基础化学实验教学示范《无机化学实验》课程教学课件（PPT讲稿）22 P区非金属元素（2）

实验p区非金属元素(二)

实验 p区非金属元素 (二)

[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3、「实验用品1见教材

[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 3、[实验用品]见教材

[实验内容]

[实验内容]

、硅酸与硅酸盐

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6molL-l盐酸，观察反应物的颜色、状态。现象：该反应生成H,SiO，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：H,SiO,称为偏硅酸，是正硅酸（HSiO4）脱水产物，单个H,SiO,分子溶于水，通常情况下，H,SiO,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

◼ 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、硝酸钴、硫酸铜、硫酸镍、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

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、硝酸钴、硫酸铜、硫酸镍、 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+Na,SiO;=CaSiO,+2NaCl(白色微溶物)Co(NO3)2+Na,SiO3=CoSiO,+2NaNO,(紫色微溶物)NiSO +Na,SiO,=NiSiO,+NaSO(翠绿)ZnSO4+Na,SiO;=ZnSiO,+NaSO4 (白色)MnSO+Na,SiO,=MnSiO,+NaSO4 (肉红)FeSO4+Na,SiO;-FeSiO,+NaSO4 (淡绿)Fe2(SO4)+Na,SiO3=Fe2(SiO3)3+NaSO4（棕褐色）

反应方程式如下所示： CaCl2+Na2 SiO3=CaSiO3+2NaCl(白色微溶物) Co(NO3 ) 2+Na2 SiO3=CoSiO3+2NaNO3 (紫色微 溶物) NiSO4+Na2 SiO3=NiSiO3+NaSO4 (翠绿) ZnSO4+Na2 SiO3=ZnSiO3+NaSO4 (白色) MnSO4+Na2 SiO3=MnSiO3+NaSO4 (肉红) FeSO4+Na2 SiO3=FeSiO3+NaSO4 (淡绿) Fe2 (SO4 ) 3+Na2 SiO3=Fe2 (SiO3 ) 3+NaSO4 (棕褐色)

现象：在Na,SiO,溶液中，生成五颜六色的向上生长的化学树，俗称水中花园原理：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CoCl为例）：将CoCl,固体投入Na,SiO,溶液时，CoCl,晶体表面稍微有些溶解，整个CoCl,晶体被盐溶液包围，此时，Co2+与SiO,2-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

现象： 在Na2 SiO3溶液中，生成五颜六色的向上生 长的化学树，俗称水中花园。 原理： 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Na2 SiO3溶液时， CoCl2晶体表面稍微有些溶解，整个CoCl2晶体 被盐溶液包围，此时，Co2+与SiO3 2-根反应，在 晶体周围形成硅酸钴的薄膜，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Na,SiO,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Na,SiO,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Na,SiO,液面最后各晶体形成水中花园

在半透膜内是溶解度大的金属盐，外面是 Na2 SiO3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Na2 SiO3溶液作用，在上部又形 成新的难溶硅酸钴半透膜，如此反复破裂，反 复形成，则不断向上生长，直至Na2 SiO3液面， 最后各晶体形成水中花园

影响水中花园的因素：①温度：温度高，生长快②浓度：Na,SiO,的浓度大，生长速度快，晶体上芽数目少。③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④溶解度：溶解度过小的盐不长芽，过大的不产生的美丽的芽

影响水中花园的因素： ①温度：温度高，生长快。 ②浓度：Na2SiO3的浓度大，生长速度快， 晶体上芽数目少。 ③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。 ④溶解度：溶解度过小的盐不长芽，过大 的不产生的美丽的芽