化学实验是化学学习中的重要组成部分,它不仅能帮助学生深入理解化学理论知识,还能培养学生的动手能力、观察能力和科学思维,以下是一些高中化学实验操作的要点:
实验前准备
- 预习实验内容
- 在进行化学实验之前,必须认真预习实验教材,了解实验的目的、原理、步骤、所需试剂和仪器等关键信息,在制备氢氧化铁胶体的实验中,要明白其原理是利用盐的水解反应,FeCl₃在沸水中水解生成Fe(OH)₃胶体,知道需要用到FeCl₃饱和溶液、沸水等试剂,以及烧杯、酒精灯、试管等仪器。
- 对于实验中可能出现的现象和结果有初步的预测,这样在实验过程中才能更好地观察和分析,比如在探究金属钠与水的反应实验中,预习时就知道钠会浮在水面上、熔化成小球、四处游动并发出嘶嘶声,最终溶液变红,并且能根据这些现象推测出钠的物理性质(密度比水小、熔点低等)和化学性质(与水反应生成氢气和氢氧化钠)。
- 检查仪器和药品
- 检查实验仪器是否完好无损,检查玻璃仪器是否有裂缝,若有裂缝则不能使用,因为在实验过程中可能会发生破裂,导致实验失败甚至造成危险,对于量筒、量杯等度量仪器,要检查其刻度是否清晰准确。
- 核对药品的名称、浓度和纯度是否符合实验要求,药品如果变质或者浓度不准确,会影响实验结果,比如在进行酸碱中和滴定实验时,标准液的浓度必须准确已知,否则无法准确计算待测液的浓度。
- 个人防护准备
- 穿上实验服,实验服能够防止化学物质溅到衣服上,对衣服造成损坏,同时也能在一定程度上保护身体。
- 戴上合适的手套,如在进行有腐蚀性的化学药品操作时,橡胶手套可以防止手部皮肤直接接触药品而受到腐蚀,佩戴护目镜,防止化学试剂飞溅入眼睛,这是非常关键的防护措施。
实验操作过程
- 仪器的正确使用
- 加热仪器:在使用酒精灯时,要用火柴点燃,不能用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯,以免引起酒精洒出而失火,加热时,应该用酒精灯的外焰部分,因为外焰温度最高,例如在加热高锰酸钾制取氧气的实验中,要将装有高锰酸钾的试管固定在铁架台上,使试管口略向下倾斜,防止冷凝水倒流炸裂试管,然后用酒精灯的外焰对准药品部位加热。
- 度量仪器:量筒用于量取一定体积的液体,读数时,量筒必须放在水平桌面上,视线要与量筒内液体的凹液面最低点保持水平,在配制一定物质的量浓度的溶液时,需要用量筒准确量取一定体积的浓溶液,滴定管分为酸式滴定管和碱式滴定管,在使用前要检查是否漏液,并且要进行清洗和润洗,读数时,应该读取滴定管内液体的凹液面最低点,并且要注意刻度线的数值,精确到小数点后两位。
- 反应容器:试管是常用的反应容器,拿取试管时,应该用镊子夹取,并且试管要夹在离试管口约1/3处,在向试管中加入固体药品时,如果是粉末状药品,可以用药匙或纸槽将药品送入试管底部,然后将试管慢慢竖立起来,使药品缓缓滑落到试管底部;如果是块状固体,应该将试管平放,把固体放在试管口,然后再将试管慢慢竖立起来,使固体缓缓滑到试管底部,防止打破试管底部,烧杯、烧瓶等较大的反应容器,在使用时要注意放置在平稳的地方,并且要根据实验要求进行加热或搅拌等操作。
- 化学试剂的取用
- 固体试剂:一般用药匙取用固体试剂,对于块状固体,可以用镊子夹取,取用试剂后,多余的试剂不能放回原试剂瓶,以免污染原瓶中的试剂,在取用锌粒进行锌与稀硫酸反应的实验时,用镊子夹取锌粒放入试管中,并且要注意锌粒的大小适中,太大可能会影响反应速率,太小则可能不方便观察。
- 液体试剂:取用液体试剂时,如果是细口瓶中的液体,应该将瓶塞倒放在桌面上,以防止瓶塞被污染后再污染瓶内的试剂,标签要向着手心,防止残留的液体腐蚀标签,取用一定量的液体时,可以使用量筒或移液管,在用移液管取用20.00mL的待测液进行酸碱中和滴定时,要先将移液管用待测液润洗,然后吸入液体至刻度线以上,再用食指按住管口,将多余的液体放出,使液体的凹液面最低点正好与刻度线相切。
- 实验操作的顺序和细节
- 在进行多种试剂混合的实验时,要注意添加试剂的顺序,在配制氯化铁溶液时,应该先将氯化铁固体溶解在稀盐酸中,然后再加水稀释到所需体积,如果先加水再加盐酸,可能会导致氯化铁水解生成氢氧化铁沉淀。
- 在有气体参与或生成的实验中,要注意气体的通入和排出顺序,比如在检验二氧化碳性质的实验中,当向澄清石灰水中通入二氧化碳时,要先将气体通入一段时间,观察石灰水是否变浑浊,然后再继续通入过量的二氧化碳,观察浑浊是否消失,并且在实验结束后,如果要停止气体的通入,应该先熄灭酒精灯(如果有加热装置),然后再停止通气,防止液体倒吸。
- 对于需要控制反应速率的实验,可以通过改变反应物的浓度、接触面积等因素来实现,在探究浓度对化学反应速率的影响实验中,可以通过改变反应物的浓度,如在过氧化氢分解实验中,分别使用不同浓度的过氧化氢溶液,观察产生气泡的快慢来比较反应速率,也可以通过改变固体反应物的颗粒大小来改变接触面积,从而影响反应速率。
实验后处理
- 仪器的清洗
实验完毕后,应该及时清洗仪器,对于一般的玻璃仪器,如试管、烧杯等,可以用自来水冲洗,然后用试管刷蘸取洗涤剂进行刷洗,最后用清水冲洗干净,对于一些有特殊要求的仪器,如滴定管、容量瓶等,要按照特定的清洗方法进行清洗,滴定管在清洗后,要用蒸馏水润洗几次,并且要保证滴定管内壁不挂水珠。
- 药品的处理
对于剩余的化学药品,要按照规定的方法进行处理,有价值的药品可以回收再利用,如未反应完的金属锌可以回收,对于有毒有害的化学药品,不能随意丢弃,要将其放入指定的回收容器中,重金属离子的废液要经过处理后才能排放,防止对环境造成污染。
- 实验数据的整理和分析
认真记录实验过程中的数据和现象,对于定量实验,如测定化学反应速率、测定物质的量浓度等实验,要准确记录数据,并根据实验数据进行计算和分析,在测定中和热的实验中,要记录初始温度、反应后的最高温度等数据,通过计算得出中和热的数值,要对实验现象进行分析,思考现象背后的原因,总结实验结论,如果实验结果与预期不符,要分析可能是哪些因素导致的,如实验操作不当