高中化学实验操作要点
高中化学实验是化学学习的重要组成部分,通过实验可以直观地观察化学反应现象,验证化学理论,培养学生的动手能力、观察能力和科学思维,以下是高中化学实验操作的一些要点:
实验前准备
- 预习实验内容
- 在进行实验之前,必须充分预习实验教材,了解实验的目的、原理、步骤、所需仪器和药品等信息,在制备氢氧化铝的实验中,要知道通过铝盐与氨水反应或者偏铝酸盐与弱酸反应来制备氢氧化铝,理解为什么选择这些试剂以及预期的实验现象是什么。
- 对于实验中涉及的化学方程式要熟练掌握,如在硫酸铜晶体结晶水含量测定实验中,要清楚硫酸铜加热失去结晶水的反应方程式$CuSO{4}\cdot 5H{2}O\xlongequal{\Delta}CuSO{4}+ 5H{2}O$,这样才能更好地理解实验过程中的质量变化关系。
- 检查仪器和药品
- 仪器检查:检查实验仪器是否完好无损,在使用试管时,要检查试管是否有裂缝,以免在加热过程中试管破裂造成危险,对于量筒、容量瓶等计量仪器,要检查其刻度是否清晰准确,如在使用量筒量取液体时,若量筒刻度不准确,会导致所取液体体积出现较大误差。
- 药品检查:查看药品的名称、浓度、纯度等信息是否符合实验要求,要注意药品的保存状态,如钠保存在煤油中,如果发现钠表面有氧化或者煤油失效等情况,可能会影响实验结果,对于有腐蚀性的药品,如浓硫酸,要检查其包装是否密封良好,防止泄漏。
实验操作过程
- 仪器的正确使用
- 玻璃仪器的洗涤:实验前要将玻璃仪器清洗干净,对于一般的油污,可以用肥皂水或洗涤剂清洗;对于一些难溶的污渍,如二氧化锰等固体残留,可以用浓盐酸进行清洗,洗净的玻璃仪器应该内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下,在银镜反应实验后,试管内壁会附着银镜,清洗时要特别注意,避免损坏试管。
- 量筒的使用:量取液体时,量筒必须放置在水平的桌面上,读数时,视线要与量筒内液体的凹液面最低点保持水平,量取8mL的稀盐酸时,不能俯视或仰视量筒刻度,否则会使量取的液体体积不准确。
- 容量瓶的使用:在使用容量瓶配制溶液时,要先检查容量瓶是否漏水,溶解或稀释的操作不能在容量瓶中进行,一般先在烧杯中进行,当溶液冷却到室温后,再将溶液转移到容量瓶中,转移过程中要用玻璃棒引流,防止溶液溅出,在配制一定物质的量浓度的氯化钠溶液时,要严格按照这些步骤操作,确保溶液浓度的准确性。
- 滴定管的使用:酸式滴定管和碱式滴定管的用途不同,酸式滴定管用于盛装酸性溶液和强氧化性溶液,碱式滴定管用于盛装碱性溶液,使用前要检查滴定管是否漏水,然后进行洗涤和润洗,在滴定过程中,要控制好滴定速度,一般以每秒3 - 4滴为宜,要注意观察滴定管内液面的变化,准确记录滴定体积,在用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液时,通过准确读取滴定管的刻度来计算氢氧化钠的浓度。
- 药品的取用
- 固体药品的取用:块状固体一般用镊子夹取,如在探究碳酸钙与盐酸反应的实验中,取用大理石(主要成分是碳酸钙)时,要用镊子将大理石放入试管口,然后慢慢竖立起来,使固体缓缓滑到试管底部,防止打破试管底部,粉末状固体用药匙取用,如在检验氯酸钾和二氧化锰制氧气的残余物中是否有氯化钾时,用药匙取少量残余物放入试管中进行溶解实验。
