第三章  化学实验

 

化学是一门以实验为基础的科学,化学的许多重大发现和研究成果都是通过实验得到的。学习化学的一个重要途径是科学探究,实验是科学探究的重要手段,可以培养我们进行科学研究工作中的动手能力和创新精神,具有理论课堂教学不可替代的作用。要学好化学就必须走进化学实验室,做好化学实验。

中学化学实验主要包括两大类:一类是基础实验〔包括常见仪器的使用,常见药品的保存和使用,实验室安全常识和环保常识,基本操作,常见物质(初中阶段主要是气体物质)的制备,物质的检验等〕;另一类是综合实验(物质的分离,实验设计等)。

 

第一节  常见仪器及其基本操作

【考点说明】

1.知道常用的化学实验仪器试管、滴管、酒精灯、烧杯、量筒、集气瓶、漏斗、长颈漏斗、托盘天平、玻璃棒等的名称、性质、用途。

2.知道常见药品的保存和使用,实验室安全常识和环保常识。

3.学会固体、液体药品的取用,药品的称量,酒精灯的使用与加热,仪器的洗涤,仪器的连接与装配,溶液的配制,装置气密性的检查,溶解、过滤、蒸发等一些重要的实验基本操作。

【知识整理】

一、常用化学仪器及使用方法

1.能直接加热的仪器

仪器图形与名称

主要用途

使用方法和注意事项

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用于蒸发溶剂或浓缩溶液

可直接加热,但不能骤冷。蒸发溶液时不可加得太满,液面应距边缘1厘米处。

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试管

常用作反应器,也可收集少量气体

可直接加热,外壁有水时要擦干。放在试管内的液体不超过容积的1/2,加热试管内的液体不超过容积的1/3。

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燃烧匙

 

燃烧少量固体物质

可直接用于加热。

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2.能间接加热(需垫石棉网)的仪器

仪器图形和名称

主要用途

使用方法和注意事项

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烧杯

作配制、浓缩、稀释溶液。也可用作反应器等。

加热时应垫石棉网

根据液体体积选用不同规格烧杯

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用作反应器

不能直接加热,加热时要垫石棉网。所装液体的量不应超过其容积1/2。

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           锥型瓶

 

用作接受器、用作反应器等

一般放在石棉网上加热。

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3.不能加热的仪器  

仪器图形与名称

主要用途

使用方法及注意事项

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用于收集和贮存少量气体

如果在其中进行燃烧反应且有固体生成时,应在底部加少量水或细砂。

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分装各种试剂,需要避光保存时用棕色瓶。广口瓶盛放固体,细口瓶盛放液体。

玻璃塞不可盛放强碱,滴瓶内不可久置强氧化剂等。

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4.计量仪器

仪器图形与名称

主要用途

使用方法及注意事项

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    用于粗略量取液体的

体积

要根据所要量取的体积数,选择大小合适的规格,以减少误差。不能用作反应器,不能用作直接在其内配制溶液。

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托盘天平

用于精确度要求不高的称量

药品不可直接放在托盘内,称量时将被称量物放在纸或玻璃器皿上,“左物右码”。

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               滴管

用于滴加液体,定滴数地加入溶液

必须专用,不可一支多用,滴加时不要与其他容器接触。

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5.用作过滤、分离、注入溶液的仪器

仪器图形与名称

主要用途

使用方法及注意事项

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用作过滤或向小口容器中注入液体

过滤时应“一贴二低三靠”

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用于装配反应器,便于注入反应液

长颈漏斗应将长管末端插入液面下,防止气体逸出

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6.干燥仪器

仪器图形与名称

主要用途

使用方法及注意事项

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内装固体干燥剂或吸收剂,用于干燥或吸收某些气体

要注意防止干燥剂液化和是否失效。气流方向大口进小口出。

洗气瓶

除去气体中的杂质

注意气流方向应该长管进气,短管出气

 

 

 

 

