高中化学培优第1讲 化学实验基础Word格式.docx
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托盘天平
①称量前先调零点;
②腐蚀性药品应放于烧杯内称量;
③左盘放被称物,右盘放砝码,即左物右码;
0.1g。
(6)仪器F的名称:
温度计。
①测反应混合物的温度时:
应将温度计插入混合物中,温度计的水银球不能接触容器内壁,如测定物质的溶解度、实验室中制乙烯及中和热的测定;
②测蒸气的温度时,水银球应在液面以上;
测馏分温度时,水银球应略低于蒸馏烧瓶支管口处。
二、常见的基本操作
1.药品的取用
(1)取用粉末状或小颗粒状固体用药匙,若药匙不能伸入试管,可用纸槽,要把药品送入试管底部,而不能沾在管口和管壁上。
块状和大颗粒固体用镊子夹取。
(2)取少量液体可用胶头滴管。
取用较多的液体用倾倒法,注意试剂瓶上的标签向手心。
向容量瓶、漏斗中倾倒液体时,要用玻璃棒引流。
2.试纸的使用
(1)类型及作用
——定性检验酸碱性
——定量(粗测)检测酸碱性强弱
——检验SO2等有漂白性的物质
——检验Cl2等有氧化性的物质
(2)使用方法
①检验溶液:
取试纸放在玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取液体,点在试纸中部,观察试纸的颜色变化。
等pH试纸变色后,与标准比色卡对照。
②检验气体:
先用蒸馏水把试纸润湿,用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端,然后再放在集气瓶口或导管口处,观察试纸的颜色变化。
3.仪器的洗涤
(1)方法:
使用毛刷,用去污剂和水冲洗。
(2)洗净的标准:
玻璃仪器内壁附着均匀的水膜,既不聚成滴,也不成股流下。
(3)常见残留物的洗涤举例
残留物
洗涤剂
容器里附有的油污
NaOH溶液或热的纯碱溶液
容器壁上附着的硫
CS2或热的NaOH溶液
试管上的银镜
稀HNO3
AgCl
氨水
试管残留的MnO2
热浓盐酸
4..物质的溶解
(1)固体的溶解
一般在烧杯或试管里进行,为了加速溶解,常采用搅拌、粉碎、振荡或加热等措施,但FeCl3、AlCl3等易水解的固体溶解时不能加热。
(2)气体的溶解
①对溶解度较小的气体(如Cl2等),为了增大气体分子与水
分子的接触机会,应将气体导管插入水中(如右图中A)。
②对极易溶于水的气体(如NH3、SO2、HCl等),气体导管口只能靠近液面,最好在导管口连接一倒置的漏斗,并使漏斗边缘刚好贴靠在液面上,这样可以增大气体的吸收率,减少气体的逸出,同时也避免出现液体倒吸的现象(如图中B和C)。
(3)液体的溶解
用量筒分别量取一定体积被溶解的液体和溶剂,然后先后加入烧杯中搅拌而溶解。
但对于溶解放热较多的液体,往往先加入密度较小的液体,再沿烧杯内壁缓缓加入密度较大 的液体,边加边搅拌。
三、化学实验安全常识
1.常见意外事故的处理
意外事故
处理方法
碱洒在皮肤上
用大量水冲洗,最后涂上稀硼酸溶液
液溴洒在皮肤上
用酒精洗涤
水银洒在桌面上
用硫粉覆盖
酸液溅到眼中
用大量水冲洗,边洗边眨眼睛
酒精等有机物在实验台上着火
用湿抹布盖灭
2.实验安全装置
(1)防倒吸装置
(2)防堵塞安全装置
(3)防污染安全装置(见下图a、b、c)
①实验室制取Cl2时,尾气的处理可采用b装置。
②制取CO时,尾气处理可采用a、c装置。
③制取H2时,是否需尾气处理?
