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、所需仪器和药品等基本信息,在制备氯气的实验中,要清楚是通过浓盐酸和二氧化锰加热来制取,反应方程式为(MnO{2}+4HCl(浓)\xrightarrow{\Delta}MnCl{2}+2H{2}O + Cl{2}\uparrow),并且知道为什么要用分液漏斗、圆底烧瓶等仪器,以及它们在实验中的安装顺序。
- 对于实验中可能出现的现象和问题,要有初步的思考,在上述制备氯气的实验中,要考虑到浓盐酸的挥发性可能会导致氯气中混有氯化氢气体,思考如何去除杂质等问题。
- 检查仪器和药品
- 检查实验仪器是否完好无损,检查试管是否有裂缝,量筒的刻度是否清晰准确,酒精灯的灯芯是否完好等,对于有损坏的仪器要及时更换,以免在实验过程中发生危险或影响实验结果。
- 核对药品的名称、纯度和数量是否符合实验要求,有些药品可能因保存不当而变质,如钠块可能会被氧化,在使用前要仔细检查,要注意药品的取用规则,固体药品一般用镊子或药匙取用,液体药品则根据其性质和用量选择合适的量筒或滴定管等工具取用。
实验操作过程
- 仪器的装配与固定
- 仪器的安装顺序一般是从下到上,从左到右,以搭建制取氧气的实验装置为例,先放置好酒精灯,然后根据酒精灯火焰的高度固定铁圈,再放置石棉网和盛有氯酸钾和二氧化锰混合物的试管,在固定试管时,要注意试管口略向下倾斜,这是为了防止冷凝水倒流至试管底部,导致试管炸裂。
- 连接导管和橡胶塞时,要将导管用水润湿,然后轻轻旋转插入橡胶塞中,以保证密封良好,在组装有气体参与或生成的实验装置时,要检查装置的气密性,对于简易的制取氢气装置,关闭止水夹,将导管一端浸入水中,用手握住试管外壁,若导管口有气泡冒出,松开手后导管内形成一段水柱,则证明装置气密性良好。
- 药品的取用
- 固体药品取用
- 块状固体一般用镊子夹取,如取用金属锌粒时,先将试管横放,用镊子将锌粒放在试管口,然后将试管慢慢竖立起来,使锌粒缓缓滑到试管底部,防止锌粒直接掉落打破试管底部。
- 粉末状固体用药匙或纸槽取用,取用碳酸钠粉末时,可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。
- 液体药品取用
- 较多量的液体可用量筒量取,量取一定体积的液体时,要先将量筒放置在水平的桌面上,然后倒入液体至接近所需刻度,最后用胶头滴管滴加至刻度线,量取(45mL)的稀硫酸溶液时,要选用(50mL)的量筒,以保证量取的准确性。
- 少量液体可用胶头滴管取用,在使用胶头滴管时,要注意不能将滴管伸入容器内部,应垂直悬空在容器口上方,避免污染滴管和试剂,向试管中滴加酚酞试液时,要将滴管靠近试管口,逐滴加入。
- 固体药品取用
- 加热操作
- 使用酒精灯加热时,要先预热,对于试管中的固体物质加热,要先将试管在酒精灯上来回移动,使试管均匀受热,防止试管因局部受热而炸裂,在加热高锰酸钾制取氧气的实验中,要先对装有高锰酸钾的试管进行预热。
- 对于液体物质加热,试管内的液体不能超过试管容积的(\frac{1}{3}),且试管口不能对着自己或他人,在加热过程中,要不时地移动试管,使液体受热均匀,如在加热硝酸钾溶液时,要按照这些要求进行操作,避免液体喷出伤人。
- 当用酒精灯加热烧杯或烧瓶时,要垫上石棉网,使仪器受热均匀,在蒸馏实验中,对烧瓶进行加热时就需要垫上石棉网。
- 气体的收集与验满
- 气体收集方法
- 对于密度比空气大的气体,一般采用向上排空气法收集,如收集二氧化碳气体,由于二氧化碳的密度比空气大,将导气管伸入集气瓶底部,空气会逐渐被向上排出,从而收集到二氧化碳。
- 对于密度比空气小的气体,采用向下排空气法收集,收集氨气时,因为氨气密度比空气小,导气管要接近集气瓶底部,空气从上方排出。
- 对于难溶于水的气体,可采用排水法收集,像收集氧气时,先将集气瓶装满水,然后将导气管伸入集气瓶内,随着气体的进入,水被排出,从而收集到纯净的氧气。
- 气体验满方法
- 对于氧气,可将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,则证明氧气已收集满。
- 对于二氧化碳,可将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,说明二氧化碳已收集满,因为二氧化碳不支持燃烧,且密度比空气大,会聚集在集气瓶口。
- 对于氨气,可将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则表明氨气已收集满,这是因为氨气溶于水呈碱性,能使红色石蕊试纸变蓝。
- 气体收集方法
- 过滤操作
过滤操作要做到“一贴、二低、三靠”。“一贴”是指滤纸要紧贴漏斗内壁,这样可以使过滤速度更快,防止滤液从滤纸和漏斗壁之间流下。“二低”即滤纸边缘要低于漏斗边缘,防止滤液从滤纸和漏斗之间流下;漏斗内液面要低于滤纸边缘,避免液体未经过滤就直接流出。“三靠”是指烧杯口要紧靠玻璃棒,玻璃棒下端要紧靠三层滤纸一侧,漏斗下端要紧靠烧杯内壁,在粗盐提纯实验中进行过滤操作时,要严格按照这些要点进行,以得到澄清的滤液。
- 蒸发操作
- 蒸发溶液时,要将蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热,在加热过程中,要用玻璃棒不断搅拌,使液体受热均匀,防止局部过热导致液体飞溅,在蒸发氯化钠溶液得到氯化钠晶体的实验中,持续搅拌是很重要的操作。
- 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,这是为了防止固体因过度加热而分解或迸溅。
实验后处理
- 仪器的清洗
- 实验结束后,要及时清洗仪器,对于一般的化学实验仪器,如试管、烧杯等,先用清水冲洗,然后再用洗涤剂清洗,对于一些有特殊要求的仪器,如容量瓶、滴定管等,要按照相应的清洗方法进行清洗,容量瓶清洗后要用蒸馏水润洗(2 - 3)次,以保证其内部清洁且不影响溶液的配制。
- 清洗干净的仪器要放在指定的位置晾干或用干净的布擦干,对于一些精密仪器,如分析天平,要按照规定的方法进行保养和维护。
- 药品的处理
对于实验剩余的药品,一般不能放回原试剂瓶(除非有特别说明),以免污染原药品,对于有价值的药品,如未反应完的金属颗粒等,可以进行回收处理,对于有毒有害的药品,要按照实验室的规定进行妥善处理,防止对环境造成污染,对于实验中产生的废液,要根据其成分进行分类收集,然后交由专业的处理机构进行处理。
- 整理实验台
清理实验台上的杂物,将仪器和药品摆放整齐,检查实验装置是否已经拆卸完毕,电源是否关闭等,保持实验台的整洁有序,为下一次实验做好准备