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7.其它仪器

仪器图形与名称

主要用途

使用方法及注意事项

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用作热源,火焰温度为500℃~600℃

所装酒精量不能超过其容积的2/3,但也不能少于

1/4。加热时要用外焰。熄灭时要用盖盖灭,不能吹灭

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可用作蒸发皿或烧杯的盖子,可观察到里面的情况

不能加热

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文本框: 试管夹

 

     

夹持试管

防止烧损和腐蚀

 

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文本框: 玻璃棒

 

 

用作物质溶解、溶液蒸发的搅拌器

过滤或转移液体时用以引流

 

搅拌时应避免碰撞容器壁

引流时应注意使玻璃棒顶端靠近接受容器的内壁,液体倾出容器的倾出口要紧靠玻璃棒中端

使用后及时擦洗干净,不能随便放在桌上,应放在干净的容器内或插在试管里。

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  铁夹

铁圈

铁架台

用于固定或支持反应器

固定在铁架台上的铁圈可用作漏斗架

固定仪器时,仪器和铁架台的重心,应在铁架台底座中间

 

二、化学实验基本操作

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1.药品的取用

(1)取用药品遵守“三不”原则:不能用手接触药品,不能品尝药品的味道,不要把鼻子凑到容器口去闻药品气味(应用招气入鼻法)。

(2)药品没有具体说明取用量时,一般按最少量取用:液体取1ml-2ml,固体只需盖满试管底部。

(3)用剩的药品要做到“三不一要”:不放回原瓶;不随丢弃;不拿出实验室;要放入指定容器。

(4)固体药品的取用:块状固体用镊子夹,粉末状或细晶体用药匙取,必要时可用纸槽取。操作:把试管横放,将药品送到试管底部,再把试管竖起。

(5)液体药品的取用:瓶塞倒放,试剂瓶的标签向手心,瓶靠试管口,倒完后盖紧瓶塞,将试剂瓶放回原处。

①定量取用液体操作:量筒放平,视线与量筒内液体凹液面的最低处保持水平,再读出液体的体积数(若仰视会使读数偏小,俯视会使读数偏大)。

②吸取和滴加少量液体用滴管:胶头在上,滴管不要接触反应容器内壁或放在实验台上,以免沾污滴管。

(6)浓酸,浓碱的使用:浓酸,浓碱都具有强腐蚀性,使用时要格外小心。

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2.药品分类贮藏

⑴盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞。⑵易变质的药品存放时间不能长久贮存,最好现用现配制[如:澄清的石灰水长期存放将因跟空气中的二氧化碳反应而失效]。⑶易潮解、易挥发、有吸水性的药品要密封保存。⑷易燃物质(如:酒精、硫、磷、镁粉等)和易爆炸的物质(如:高锰酸钾、硝酸铵等)存放时要远离火源。⑸白磷保存在冷水中,金属钠保存在煤油中。

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3.过滤的操作

操作要点:“一贴二低三靠”。一贴:滤纸紧贴漏斗内壁。二低:滤纸上沿低于漏斗口,液体低于滤纸上沿。三靠:漏斗颈下端紧靠承接滤液的烧杯的内壁,引流的玻璃棒下端轻靠滤纸三层一侧;盛待过滤的烧杯的尖嘴部靠在玻璃棒的中下部。应手持玻璃棒中上部。

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4.物质的加热

⑴酒精灯的使用注意事项:禁止向燃着的酒精灯添加酒精;禁止用酒精灯引燃另一酒精灯;酒精灯里的酒精洒出来在桌上燃烧,立即用湿抹布扑盖。

⑵给物质加热:加热前要预热;给液体加热可用试管、烧杯、烧瓶、蒸发皿等,给固体加热可用试管、蒸发皿等,试管和蒸发皿可直接加热,烧杯、烧瓶要垫上石棉网;加热试管内的液体时要用试管夹,管口不能对着人,并使试管跟桌面成45°的角度,先给液体全部加热,然后在液体底部加热,并不断摇动。给固体加热时,试管要横放,管口略向下倾斜。加热后很热的试管不能立即用冷水冲洗。

