第一章 从实验学化学 第一节 化学实验基本方法
一、化学实验常识—体现安全思想
1、药品的存放、取用 2、意外事故的处理 3、实验基本操作 二、混合物的分离和提纯
1、过滤 2、蒸发 3、蒸馏 4、萃取
三、SO42-的检验:稀HCL、BaCL2等可溶性的钡盐
(一)、药品的存放、取用
1、根据药品状态选择容器口径大小:固体药品保存在广口瓶中,液体药品保存在细口瓶中。 2、瓶塞的选择取决于药品的酸碱性:酸性试剂选用玻璃塞或软木塞,碱性试剂选用橡胶塞。 3、易吸水、易潮解、易被氧化的物质应密封存放。
4、受热或见光易分解的物质应选用棕色瓶存放在冷暗处。
5、易燃的试剂应密封保存,并存放在冷暗、远离电源和火源处。 6、金属钾、钠易与O2、H2O反应,应封存在煤油中。 7、氧化剂和还原剂不能一起存放。
8、剧毒药品要单独存放,并有严格的取用程序。 9、化学试剂要按性质、类别有规律存放。
(二)意外事故处理
1、划伤:双氧水清洗伤口,再涂红药水或碘酒,再用创可贴。
2、烫伤或烧伤:药棉浸75%-95%酒精涂伤处,也可用3-5%的高锰酸钾溶液。
3、酸液沾到皮肤或衣物:立即用水冲洗,再用3-5%碳酸氢钠溶液清洗,如果是碱液,用水冲洗后用硼酸溶液。
4、酸(碱)液洒到实验桌上:用碳酸氢钠(稀醋酸)中和,再用水冲洗,如果是少量,则用湿抹布擦净。
5、眼睛的化学灼伤 :用大量水冲洗(边洗边眨眼睛),碱灼伤再用20%硼酸溶液淋洗,酸灼酸再用3%碳酸氢钠淋洗。 6、实验火灾扑救
1)移走可燃物,切断电源,停止通风
2)与水发生剧烈反应的化学药品起火不能用水扑救,如钾钠等
3)比水密度小的有机试剂起火不能用水扑救,如乙酸可通知沙子或石棉布盖灭。 4)酒精及有机物小面积着火用瀑布或沙子扑盖。 5)反应器内起火,如果是敞口器皿可用石棉布盖灭。 7、常用危险化学品的分类及标志
(三)实验基本操作
1、固体药品:不能用手直接接触,更不能品尝药品的味道。 1)向试管装粉末状药品:倾斜试管---将盛有药品的药匙或小纸条折叠成的纸槽小心地送到试管底部---直立试管。
2)向试管里装块状固体或金属颗粒:横放试管---镊子把药品或金属颗粒放在试管口---慢慢竖立试管(缓缓滑到试管底部,以免打破试管)。
2、液体药品 :取少量时用胶头滴管吸取,有时用玻璃棒蘸取,取用准确体积用滴定管或移液管,取用较多量,直接倾倒。
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3、加热
1)灯焰分焰心、内焰和外焰。外焰温度最高。把加热的物质放在外焰部分,受热仪器底部不能与灯芯接触。
2)受热仪器分为直接加热和垫石棉网加热两种。试管用试管夹夹持;烧瓶烧杯等在铁架台的铁圈或三脚架上垫石棉网再加热,坩锅应放在泥三角上。 3)开始加热时应使仪器均匀受热,否则会因受热不均而破裂。 4、托盘天平
1)调零:游码归零
2)放物:不能直接放在托盘上,易潮解腐蚀性药品应放在玻璃器皿中称量,遵循左物右码。
3)加码:用镊子,先大后小。称量一定质量的药品时先加砝码后加称量物,称量药品的质量时,先放称量物后加砝码。
4)托盘天平精确度为0.1克,只能粗略衡量物质质量,m物=m砝+m游,若物码放反,则m物=m砝-m游 5、量筒:
1)在室温下进行,不能用于进行化学反应,不能加热。
2)读数时视线与凹液面的最低点相切,仰视读数时偏小,量取的体积偏大,俯视相反。 3)选择量筒规格要与所量取的体积匹配。
4)精确度依量程而定,一般0.1mL。只能粗略量取体积。没有零刻度。选用比气量 取体积稍大的量筒。 6、气体收集
1)排水法:难溶于水的气体
2)排气法:向下排空气法:密度大于空气的气体,向下排空气法:密度小于空气的气体。
(四)物质的分离与提纯
1、分离与提纯的区别:都是将某一物质从某种混合物中分离出来,提纯的要求较分离更宽松,分离更侧重于将相混合的每一种物质一一分离。 2、一般方法:
物理方法:过滤、蒸发结晶、蒸馏或分馏、萃取、分液、升华。 化学方法:沉淀法、吸收法、转化法、离子交换法
(五)过滤和蒸发(重点) 1、过滤: 1)原理:把不溶于某液体的固体和液体组成的混合物分离的方法。(悬浊液中除去不溶物) 2)适用范围:固体与液体的分离 3)注意事项:一贴二低三靠
一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸边缘低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘; 三靠:杯靠棒,棒靠纸,颈靠壁 2、蒸发