- 液体药品的取用:取用较多液体时可以直接从细口瓶中倾倒,倾倒时,瓶塞要倒放在桌面上,标签要向着手心,以防止残留液体腐蚀标签,在取用酒精时,要按照这些要求操作,取用少量液体时,使用胶头滴管,使用时,要先将胶头滴管捏扁,排出空气后再伸入液体中吸取液体,如在酸碱中和滴定实验中,用胶头滴管吸取指示剂时要特别注意不要污染试剂。
- 加热操作
- 酒精灯的使用:酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心三个部分,外焰温度最高,在加热时,应该用酒精灯的外焰进行加热,在加热氯化钠溶液蒸发结晶时,要将蒸发皿放在酒精灯外焰上均匀加热,点燃酒精灯时,要用火柴点燃,绝对不能用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯,以免引起火灾,熄灭酒精灯时,要用灯帽盖灭,不能用嘴吹灭,防止火焰进入酒精灯引起爆炸。
- 加热玻璃仪器:在加热试管中的液体时,液体的体积不能超过试管容积的1/3,以防止液体受热沸腾时喷出,加热时,要先预热试管,使试管受热均匀,然后将火焰集中在试管中液体的底部加热,如在加热高锰酸钾制氧气的实验中,对试管进行预热后,再集中加热高锰酸钾所在的部位,对于烧杯、蒸发皿等玻璃仪器的加热,需要垫上石棉网,使仪器受热均匀,防止仪器因受热不均而破裂。
- 气体的制备与收集
- 气体发生装置的选择:根据反应物的状态和反应条件来选择合适的气体发生装置,实验室制二氧化碳是用石灰石(固体)和稀盐酸(液体)在常温下反应,所以选择固液常温型发生装置,如启普发生器或简易装置(由长颈漏斗和锥形瓶组成),而实验室用氯酸钾(固体)和二氧化锰(固体)制氧气,需要加热,则选择固固加热型发生装置,如试管和酒精灯组合的装置。
- 气体收集方法的选择:气体的收集方法主要有三种,排水法、向上排空气法和向下排空气法,如果气体难溶于水且不与水反应,可用排水法收集,如氧气、氢气等,若气体密度比空气大且不与空气反应,用向上排空气法收集,如二氧化碳;若气体密度比空气小且不与空气反应,用向下排空气法收集,如氨气,在收集气体时,要注意收集时机,用排水法收集氧气时,要等到导管口的气泡连续均匀冒出时才开始收集,因为一开始排出的是空气,会导致收集的氧气不纯。
实验后处理
- 仪器的清洗与整理
- 实验结束后,要及时清洗仪器,对于做过银镜反应、氢氧化铁胶体制备等实验的仪器,要采用合适的方法清洗,如做过银镜反应的试管,可以用硝酸来清洗,因为硝酸可以与银反应生成可溶性的硝酸银,清洗后的仪器要放在指定的位置晾干或者用干净的布擦干。
- 将仪器整理归位,如将量筒、烧杯等仪器放回原处,滴定管要清洗干净后放在滴定管架上,对于损坏的仪器,要如实报告老师并进行登记。
- 药品的处理
对于剩余的药品,一般不能放回原试剂瓶(除非有特别说明,如钠等),对于有毒的药品,如重金属离子的废液等,要进行专门的处理,防止污染环境,含有汞离子的废液要加入硫化钠使其生成硫化汞沉淀,然后进行妥善处理,对于一般的酸性或碱性废液,可以进行中和处理后再排放。
- 实验数据的记录与处理
在实验过程中,要如实记录实验数据,包括实验现象、测量的数据等,在测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验中,要准确记录加热前后坩埚和硫酸铜晶体的质量,对于记录的数据,要进行合理的处理和分析,如通过多次测量取平均值来减小误差,根据实验数据计算结果并与理论值进行比较,分析产生误差的原因。
高中化学实验操作需要严谨细致,每一个步骤都关乎实验的成功与否以及实验结果的准确性。