2025-03-23
做化学实验离不开使用化学仪器,在初中化学中常使用的仪器约二十种。这些仪器不同于日常生活用具,有它自己的名称和特定的使用方法
化学仪器在做化学实验时经常用到,学会正确使用这些仪器的方法,是十分重要的。每种仪器,根据它的用途不同,有着不同的使用要求。因此,在使用各种化学仪器前都应该明确它的要求及这种要求的原因。例如,使用烧杯时,为了防止搅拌时液体溅出或液体溢出,烧杯所盛液体不得超过它的容积的2/3;为了防止由于加热时受热不均匀而使烧杯破裂,加热前要把它的外壁擦干,加热时烧杯底要垫石棉网。
化学实验后,要及时洗刷玻璃仪器,擦拭、整理仪器。因为,如混入杂质往往会影响实验效果。所以,要求所使用的仪器必须是清洁的,有些实验还要求是干燥的。每次做完实验,应该立即把用过的玻璃仪器洗净。通常反复用水冲洗几次,如果内壁附有不易洗净的物质,再用试管刷刷洗,如果附有不溶性物质或油脂,还需加盐酸或热碱刷洗。洗净的试管应该放在试管架上晾干。
实验里所用的药品,有的有毒性,有的有腐蚀性。因此,取用化学药品有着严格的规定。要求做到“三不”,不能用手接触药品,不要把鼻孔凑到容器口去闻气体的气味。不许尝药品的味道。
取用药品,无论是取量、还是取法,都有规范要求。一方面要掌握取用的要领;另一方面也应该清楚违规的危害。例如,取用液体药品,持瓶的手,应该把标签向着手心,以免倒完药品后,残留在瓶口的药液流下来,腐蚀标签。再如,把块状固体或金属颗粒放进试管,不能投入直立的试管内,应该把试管横放,放入固体后,再利用斜面滑下以减小它的冲力。免得打破试管。许多化学实验,常常需要取用约略体积的液体,应该学会估液的技能,以便掌握试管的高度与液体体积的粗略关系。
存放和保管化学药品,根据药品的性质采取有效的办法。一般来说,溶液最好现用现配,不宜长期存放。有的药品见光、室温高容易变质,应该放在黑暗、低温的地方储存。如硝酸、硝酸银等。有的药品见空气易氧化、易潮解或易跟二氧化碳反应而变质,应该密封保存。例如,烧碱、绿矾等。有的药品有剧毒或强腐蚀性,还有各自的特殊保存方法。
?化学实验的基本操作的种类很多。例如,加热、溶解、过滤、蒸发、蒸馏、集气、结晶、滴定等。通常的化学实验里都包含着各种基本操作,只有掌握了基本操作,才能做好化学实验。例如,粗盐的提纯包括了溶解、过滤、蒸发等基本操作。
掌握化学实验的基本操作,首先要明确操作的要领和道理。例如,加热时,应把受热的物质放在外焰部分,因为酒精灯的火焰有焰心、内焰、外焰三个部分,外焰燃烧充分,所以温度高。如果放在焰心部分,甚至与灯芯接触,由于玻璃仪器受热不均匀、能发生破裂。有些较复杂的操作,要设法使难记的要领变得易记。例如,过滤操作的要领可以概括为“三接触”、“二低于”,以便于记忆。它表示过滤时,漏斗的下端管口靠紧“接触”到烧杯的内壁、玻璃棒的末端要轻轻地“接触”到有三层滤纸的一边、盛悬浊液的烧杯口要“接触”到玻璃棒上,使液体沿着玻璃棒流进过滤器里。滤纸放入漏斗里,滤纸的边缘应“低于”漏斗口、向漏斗里倒入的液体的液面要“低于”滤纸的边缘。
初中化学实验中包括了制取氧气、氢气、二氧化碳三种气体和试验氢气还原性等气体实验。许多学生做气体实验时,常常感到手忙脚乱、顾此失彼、难于控制。这与气体反应速度较快,实验准备工作不够,操作动作不协调等有关。
