金属活泼性实验报告

2024-10-17

金属活泼性实验报告（共4篇）（共4篇）

1.金属活泼性实验报告篇一

究探究 1 金属的活动性相对强弱

合作者：

实验目的：

1、通过探究实验初步掌握金属与酸反应的这一化学性质；

2、从金属与酸的反应中探究金属的活动性，加深对金属性质的认识；

3、体验实验探究的过程，初步学会运用比较、分析、概括、归纳等方法对获取的信息进行加工并得出结论的方法；

实验用品：

试管、火柴、滴管、镊子、稀盐酸（滴瓶）、锌粒、铁丝、铜片、试管刷，废液缸、抹布

实验步骤：

1、在试管里放入少量锌，加入少量 5mL 稀盐酸，2、另取两只试管，分别放入铁 si 和铜加入 5mL 稀盐酸.观察记录实验现象，比较反应的剧烈程度。

实验记录：步骤 1 现象：

步骤 2 现象：

实验结论：三种金属的活动性顺序为：

问题讨论：

1、为什么有些金属要打磨？

答：

2、判断生成的气体是什么？

答：

反思评价：

2.金属活泼性实验报告篇二

在互联网上有一个碱金属与水反应实验的视频:国外一组研究人员在空旷的室外进行碱金属单质锂、钠、钾、铷、铯与水反应的实验。具体的现象是:锂与水平稳反应;钠与水剧烈反应, 有黄光;钾与水剧烈反应并起火, 轻微爆炸;铷与水迅速反应, 爆炸, 将一只类似浴缸样的容器炸出一个窟窿;铯与水反应, 剧烈爆炸, 将类似浴缸样的容器炸得粉碎。因为中学化学实验室一般没有金属锂、铷和铯, 因此这个视频被我引入课堂, 也很快吸引了学生的眼球, 他们兴奋异常, 有的甚至尖叫起来。根据实验现象, 很容易得出碱金属单质随原子序数的递增, 金属性逐渐增强的结论。同时, 元素周期律也表明, 同主族元素, 从上往下随核电荷数的增加, 金属性逐渐增强。这与实验现象非常吻合, 是理论与实践完美统一的典范。

但查阅大学教材附录我们可以发现, 金属锂的标准电极电势却是碱金属元素中最小 (负) 的。

由表1中数据发现, 标准电极电势随原子序数递增顺序并非单调变化, 且与元素周期律揭示的金属性顺序不一致。原因在哪里?要回答这个问题, 我们首先要对中学化学中常见概念———“金属性”进行辨析。

二、游离态原子的金属性与电离能

在苏教版《化学2》 (必修) 第9页:“同一主族元素的原子最外层电子数相同, 随着核电荷数的增大, 电子层数逐渐增加, 原子半径逐渐增大, 原子失去电子的能力逐渐增强, 获得电子的能力逐渐减弱, 元素的金属性逐渐增强, 非金属性逐渐减弱。”我们从表述中可以知道, 这里“金属性”所描述的对象是“游离态的原子”, 即气态原子。我们知道, 气态氢原子的1s电子, 若得到13.6e V的能量, 将从基态跃迁到n=∞的激发态, 成为自由电子, 氢原子失去1个电子变为+1价的气态阳离子。就是氢的电离能 (I1) 为13.6e V (约1310k J·mol-1) 。又如碱金属Na的第一电离能 (I1) 可表示为:Na (g) -e-=Na+ (g) ΔH=494k J·mol-1。化学上常用电离能 (I) 考察“游离态原子”的金属性强弱。

(I1) [1]

元素原子的电离能越小, 表示气态时越容易失去电子, 即该元素在气态时的金属性越强。从上面表格的数据我们可以得出, 游离态碱金属元素的金属性强弱顺序:Li<Na<K<Rb<Cs。