需要。
若需要可采取a、c装置。
四、化学试剂的保存
1.试剂瓶的选择
根据药品状态
根据感光性
根据酸碱性
答案1.广口 细口 棕色 碱性 强酸 强氧化性
2.试剂的保存方法
化学试剂都应注意妥善密封保存于试剂瓶中。
对于易变质、易挥发或有危险性的化学试剂,还应根据性质采取特殊的保存方法。
(1)易与空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等起反应的药品应密封保存。
如钾、钠应浸在煤油中;
白磷放在水中,使之与空气隔绝。
(2)易潮解、挥发、吸水的药品应密封保存,如固体NaOH、浓盐酸、浓硫酸等。
(3)见光易分解的物质应盛在棕色瓶中,放置阴凉处。
如AgNO3、浓HNO3等。
(4)液态溴有毒且易挥发,应贮存于磨口的细口瓶中,加水封,加盖玻璃塞(不能用橡胶塞),并放置于阴凉处。
(5)易挥发、着火的药品应密封保存并放置于阴凉处,远离火源。
如乙醇、乙醚、苯等。
(6)盛放药品的器皿应不能跟所盛药品反应。
如盛NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而应用橡胶塞。
五、物质分离、提纯的区别
1.物质的分离
将混合物的各组分分离开来,获得几种纯净物的过程。
2.物质的提纯
将混合物中的杂质除去而得到纯净物的过程,又叫物质的净化或除杂。
考点二 常用分离、提纯仪器
仪器图形与名称
主要用途
使用方法和注意事项
普通漏斗
(1)向小口容器中转移液体
(2)加滤纸后,可过滤液体
(1)制作过滤器时,滤纸紧贴漏斗内壁,用水润湿,注意不得留有气泡
(2)滤纸上缘低于漏斗边缘,液体低于滤纸边缘
分液漏斗
(1)用于随时添加液体
(2)萃取、分液
(1)注意活塞不得渗漏
(2)分离液体时,下层液体由下口放出,上层液体由上口倒出
除去气体中的杂质,其中广口瓶可换作大试管或锥形瓶
(1)一般选择与杂质气体反应的试剂作吸收剂
(2)装入液体量不宜超过容积的2/3
(3)气体的流向为:
A进B出
干燥管
用于干燥或吸收某些气体,干燥剂为粒状,常用CaCl2、碱石灰
(1)注意干燥剂或吸收剂的选择
(2)一般为大口进气,小口出气
冷凝管
蒸馏时,用于冷凝蒸气
上口出水,下口进水,使用时应有夹持仪器
六、物质分离、提纯的常用物理方法
试根据所学的知识填写操作方法及相关内容。
图1 图2 图3
图4 图5
(1)如图1,方法、装置的名称:
过滤。
适用范围:
把不溶性固体与液体进行分离。
注意事项:
①一贴:
滤纸紧贴漏斗内壁;
二低:
滤纸上缘低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘;
三靠:
烧杯紧靠玻璃棒,玻璃棒轻靠三层滤纸处,漏斗下端紧靠烧杯内壁。
②若滤液浑浊,需更换滤纸,重新过滤_。
浑浊的原因可能是滤纸破损、滤液超过滤纸边缘
。
(2)结晶是晶体从饱和溶液中析出的过程,对溶解度受温度变化影响不大的固态溶质,采用蒸发溶剂的方法,而对溶解度受温度变化影响相当大的固态溶质,采用冷却饱和溶液的方法。
如图2,方法、装置的名称:
蒸发结晶。
溶解度随温度变化较小物质
玻璃棒的作用:
①搅拌,防止液体局部过热而飞溅 ②当有大量晶体析出时,停止加热,利用余热蒸干
而不能直接蒸干。
(3)如图3,方法、装置的名称:
分液。
①萃取:
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来;
②分液:
两种液体互不相溶且易分层。
①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大;
②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶;
③萃取剂与溶质不反应。
