碱土金属化合物性质实验的微型化研究

夏青

淮安市华测检测技术有限公司 江苏 淮安 223000

摘要：化学实验微型化作为一种新颖的教学方法，近年来成为一些高校改革的热点。在指导学生进行无机化学实验时，我们发现碱土金属化合物实验的许多实验现象并不明显，常规实验药物消耗大量试剂，产生大量污染。针对这一问题，对碱土金属氢氧化物及其盐类溶解度的实验微型化、碱土金属元素的火焰反应、碱土金属离子的分离鉴定等进行了系统的研究和探索，取得了良好的效果。

关键词：无机化学实验；碱土金属；微型化；

系统地讨论了碱土金属氢氧化物及其盐的溶解度、碱土金属元素的火焰反应、碱土金属离子的分离与鉴定等微型化实验，设计了一个新的微型实验应用于无机化学实验教学，取得了良好的效果。

一、微型化学实验的优势

1.节约药物，减少污染。微型化学实验需要微量的实验药物。一方面减少了药物的损耗和污染，同时提高了原子的利用率。因此，无论是演示实验还是学生实验，开展微型实验都是绿色化学教学理念在教学实践中的体现。它可以改善实验室环境，大大减少实验室的空气和水污染，有利于师生的健康。无需考虑过多的排污措施和方法，可广泛应用于学生课堂和实践中。

2.改进方法，创新思路。微型实验具有很强的创新性。对于传统的化学实验来说，经常会出现照方抓药，听人指挥的现象。一般验证性实验较多，探索性实验较少。而且由于常规实验条件的限制，分成一组多人实验，部分学生很少有机会自己完成实验。在实验过程中，学生往往一步一步走，不需要太多思考，往往处于被动地位。传统的化学实验注重结果，忽视实验过程，只把化学实验当作实验技能的训练和课堂上的辅助工具，过分追求结果的唯一性和正确性。没有实验的创新，很难达到培养学习者实践能力的目的。从常规实验流程到微观实验设计，不是简单地集中实验仪器和药物，而是重新设计和改进实验装置，重新测量实验原理，创新实验操作流程。微型实验设计本身既是学习者知识和能力的培养，也是创新教育的具体实践。农村中学办学条件差，缺乏仪器、药品和实验设备，促进了化学实验替代仪器和药品的发展和普及。有利于培养学生动脑动手、理论联系实际、解决实际问题的能力。有利于培养学生关爱自然、关爱社会的情感和创新精神。

3.废物利用，寓教于乐。化学实验的动机功能是培养学生的实验兴趣，激发学生的学习动机。化学实验能激发学生强烈的认知兴趣。认知兴趣是学习动机中最现实、最活跃的组成部分。微型化学实验的最大特点是不受实验室条件的限制。我们的生活离不开化学，所以我们可以在生活中体验化学实验的乐趣。微型实验可以利用生活中常见的废弃物进行实验，为进入生活创造条件。 可以看出，一些课堂上难以完成的实验、小家庭实验和一些课外活动实验都可以完成。学生可以走出教室，通过科学与自然的结合学习化学，从社会生活中发现化学，学习化学。在化学课上接触生活，了解化学。该微型实验具有材料方便、操作简单、安全性好、可多次重复等优点。它使大多数学生有机会进行实验，改变了以往教师贯穿教学的模式，实现了以学生为主体、教师为主导的教学方法。学生可以体验从实验中学习的乐趣，充分掌握和巩固所学的知识点。培养学习化学的乐趣，养成终身学习的习惯，为自己的发展打下基础。

二、实验部分

1.碱土金属氢氧化物和盐的溶解度
(1)碱土金属氢氧化物M(OH)2的溶解度(M =镁、钙、锶、钡)。在1#、2#、3#、4#离心试管中，滴加3滴0.5mol·L-1 MCL 2溶液，然后分别滴加3滴0.5mol·L-1mba(oh)2溶液。产生的现象列于表1。

表1 MCl2溶液中滴加Ba(OH)2溶液产生的现象

在常规实验中，将等体积新配制的2mol·l-1 NaOH溶液滴入0.5ml 0.5mol·l-1 MCL 2溶液中，由于NaOH易吸收空气中的CO2，镁、钙、锶、钡均析出，从实验现象无法判断其氢氧化物溶解度。在本微型实验中，将氢氧化钠溶液改为氢氧化钡溶液，减少了用量和浓度。由此，我们可以看到沉淀的速度和沉淀的量，因此我们可以如下判断碱土金属氢氧化物的溶解度:

Mg(OH)2

2. 碱土金属碳酸盐MCO3的溶解度(M =镁、钙、锶、钡)。常规实验中，当0.5ml 0.5mol·L-1 na2co 3溶液分别与0.5ml 0.5mol·L-1 MCL 2溶液反应时，会产生大量沉淀，不能根据沉淀的速度和量来判断碱土碳酸盐的溶解度。在微观实验中，10滴0.5摩尔·升-1 Na2CO3溶液分别与10滴0.5摩尔·升-1 MCl2溶液反应。虽然减少了药物的剂量，但不能根据沉淀的速度和量来确定溶解度。针对这个问题，设计在孔板的1#、2#、3#和4#孔中，先滴1滴0.1mol·L-1 MCL 2溶液，再滴1滴0.1mol·L-1 na2co 3溶液，效果明显。具体的实验现象如表2所示。

表2 MCl2溶液中滴加Na2CO3溶液和HAc溶液产生的现象

根据表2的分析，碱土碳酸盐MCO3(M=Mg、Ca、Sr、Ba)的溶解度为Mg2(OH)2CO3>CaCO3>SrCO3>BaCO3。

3. 碱土金属硫酸盐MSO4的溶解度(M =镁、钙、锶、钡)。在常规实验中，1毫升0.5摩尔·升-1 Na2SO4溶液分别与1毫升0.5摩尔·升-1 MCL 2溶液反应。在氯化镁和氯化钙溶液中用玻璃棒摩擦后，沉淀在氯化钙中沉淀，而在氯化锶和氯化钡溶液中沉淀。在微观实验中，将6滴0.5摩尔L-1 Na2SO4溶液滴入3滴0.5摩尔L-1 MCL2溶液中，从中可以如下测定碱土金属硫酸盐的溶解度:

MgSO4>CaSO4>Sr SO4>Ba SO4.

3. 碱土金属钨酸盐MWO4和钼酸盐MMoO4的溶解度。教材中没有介绍碱土金属钨酸盐和钼酸盐的溶解度。经过多次实验发现，当三滴0.1mol·L-1 na2wo 4(na2mo 4)溶液加入到三滴0.1mol·L-1 MCL 2溶液中时，MgCl2中没有任何现象，玻璃棒摩擦后也没有浑浊。氯化钙中无此现象，用玻璃棒摩擦后变浑浊；在SrCl2中，静置一会，有白色沉淀；而当将na2wo 4(na2mo 4)溶液加入到氯化钡溶液中时，立即产生白色沉淀。因此，钨酸盐和钼酸盐的溶解度大小顺序为镁>钙>锶>钡。

2. 碱土金属离子[Ca2+、Sr2+、Ba2+]的火焰反应
   在三个微型试管中加入2/3体积的95%乙醇，然后加入5滴0.5mol·L-1氯化钙、氯化锶、氯化钡溶液，然后在试管口加入蒸馏水，将试管放入装有开水的小烧杯中，用火柴点燃。

3. 碱土金属离子[Mg2+、Ca2+、Ba2+]的分离与鉴定
   (1)Mg2+、Ca2+、Ba2+的鉴定Ca2+的鉴定:在两个离心试管中加入3滴0.5mol·L-1氯化钙溶液和3滴饱和(NH4)2C2O4溶液，产生白色沉淀，离心后弃去清液，沉淀物中分别加入6mol·L-1 HAc和2mol·L-1 HCl然后，加入1滴镁试剂并搅拌，观察到蓝色沉淀。 Ba2+鉴定:先加入2滴0.5mol l-1bacl2溶液，再加入3滴2mol l-1ac、3滴2mol l-1nh4ac，再加入1滴0.5mol l-1k2cro4溶液，析出淡黄色沉淀。(2)Mg2+、Ca2+和Ba2+的分离在常规实验中，Mg2+、Ca2+和Ba2+的分离比较明显，但使用量大，不仅污染大，而且造成药物的浪费。针对这一现象，将其设计为实验，在不使用大量试剂的情况下，取得了理想的效果。

总之，改善碱土金属化合物性质的微化学实验具有用量少、浓度低、实验时间短、实验现象明显、减少环境污染的优点。开展碱土金属化合物性质的微型化研究，不仅有利于学生素质和能力的培养，而且具有一定的经济效益和环境效益。同时，对加快微型化学实验的发展和普及具有重要意义。

参考文献：

[1]胡新武,微型无机制备和元素性质实验的研究.2019.

[2]张秀兰，关于碱土金属化合物性质实验的微型化研究.2020.