电离能的数值大小主要取决于原子的有效核电荷数 (Z*) 、原子半径以及原子的电子构型。一般来说, 同一周期的元素具有相同的电子层数, 从左至右有效核电荷数 (Z*) 增大, 原子半径减小, 核对外层电子的引力加大。因此, 越靠右的元素, 越不易失去电子, 电离能也就越大。同一主族元素电子层数不同, 最外层电子数相同, 原子半径增大起主要作用。因此, 半径越大, 核对电子引力越小, 越易失去电子, 电离能也就越小。但从第4周期开始, p区元素由于填充3d轨道电子, 有效核电荷数 (Z*) 的贡献开始凸现, 电离能变小趋势减小。尤其是第6周期开始填充4f轨道电子, 有效核电荷数 (Z*) 的贡献甚至超过原子半径增大所起的贡献, 有些主族元素的电离能有增大的趋势 (见表3) 。电子构型是影响电离能的第三个因素, 各周期中稀有气体元素的电离能最大, 部分原因是由于稀有气体元素的电子具有相对稳定的8电子最外层构型。某些元素具有全充满和半充满的电子构型, 稳定性比较高。如Zn (3d104s2) 、Cd (4d105s2) 、Hg (5d106s2) 比同周期相邻元素的电离能高 (见表4) 。

(I1) [1]

(I1) 单位:k J·mol-1[1]

三、水溶液中原子的金属性

在《化学2》的第5页“信息提示”栏目中关于金属性强弱判断的表述:通常情况下, 元素的金属性越强, 它的单质越容易从水或酸中置换出氢, 该元素最高价氧化物的水化物的碱性越强。这种定性描述往往难以准确界定:“越容易”的标准是什么?Na OH、KOH、Rb OH、Cs OH的碱性强弱又被溶剂水拉平而无法比较。为此, 化学上引入了电极电势的概念。对于金属元素, 如铜的标准电极电势为 +0.337V, 锌的标准电极电势为-0.763V。显然+0.337> (-0.763V) , 即锌比铜金属性强。锌的电极电势比铜的电极电势小得多, 金属锌是较强的还原剂, 锌离子能在溶液中较稳定地存在, 是弱氧化剂。相反, Cu2+是比Zn2+更强的氧化剂, 金属铜是比金属锌更弱的还原剂。因此, 在水溶液中讨论元素金属性强弱就必须用到元素的电极电势概念。

对金属元素而言的电极电势, 是处于基态的原子与水溶液中的水合离子的电势差。它的大小取决于金属原子离子化的倾向及其他因素。根据波恩—哈伯循环, 由金属晶体到水合离子有三个过程:1.金属原子克服金属键转变为气态金属原子 (即金属的原子化热或升华能) ;2.金属气态原子失去电子变成气态离子 (电离能I) ;3.金属气态离子变为水合离子 (离子水合能) 。

可分为以下几步:

M (s) -e-→M (aq)

波恩—哈伯循环图示

其中, s、I、h分别代表升华、电离、水合过程的能量变化, ΔH为电极反应的焓变。ΔH=s+I+h。假设所有的焓变都用于做有用功, 就有ΔG=s+I+h。

从波恩—哈伯循环图示可看出, 电离能只是电极反应过程中能量的一部分。电极电势是综合的定量指标, 不仅与电离能大小有关, 还与金属升华能 (克服金属键) 大小、水合能大小密切相关。从上表数据我们还发现, 尽管金属锂的升华能和电离能较其他碱金属大, 但锂离子的水合能比碱金属的其他阳离子要大得多。通过计算可以看到, 这部分能量不仅补偿了前两者较其他碱金属多消耗的能量, 而且最终环境所要提供的功是最小的。因此, 金属锂的标准电极电势也是最小的。