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5.蒸发

蒸发液体时,要用玻璃棒不断搅拌液体,当蒸发皿内出现较多量固体时,即可停止加热,热的蒸发皿要用坩埚钳移走,并放在石棉网上冷却。

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6.溶解固体物质

一般可采用研细固体、加热、搅拌或振荡等方法加快溶解。

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7.配制一定质量分数溶液

操作步骤:计算、称量(对固体溶质)或量取(对液体物质)、溶解。

说明:在溶解时放出大量的热的物质,例如浓硫酸的稀释,应把密度较大的浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。

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8.仪器的装配和装置气密性的检查

⑴装配一般由玻璃导管插入橡皮塞、玻璃导管插入胶皮管和塞子塞进容器口(玻璃导管要插入的一端用水湿润)。

⑵检查装置的气密性时,将导管一端伸入水中,可用手掌心握容器外壁,也可用酒精灯微热。若导管口有气泡冒出,松开手掌,水进入导管中形成一段水柱,说明装置不漏气。

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9.玻璃仪器的洗涤

⑴水洗法:在试管中注入少量水,用合试管刷蘸洗涤剂刷洗,再用水冲洗,最后用蒸馏水清洗,洗涤干净的标志是:附着在玻璃仪器内壁上的水既不聚成水滴,也不成股流下。

⑵药剂洗涤法:①附有不溶于水的碱、碱性氧化物、碳酸盐,可选用稀盐酸清洗,必要时可稍加热。②附有油脂,可选用热碱液(碳酸钠溶液)清洗。

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10.实验室安全常识

⑴使用任何电器要谨防触电,不用湿手接触电器,实验结束后应立即切断电源。

⑵酸性烧伤可用清水或2%的碳酸氢钠(即小苏打)溶液冲洗;碱性烧伤可用2%醋酸溶液或2%的硼酸溶液冲洗,冲洗后涂上油膏,并将伤口扎好。重者送医院诊治。

⑶眼睛的化学灼伤:凡溶于水的化学药品进入眼睛,应立即用水洗涤,然后根据不同情况分别处理:如属碱类灼伤,则用2%的医用硼酸溶液淋洗;如属酸类灼伤,则用3%的医用碳酸氢钠溶液淋洗。重者应立即送医院治疗。

⑷干石灰或浓硫酸烧伤时,不得先用水冲洗。因它们遇水反而放出大量的热,会加重伤势。可先用干布(纱布或棉布)擦试干净后,再用清水冲洗。

【经典例题】

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例1  下图是某同学配制500g质量分数为0.9%生理盐水的全过程:

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  ⑴请找出上图的错误:

  ①_________________________________;②_________________________________;

  ③_________________________________。

  ⑵若操作正确,则所称取氯化钠的质量为         g 。

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⑶如果配制的生理盐水中NaCl的质量分数小于0.9%,则可能造成误差的原因有

  (至少举出三点):

  ①_________________________________;_________________________________;

  ③_________________________________。

【分析】第⑶小题为开放性问题,思维可从药品、装置、操作等方面发散来寻找原因,得出可能的、合理的答案。例如,①从药品方面看:可能是称取的氯化钠中混有杂质,也可能是烧杯中有水等;②从操作过程看:可能是氯化钠和砝码放反了,也可能是量筒量水时仰视刻度读数等。因此,只要平时学习中养成认真观察、深入思考的好习惯,就能解答此类开放性问题。

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【答案】⑴①广口瓶塞放反了;②砝码和药物放反了;③温度计用来搅拌  ⑵4.5g  ⑶计算错误:①水算多了;②氯化钠算少了。称量氯化钠时操作错误如:③天平读数有误;④氯化钠和砝码放反了;⑤左盘放了纸片右盘未放纸片;⑥天平未调零等。用量筒量取水时错误如:⑦水量多了(或取水读数时仰视)。⑧氯化钠中混有杂质;⑨烧杯中有水。

例2  某厂实验室有甲、乙两个药品橱,其中甲橱已存放有锌和铜,乙橱是空橱。现有碳酸钙、浓硫酸、烧碱、浓盐酸、氧化铜,应该分别把它们放入哪个橱中?其中试剂瓶口一定要密封的是哪些化学药品?