做气体实验最怕的是实验未完成而气体断源,解决这个问题的办法是,把制气体的药品放得够用或略有剩余。
用排水法收集气体前,应该把准备集气用的集气瓶,分别充满了水,并倒扣在水槽的水面下。不要等到该收集时,再向集气瓶中注入水既耽搁了时间,又白白放走不少气体。另外,水槽里盛的水不能太多,一般以半槽为宜。不然,当排水集气时,集气瓶里的水进入水槽面使水溢出。为了便于集气,最好在水槽里放进集气瓶座,把充满水的集气瓶放在瓶座上,这样,可以腾出一支手来做其他操作。还需注意导气管是否能灵活移动,如不够灵活,应该找找原因,并进行调整或更换。
做气体实验和实验一样,一定要注意安全。例如,在收集完氧气后,要先把导气管从水面取出,再移开加热用的酒精灯,以免发生水槽里的水逆流进入试管发生事故。再如,点燃氢气前,一定要检验纯度,以防爆炸伤人。另外,从心理上,要情绪稳动,克服恐惧感,才能使实验紧张而有序,动作和谐、连贯。千万不要喧哗、嬉闹,实验环境杂乱、直接影响着实验的效果。
做氢气(或一氧化碳)还原氧化铜等较大型气体实验,组装仪器时应从左向右,先装氢气发生器,再装加热氧化铜的装置,最后用导气管连接它们。经过检查证明气体流向畅通,才能装进药品做实验,不要急于求成。实验过程,要严格遵守操作规则,先通氢气,排净整个装置里的空气,再加热氧化铜,看到明显实验效果后,移开加热的酒精灯,继续通氢气直到冷却。
研究任何一种物质的性质,都必须取用纯净物。因为一种物质里如果含有杂质,就会影响这种物质固有的某些性质。提纯物质的方法,应该根据混合物各组分的性质来选择。结合具体情况,可以用物理或化学的方法,使不纯物质变为比较纯的物质,提纯物质的物理方法,常见的有过滤法、结晶法、蒸馏法、分液法、萃取法等。例如,实验室制氧气后,试管里残留的二氧化锰,可以提取出来循环使用,要使混入氯化钾从混合物中除去,可采用过滤法。因为混合物中的二氧化锰不溶于水,氯化钾易溶于水。
如果用化学方法提纯物质,应该设法使杂质变成易与主要组成分离的物质,或与主要组成相同的物质。不要经化学处理后又混入新的杂质。例如,除去一氧化碳中混入的二氧化碳杂质,可以用氢氧化钠溶液洗气,使二氧化碳跟氢氧化钠反应而溶解,与一氧化碳分离。再如,除去氯化钾中混入的碳酸钾杂质,可以用加盐酸的方法,使碳酸钾跟盐酸反应变成二氧化碳气与氯化钾分离。假如,把盐酸换成硫酸,虽也能跟碳酸钾反应变成二氧化碳与氯化钾分离,然而引入硫酸根离子新的杂质。
用实验方法检验物质的成分所包括的种类很多。例如,已知物质成分的验证、鉴定某物质中是否含有某种成分、几种未知物的鉴别等。首先,应该弄清楚实验所要求的是哪个类型,根据要求来设计实验方法,然后才能动手实验。
已知物质成分的验证。是用实验方法证明某已知物质确实含有哪些成分。例如,验证胆矾里含有铜、硫酸根和结晶水。根据胆矾的性质,用直接加热分解得到无水硫酸铜和水,证明它含有结晶水;把胆矾(或受热分解后的无水硫酸铜)溶于配成硫酸铜溶液,加入氯化钡生成不溶于稀硝酸的硫酸钡沉淀,证明它含有硫酸根;用铁钉或锌片放入硫酸铜溶液能置换出金属铜,证明它含有铜。