四、动力学因素影响的金属性

那为何实验又没有看到锂的剧烈反应呢?通常有以下三种解释。第一种是因为锂的金属键是所有碱金属中最强的, 熔点也最高, 不像其他碱金属那样在反应过程中熔化, 故呈固态的锂与水接触的机会不如液态充分, 反应速率小。第二种是因为Li OH在水中溶解度较小, 它覆盖在金属锂的表面上阻碍了锂与水的接触, 使反应速率减小。山东济宁师专的程桢臣、田春良老师通过对碱金属离子的扩散速度的比较分析, 得出Li+在水中的扩散速度较其他碱金属阳离子慢是造成锂与水反应不剧烈的主要原因。[3]可见, 对金属性强弱的分析, 不仅要考虑热力学的因素, 还要考虑动力学的因素。因为热力学只能是判断反应趋势的大小, 并不能提示真实反应的情景。

五、结论

1.在比较游离态原子金属性强弱时, 我们可以用电离能的相对大小来定量判断。当然, 电离能大小受到多种因素的同时作用, 规律性不强。

2.在比较水溶液中进行的反应的金属性强弱时, 不仅要考虑热力学的因素, 还要考虑动力学因素。

3.游离态碱金属元素的金属性强弱顺序:Li<Na<K<Rb<Cs;碱金属在水溶液中的金属性强弱顺序 (热力学因素和动力学因素同时考虑) :Li<Na<K<Rb<Cs。

参考文献

[1]高胜利, 陈三平, 谢钢.化学元素周期表[M].北京:科学出版社, 2010.

[2]严宣申, 王长富.普通无机化学[M].北京:北京大学出版社, 1999:11.

3.金属活泼性实验报告篇三

课程名称：学报告学提交时间：

注：

1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

学号：

（附：原始数据。）

（以上各页如不够，可另附页。）

（蓝色字体部分不要打印，第一页的正反面必须打印后填写，其他各页只需按黑色字体提示的顺序做即可，不需拘泥于表格。）

注意：

1、完成的数据经指导老师签字才有效；

2、完成实验后，整理实验设备

3、独立完成实验报告

4、用铅笔作图

5、用坐标纸画波形

6、要在报告上附上原始数据；

7、一小实验一小结，整个实验一个大总结；

8、指定时间交实验报告

9、按序号排列实验报告10、11、为便于检查和临时计算实验数据，实验时应自带计算器接线应遵循“先串联后并联”、“先接主电路，后接辅助电路”的原则。

4.金属活泼性实验报告篇四

一、实验目的

1.熟悉并掌握各种测试仪器的构造和使用方法。

2.掌握水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性测定方法和影响因素的关系。

二、实验设备

实验设备主要包括：水泥净浆搅拌机、净浆标准稠度与凝结时间测定仪、沸煮箱、雷氏夹。水泥净浆搅拌机的主要由搅拌锅、搅拌叶、传动机构和控制系统组成。水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪构造如图1所示。它由铁座1与可以自由滑动的金属圆棒2构成。松紧螺丝3可以调节金属棒的高低。金属棒上附有指针4，利用量程0~75mm的标尺5指示金属棒下降距离。沸煮箱要求能在30min±5min内将箱内的试验用水由室温升至沸腾并可保持沸腾状态3h以上，整个实验过程中不需补充水量。雷氏夹由铜质材料构成，其结构如图2所示。当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上300g质量的砝码时，两根指针的针尖距离增加应在17.5mm±2.5mm范围以内，计2x=17.5±2.5mm，当去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。

图1 标准稠度与时间测定仪图2 雷氏夹

三、实验方法

实验前必须保证以下条件：水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm方孔筛并记录筛余物情况，但要防止过筛时混进其他水泥。试验用水必须是洁净的淡水，有争议时可采用蒸馏水。试验时温度应在17~25℃，相对湿度大于50%。水泥试样、拌和水、仪器和用具的温度应与试验室一致。