(4)如图4,方法、装置的名称:
蒸馏。
沸点相差较大的液体混合物
①温度计的水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处;
②蒸馏烧瓶内要加沸石;
③冷凝管水流方向应为“逆流”。
(5)如图5,方法、装置的名称:
升华。
某种组分易升华的混合物,利用物质升华的性质在加热条件下分离的方法。
七、物质分离、提纯的化学方法
方法
原理
杂质成分
沉淀法
将杂质离子转化为沉淀
Cl-、SO
、CO
及能形成弱碱的阳离子
气化法
将杂质离子转化为气体
CO
、HCO
、SO
、HSO
、S2-、NH
杂转纯法
将杂质转化为需要提纯的物质
杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用酸、酸酐或碱)
氧化还原法
用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质
如用酸性KMnO4除去CO2中的SO2,用热的铜粉除去N2中的O2
热分解法
加热使不稳定的物质分解除去
如除去NaCl中的NH4Cl等
酸碱溶解法
利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离
如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3
电解法
利用电解原理除去杂质
含杂质的金属作阳极、纯金属(M)作阴极,含M的盐溶液作电解质溶液
8、仪器的创新使用
高考试题中常出现仪器的创新应用,一般体现为如下三个方面:
(1)一个装置的多种用途;
(2)同一用途的多种装置;
(3)一种仪器的多种用法。
1.变换思维角度——广口瓶的“一材多用”
要注意广口瓶的不同用途中,导气管的长短不同。
(1)A装置可作集气瓶和洗气瓶
例如,利用A装置收集或干燥以下三种气体。
①Cl2 ②NH3 ③NO(答案均填序号)
Ⅰ.若集气瓶是干燥的,则由b口进气可收集的气体有②。
Ⅱ.若集气瓶是干燥的,则由a口进气可收集的气体有①。
Ⅲ.若集气瓶充满水,可收集的气体有③;
此时气体由b口进入。
Ⅳ.若集气瓶内装入浓硫酸进行气体干燥,可用此装置干燥的气体是①③,这时气体由a口进入。
(2)A装置用于监控气体流速例如:
给病人输氧气时,可在广口瓶中加入少
量水,从a端通入氧气,b端接入呼吸罩,则可从广口瓶中产生气泡的速
率来监控所通氧气的速率(如图)。
(3)测量气体的体积(B装置)
长导管与另一弯管连接伸入量筒底部,广口瓶中盛满水,气体“短进长出”。
将广口瓶中的水排到量筒中来测量难溶于水的气体的体积。
(4)安全防倒吸装置
①C装置中长导管与另一弯管连接伸入溶液中,气体“短进长出”。
②D装置中,两短导管间加一长直玻璃管,气体从两短导管其中一个进,另一个出。
2.球形干燥管——多变的角色
(1)干燥管可作干燥、吸收及检验装置
①干燥管内盛无水硫酸铜时,可用于水的检验。
②可用于有毒气体的尾气吸收,如内盛碱石灰、可吸收HCl、Cl2、SO2等。
③可用于定量测定气体的质量。
定量测定时,有时需要考虑空气中的成分对测定的影响,所以吸收气体的装置后还要另接一个干燥管,目的是防止空气中的水或二氧化碳等对定量测定产生干扰。
(2)球形干燥管的创新用途
①A装置为尾气吸收装置,原理类似于倒置在水中的漏斗。
②B装置为简易的过滤器,可净化天然水。
如果去掉上边两层,可用于活性炭对液体中色素的吸附实验。
③C装置是一微型反应器。
体现了绿色化学思想,是高考化学试题命题的方向,该装置既可节约药品,又可防止污染。
铜在该装置中燃烧时,Cl2封闭在干燥管内,实验后剩余的Cl2也能用水吸收,并观察CuCl-溶液的颜色。
④D装置为一简易的启普发生器,可用于H2、CO2的制取,也可用于铜与硝酸的反应。