鉴别几种未知物质,应根据几种物质在同一反应中表现出的不同现象(或不反应)加以区分。选用的方法要简便易行。有时一步鉴别不开,还需两步、甚至三步。例如,鉴别氧气、氮气、氢气和二氧化碳四种气体,需要两步鉴别,第一步用一根燃着的木条,分别接触四种气体,使木条燃烧更加剧烈的是氧气,能把气体点燃的氢气,使火焰熄灭的氮气和二氧化碳。需进行第二步,用澄清的石灰水鉴别,使石灰水变浑浊的是二氧化碳,另一种是氮气。
选择量具时,要注意与所要做的定量相适应。例如,使用量筒量取一定体积液体时,根据需要量取的液体的体积,选择合适量程的量筒。象上述配制20%稀盐酸,要量取90.91mL的浓盐酸。应该选择容积为100mL的量筒。不能选择50mL量筒,分两次量取,更不能用10mL量筒,分十次量取。因为,多次量取的过程中,由于操作、观察等引起的误差总和比一次量取的大。另外,量筒属于较粗略量取液体体积的仪器,一般只能观察精确到整数位,第一位小数是估量出来的,不够精确。也就是说,实验室所用的100mL容积的量筒,不可能精确地量出90.91mL的浓盐酸,只粗略到91mL(注:初中只要求用量筒)。做定量实验时,应该仔细、认真,不要洒出,掉落或混入杂质而影响实验的精确度。
由于实验室里所用的化学药品有的有毒性、有的有腐蚀性。因此在化学药品的使用中有以下六个坚决不准许的问题。
(l)取用固体药品时药匙必须是干净的。一支药匙不能同时取用两种或两种以上的试剂。药匙每取完一种试剂后都必须用干净的纸擦拭干净,以备下次使用。药匙的两端为大小两匙,取固体量较多时用大匙,较少时用小匙。
(3)块状固体药品(如钾、钠、白磷、大理石、石灰石、锌粒等)需先用镊子取出,注意镊子使用完以后要立刻用干净的纸擦拭干净,以备下次使用。把块状的药品或密度较大的金属颗粒放入试管中时,应该先把试管横放,把药品或金属颗粒放入试管。以后,再把试管慢慢地竖立起来,使药品或金属颗粒缓缓地滑到容器的底部,以免打破试管。
液体药品通常盛在细口瓶里。取用的时候,先把瓶塞拿下,倒放在桌上。然后一手拿起瓶子(注意瓶上的标签应向着手心,以免倒完药品后,残留在瓶口的药液流下来,腐蚀标签),另一手略斜地把试管持好,使瓶口紧挨着试管口,把液体缓缓地倒入试管里。倒出液体的体积到实验所需数量时为止。当需用液体倒完后,把试管口在瓶口处蹭几下,使残留在瓶口处的药液也流入到试管中。然后立即盖紧瓶塞,把瓶子放回原处,并注意使瓶上的标签向外。
(l)可以加热的璃仪器有试管、烧杯、烧瓶(圆底烧瓶、平底烧瓶)、蒸馏烧瓶(圆底蒸馏烧瓶、平底蒸馏烧瓶)、锥形瓶。
做化学实验必须用干净的玻璃仪器,否则会影响实验的效果。做完实验后,应该立即把用过的玻璃仪器洗刷干净。
(1)进行溶液的浓缩或将溶液蒸发至干时,需将蒸发皿放置在三脚架上或铁架台的铁圈上,可以用酒精灯直接加热。
当用手拿着一盏酒精灯到另一个燃着的酒精灯上面去点火时,手持的酒精灯必然要倾斜,这样容器内的酒精也必然洒出来,流在燃着的酒精灯上面而造成失火现象。为了避免失火现象的发生,所以绝对禁止拿酒精灯到另一已经燃着的酒精灯上去点火。
?在给试管里的物质加热时,就需要使用试管夹。用试管夹夹持试管的正确操作方法是将试管夹从试管的底部往上套。夹在试管的中上部。若将试管长度三等分时,则试管夹夹在靠近试管口的那端三分之一的部位以内为合理。用手拿试管夹时,要注意用手拿住试管夹的长柄,不要把拇指按在短柄上。
