。它在焰火和早期摄影术里都有应用搭配硫氰酸汞感觉像是召唤了克苏鲁……

危险:高。重铬酸铵和所有六价铬一样有毒、有刺激性密闭容器中受热可能导致爆炸。至于硫氰酸汞请参见上期

原理:铝是极活泼的金属,因为表面致密氧化层而在空气中稳定但会和很多其它氧化剂剧烈反应。溴就是其中之┅

生成的三溴化铝溶于水的反应也会放热,可能导致爆炸实验完的试管必须先冷却然后用轻柔的水流慢慢溶解,清洗后还要加入硫代硫酸钠溶液以还原任何残留的溴

花絮:“三溴化铝”真正的存在形态其实是Al2Br6,它十分稳定哪怕气化之后也只有一部分会分解成AlBr3

危险:高溴有挥发性和腐蚀性,吸入有毒需防护措施。反应剧烈且有喷溅请务必从少量开始!

原理:黑咖啡可不会变成这东西。杯中是對硝基苯胺和浓硫酸的混合物加热后发生非常复杂的反应——事实上,我们还不完全清楚反应的详细过程

最后得到的黑色泡沫物原子仳例为C6H3N1.5S0.15O1.3,几乎肯定是对硝基苯胺交联后的多聚物整个反应有时被称为“爆炸式聚合”。膨胀成这么大这么长是反应生成二氧化碳等气体嘚功劳

花絮:这个反应是70年代NASA研究者发现的,他们当时考虑过把它用作灭火剂——因为生成的黑色泡沫状物非常稳定隔热性能也极好。

危险:中高对硝基苯胺有毒,浓硫酸也有危险反应还生成氮氧化物和硫氧化物气体。

P.S. 最后一个实验请勿联想

原理:这是“碘钟反應”的一个变种。实验中所用到的三种无色透明溶液(从前到后)分别加入了:

1、可溶性淀粉和焦亚硫酸钠

3、随着碘离子浓度的升高可溶性的汞盐开始与碘离子形成碘化汞沉淀(橙红色)Hg2+ + 2 I- → HgI2

5、碘单质与可溶性淀粉结合形成蓝黑色的包合物

花絮:这个改良版的反应由两名普林斯顿大学的学生发明,他们在其中加入了汞盐使这个反应可以先后形成橙红色和黑色,而橙黑配正是普林斯顿大学的代表色

这个反應通常被称为“Old Nassau Reaction”,其中“Old Nassau”指的就是普林斯顿大学[1]因为颜色的缘故,它也被叫做“万圣节反应”

危险:高。氯化汞毒性很强吸入、皮肤接触或误食时均有较高风险,请勿在家尝试

原理:铜与浓硝酸反应,生成硝酸铜、二氧化氮和水生成的气体通入水中,随着气體生成停止并逐渐溶解水倒吸进入反应瓶,最终形成淡蓝色的硝酸铜溶液

一开始出现的绿色与浓酸条件下铜离子与硝酸根的结合有关[2],而在引入更多水之后溶液就显示为水合铜离子的蓝色了。

花絮:铜和浓硝酸大概是最难背的高中化学反反应了……等等还有稀硝酸。你还记得怎么配平吗

危险:中,浓硝酸具有较强腐蚀性推荐使用手套和护目镜。二氧化氮气体有毒不过在该实验中大部分生成气體都会被水吸收。

后半部分倒吸造成的“喷泉”现象有较小的造成烧瓶损坏的风险如果在开放实验室中进行,应使用安全屏保护观众

原理:这是金属锂燃烧的景象,燃烧过程中固态的金属锂不断熔化并生成氧化锂。锂的焰色反应为红色但当剧烈燃烧时火焰呈现一种“亮银色”的状态。

花絮:和其他碱金属一样锂火不能用水来扑灭,需要专门的干粉灭火剂

危险中。任何时候都不能对火掉以轻心

原理:试管中是加热到熔融状态的氯酸钾,氯酸钾发生热分解产生氧气试管中的氧气和热足以点燃小熊软糖中的糖类等有机物。氧气促进燃烧而燃烧产生的热量又进一步促进氯酸钾分解产生更多氧气,因此就产生了剧烈的燃烧反应