⑴甲橱:锌、铜、     ,乙橱:      

⑵需密封保存的是:      

【分析】不同化学药品的存放原则是药品间相互不能发生反应。甲橱已存放有锌和铜,不能再放浓硫酸和浓盐酸,应把它们放入乙橱。同理,碳酸钙、氧化铜、烧碱应放入甲橱。由于浓硫酸和烧碱具有强烈的吸水性,且烧碱易与空气中的CO2反应而变质,应密封保存。浓盐酸有强烈的挥发性,也应密封保存。

【答案】⑴碳酸钙、氧化铜、烧碱  浓硫酸和浓盐酸  ⑵浓硫酸、烧碱和浓盐酸

 

 

【自主检测】

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一、选择题(每小题只有一个正确选项)

1.下列仪器中,不能作为反应容器的是                                     (  )

A.试管               B.烧杯          C.量筒          D.集气瓶

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2.下列仪器中,可用酒精灯直接加热的是                  (  )

    A. 漏斗         B. 试管                C. 量筒         D. 集气瓶

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3.学化学要经常做实验。根据你的经验判断在实验室中的下列四个操作中正确的是  (  )

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4.用托盘天平称量物品时,若砝码放在左盘,称量物放在右盘,达到平衡时砝码为10g,游码读数为0.9g,对这种操作的评价有:①称量方法不正确;②称量方法正确;③无法称得称量物的质量;④可知称量物为9.1g;⑤可知称量物为10.9g。其中正确是       (  )

A.①和③  B.①和④  C.①和⑤  D.①②和⑤

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5.下列实验操作正确的是                                                    (  )

 

 

A                B              C            D

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二、填空题

6.有镊子、烧杯、试管、胶头滴管、燃烧匙、坩埚钳等仪器,请为下列实验操作各选一种:用作配制溶液的容器是_________;吸取或滴加少量液体时用__________;检验氢气的纯度时用_________盛装气体;移走正在加热的蒸发皿时用__________;将硫粉置于盛氧气的集气瓶中燃烧时使用_________;取用块状药品一般使用__________。

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7.下图是实验室常用的仪器,把下列实验所用仪器的标号填在横线上。

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              A  B      C          D         E        F

  ⑴少量溶液相互反应时,需要用:_______。⑵蒸发溶液时,需要用:__________。

⑶配制一定溶质质量分数的稀硫酸时,需要用:_______。

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8.用托盘天平称量一未知质量的物体,现用“↓”表示向托盘上增加砝码,用“↑”表示从托盘上减少砝码。请用“↓”和“↑”在下表中表示你的称量过程,并在下图中用“|”表示游码在标尺上的位置(称量结果:物质的质量为36.8g)。

砝码(g)

50

20

20

10

5

取用情况

 

 

 

 

 

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9.请指出右图过滤装置中的两处明显错误:

  (1)___________________________(2)_________________       ____

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10.下图所示的甲、乙两个实验有共同点:集气瓶底部预先均装有少量水。它们的作用分别是:

     甲中                                     

     乙中                                    

我认为将乙中的水换成另一种溶液,效果会更好。我能写出体现该溶液作用的化学方程式:

                                      

 

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答案:1.C  2.B  3.B  4.B   5.C

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6.烧杯  胶头滴管  试管  坩埚钳  燃烧匙  镊子

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7.(1)B  (2)C  (3)ADF

砝码(g)

50

20

20

10

5

取用情况

↓↑

↑↓

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8.

 

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9.(1)没有用玻璃棒引流(2)漏斗下端管口没有紧靠烧杯内壁

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10.⑴  防止生成的红热熔融物掉落瓶底,使集气瓶破裂

⑵  吸收燃烧产物,防止SO2 污染空气。

          SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O或SO2+Ca(OH)2==CaSO3↓+H2O

 

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