實驗基礎知識和基本操作、技能
考點聚焦
1.了解化學實驗常用儀器的主要用途和使用方法。
2.掌握化學實驗的基本操作。
3.掌握常見氣體的實驗室制法(包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法)。
4.綜合運用化學知識對常見的物質(zhì)(包括氣體物質(zhì)、無機離子)進行分離、提純和鑒別。
知識梳理
一、實驗室藥品存放的基本知識
1.儀器的洗滌和干燥
洗滌儀器方法很多,就根據(jù)實驗的要求,污物的性質(zhì)和沾污的程度選用。
(1)用水沖洗和用水刷洗(用毛刷刷洗)。這是最常用的洗滌方法。它既可以使可溶物溶去,也可以使附著器壁上的塵土和不溶物脫落下來。但此法往往洗不去油污和有機物。
(2)用肥皂、合成洗滌劑、去污粉等洗刷。用這種方法一般可以除去油污和有機物而把儀器洗得很干凈。
(3)用鉻酸洗液洗。鉻酸洗液是由等體積的濃硫酸和飽和的重鉻酸鉀溶液配制而成, 呈棕褐色。具有很強的氧化性,對油污和有機物去除能力很強。鉻酸洗液洗滌范圍是:油污 、有機物,對某些要求潔凈程度高的玻璃器皿以及某些口小、管細不便于用毛刷刷洗而且對潔凈程度要求又較高的玻璃儀器。洗滌方法一高考資源網(wǎng)般是往儀器里加入少量洗液,使儀器傾斜著慢慢轉(zhuǎn)動,讓儀器內(nèi)壁全部為洗液潤濕。轉(zhuǎn)幾圈后,把洗液倒回原瓶。若儀器沾污厲害,也可把儀器內(nèi)注滿洗液進行較長時間的浸泡。若用熱的洗液洗滌則效果更佳。
使用洗液時一定要注意安全,不要讓洗液灼傷皮膚或濺到衣物上。能用別的洗凈儀器的 就不必用鉻酸洗滌。一是節(jié)約,二是安全。洗液的吸水性很強,應隨時把裝洗液的瓶子蓋嚴,以防吸水降低去污能力。當洗液變?yōu)榫G色時(重鉻酸鉀還原成硫酸鉻的顏色,即鉻離子的顏色)就失去了去污能力不能繼續(xù)使用了。
(4)特殊對癥洗滌。應根據(jù)粘在器壁上物質(zhì)的性質(zhì)對癥下藥。采取適當?shù)乃幤穪硖幚硭。例如:粘在器壁上的二氧化錳用濃鹽酸處理時就很容易除去,銀鏡反應后的試管用稀硝酸等。
在洗滌儀器時應注意以下幾點:
(1)盛有反應物的儀器一定要把反應物傾出后再洗滌。
(2)灼熱的玻璃儀器應冷卻至室溫后再洗滌以防炸裂。
(3)較冷涼的玻璃儀器不要直接用較熱的水或洗液去洗滌以防炸裂,應先預熱后再洗 滌。
(4)洗滌時一般是先用水沖洗,若達不到要求再用別的方法洗滌。
(5)不論用哪種方法洗滌,最后都要用水沖洗干凈。必要時最后用蒸餾水沖洗2~3次 。
(6)凡是已洗凈的儀器,不能再用布或紙去擦,以免布、紙的纖維留在器壁上沾污儀器。
洗滌玻璃儀器洗凈的標志是:器壁上不應附著不溶物或油污。加水于儀器中把水傾出后 容器內(nèi)壁能被水均勻地潤濕(均勻地附著一層水膜),而無水的條紋和不掛水珠。
用蒸餾水沖洗儀器的原則是:“少量多次”。
2.藥品的稱量、取用
(1)固體藥品:粉狀固體用藥匙或小紙條直接送入儀器底部。塊狀固體用鑷子緩緩從容器口滑到底部。不特殊說明用量時,取1―
(2)液體藥品:少量液體用膠頭滴管,滴管口與容器口不能相碰。多量液體可傾倒,應手握標簽。不特殊說明用量時,取1―2毫升。定量時用移液管量取或用量筒量(注意:量取和量的意義不同)。
3.溶解、攪拌、振蕩
為了溶解需進行攪拌或振蕩或機械攪拌,亦可加熱。
固體物質(zhì)的溶解:大塊先在研缽中研碎,再轉(zhuǎn)入容器中加溶劑進行攪拌使其溶解。
液體的溶解:其中濃硫酸應引流入水中,邊引邊攪拌等。
氣體的溶解:應該因氣體溶解度不同而水下溶或水面溶。
4.加熱
加熱時,應把受熱物質(zhì)的中下底部放在酒清燈的外焰部分。要注意液體、固體物質(zhì)的加熱方法的選擇,掌握要領。
除常規(guī)加熱外,還有均勻加熱,水浴(100度以內(nèi))、油。100-250度)、沙。ǹ傻350度)加熱等。Ww w.k s5u.c om
5.溶液配制
(1)物質(zhì)的量濃度溶液配制的步驟:一算、二稱(量)、三溶、四洗、五移、六振、七定、八搖、九裝。十貼。
(2)百分比濃度溶液的配制:一、計算;二、稱量;三、溶解。
6.試紙的使用
測溶液的酸堿性:用潔凈的玻璃棒蘸取待檢驗溶液滴在試紙(或把待測液取出少量,把 pH試紙一端浸入立即取出)馬上和標準比色卡比較。(不允許把pH試紙浸入大量待測液中,更不允許把pH試紙投入大量待測液中,否則會污染未知液。)
檢驗氣體是否充滿容器:將試紙浸濕,置于容器口上部,觀察顏色變化判斷之。
7.物質(zhì)的分離和提純ww w.k s5 u.co m
分離是將互相混合在一起的不同物質(zhì)彼此分開的方法。若要分離的物質(zhì)是少量雜質(zhì)時, 這種方法就叫提純。
其方法包括:過濾、洗滌、蒸發(fā)、蒸餾(分餾)、萃取、分液、結(jié)晶、重結(jié)晶、滲析、升華、洗氣、鹽析。
8.繪圖、儀器裝置、裝置氣密性的檢查