给试管里的固体药品加热时,往往有水汽产生(反应过程中生成的水或药品中的湿存水),因此试管口必须微向下倾斜(如图所示)。
待试管均匀受热后,将酒精灯火焰固定在试管中放有固体药品的部位,使固体药品充分受热,以利于反应的顺利进行。
使用托盘天平之前必须的准备工作是调零点。即称量前先把游码放在刻度尺的零处,检查天平的摆动是否达到平衡。如果已到达平衡,指针摆动时先后指示的标尺上的左、右两边的格数接近相等,指针静止时应指在标尺的中间。如果天平的摆动未达到平衡,可以调节左、右的螺丝,使摆动达到平衡。
过滤是把不溶于液体的固体物质跟液体分离时采用的一种方法。如粗盐的提纯,首先就是把粗盐溶于水,经过过滤,把不溶于水的泥土等固体杂质跟食盐水分离。
蒸发法是把能溶于水的固体物质跟水分离时采用的一种方法。(如粗盐的提纯实验中,经过滤后所得的澄清透明的食盐水就是采用蒸发法,将水蒸发掉以后,得到纯净的固体食盐的)。另外,再把稀溶液浓缩时,采用的也是蒸发法。只是将水蒸发掉一部分而使稀溶液变为浓溶液的。
蒸馏法是分离和提纯彼此互相能以任意比例互溶的液体跟液体的混合物时常用的一种方法。是根据不同液体物质沸点高低的不同,将它们分离提纯的一种方法。在加热时,沸点低的液体先汽化,经过冷凝器冷凝后,先冷凝成为液体。而沸点高的液体难汽化,则留在蒸馏烧瓶中。应用这一方法就可以把彼此互相能以任何比例互溶的液体跟液体的混合物进行分离。另外,当液体中溶解有某种固体物质时,为获得纯净的液体,而把溶解在其中的固体物质除去时,也采用蒸馏法。因为加热的条件下,液体受热变成蒸汽,从蒸馏烧瓶中出来,经过冷凝器后冷凝成为液体,便滴在接受器中,原来溶解在液体中的物质则留在蒸馏烧瓶中。制取蒸馏水等就是用蒸馏的方法(如图所示)。
在实验室里制取氧气、氢气、二氧化碳等气体时都必须检查装置的气密性是否完好,只有装置不漏气时才能使用。
实验室制取二氧化碳气体不能用排水取气法收集,由于二氧化碳能溶于水,但能够用排空气取气法收集。由于二氧化碳比空气重,收集时集气瓶口应朝上,采用向上排空气取气法将二氧化碳收集在集气瓶里。用燃着的火柴放在集气瓶口试验,如果火焰熄灭,则证明集气瓶里已充满了二氧化碳。
气体的鉴别是根据气体本身的特性来鉴别的。如用到氧气能支持燃烧的性质及能使带有余烬的木条重新复燃,或能使燃着的木条越着越旺的现象来鉴别氧气的;用氢气的可燃性、氢气燃烧时的火焰是淡蓝色的,氢气燃烧后的产物只有水这一种物质等特征来鉴别氢气;用一氧化碳的可燃性、一氧化碳燃烧时的火焰是蓝色的,一氧化碳燃烧后的产物是能使澄清石灰水变浑的二氧化碳这些特征来鉴别一氧化碳;用到二氧化碳不支持燃烧,能使燃着的木条熄灭,能使澄清石灰水变浑等特征来鉴别二氧化碳气体;用氮气不支持燃烧,能使燃着的木条熄灭,但不能使澄清石灰水变浑等特征来鉴别氮气。
Ag+、Cl-、SO42-、CO32-等离子的鉴别也是根据这些离子与某些试剂反应的不同现象来鉴别的。鉴别Cl-用到硝酸银和稀硝酸两种试剂。鉴别SO42-用到氯化钡(或硝酸钡)和稀硝酸两种试剂。鉴别CO32-用到强酸(如盐酸或硝酸)和石灰水两种试剂。鉴别Ag+用可溶性的盐酸盐溶液(或盐酸)和稀硝酸两种试剂。
分别点燃三种气体,在三个火焰的上方各罩一个冷而干燥的烧杯,过一会儿,会看到有两个烧杯的内壁变得模糊并有水蒸气凝结,则说明这两种气体中有一个是氢气,另一个是甲烷。在烧杯内壁没有水蒸气凝结的那种气体一定是一氧化碳。
