实验十七 p区非金属元素(硅、硼)

实验十七p区非金属元素（二）（硅、硼）实验目的1、掌握硅酸盐，硼酸及硼砂的主要性质。2、练习硼砂珠的有关实验操作。实验用品见教材。实验内容一、硅酸与硅酸盐1、硅酸水凝胶的生成往2mL20%硅酸钠溶液中滴加6mol - L-1盐酸，观察反应物的颜色、状态。现象：该反应生成H2SiO3为胶体，为半凝固状态，是软而透明且具有弹性的硅酸凝胶。 总结：H2SiO3称为偏硅酸，是正硅酸（H4SiO4）脱水产物，单个H2SiO3分子溶于水，通常 情况下，H2SiO3经缩合形成溶胶，将硅酸凝胶洗涤，干燥胶水后，即成为多孔性固体，称 为硅胶。2、微溶性硅酸盐的生成在100mL的小烧杯中加入约50mL20%的硅酸钠溶液，然后把氯化钙、硝酸钻、硫酸铜、 硫酸竦、硫酸锌、硫酸锰、硫酸亚铁、三氯化铁固体各一小粒投入杯内（注意各固体之间 保持一定间隔），放置一段时间后观察有何现象发生。反应方程式如下所示：CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl（白色微溶物） Co（NO3）2+Na2SiO尸CoSiO3+2NaNO3 （紫色微溶物） NiSO4+Na2SiO3=NiSiO3+NaSO4 （翠绿） ZnSO4+Na2SiO3=ZnSiO3+NaSO4 （白色） MnSO4+Na2SiO3=MnSiO3+NaSO4 （肉红） FeSO4+Na2SiO3=FeSiO3+NaSO4 （淡绿） Fe2（SO4）3+Na2SiO3=Fe2（SiO3）3+NaSO4 （棕褐色） 现象：在Na2SiO3溶液中，生成五颜六色的向上生长的化学树，俗称水中花园。 总结：硅酸盐除碱金属以外，其它金属的硅酸盐都不溶于水。形成水中花园的原因是（以 CoCl2为例）：将CoCl2固体投入Na2SiO3溶液时，CoCl2晶体表面稍微有些溶解，整个CoCl2 品体被盐溶液包围，此时，Co2+与SiO32-根反应，在晶体周围形成硅酸钻的薄膜，这些金 属的硅酸盐薄膜是难溶于水的，而且具有半透性。在半透膜内是溶解度大的金属盐，外面 是Na2SiO3溶液，因此，膜内易形成盐的浓溶液，由于存在渗透现象，薄膜外的水不断地 透过膜而进入到膜内，内部产生极大的压力，此种压力，在半透膜的任何点都是一样的， 但由于外液的水压在膜的上部就比较小，所以水压小的上部半透膜破裂，在破裂的地方金 属盐溶液逸出，与薄膜外的Na2SiO3溶液作用，在上部又形成新的难溶硅酸钻半透膜，如 此反复破裂，反复形成，则不断向上生长，直至Na2SiO3液面，最后各晶体形成水中花园。 影响水中花园的因素： 温度，温度高，生长快。 浓度，Na2SiO3的浓度大，生长速度快，品体上芽数目少。 阴离子，同种盐，其阴离子不同，生长速度，芽的形状和数目不同。 溶解度，溶解度过小的盐不长芽，过大的不产生的美丽的芽。二、硼酸及硼酸的焰色鉴定反应1、硼酸的性质取1mL饱和硼酸溶液，用pH试纸测其pH。在硼酸溶液中滴入34滴甘油，再测溶液的 pH。现象：硼酸饱和溶液，其pH 7，呈酸性，Ka为6X10-10加入3到4洋甘油后，其pH值 降低，酸性增强，Ka为7.08X10-6。该实验说明硼酸具有什么性质？总结：硼酸为一元弱酸，其呈酸性是因为硼原子为缺电子原子，加合来自水分子的氢氧根 而释出氢离子，加入多羟基化合物，可使硼酸的酸性大为增强。思考题为什么说硼酸是一元酸？在硼酸溶液中加入多羟基化合物后，溶液的酸度会怎样变化？为 什么？2、硼酸的鉴定反应在蒸发皿中放入少量硼酸品体，1mL乙醇和几滴和几滴浓硫酸。混合后点燃，观察火焰的 颜色有何特征。反应如下：H3BO3+CH3CH2OH=BOCH2CH3+H2O现象：点燃，BOC2H5酯放出特殊绿色火焰。总结：B (OH) 3与醇在浓硫酸作用下，生成硼酸酯。燃烧放出特殊绿色火焰，该焰色用 于硼酸或硼酸根的鉴别。三、硼砂珠试验1、硼砂珠的制备用6mol - L-1盐酸清洗铂丝，然后将其置于氧化焰中灼烧片刻，取出再浸入酸中，如此重 复数次直至铂丝在氧化焰中灼烧不产生离子特征的颜色，表示铂丝已经洗干净了。将这样 处理过的铂丝蘸上一些硼砂珠固体，在氧化焰中灼烧并熔融成圆珠，观察硼砂的颜色、状 态。硼砂为亮白色球体。2、用硼酸珠鉴定钻盐和铭盐用烧热的硼砂珠分别沾上少量硝酸钻和三氯化铭固体，熔融之。冷却后观察硼砂珠的颜色， 写出相应的反应方程式。反应方程式如下：Na B,O+Co(NO X=CoBO+2NaNO.2 4 7324 733 Na B O+2CrCl =Cr (B O X+6NaCl2 4 732 4 73实验习题1、设计三种区别硝酸钠和亚硝酸钠的方案。2、用酸溶解磷酸银沉淀，在盐酸、硫酸、硝酸中选用哪一种最适宜？为什么？3、通过实验可以用几种方法将无标签的试剂磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠一一鉴别出 来？4、 为什么装有水玻璃的试剂瓶长期敞开瓶口后水玻璃会变混浊？反应Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO 1能否正向进行？说明理由。5、现有一瓶白色粉末状固体，它可能是碳酸钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化钠、漠化钠、磷 酸钠中的任意一种。试设计鉴别方案。