高中化学实验中,掌握正确的操作要点是确保实验安全、准确以及获得可靠结果的关键,以下是一些常见高中化学实验的操作要点:
基本实验操作
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仪器的洗涤
- 实验前,需将玻璃仪器(如试管、烧杯、烧瓶等)清洗干净,一般先用水洗,若仪器内壁附有油污或难溶物,可选用合适的洗液(如肥皂水、合成洗涤剂、NaOH 溶液等)进行洗涤,再用蒸馏水冲洗,洗净的仪器应内外壁附着的水均匀,形成水膜,无水滴成股流下。
- 对于滴定管、容量瓶、移液管等具有精确刻度的仪器,洗涤后还需用蒸馏水润洗 2 - 3 次,但润洗液不得倒入原瓶,应弃去,以免改变溶液浓度。
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仪器的连接与固定
- 组装仪器时,应按照从下到上、从左到右的顺序进行,例如在组装制取气体的装置时,先放置好酒精灯(如需加热),再依次安装铁圈、石棉网、烧瓶等,并调整至合适位置,使仪器装置平稳、端正。
- 连接玻璃管和胶皮管时,应先将玻璃管口用水润湿,然后轻轻旋转插入胶皮管中;连接橡皮塞与容器时,应将橡皮塞慢慢转动着塞进容器口,切不可用力过猛,以免损坏容器。
- 需要固定仪器时,应使用铁架台、铁夹、滴定管夹等工具,夹持部位要合适,松紧适度,既要保证仪器稳固,又要避免因夹得过紧而导致仪器损坏。
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药品的取用
- 固体药品的取用:块状固体用镊子夹取,操作时应先将容器横放,把药品放入容器口后,再慢慢将容器竖立起来,使药品缓缓滑入容器底部,防止药品打破容器;粉末状固体用药匙或纸槽取用,取用时先将试管倾斜,把药匙或纸槽伸入试管底部,然后将试管直立起来,使药品落入试管中。
- 液体药品的取用:较多量液体可直接从细口瓶中倾倒,倾倒时瓶塞要倒放在桌面上,标签向着手心,瓶口紧挨着试管口或其他容器口,缓慢倾倒;取用少量液体时,可用胶头滴管吸取,使用时应先将其挤出的液体擦净,再伸入试剂瓶中吸取液体,滴加时要保持垂直悬空于容器口上方,不能伸入容器内,也不能接触容器内壁,以免污染试剂。
加热与冷却操作
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加热
- 使用酒精灯加热时,酒精灯内的酒精量应不超过其容积的 2/3,不少于 1/4,点燃酒精灯要用火柴或打火机,绝不能用燃着的酒精灯去点燃另一盏酒精灯,以免失火,熄灭酒精灯时,必须用灯帽盖灭,不可用嘴吹灭。
- 给固体物质加热时,应先将试管均匀预热,然后集中在药品部位加热,防止试管受热不均而破裂,加热时,试管口应略向下倾斜,以避免冷凝水倒流至试管底部,使试管炸裂。
- 给液体物质加热时,液体体积不得超过试管容积的 1/3,同样要先预热,然后对准液体所在部位加热,并不时地移动试管,使其受热均匀,加热过程中,试管口不能对着自己或他人,以防液体喷出伤人。
- 对于需要长时间加热或温度较高的实验,可使用酒精喷灯,使用酒精喷灯前,应先检查灯内酒精的储量,并按要求正确添加酒精,点燃时要按照操作规范进行,避免发生意外。
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冷却
- 实验中有些反应需要在冷却条件下进行观察或后续操作,在制备硝酸钾晶体的实验中,当溶液加热至沸腾后,需要停止加热,让其自然冷却,以利于晶体的析出。
- 在冷却过程中,可采用不同的方式加速冷却,如用冷水浴冲洗烧瓶外壁,可使烧瓶内的反应物快速降温;对于一些小型的试管实验,可将试管置于冷水中冷却,但要注意避免水进入试管内,影响实验结果。
气体的制备与收集
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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,如果反应物是固体与液体,且不需要加热,通常选用启普式发生装置或其简易装置;如果反应物是固体与固体,且需要加热,则应选择类似于实验室制氧气的固体加热型发生装置。
- 在选择发生装置时,还要考虑反应的剧烈程度和是否便于控制反应速率,对于反应剧烈且产生气体较快的反应,可在装置中添加分液漏斗或长颈漏斗等仪器,以便通过调节液体的滴加速度来控制反应速率。