6种气体,怎样鉴别它们?取6支试管,并分别倒入澄清的石灰水。然后将6个贮存气体的橡胶袋上的导气管分别插入6个试管的石灰水中,打开自由夹,观察6个试管中石灰水的变化。其中有一支试管中的石灰水变浑浊,此种气体必为二氧化碳。五支试管中无变化。关闭自由夹。
有两瓶气体在遇燃着的木条时,瓶中的气体被点燃了,且燃烧时的火焰均为淡蓝色,此时迅速地往两个集气瓶中都倒入少量的澄清的石灰水,盖上玻璃片,摇动集气瓶,观察石灰水的变化。其中有一瓶中的石灰水变浑浊了,则原来的气体一定为一氧化碳,因为一氧化碳燃烧后生成二氧化碳,二氧化碳使石灰水变浑浊。而另一集气瓶中的石灰水没变化,则原来的气体一定为氢气,因为氢气燃烧只能生成水。
取三支试管,并分别倒入未知液1mL至2mL,然后各滴入石蕊试液2滴至3滴,振荡,观察现象。使石蕊试液变红者,原液体为盐酸。使石蕊试液变蓝者,原液体为氢氧化钠。石蕊试液不变色仍为紫色者,原液体为水。
取三支试管,并分别倒入未知液1mL至2mL,然后各倒入1mL至2mL盐酸,观察现象。若一个试管中有无色气泡放出者,原溶液为碳酸钾溶液。
取氯化钾、硝酸钾、碳酸钾、硫酸钾四种白色固体粉末各一药匙,分别放入四个烧杯中。再在各烧杯中加适量蒸馏水使其完全溶解,得四种无色溶液。
盐酸溶液中的阳离子为氢离子(H+),阴离子为氯离子(Cl-)。如果通过一定的实验步骤和具体的实验现象能确定溶液中既含有氢离子又含有氯离子,就能确定该无色溶液一定为盐酸。
托盘天平在初中化学实验中占有重要位置,以此为目的设计一些选择题来考察学生是否达到应知会用的标准及如何用平衡的观点来分析天平上的化学反应,这对培养学生分析问题和解决问题的能力,具有很高的实用价值。
托盘天平是实验室里用于称量物质质量的仪器。每一台天平都有与其相配套的砝码盒,砝码质量最小的为1g,小于1g质量的是片码,有100mg、200mg、500mg等多种。也有的托盘天平只有5g以上的砝码,称量5g以下质量时,是用移动游码的办法。使用托盘天平称量物质前,有游码的托盘天平应先把游码放在刻度尺的零处,然后检查天平的摆动是否达到平衡。如果天平达到平衡,静止时指针指在刻度尺的中间(零处),摆动时在刻度尺左右两边摆动的格数接近相等。如果天平未达平衡,可以调节左右托盘下的螺母,使摆动时达平衡。称量时,被称物品放在左盘上,砝码放在右盘,先加质量大的砝码,后加质量小的砝码,最后加片码(移动游码)。取用砝码应使用镊子。若称量指定质量的物质时,应先将该质量的砝码和片码(或游码)放在右盘上,然后往左盘上加被称物质,当被称物质的质量接近所需质量时,可左手拿药匙,右手转拍左手,用振动药匙的方法使少量物质散落下来至天平平衡。为防止化学药品对托盘的腐蚀和污染,药品不能直接放在托盘上称量,可放入烧杯、蒸发皿和表面皿等容器中。也可使用纸片,称量前在两个托盘上各放一张质量相近的洁净纸片。称量后要及时记录被称物的质量。称量完毕,应把砝码和镊子放回砝码盒,把游砝移回零处。