(1)繪圖
要點有:繪制平面正視圖;整體由低到高、從左到右的次序/每一儀器和各種儀器之間的比例尺寸要恰當;每一儀器對稱畫、由表及里。
(2)儀器組裝
所選儀器和配件必須是干凈的。裝配儀器時,應首先選定主要儀器的位置,然后按照一定的順序,逐個地裝配其它儀器。在拆儀器時,要按和裝配時方向相反的順序,逐個地拆除。尤其要先將導氣管移出水槽,再停熱。
(3)檢查氣密性
若有熱脹冷縮現(xiàn)象,說明裝置不漏氣。
三、化學實驗基本技能
1.制備
除掌握常見氣體和典型有機物的制備方法外。做其它綜合制備題時,思路往往是逆向的。幾種常見氣體的反應原理見下表
1
O2
2KClO32KCl+3O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2
NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
3
CH4
CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑
4
H2
Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
5
CO2
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
6
H2S
FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S↑
7
SO2
Na2SO3+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O
或Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O
8
NO2
Cu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
9
NO
3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
10
C2H2
CaC2+2H2OCa(OH)2+CH≡CH↑
11
Cl2
MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
12
HCl
NaCl(固)+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑
13
C2H4
C2H5OHCH2=CH2↑+H2O
14
N2
NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O
2.鑒別
鑒別通常是指對兩種或兩種以上的物質(zhì)進行定性辨認,可根據(jù)一種物質(zhì)的特性區(qū)別于另 一種物質(zhì);也可根據(jù)幾種物質(zhì)氣味、溶解性、溶解時的熱效應等一般性質(zhì)的不同加以區(qū)別。 鑒別題的種類包括:
(1)大范圍的鑒別題
一般是通過實驗先分組,一直到兩個未知物為一組,只要鑒別了其中之一,另一個也就確定了。此類題可任意選用試劑或方法完成之。
(2)只用一種試劑或方法鑒別的題
a.選用焰色反應等操作方法 b.據(jù)溶解度、比重等物理方法
c.加一種化學試劑逐一鑒別 d.加一種化學試劑一次性鑒別
e.附加條件加一種化學試劑一次性鑒別 f.加一種試劑少量到多量一次性鑒別
g.加一種試劑同時利用物理方法和化學方法鑒別
h.加酸堿指示劑一次性鑒別
(3)不許用外加試劑鑒別法
①如鑒別的溶液沒有特殊的外觀特征,采用兩兩相混,將現(xiàn)象列表據(jù)現(xiàn)象不同鑒別之。
②如要鑒別的幾種溶液之一有明顯的外觀特征,可先將其鑒別出,并以它為試劑鑒別出 另一種,再用該種試劑鑒別其它,以此類推。
3.鑒定
鑒定通常是指對于一種物質(zhì)的定性檢驗,鑒定是根據(jù)物質(zhì)的化學特性,分別檢出陽離子 、陰離子。是根據(jù)物質(zhì)的某些特性,也就是所采用試劑或方法只對此例成立,再者要全證明 。
4.推斷
推斷是通過已知實驗事實,根據(jù)性質(zhì)分析推理出的物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)或名稱。
推斷與鑒別、鑒定的區(qū)別在于:鑒別、鑒定中的每一步都靠自己設計,可以盡自己的長處選比較熟悉的知識;推斷則不然,條件已給出,雖只回答結(jié)論,但環(huán)上套環(huán),答題者必須根據(jù)作者的用意回答問題,往往思考難度大。
試題枚舉
【例1】 在實驗室運用銅和必要的藥品裝置制備無水氯化銅,清指出實驗程序。
【解析】 銅與氯氣在加熱時可制得氯化銅,不但考慮制氯氣,還得考慮氯氣的凈化、干燥以及多余氯氣的吸收。
【例2】 怎樣清除玻璃儀器上粘附的不易溶于水的下列物質(zhì)?