1)原理:通过加热使溶剂减少,使溶质从溶液中析出的方法。 2)适用范围:浓缩溶液或从溶液中分离出固体溶质。 3)注意事项
A液体的量不超过蒸发皿的2/3
B加热时,用玻璃棒不断搅拌液体,以免液体局部过热发生飞溅。
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C蒸发皿中出现大量固体时,停止加热,用余热蒸干溶剂。 D对热不稳定的物质可采用水浴加热的方法间接加热 3、粗盐的提纯与精制
1)溶解:水12 mL,4g粗盐。实验现象:粗盐溶解,溶液呈浑浊。搅拌目的:加速溶解。 2)过滤:实验现象:烧杯中溶液澄清,滤纸上有不溶物(泥沙)附着。
氯化钙、氯化镁、硫酸盐等可溶于水,且含量少,因此澄清滤液中除氯化钠外,
上述物质仍存在。
3)蒸发:实验现象:水分不断蒸发,有固体逐渐析出。
蒸发皿中出现大量固体时,停止加热,用余热蒸干液体。 4)有四处用到玻璃棒:
溶解时:使粗盐充分溶解,加速溶解。 过滤时:引流,防止液体外流
蒸发时:防止局部过热而造成液体飞溅。 蒸发后:转移固体
5)粗盐的精制:用化学方法除去可溶性杂质(硫酸根离子、钙离子、镁离子),再蒸发溶
剂得到精盐,一般为以下四步
A 加入过量的氯化钡,除去硫酸根离子,(还有钡离子、钙离子、镁离子) B 加入过量的碳酸钠,除去钙离子和钡离子(还有碳酸根离子、镁离子) C 加入过量的氢氧化钠,除去镁离子(还有碳酸根离子、OH-)
D 将A至C中得到的混合物过滤,向滤液中加入稍过量的稀盐酸,除去碳酸根离子、
OH-
特别提醒: 用化学方法除去某溶液中的杂质,为了使杂质彻底除去,需加入过量的化学试剂,然后再将试剂过量的部分移去。 4、SO42-的检验
1)将提纯的盐均0.5g放入试管加入约2 mL水,先滴入几滴稀盐酸使溶液酸化,再向试管中滴入几滴BaCl2
2)实验现象:滴入稀HCl后,无明显现象产生,再滴入几滴BaCl2产生了白色沉淀。 3)Na2 SO4+ BaCl2= Ba SO4↓+2 NaCl 利用这一反应检验硫酸和可溶性硫酸盐。
特别提醒:气体的检验:一般从气体的物理性质(色味溶解度等)和化学性质入手,如用澄
清石灰水检验二氧化碳,用燃着的木条检验二氧化碳和氧气等。
离子的检验:一般分为显示特殊颜色、生成沉淀、生成气体三类。
(六)蒸馏(重点)
1、原理:利用液体混合物各组分沸点的不同 2、注意事项:
1)装置连接顺序是由下向上,从左到右
2)蒸馏烧瓶应放在石棉网上加热,使受热均匀
3)蒸馏烧瓶中加入几粒沸石或碎瓷片,以防加热时液体暴沸。 4)蒸馏烧瓶内液体体积一般应介于1/3-2/3之间
5)冷凝管内冷却水的流向要从下口进,上口出,因为冷却水流向与蒸气流向相反时,能达到最佳冷凝效果。
6)要收集不同温度或规定温度的馏出液,应使用温度计,且温度计的水银球要位于蒸馏烧瓶的支管口处。
7)在实验开始时,先通入冷却水,后加热蒸馏,在实验结束时,先停止加热,然后停止
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通往冷却水。
3、用自来水制取蒸馏水 1)实验步骤
A在试管中加入少量自来水,滴几滴AgNO3和几滴稀HNO3—现象:试管内产生了不溶于硝酸的白色沉淀;目的:检验Cl-,自来水中含Cl-
B在蒸馏烧瓶中加入约1/3的自来水,再加入几粒沸石或碎瓷片,连接好蒸馏装置,向冷凝管中通入冷却水,加热烧瓶,弃去开始馏出的部分液体,用锥形瓶收集约10 mL液体,停止加热。
C取少量蒸馏出的液体加入试管中,加入几滴AgNO3和几滴稀HNO3—现象:锥形瓶中的液体呈无色、澄清状态;目的:检验Cl-,蒸馏水中不含Cl-
结论:自来水含有Cl-,蒸馏水中不含Cl-,通过蒸馏可以除去自来水中的Cl-
2)Cl-的检验:用AgNO3和稀HNO3,AgCl是既难溶于水,又难溶于稀HNO3的白色沉淀,Ag CO3是难溶于水,但溶于稀HNO3的白色沉淀,本实验加稀稀HNO3是排除CO32-等对实验的干扰。
(七)萃取和分液(重点)
1、萃取的原理:利用演技在互不相溶的溶剂中溶解度的不同
萃取的条件:与原溶剂互不相溶,萃取剂和溶质不发生反应,溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 2、分液:(上倒下流)萃取完成后,将分液漏斗固定在锦园上,静置,使漏斗内液体分层。分液时,先将漏斗上口玻璃塞打开或使塞上凹槽对准漏斗上的小孔(使漏斗内外气压相等,便于液体流出),然后转动下面的活塞,使下层液体缓缓流入烧杯里,,待下层液体流尽时,要迅速关闭活塞,漏斗中的上层溶液要从分液漏斗上口倒出。注意事项:分液漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁,分液漏斗不能加热,用后洗干净,长时间不用的分液漏斗要把活塞处擦干净,在塞芯与塞槽间放一纸条,以防磨砂处粘连。 3、从碘水里萃取碘