使用量筒量液时,应把量筒放在水平的桌面上,使眼的视线和液体凹液面的最低点在同一水平面上,读取和凹面相切的刻度即可。不可用手举起量筒看刻度。量取指定体积的液体时,应先倒入接近所需体积的液体,然后改用胶头滴管滴加。使用量筒时应注意:用量筒量取液体体积是一种粗略的计量法,所以在使用中必须选用合适的规格,不要用大量筒计量小体积,也不要用小量筒多次量取大体积的液体,否则都会引起较大的误差。量筒是厚壁容器,绝不能用来加热或量取热的液体,也不能在其中溶解物质、稀释和混合液体,更不能用做反应容器。
用胶头滴管取用液体试剂时,要注意正确的方法,如图所示。吸取试液时先将滴管提出液面,挤出胶头中的空气,再把滴管伸入试液中吸取。滴入试管时,不能把滴管伸入试管中,以免滴管碰到试管壁而被污染。吸有试剂的滴管不可倒置,以免试剂流入滴头。
固体物质溶解时,先把块状固体用研钵压碎并研细。为加快溶质在溶剂里的溶解,常采用加热、搅拌、振荡等方法。
浓硫酸容易溶于水,同时放出大量热,它的密度又大于水。若将水注入酸中,水会浮在硫酸上面,溶解时放出的热会使水沸腾,使硫酸向四周飞溅,发生事故。因此稀释浓硫酸时,一定要把浓硫酸沿着器壁慢慢地注入水里,并不断搅动,使产生的热量迅速地扩散。
1.根据物质性质的差异,选择合适的物理方法进行混合物的分离(过滤法、结晶法)。并能掌握操作步骤及仪器的使用,知道容易出错的地方。(见表(1))
指的是气体和气体或杂质的分离方法。采用的方法是将混合气体通过装在洗气瓶里的某试剂的溶液,利用所需要的气体不与该试剂反应,也不溶在水里,而不需要的气体杂质,能和该试剂反应生成难挥发的物质,留在洗气瓶里,达到分离的目的。
除去气体中的水蒸气叫做气体的干燥。使用吸收剂为固态的装置叫干燥管、干燥塔等。可用浓硫酸,也可用无水氯化钙作干燥剂等。干燥管的用法,粗端为进口、细端为出口。干燥剂不能填的过紧,它的颗粒大小要适当,不宜太大,也不宜太小。干燥剂应在使用前临时填充,或放烘箱中或在干燥器中保存。
重要物质的性质实验应着重观察实验现象、掌握反应条件及结论。要注意区分反应条件与现象及结论,不可混淆。如点燃、加热(高温)为反应条件;而燃烧、发光、放热则为现象。又如有气泡生成,使石蕊试液由紫色变为红色为实验现象;而生成H2气,溶液有酸性等则为结论。
点燃从贮气瓶的导气管放出的纯净的甲烷时,会看到甲烷在空气里能够燃烧且燃烧时的火焰是淡蓝色的。又可以看见烧杯内壁变得模糊,有水蒸汽凝结。还可以看到石灰水变浑浊。说明甲烷燃烧时还有二氧化碳生成。
甲烷是最简单的有机化合物,化学式CH4,式量16,比空气轻,有机物如秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物在一定条件下发酵,便可产生沼气,沼气的主要成分就是甲烷,煤矿井里的坑气,以及地下深处蕴藏的天然气,主要成分也都是甲烷,甲烷是在隔绝空气的情况下,主要由植物残体分解而生成的。
氢气燃烧时,发出淡蓝色火焰,一氧化碳燃烧时,发出蓝色火焰,甲烷燃烧时,发出明亮的蓝色火焰。如何把这三种可燃性气体区分开呢?不能从燃烧时火焰颜色的亮度来判断,而是要根据气体燃烧后的产物来区分,其具体方法是:分别点燃三种可燃性气体,在各自的火焰上方罩一冷而干燥的烧杯,烧杯内壁无水珠生成的原气体是一氧化碳,有水珠生成的原气体是氢气和甲烷,分别向这两个烧杯中加入澄清的石灰水,振荡。使澄清的石灰水变浑浊的原气体是甲烷,没变浑浊的原气体是H2。