实验五碱金属碱土金属锡铅锑铋.doc

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实验二十主族金属（碱金属、碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋）

实验摘要:

同一主族中，金属活泼型由上至下逐渐增强，同一周期中从左至右金属性逐渐减弱，本实验通过让钠、钾、镁分别和水反应的剧烈程度来验证，发现钾与水反应最剧烈，铝和水的反应在加热条件下才可进行。

为比较碱土金属、铝、锡、铅、锑、铋的氢氧化物和盐类的溶解性，分别向氯化镁、氯化钙、氯化钡、氯化铝、二氯化锡、硝酸铅、三氯化锑、硝酸铋的溶液中加入氢氧化钠溶液，观察是否生成沉淀，再向沉淀中分别加入盐酸和氢氧化钠溶液，观察沉淀是否溶解。

再向氯化镁和氯化铝溶液中加入氨水和氯化铵溶液，观察沉淀的生成现象，探究氢氧化铝和氢氧化镁的生成条件。

碱金属、碱土金属和钙、钡的挥发性盐在氧化焰中灼烧时会发生焰色反应，根据火焰的颜色定性鉴别这些元素的存在。

锡、铅、锑、铋都能形成难溶于水的硫化物，硫化锡呈棕色，硫化铅呈黑色，硫化锑呈橘黄色，硫化铋呈棕黑色，二硫化锡呈黄色。

铅的+2氧化态较稳定，向硝酸铅溶液中分别加入稀盐酸、碘化钾、铬酸钾、硫酸钠溶液，观察沉淀特征，并探究沉淀性质。

关键词:

碱金属碱金属金属性焰色反应氢氧化物的溶解性

实验用品:

烧杯试管小刀镊子坩埚坩埚钳

实验内容:

一．钠、钾、镁、铝的性质

内容

操作

现象

解释及原理

钠与空气中氧气的作用

取一小块（绿豆大小）金属钠，用滤纸吸干其表面的煤油，放在坩埚中加热。

当开始燃烧时，停止加热，观察反应情况和产物的颜色、状态。

冷却后，往坩埚中加入2mL蒸馏水使产物溶解，然后把溶液转移到一支试管中，用pH试纸测定溶液的酸碱性。

再用2mol·L-1H2SO4酸化，滴加1～2滴0.01mol·L-1KMnO4溶液。

淡黄色粉末。

pH呈碱性。

KmnO4溶液褪色。

2Na+O2=Na2O2

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2

5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑

钠、钾、镁与水的作用

分别取一小块（绿豆大小）金属钠和钾，用滤纸吸干其表面煤油，把它们分别投入盛有半杯水的烧杯中，观察反应情况。

反应完后，滴入1～2滴酚酞，检验溶液的酸碱性。

取一小段镁条放入试管中，加入少量冷水观察反应现象，然后加热煮沸，观察现象，用酚酞检验产物酸碱性。

Na与水反应产生的氢气使钠在水面上不停的浮动，并熔化为金属球。

K也熔化为金属球，并引起氢气燃烧，钾球在H2作用下，在水面上漂移。

Mg与冷水反应，但较缓慢，有气体和白色沉淀生成。

所有反应后的溶液加入无色酚酞后，变成红色。

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

2K+2H2O=2KOH+H2↑

Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑

二．镁、钙、钡、铝、锡、铅、锑、铋的氢氧化物的溶解性

0.5的2M

NaOH溶液和盐反应

MgCl2

CaCl2

BaCl2

AlCl3

SnCl2

Pb（NO3）2

SbCl3

Bi（NO3）3

白色絮状沉淀

白色乳状沉淀

白色胶状沉淀

白色胶状沉淀

白色胶状沉淀

白色

絮状

沉淀

白色絮状沉淀

白色

絮状

沉淀

6MNaOH溶液

沉淀不溶

沉淀不溶

沉淀不溶

沉淀溶解

沉淀溶解

沉淀

溶解

沉淀溶解

沉淀

不溶

6MHCL溶液

沉淀溶解

沉淀溶解

沉淀溶解

沉淀溶解

沉淀溶解

沉淀

溶解

沉淀溶解

沉淀

溶解

解释及原理

Mn++OH-反应式:

Mn++nOH-=M（OH）n↓

Pb（OH）2+2NaOH=Na2PbO2+2H2OSn（OH）2+2NaOH=Na2SnO2+2H2O

Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2OSb（OH）3+NaOH=NaSbO2+2H2O

M（OH）n+nH+反应式:

M（OH）n+nH+=Mn++nH2O

氢氧化镁和氢氧化铝的形成条件:

操作:

现象

解释及原理

分别向等量MgCl2、AlCl3溶液中加入等体积0.5mol·L-1NH3·H2O,观察反应生成物的颜色和状态。

往有沉淀的试管中加入饱和NH4Cl溶液，观察现象。

都生成白色沉淀。

氢氧化镁溶解。

Mg2++2NH3·H2O=

Mg（OH）2+2NH4+

Al3++3NH3·H2O=

Al（OH）3+3NH4+

NH4++OH-=NH3+H2O

三．ⅠA、ⅡA元素的焰色反应

用洁净的镍丝分别蘸取1mol·L-1LiCl、NaCl、KCl、CaCl2、SrCl2、BaCl2溶液在氧化焰中灼烧。

观察火焰的颜色。

离子

Li+

Na+

K+

Ca2+

Sr2+

Ba2+

焰色

紫红

黄色

紫色

砖红色

洋红色

绿色

四．锡、铅、锑、铋的难溶盐

1.硫化物

内容

操作

现象

解释及原理

硫化亚锡、硫化锡的生成和性质

在两支试管中分别注入0.5ml硫化亚锡和硫化锡水溶液，分别注入少许硫代乙酰胺溶液，观察沉淀颜色。

分别向沉淀中加入稀盐酸。

装硫化亚锡的试管出现棕褐色沉淀；装硫化锡的试管出现黄色沉淀。

棕褐色沉淀溶解，黄色沉淀不溶。

Sn2++H2S=SnS↓+2H+

Sn4++2H2S=SnS2↓+4H+

SnS+2H++4Cl-=SnCl42-+H2S↑

铅、锑、铋的硫化物

在三支试管中分别加入0.5ml硝酸铅、三氯化锑、硝酸铋溶液，然后各加入少许饱和硫代乙酰胺溶液，观察沉淀颜色。

分别试验沉淀与浓盐酸、2M的氢氧化钠溶液的反应。

第一支试管产生黑色沉淀；第二支试管产生深褐色沉淀；第三支试管产生橙红色沉淀。

黑色沉淀溶于两者；陈褐色沉淀只溶于浓盐酸；橙红色沉淀溶于两者。

Pb（NO3）2+H2S=PbS↓+HNO3

SbCl3+H2S=Sb2S3↓+HCl

Bi（NO3）2+H2S=Bi2S3↓+HNO3

2.铅的难溶盐

内容

操作

现象

解释及原理

氯化铅

在0.5ml蒸馏水中滴入5滴硝酸铅溶液，再滴入3滴稀盐酸

生成白色沉淀

Pb2++2Cl-=PbCl2↓

将所得沉淀和溶液一起加热，观察现象，冷却，再观察现象，说明氯化铅溶解度与温度的关系。

加热时沉淀溶解，冷却是沉淀又逐渐生成

氯化铅的溶解度（g/100g水）

20℃

40℃

500℃

100℃

0.99

1.45

1.70

3.34

取以上白色沉淀少许，加入浓盐酸，观察现象。

沉淀溶解

PbCl2+2Cl-=PbCl42-

碘化铅

取5滴0.5M硝酸铅溶液稀释至1ml，滴加碘化钾溶液。

生成橙黄色沉淀

热水中可溶

Pb2++2I-=PbI2↓

冷水中不溶

铬酸铅

取5滴硝酸铅溶液加入5滴铬酸钾溶液，观察现象。

试验它在6M的硝酸和氢氧化钠中的溶解情况。

生成黄色沉淀

沉淀溶于硝酸和氢氧化钠

Pb2++Cr042-=PbCrO4↓

PbCrO4+3OH-=Pb（OH）3-+CrO42-

2PbCrO4+2H+=Pb2++Cr2072-+H2O

硫酸铅

在1ml蒸馏水中滴入5滴0.5M的硝酸铅溶液，再滴入几滴0.1M的硫酸钠溶液，观察现象。

加入少许醋酸钠固体，微热，不断搅拌，观察现象。

生成白色沉淀。

沉淀溶解。

Pb2++S042-=PbSO4↓

PbSO4+2CH3COO-=Pb（CH3COO）2+S042

结果及讨论:

难溶物

颜色

溶解性（水或其他溶剂）

溶度积（Ksp）

PbCl2

白色

热水、浓盐酸等

1.6×10-5

PbCl2

橙黄色

热水、浓醋酸钠溶液等

7.1×10-9

PbCrO4

黄色

硝酸、氢氧化钠溶液

2.8×10-13

PbSO4

白色

氢氧化钠、浓醋酸钠溶液等

1.6×10-8

PbS

黑色

浓、稀盐酸等

8×10-28

SnS

棕色

浓盐酸、（NH4）2Sx等

1×10-25

SnS2

黄色

浓盐酸、（NH4）2Sx、（NH4）2Sx、Na2S等

2×10-27

同族中，原子叙述递增，还原性增强；同周期碱金属比同周期碱土金属更活泼。

镁、钙、钡、铝、锡、锑、铅、铋氢氧化物在水中溶解度很小，但都溶于酸；镁、钙、钡、铋的氢氧化物不能溶于过量的碱；铝、锡、铅、锑的氢氧化物呈两性，能溶于过量的酸和碱。

通常原子处于稳定的状态，当受热汽化时，告诉运动的气态离子、电子相互碰撞获得了能量，使外层电子从基态跃迁到激发态，电子从激发态返回基态时会将多余的能量以光的形式放出，显示不同颜色。

所以碱金属及其挥发性盐置于无色火焰中会呈现特征颜色。