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气体的收集方法
- 排水集气法:适用于不溶于水且不与水反应的气体,如氢气、氧气等,收集时,先将集气瓶装满水,倒置在水槽中,当气体从导管口连续均匀冒出时开始收集,当集气瓶口有大量气泡冒出时,表明气体已收集满,收集满的集气瓶应在水下用玻璃片盖住瓶口,然后取出正放在桌面上。
- 向上排空气法:适用于密度比空气大的气体,如二氧化碳、二氧化硫等,收集时,将集气瓶瓶口向上放置,导管伸入集气瓶底部,由于气体的密度较大,会逐渐将集气瓶内的空气排出,从而收集到较纯净的气体,判断气体是否收集满的方法通常是用燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则说明气体已收集满。
- 向下排空气法:适用于密度比空气小的气体,如氨气等,操作时,集气瓶瓶口向下放置,导管伸入集气瓶底部,气体会顺着集气瓶上升,将空气排出,检验是否收集满的方法是将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则证明氨气已收集满。
过滤与蒸发操作
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过滤
- 过滤操作用于分离不溶性固体与液体的混合物,实验前,应准备好漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒等仪器,滤纸应折叠成圆锥形,使其边缘低于漏斗边缘,并用蒸馏水润湿后贴紧漏斗内壁,中间不要有气泡。
- 过滤时,将待过滤的液体沿玻璃棒缓缓倒入漏斗中,玻璃棒的作用是引流,防止液体溅出,倾倒液体时,液面应低于滤纸边缘,以免液体从滤纸与漏斗之间的缝隙流下,导致过滤失败。
- 过滤完成后,要用蒸馏水洗涤沉淀 2 - 3 次,以除去沉淀表面吸附的杂质离子或物质,然后将滤纸连同沉淀一起取出,晾干或进行其他处理。
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蒸发
- 蒸发操作主要用于浓缩溶液或析出可溶性固体溶质,进行蒸发操作时,应将溶液倒入蒸发皿中,蒸发皿应放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热。
- 加热过程中,要用玻璃棒不断搅拌溶液,以防止局部过热导致液滴飞溅,当蒸发皿中出现较多固体时,应停止加热,利用余热将剩余液体蒸干,这样可以避免固体因受热过度而迸溅或分解变质。
滴定操作
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滴定管的准备
- 滴定前,应先检查滴定管是否漏水,方法是先将滴定管装满水,将其夹在铁架台上,放置几分钟后观察是否有水滴漏下;若无漏水现象,再将滴定管洗净,并用蒸馏水润洗 2 - 3 次,然后装入相应的标准溶液至“0”刻度以上,排除尖嘴处的气泡,排除气泡的方法是:对于酸式滴定管,可迅速转动活塞,使溶液冲出尖嘴,带走气泡;对于碱式滴定管,可将橡胶管向上弯曲并捏扁玻璃珠上部的橡胶管,使溶液从尖嘴流出,排出气泡。
- 调整滴定管内液面至“0”刻度或“0”刻度以下某一准确读数,并记录初始读数,读数时,应保持滴定管垂直,视线与液面最低点相平,读数应准确至小数点后两位。
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滴定过程
- 将锥形瓶放在滴定管下方,用左手控制滴定管的活塞(酸式滴定管)或玻璃球(碱式滴定管),右手摇动锥形瓶,使溶液充分混合,滴加溶液的速度不宜过快,一般以每秒 3 - 4 滴为宜。
- 滴定过程中,要密切观察锥形瓶内溶液颜色的变化,当接近终点时,应逐滴加入溶液,每加一滴都要充分振荡锥形瓶,并观察颜色变化,直至达到滴定终点,判断滴定终点的方法因指示剂的不同而有所差异,常见的指示剂如酚酞、甲基橙等会在溶液达到特定pH值时发生颜色变化,从而指示滴定终点的到达。
- 滴定结束后,读取滴定管内液面的最终读数,并计算两次读数之差,即为消耗的标准溶液体积,重复上述滴定操作 2 - 3 次,取平均值作为最终的测量结果,以减小实验误差。
高中化学实验操作要点涵盖了多个方面,只有熟练掌握并严格遵守这些操作要点,才能顺利完成实验任务,