九、装置气密性的检验方法与答题规范
装置气密性检查必须是在放入药品之前进行。
1.气密性检查的基本思路
使装置内外压强不等,观察气泡或液面变化。
2.检查气密性的答题规范
对简答题应注意答题规范,对装置气密性的检查可按如下文字进行答题:
(1)装置形成封闭体系→操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论;
(2)微热法检查的关键词是封闭、微热、气泡、水柱;
(3)液差(封)法的关键词是封闭、液差。
3.装置气密性的检查方法
微热法
液差法
外压法
升高装置中气体的温度,使气体膨胀
缩小装置中气体的体积,增大压强
增大或减小装置中气体的物质的量
图例
具体操作
塞紧橡胶塞,将导气管末端伸入盛水的烧杯中,用手捂热(或用酒精灯微热)烧瓶
塞紧橡胶塞,用止水夹夹住导气管的橡皮管部分,从长颈漏斗向试管中注水
塞紧橡胶塞,打开止水夹推动或拉动注射器
现象说明
烧杯中有气泡产生,停止微热,冷却后导气管末端形成一段水柱,且保持一段时间不下降
停止加水后,长颈漏斗中的液面高于试管中的液面,且液面差不再改变
推动注射器之后导管中出现一段液柱,且液面差不改变,拉动注射器试管中产生气泡
4.其他方法
(1)如图,连接好仪器,向乙管中注入适量水,使乙管液面高于甲管液
面。
静置片刻,若液面保持不变证明装置不漏气,反之则漏气。
(2)分段法
较复杂的实验装置检验气密性,可分段检查,方法因具体装置而异。
如上图装置,可分别关闭K1、K2,分段检查。
【例题精讲】
【例1】关于下列各装置图的叙述中,不正确的是( )
A.装置①可验证HCl气体在水中的溶解性
B.装置②可用于收集H2、NH3、Cl2、HCl、NO2、NO等
C.装置③中X为四氯化碳,可用于吸收氨气或氯化氢
D.装置④可用于干燥、收集氨气,并吸收多余的氨气
【例2】 无水氯化铝是白色晶体,易吸收水分,在178℃升华,装有无水氯化铝的试剂瓶久置于潮湿的空气中,会自动爆炸产生大量白雾。
如图是实验室制取少量无水AlCl3的部分装置,其中Cl2是由MnO2和浓盐酸反应制取的,请回答下列问题:
(1)甲装置所盛试剂(足量)可能是 。
(2)由MnO2和浓盐酸反应制得的Cl2中可能含两种杂质气体,而甲装置只能除去其中一种,另一种杂质气体是否有必要除去,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
如必须除去,还需在上图中加何种装置 。
(3)装置图中乙、丙两支干燥管中需要填充碱石灰的是 (填“乙”、“丙”或“乙、丙”),乙的作用是 ,丙的作用是 。
【例3】 为了测定某碱金属元素(钠、钾)的相对原子质量,我们设计了如下实验。
实验所需要的仪器和试剂为:
天平(带砝码)、干燥管、大头针、广口瓶、碱石
灰、水、某碱金属单质如钠。
装置如右图。
(1)本实验中我们需要测定的数据是 、 、 。
(2)本实验中干燥管的作用是
________________________________________________________________________。
(3)本实验的设计从实验的精确度来讲是否完整?
如果不完整,则我们应该进行的实验装置改进是____________________,原因是
【例4】以下是实验室制取气体的三套常见装置:
(1)装置A、B在加入反应物前,怎样检查其气密性?
(2)某同学准备用装置C制取SO2,并将制取的SO2依次通入品红溶液、澄清石灰水、酸性KMnO4溶液的试剂瓶,一次完成SO2的性质实验。
上述装置中,在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性,如观察不到明显的现象,还可以用什么简单的方法来证明该装置不漏气。
【例5】.
