高中化学的学习过程中,实验是不可或缺的重要部分,它不仅能够将抽象的理论知识具象化,帮助学生更好地理解和掌握化学概念与原理,还能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、所需仪器和药品等信息,在学习“氯气的制取和性质”实验时,要清楚氯气是通过什么化学反应制取的,为什么要选择特定的发生装置和收集装置,以及氯气有哪些典型的化学性质会在实验中体现等,通过预习,对整个实验流程有一个宏观的把握,这样在实际操作过程中才能做到心中有数。
- 检查仪器和药品
- 仔细检查实验所需的仪器是否齐全、完好,对于玻璃仪器,如试管、烧杯、量筒等,要检查是否有破损、裂缝等情况,查看仪器的洁净程度,不干净的仪器可能会影响实验结果,在进行银镜反应实验时,如果试管内壁有油污,可能会导致银镜无法均匀附着。
- 核对药品的名称、纯度和数量,确保药品没有过期、变质,有些药品需要在特定的条件下保存,如钠需要保存在煤油中,以防止其与空气中的氧气和水蒸气反应,如果发现药品出现结块、变色等异常情况,要及时更换。
- 设计实验方案(如有需要)
对于一些探究性实验,可能需要自己设计实验方案,在设计过程中,要考虑实验的科学性、安全性和可行性,在探究某种因素对化学反应速率的影响时,要控制其他变量保持不变,只改变所研究的因素,可以通过查阅资料、参考类似的实验案例来完善自己的实验方案。
实验操作过程
- 仪器的正确使用
- 量筒:用于量取一定体积的液体,使用时,要将量筒放置在水平的桌面上,视线与量筒内液体的凹液面最低点保持水平,以准确读取液体的体积,量取8mL的浓硫酸时,要选用10mL的量筒,这样可以减小误差。
- 容量瓶:主要用于精确配制一定物质的量浓度的溶液,在使用前,要检查容量瓶是否漏水,溶解或稀释过程中,要先在烧杯中进行,待溶液冷却至室温后,再转移到容量瓶中,转移时,要用玻璃棒引流,防止液体溅出,定容时要加水至容量瓶的刻度线,且加水时要小心,避免超过刻度线。
- 托盘天平:用于称量固体药品的质量,使用前,要先调节天平的零点,称量时,要按照“左物右码”的原则放置药品和砝码,对于有腐蚀性或易潮解的药品,要放在玻璃器皿(如小烧杯或表面皿)中称量,称量氢氧化钠固体时,不能直接放在纸上,而要放在烧杯中。
- 酒精灯:是常用的加热工具,在使用酒精灯时,要注意以下几点:一是严禁用燃着的酒精灯去点燃另一盏酒精灯,以免酒精洒出引起火灾;二是酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心,外焰温度最高,加热时应使用外焰;三是熄灭酒精灯时,要用灯帽盖灭,不可用嘴吹灭。
- 药品的取用
- 固体药品:一般用药匙或镊子取用,对于块状的固体药品,如石灰石、金属锌等,要用镊子夹取,并将其缓缓地滑入竖直的试管底部,防止打破试管底,如果是粉末状的固体药品,如碳酸钠粉末,则用药匙或纸槽取用,取用时,要将药匙或纸槽伸入试管底部,然后将试管竖起,使药品落入试管中。
- 液体药品:通常用量筒或滴定管取用,取用较多量的液体时,可用量筒,在量取液体时,要按照上述量筒的正确使用方法操作,当需要取用少量液体时,可用滴定管,使用滴定管时,要先将滴定管润洗,然后挤压胶头滴管的胶头,使液体逐滴滴下,在酸碱中和滴定实验中,就是用滴定管准确地量取酸或碱的体积。
- 加热操作
- 在加热液体时,液体的体积一般不要超过试管容积的1/3,以防止液体受热沸腾时喷出,试管与桌面约成45°角,先预热试管,然后集中在液体的中下部加热,并不时地移动试管,使其受热均匀,在加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气时,要对试管进行预热,然后固定在有药品的部位加热。
- 加热固体时,试管口要略向下倾斜,这是为了防止冷凝水倒流至试管底部,使试管炸裂,在加热高锰酸钾制取氧气的实验中,试管口要稍微向下倾斜。
- 气体的制取和收集
- 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,如果反应物是固体和液体,且不需要加热,就可以选择固液不加热型装置,如实验室制取二氧化碳的装置,如果反应物是固体,且需要加热,则要选择固固加热型装置,如实验室制取氧气(用高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰的混合物)的装置。
- 气体收集方法的选择:气体的收集方法主要有三种,即排水法、向上排空气法和向下排空气法,对于难溶于水的气体,如氢气、氧气等,可以用排水法收集,如果气体的密度比空气大,如二氧化碳、氯气等,可用向上排空气法收集;如果气体的密度比空气小,如氨气等,则用向下排空气法收集,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,因为一开始排出的气体主要是空气。
- 实验现象的观察和记录
- 在实验过程中,要仔细观察实验现象,观察的内容包括但不限于物质的颜色变化、状态变化、是否有沉淀生成、是否有气体产生、气体的颜色和气味等,在进行铁离子和硫氰化钾溶液的反应实验时,会观察到溶液变成血红色,这就是一个典型的实验现象。
- 对于观察到的实验现象,要及时、准确地记录下来,可以采用文字描述、表格记录或绘图等方式,记录的内容要详细,包括实验现象出现的时间、顺序等,这些记录不仅是实验报告的重要组成部分,也有助于对实验结果进行分析和讨论。
实验结束后的操作
- 仪器的清洗
- 实验完毕后,要及时清洗仪器,对于一般的玻璃仪器,如试管、烧杯等,用清水冲洗后,再加入适量的洗涤剂,用试管刷或抹布擦洗,然后用清水冲洗干净,对于一些有特殊要求的仪器,如滴定管、容量瓶等,要按照相应的清洗方法进行清洗,滴定管清洗后,要用蒸馏水清洗几遍,以保证其内部的清洁。
- 清洗后的仪器要放在指定的位置晾干或用烘箱烘干,对于一些精密仪器,如分析天平,要按照仪器的使用说明书进行维护和保养。
- 药品的整理和回收
将剩余的药品进行整理,对于可以回收利用的药品,如未用完的金属颗粒、纯净的液体试剂等,要放回原试剂瓶或其他指定的容器中,对于不能继续使用的药品,如已经变质的药品或反应后的废弃物,要按照实验室的规定进行处理,避免随意丢弃造成环境污染。
- 实验台的清理
清理实验台上的杂物和垃圾,将实验用品摆放整齐,用抹布擦拭实验台,使其干净整洁,保持良好的实验环境不仅有利于下一次实验的顺利进行,也是良好的实验习惯的体现。
高中化学实验操作需要严谨的态度和规范的操作方法,只有在实验前做好充分的准备,在实验过程中正确地使用仪器、取用药品、进行加热和气体的制取收集等操作,