(1)碳酸鹽 (2)氫氧化物[氫氧化亞鐵、氫氧化銅等] (3)二氧化錳 (4)硫 (5)銀鹽 (6)銀鏡和銅鏡 (7)油污
【解析】 (1)用稀鹽酸。往碳酸鹽污跡上滿鹽酸或用鹽酸浸洗。
(2)用稀鹽酸。將其溶解轉(zhuǎn)變成可溶性物質(zhì)后再用水刷。
(3)用濃鹽酸。二氧化錳溶于鹽酸變成二氯化錳。也可用硫酸亞鐵酸性溶液或草酸及鹽酸洗液,用硫酸酸化的草酸鹽溶液清除。如盛高錳鉀溶液的試劑瓶內(nèi)壁上常粘附有一些棕黃色的二氧化錳污跡,又如實驗室用二氧化錳和鹽酸制取氯氣時,燒瓶內(nèi)壁上也往往殘留有棕褐色的二氧化錳斑點,也常用上述方法清除。
(4)硫跡可加石灰水加熱煮沸除去。
(5)銀鹽污跡可用硫代硫酸鈉清除。如:
AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr
(6)銀鏡和銅鏡都可用稀硝酸清除。反應方程式為:
3Ag+4HNO3=3AgNO3+2H2O+NO↑
(7)油污一般可用純堿、火堿溶液或熱肥皂水來清除。
【例3】 怎樣取少量液溴于試管中?
【解析】 因為液溴對橡膠有腐蝕作用,故不能用滴管取。應用手按住玻璃管的一端插入液溴層,放開手指讓液溴進入玻璃管,再用手指按住玻管口,并將導管移至試管底部,最后極開手指,放出液溴。
【例4】 請你說明給盛溶液的試管加熱時應注意如何操作?
【解析】 (1)試管外壁應干燥,有水珠應擦干,試管里的液體不應超過試管容積的1/3。
(2)試管應用試管來夾持,不能用手拿著加熱以免燙傷手。(試管夾夾持試管的方法是:把試管夾張開,由試管底部套上、取下,不得橫套橫出)試管夾應夾在離試管口 1/3處。加熱時握持試管夾的方法是:右手三指(拇、食、中)握持試管夾長柄。
(3)加熱時,應將試管傾斜,以與桌面成對45度角為宜。
(4)加熱時,應先使整個試管均勻受熱,然后小心地在溶液的中下部加熱(不要集中燒試管底部以防溶液噴出),并不斷搖動試管,保持試管在燈焰內(nèi)緩緩轉(zhuǎn)動。
(5)試管底部應位于酒精燈的外焰部分(外焰溫度最高),加熱時不能使試管底部跟燈芯接觸。(因燈芯溫度較低,較熱的試管底部突然冷卻容易炸裂)。
(6)試管口不要對著自己或別人,更不能把眼睛對著正在加熱的試管口張望。
【例5】 怎樣加熱坩堝?
【解析】 加熱坩堝時,應把坩堝放在鐵圈上或泥三角上,用噴燈加熱。取放坩堝時, 應用坩堝鉗夾取。要夾取高溫的坩堝時,應把坩堝鉗尖端在火焰下預熱一下或待坩堝稍冷再夾取。不宜用瓷坩堝熔化燒堿、純堿及氟化物。因為它們可和瓷共熔使坩堝遭腐蝕。
【例6】 請舉出水浴加熱五例。
【解析】 溶解度測定、酚醛樹脂制取、苯的硝化、銀鏡反應、苯的磺化。
【例7】 請舉出實例,為達到分離或提純固和固、固和液、液和液、氣和氣物質(zhì)的目的,而自行采用物理方法或化學方法。
【解析】 (1)固和固物質(zhì)的分離
均溶于水時:如氯化鈉和硝酸鉀,采用重結(jié)晶;再如氯化鈉和淀粉,采用滲析法;而氯化鈉和氯化鈣,則加碳酸鈉采用化學方法,之后過濾,沉淀再滴加適量鹽酸。
一種物質(zhì)溶于水時:如氯化鈉和沙子,采用過濾方法。
均不溶于水時:如炭和氧化銅采用化學方法,加鹽酸溶解氧化銅,過濾、洗滌得炭,濾液滴加氫氧化鈉溶液足量,加熱溶液,使氫氧化銅全部分解,過濾、洗滌、干燥得氧化銅。再如炭和碘,可直接加熱升華后,得炭,蒸氣冷卻得碘。
(2)固和液物質(zhì)的分離
不溶的固體和液體:如硫酸鋇懸濁液采用過濾方法。
互溶的固體和液體:如碘水采用萃取、分液方法。再如食鹽溶液采用蒸發(fā)方法。
(3)液和液物質(zhì)的分離
混溶物:如酒精和水采用蒸餾的方法。
不溶物:如苯和水采用分液方法。
(4)氣和氣物質(zhì)的分離和提純。
若含沸點不太高的氣體時,可液化。如氨氣和氫氣的分離。提純時一般采用洗氣方法。
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