(1)化学是一门以实验为基础的学科,化学实验是化学学习的重要内容。
根据你掌握的知识判断,下列实验操作的描述中,正确的是________(填写下列各项序号)。
A.从试剂瓶中取出的任何药品,若有剩余不能再放回原试剂瓶
B.用稀盐酸洗涤盛放过石灰水的试剂瓶
C.配制H2SO4溶液时,可先在量筒中加入一定体积的水,再在搅拌下慢慢加入浓硫酸
D.各放一张质量相同的滤纸于天平的两托盘上,将NaOH固体放在左盘纸上称量
E.Na2CO3溶液不能保存在带有玻璃塞的试剂瓶中
F.将用水润湿的pH试纸浸入稀盐酸中,测定溶液的pH
(2)化学实验中,不正确的操作会对实验结果的准确性造成一定的影响,请用“>
”、“<
”或“=”填写下列空白:
①实验时未用标准溶液润洗滴定管,则测得锥形瓶中待测液的浓度________实际浓度。
②用托盘天平称取10.4g氯化钠,若将砝码和氯化钠的位置放颠倒了,所称取氯化钠的质量________10.4g。
③用容量瓶配制500mL0.1mol·
L-1NaOH溶液,定容时仰视刻度线,所得溶液的物质的量浓度__________0.1mol·
L-1。
【例6】 柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外,它有富足得令人惊讶的盐矿资源。
盐体矿床以钾矿为主,伴生着镁、溴等多种矿产。
某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO
、Cl-等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:
请根据以上流程,回答相关问题:
(1)操作①是________;
操作②是________;
操作③是
操作④所需要的玻璃仪器有
(2)参照如图
所示溶解度曲线,欲得到较纯净的氯化钾晶体需用少量的 (填“热水”或“冷水”)洗涤固体
(填“A”或“B”)。
(3)在实验室常用减压的方法进行过滤,俗称抽滤,试猜想这种过滤方法的优点是________________________________________________________________________。
【例7】现有含NaCl、Na2SO4和NaNO3的混合溶液,选择适当的试剂将其转化为相应的沉淀或固体,从而实现Cl-、SO
和NO
的相互分离。
相应的实验过程可用下图表示:
(1)写出上述实验过程中所用试剂的名称:
试剂1________,试剂2________,试剂4________。
(2)恰当地控制试剂4的加入量的方法是
(3)加入过量试剂3的目的是
(4)在加入试剂4后,获得固体D的实验操作④是______(填操作名称)。
【例8】.海波(Na2S2O3·
5H2O)可用作脱氯剂、定影剂、解毒剂。
硫粉和亚硫酸钠溶液煮沸可制得Na2S2O3·
5H2O;
Na2S2O3·
5H2O的部分性质见下表:
物理性质
易溶于水,不溶于乙醇;
熔点
48.2℃;
在潮湿的空气中易潮解
化学性质
43℃以上的空气中易风化;
遇酸易分解
(S2O
+2H+===S↓+SO2↑+H2O)
实验室制备海波过程如下:
(1)实验开始时,加入1mLC2H5OH的目的是________________。
(2)滤液A中除有Na2S2O3和少量Na2SO3外,最可能存在的无机化合物杂质是___________,如果滤液中该杂质的含量不很低,其检测的方法是___________________。
(3)过滤操作所用的玻璃仪器有__________________________________,过滤后发现滤渣B中有少量淡黄色物质。
为除去淡黄色物质,洗涤滤渣B的操作过程是______________。
(4)烘干滤渣B时应注意什么问题______________________________________________,
原因是_______________________________________________________。
【例9】.化学实验是研究物质性质的基础。
(1)下列有关实验操作或测量数据合理的是________(填序号)。
a.用铁坩埚加热CuSO4·
5H2O晶体测定结晶水质量分数
b.用干燥的pH试纸测定浓硫酸的pH
c.用规格为20mL的量筒,量取16.8mL的Na2CO3溶液
(2)某废水样品中含有一定量的Na+、CO
,某研究小组欲测定其中SO
的浓度。
实验方案:
ⅰ.用烧杯盛取废水适量,加少量活性炭,除去废水中的杂质;
过滤,取滤液;
ⅱ.精确量取20.00mL过滤后废水试样,选择使用紫色的0.1mol/LKMnO4(H2SO4酸化)溶液进行滴定;
ⅲ.记录数据,计算。
①下列滴定方式中,最合理的是(夹持部分略去)______(填字母序号)。
②滴定过程中,有关反应的离子方程式是__________________________________。
(3)某同学制备Fe(OH)3胶体:
用洁净的烧杯取适量蒸馏水加热至沸腾,向烧杯中滴加1mol/L的FeCl3溶液,并不断用玻璃棒搅拌,结果溶液变浑浊。
该同学制备胶体失败的原因是 ,你认为成功制得Fe(OH)3胶体的特征现象是_________。
(4)用下图装置进行CO2性质的有关实验。
①试剂瓶B中盛有饱和NaHCO3溶液,其目的是_________________________________。
②反应过程中,E中澄清石灰水变浑浊,E中的混合体系中除存在电离平衡、水解平衡外,还存在溶解平衡,用方程式表示该溶解平衡关系:
_______________________________。
【例10】高氯酸铵(NH4ClO4)是复合火箭推进剂的重要成分,实验室可通过下列反应制取
Na