各项实验的测量方法及步骤如下：

（一）、标准稠度用水量的测定

1）标准稠度用水量可用调整水量和不变水量两种方法中的任意一种测定，如发生争议时以调整水量方法为准。

2）试验前须对仪器进行检查，检查内容为：仪器金属棒应能自由滑动；试锥降至锥模顶面位置时，指针应对准标尺的零点；搅拌机运转正常等。

3）水泥净浆的拌制：水泥净浆用净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿棉布擦过，将称好的500g水泥试样倒入搅拌锅内。拌和时，先将锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加入拌和水，慢速搅拌120s后停拌15s，接着快速搅拌120s后停机。采用调整水量方法时拌和水量按经验找水，采用不变水量方法时拌和水量用142.5mL水，水量准确至0.5mL。

4）标准稠度的测定：

（1）拌和结束后，立即将拌好的净浆装入锥模内，用小刀插捣、振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速放到试锥下面固定位置上，将试锥降至净浆表面拧紧螺丝，然后突然放松，让试锥自由沉入净浆中，到试锥停止下沉时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

（2）用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度28mm±2mm时的净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P），按水泥质量的百分比计。如下沉深度超出范围，须另称试样，调整水量，重新试验，直至达到标准为止。

（3）用不变水量方法测定时，根据测得的试锥下沉深度S（mm）按下式（或仪器上对应标尺）计算得到标准稠度用水量P（%）：

P=33.4－0.185S 当试锥下沉深度小于13mm时，应改用调整水量方法测定。

（二）、凝结时间的测定

1）凝结时间的测定可以用人工测定也可以用符合标准操作要求的自动凝结时间测定仪测定，两者有矛盾时以人工测定为准。

2）测定前的准备工作：将圆模放在玻璃板上，在内侧稍稍涂上一层机油，调整凝结时间测定仪的试针使接触玻璃板时指针应对准标尺零点。

3）试件的制备：以标准稠度用水量加水，按测定标准稠度用水量时制备净浆的操作方法制成标准稠度净浆后立即一次装入圆模振动数次刮平，然后放入湿气养护箱内。记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。

4）凝结时间的测定方法为：试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从湿气养护箱内取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝1~2s后突然放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉时指针读数。当试针沉至距地板2~3mm时，即为水泥达到初凝状态；当下沉不超过1~0.5mm时为水泥达到终凝状态。由开始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时（h）和分钟（min）来表示。测定时注意，在最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降以防试针撞弯，但结果以自由下落为准；在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距圆模内壁10mm。临近初凝时，每隔5min钟测定一次，临近终凝时每隔15min 测定一次，到达初凝或终凝状态时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。每次测定不得让试针落入原针孔，每次测试完毕须将试针擦净并将圆模放回湿气养护箱内，整个测定过程中要防止圆模受振。

（三）、安定性的测定 1）安定性的测定方法

测定方法可以用饼法也可以用雷氏法，有争议时以雷氏法为准。饼法是观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的体积安定性。雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值。

2)测定前的准备工作

若采用雷氏法时每个雷氏夹需配备质量约75~80g的玻璃板两块，若采用饼法时一个样品需准备两块约100mm×100mm的玻璃板。每种方法每个试样须成型两个试件。凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹表面都要稍稍涂上一层油。

3）水泥标准稠度净浆的制备以标准稠度用水量加水，按测定标准稠度用水量时制备水泥净浆的操作方法制成水泥标准稠度净浆。

4）试饼的成型方法

将制好的净浆取出一部分分成两等份，使之呈球形，放在预先制备好的玻璃板上，轻轻振动玻璃板并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹动，做成直径70~80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，接着将试饼放入湿气养护箱内养护24h±2h。

5）雷氏夹试件的制备方法

将预先制备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上，并立刻将已经制备好的标准稠度净浆装满试模，装模时一只手轻轻扶持试模，另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着立刻将试模移至湿气养护箱内养护24h±2h。

6）沸煮

（1）调整好沸煮箱内的水位，使其能保证在整个沸煮过程中都没过试件，不需中途添补试验用水，同时又保证能在30min±5min内升至沸腾。

（2）脱去玻璃板取下试件。当为饼法时先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因，确证无外因时，该试饼以属不合格不必沸煮），在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板上，然后在30min±5min内加热至沸腾，并恒沸3h±5min。