1)加液---量筒量取10mL碘的饱和水溶液,倒入分液漏斗,然后再注入4 mL CCl4,盖好玻璃塞。现象原因:加CCl4时,不溶于水,且密度比水大,在下层
2)振荡----右手压住分液漏斗的玻璃塞,左手所握住活塞部分,将分液漏斗倒转过来用力振荡。原因:振荡时使两种液体充分接触,振荡后打开活塞,使漏斗内气体放出。
3)静置—将分液体漏斗放在铁架台上静置。现象:静置后CCl4层变紫色,水层颜色变浅或接近无色
4)分液—待液体分层后分液,上倒下流。
5)结论:用作萃取剂,以分液漏斗作主要仪器,经过萃取和分液,可以从碘水里提取碘。
第二节 化学计量在实验中的应用 一、物质的量
1、摩尔是物质的量的单位,像米是长度的单位一样。只适用于微观粒子,不适用于宏观物质,不能说1 mol铁钉,1 mol汽车、1 mol细菌
2、使用摩尔作单位时,粒子必须十分明确,且离子种类要用化学式表示,如0.5 mol O2 、1 mol NaCl、 2 mol CO32-,不能说1 mol氢,正确的表述为1 mol H或1 mol H2
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3、NA:不是一个数,是有单位的(mol-1)。
1 mol任何物质中都含有相同数目的粒子的结论对于气体、液体和固体都是正确的。 1 mol H含有6.23*1023个H,1 mol H2含有6.23*1023 个H2,有2*6.23*1023个H 4、摩尔质量M(1 mol分子/原子的质量)kmol与mmol都可以 单位:g/ mol,其数值等于相对分子/原子质量
二、气体摩尔体积
1、决定物质体积的因素:物质粒子数的多少,物质粒子本身的大小 ,物质粒子间距离大小 固体和液体:粒子间距的大小相比粒子本身的大小可以忽略不计,故其体积主要由物质粒
子数的多少和粒子本身的大小决定
气体:扩散性强,粒子间距远远大于粒子本身的大小,故粒子本身的大小可以忽略不计,
故其体积由物质粒子数的多少和物质粒子间距决定
影响气体分子间平均距离的大小的因素:温度和压强。温度越高,体积越大,压强越大,
体积越小。当温度和压强一定时 ,分子间距几乎是一个定值 ,故粒子数一定时,其体积是一个定值
2、气体摩尔体积可以是单一气体,也可以是混合气体。气体体积与同温同压下气体的微粒数目有关,而与气体分子的种类无关,讨论气体的摩尔体积时必须在一定条件下讨论才有意义。
三、物质的量的浓度
1、物质的量的浓度概念中的体积是溶液的体积,不是溶剂的体积,1 mol /L是1L溶液中含有1 mol溶质。
2、从一定物质的量浓度的溶液中取出任意体积的溶液,物质的量浓度不变
物质的量浓度相同,体积不同,所含溶质物质的量也不同。如果体积相同,溶质的物质的量才相同。
3、用结晶水合物配制溶液时,其溶质不应包含结晶水,例如25克胆矾(CuSO4﹒5H2 O)溶于水形成的溶液,溶质是CuSO4,而不是CuSO4﹒5H2 O。 4、一定物质的量浓度溶液的配制
1)主要仪器:托盘天平、药匙、容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等 2)容量瓶的使用
A检漏:加水塞好瓶塞,食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,倒立瓶,观察是否漏水。如不
。
漏水,瓶正立后将瓶塞旋转180塞紧,再倒立看是否漏水。
B使用注意五不:不能溶解固体、不能稀释浓溶液、不能加热、不能作反应容器,不能长期
贮存溶液。
C选择原则:大而近,所配溶液体积等于或略小于容量瓶容积。 D配制步骤
计算:所需固体的质量,若溶质含结晶水,应计算所含结晶水物质的量 浓溶液稀释时,计算所需浓溶液的体积 称量/量取
溶解/稀释:将溶质放入烧杯中,用量筒加入适量溶剂溶解,用玻璃棒搅拌,目的是加速溶
解且使溶解后的溶液恢复至室温
转移:将恢复至室温的溶液全部转移到容量瓶 容量瓶的规格要与所配制溶液的体积相符
用玻璃棒将液体引流至瓶颈内刻度线以下,不能全液体流至瓶颈内刻度线以上的任
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