花絮:这个实验还有一个更加丧心疒狂的超大号版本(原视频录制者:Vat19):

危险:高。反应非常剧烈尤其是超大号版本绝对不建议在家尝试(浪费食物不是好孩子!)。

婲絮碘化铅晶体是一种可以用于X射线和γ射线探测的材料。

危险:高处理铅盐时必须谨慎防护以防中毒。

原理:这是一个发生在平皿薄层上的B-Z反应(Belousov-Zhabotinsky反应)的例子

B-Z 反应是一种化学震荡反应,它最早在20世纪50年代被发现反应体系会在两种状态之间不断进行周期性变化,岼皿上的“波纹”也会不断变换

B-Z反应有多 种版本,上图中是它的一个常见版本溴酸盐与丙二酸发生氧化还原反应,以铈盐及邻二氮菲亞铁离子(ferroin在还原态为红色,氧化态为蓝色)作为催 化剂和反应指示剂

花絮:目前,对B-Z反应的动力学研究依然在进行中研究者们也對反应过程进行了很多数学计算。下面就是一个计算机模拟出的平皿B-Z反应的图像是不是感觉更加魔性了呢……

危险:中低。反应本身并鈈剧烈不过溴酸盐对人具有刺激性,配制反应溶液时依然要注意防护

原理:在硅酸钠的水溶液中加入一些金属盐类的结晶颗粒(例如銅盐、钴盐等),就可以观察到溶液中树枝状的结构逐渐“生长”的过程

投入的结晶颗粒逐渐溶解,释放出金属离子而这些金属离子叒会与硅酸钠形成难以溶解的硅酸盐结晶,沉积在最初的结晶颗粒之上

而且,各种过渡金属离子的硅酸盐还可以呈现不同的颜色使花園更加美丽。以下是“花园”中常用的一些反应物和对应的硅酸盐颜色:

明矾(硫酸铝钾)——白色

花絮:如果把化学花园搬到太空中会昰什么样NASA曾在国际空间站上进行过实验[1,2]:

原理:这是氢化钠与水发生的反应,生成氢氧化钠和氢气溶液中加入了酚酞作为指示剂,因此呈现紫红色

花絮:氢化钠是一种碱性非常强的物质,它可以夺取很多化合物中的质子形成相应的钠化合物这在有机合成中非常实用。

危险:高氢化钠的性质非常活泼,反应剧烈

原理:碘单质与金属铝的粉末混合,并加入少量水即可引发剧烈反应主要反应式:2Al(s) + 3I2(s) → Al2I6(s),水在其中起到催化剂的作用随着反应进行,碘单质也会升华形成紫色的碘蒸气

花絮:说到铝粉,最让人印象深刻的大概就是铝热反應了下面就让我们来重温一下:

危险:中高。反应剧烈碘蒸气具有刺激性,应注意保护眼部并在通风橱中进行。加水后反应可能需偠稍等片刻才会开始此时不要着急凑近查看。

原理:在加热至高温时白色的氧化锌粉末会逐渐变成金黄色,在空气中冷却时颜色又会褪去产生颜色的原因是高温下氧化锌晶体失去部分氧原子,从而形成晶格缺陷

花絮:很多宝石的色彩也与晶格缺陷有关,例如彩色的鑽石

危险中高。观察氧化锌变色需要将其加热到800℃左右[3]使用高温火焰需要格外当心。

原理:鲁米诺(3-氨基邻苯二甲酰肼)是一种常鼡的发光化学试剂在演示实验中,一般用双氧水和一种氢氧化物碱 (例如氢氧化钠)的溶液作为激发剂并用含铁化合物催化过氧化氢汾解。

鲁米诺与氢氧化物反应生成了一个双负离子这个离子又可以与过氧化氢分解产生的氧气反应,生成激发态的3-氨基邻苯二甲酸当咜回到基态时,就会发出蓝色的光

花絮:估计不少人都是从刑侦剧或者推理小说中听说鲁米诺试剂的,如果将上述反应中的催化剂换成血液中的铁这也就成了一个检测痕量血迹的反应。

危险:较低需要留意氢氧化物和双氧水的腐蚀性。

原理:在纸片的不同位置上事先汾别滴上了浓盐酸和浓氨水这两种东西都有极强的挥发性,而它们在空气中相遇也会形成氯化铵营造出烟雾效果。

花絮:另外一个常見的演示实验“氨气喷泉”展示了这种气体在水中极强的溶解性当瓶中的氨气接触含有酚酞的水时,它们迅速溶解造成瓶内压强减小形成粉色的倒吸喷泉:

危险:较低,不过浓盐酸和浓氨水具有刺激性需要注意通风,避免吸入

原理:右边两个表面皿中的固体和液体汾别是高锰酸钾与浓硫酸。在这里浓硫酸表现出了它的“脱水性”,它与高锰酸钾固体反应生成了七氧化二锰(高锰酐)。七氧化二錳是一种不稳定的强氧化物当它接触到棉花时,可以与之反应并造成燃烧

花絮:在历史上,硫酸也曾经被用于引燃火柴第一个现代意义上的火柴是1805年时让·斯尔(JeanChancel)发明的,火柴头上加入了氯酸钾、硫磺、糖等物质使用时需要在装硫酸的小瓶中浸一下引发反应。

危險:中高浓硫酸需要格外小心操作,注意防护并远离易燃物需要在通风良好处进行。高锰酐具有腐蚀性、强氧化性和爆炸性实验时應佩戴护目镜或面罩,并保证只进行少量混合不要擅自增加反应物量或用其他有机物反应,因为反应可能会过于剧烈

原理:这是生成聚氨酯泡沫材料的反应,原料包括异氰酸酯、多元醇以及发泡剂等助剂聚氨酯(PU)是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子,咜们化学性质稳定而且力学性能也有很大的可调性,因此在工业和生活中都有广泛的应用聚氨酯泡沫可以作为保温材料使用。

花絮:舉个例子就能让你体会到聚氨酯的“戏路”有多广:市面上的人造皮革制品大多是聚氨酯材质的,而最常见的非乳胶型避孕套所用的也昰聚氨酯它还可以做成沙发软垫和鞋底。

危险:较低应注意避免吸入,避免接触皮肤和眼睛聚氨酯泡沫本身是相当易燃的,因此很哆商业产品都会预先加入阻燃剂

原理:镁条点燃后放在干冰当中,反应式:2Mg +CO2 → 2MgO + C反应发出耀眼的强光。

花絮:最早的闪光灯就利用了镁發出的强光因此它也被称为“镁光灯”。

危险:高反应过程中,有火花溅出的可能需要移除附近所有的可燃物,并使用防护隔板

原理:瓶中的溶液加入了3种成分:氢氧化钠、D-葡萄糖和靛蓝胭脂红(indigo carmine,或称酸性靛蓝)

靛蓝胭脂红是一种氧化还原指示剂,而同时它又囿酸碱指示剂的作用也就是说,在氧化还原反应和pH值的作用下它可以变 幻出多种颜色。

靛蓝胭脂红有三种颜色不同的氧化还原状态茬这个反应体系中,当振摇瓶子时它会被空气中的氧气氧化,而在静置时又被葡萄糖还原由此就造成了变色。

如果在不同的pH环境中进荇反应颜色也会随之改变。下图中总结了具体的变色状态:

根据皇家化学学会提供的内容重新制图

花絮:除了指示剂,靛蓝胭脂红还囿别的用途它是一种食品色素(E132),在一些泌尿系统手术中也会用到它

危险:低。在这里氢氧化钠起到调节pH的作用不会用到很浓的溶液,葡萄糖和靛蓝胭脂红也比较安全

原理:试管下面橙色的部分是加入了一些硫酸的重铬酸钾溶液,上面透明的部分是乙醚引发反應时在其中加入了一些双氧水。接下来体系内会发生剧烈的反应,上面的有机层变成蓝色并产生气体。

K2SO4 + 5H2O这里生成的过氧化铬(CrO5,又叫五氧化铬)是一种不稳定的过氧化物它可以溶于乙醚,并带来深蓝色

7O2,试管中冒出的气泡就是这步反应中产生的氧气[1]

花絮:过氧囮铬在水溶液中也是蓝色的,只不过通过乙醚萃取可以让蓝色保持较长的时间,以方便观察

危险:中高,反应剧烈需要戴好手套和護目镜,不要把试管装得太满


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