基础化学课本实验.docx
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基础化学课本实验
实验一 物质的分离
一 目 的
学习倾析﹑过滤﹑滤纸层析﹑集气法及蒸馏等分离物质的实验技能。
(集气法及蒸馏可采现场示范或影片播放)
二 原 理
一﹑倾析:
使用溶剂将物质溶解后﹐倾倒出溶液﹐使之与残渣分离的方法﹐称为倾析。
二﹑过滤:
利用物质颗粒大小的差异﹐以滤纸或其他介质﹐使沉淀物与溶液分离的方法﹐称为过滤。
三﹑滤纸层析:
用滤纸作为固定相时﹐因为各种物质与滤纸间的附着力不同﹐所以可利用物质随溶剂在滤纸上的移动速率不同﹐而将物质分离﹐并呈现在滤纸上色团分布的方法﹐称为滤纸层析。
四﹑集气法:
收集气体的方法有三种﹐分别为:
1.排水集气法:
适用于难溶或微溶于水的气体。
例如:
氧(O2)﹑氮(N2)。
2.向下排气法:
适用于密度小于空气﹐并且易溶于水的气体。
例如:
氨(NH3)。
3.向上排气法:
适用于密度大于空气﹐并且易溶于水的气体。
例如:
氯化氢(HCl)﹑二氧化硫(SO2)。
(注:
CO2密度大于空气﹐可用向上排气法收集﹐亦可用排水集气法收集较纯的二氧化碳﹐但产率会减损)
五﹑蒸馏:
利用物质沸点的差异﹐使沸点较低者汽化﹐经冷凝后收集之﹐此种物质分离的方法﹐称为蒸馏。
三 器 材
每组
每组
■电子天平1台
■铝箔纸(约11公分×11公分)(或保鲜膜)1张
■烧杯(100毫升)4个
■烧杯(250毫升)1个
■排水集气法装置1套
■玻棒1支
■向下排气法装置1套
■圆形滤纸2张
■镊子1把
■玻璃漏斗1个
■向上排气法装置1套
■漏斗架1个
■加热源(酒精灯﹑本生灯﹑加热板或加热
■棉花球数粒
包等)1个
■蒸馏装置1套
■沸石(或搅拌子)数颗
■方形滤纸(约9公分×10公分)1张
■铁架1组
■乳头滴管2支
■标签纸2张
■乳胶手套1双
■打火机1个
■线香2支
四 药 品
每组
每组
■红糖6.00克
■氯化铵(NH4Cl=53.5)2.14克
■活性碳0.50克
■氢氧化钙(Ca(OH)2=74)1.48克
■细字用水性墨水笔(笔尖约0.5毫米﹐
■6M盐酸30.00毫升
黑色﹑红色﹑绿色﹑紫色及蓝色)
■蒸馏水120.00毫升
各1支
■大理石60.00克
■酒精(市售95%优质酒精)3.00毫升
■红色石蕊试纸1张
■双氧水(市售30%水溶液)20.00毫升
■绿色广用试纸1张
■二氧化锰(MnO2)1.00克
(注:
因为空气中有CO2﹐会使广用试纸呈现黄色)
五 实验步骤
一﹑倾析:
二﹑过滤:
过滤时﹐漏斗要放在漏斗架上﹐并使漏斗颈紧靠接受器的内壁。
倾倒溶液时﹐应使用玻棒接触第三层滤纸处﹐液面应低于滤纸边缘。
上述滤纸亦可折迭成菊花形滤纸过滤(如右图所示)。
三﹑滤纸层析:
(注:
折成三角﹑四角……等柱形或锯齿折页形时﹐注意墨水点不能恰好折迭在折在线﹐须使墨水点与折线彼此保持约数毫米的间距.若是卷成圆筒形时﹐可用胶带将两边黏贴固定住﹐竖立于烧杯中)
四﹑集气法:
1.用排水集气法收集氧气:
2.用向下排气法收集氨气:
3.用向上排气法收集二氧化碳:
五﹑蒸馏:
六 废弃物处理
1.实验用过的活性碳﹐倾析或过滤后﹐以固体废弃物处理。
2.实验用过的二氧化锰﹐可加蒸馏水﹑过滤﹑干燥后﹐留置于空的药品罐内﹐供重复使用。
3.实验用过的氯化铵与氢氧化钙的混合物﹐可加水溶解﹐倾析或过滤后﹐液体直接倒入水槽中流放掉﹐固体则以废弃物处理。
4.实验用过的大理石﹐可加蒸馏水﹑过滤﹑干燥后﹐留置于空的药品罐内﹐供重复使用。
5.实验用过的红糖水﹑墨汁与酒精﹐可直接倒入水槽中流放掉。
七 问题与讨论
1.日常生活中﹐有哪些混合物可用倾析法分离溶液与沉淀?
2.过滤时﹐常用的滤材有哪些?
3.滤纸的折迭法有四折滤纸与菊花形滤纸﹐各使用于何种情况?
4.在实验步骤二﹑过滤后的甲﹑乙两烧杯所得到的滤液﹐其颜色有何差别?
为什么?
5.层析时﹐除了采用长条形的滤纸外﹐还有哪些材料可以使用?
6.检验瓦斯管有无破裂的一种方法﹐是用肥皂水涂敷在管的外壁上﹐然后再打开瓦斯观察肥皂泡产生的部位﹐即可判断出管线破裂处。
依据上述方法推想﹐若想要收集瓦斯中的气体﹐应该采用哪种集气法较好﹐为什么?
7.用集气瓶收集到的氧气与二氧化碳﹐为何须盖上玻璃片后正立于桌面上?
而收集氨气的试管﹐却是倒放于玻璃管的出口上?
8.蒸馏水应如何检验?
参考解答见教学补充数据P实-6
实验二 硝酸钾的溶解与结晶
一 目 的
熟悉溶解度的测定方法及结晶的技巧。
二原 理
由于硝酸钾对水的溶解度随着温度的升高而明显增大﹐因此﹐其水溶液会随着温度的降低而析出晶体﹐并且形成饱和溶液。
三 器 材
每组
每组
■电子天平1台
■铁架1组
■温度计1支
■棉布手套1只
■搅拌棒1支
■广用夹1支
■大试管(30毫升)1支
■秤量纸1张
■烧杯(100毫升)2个
■橡皮塞1个
■刮勺1支
四 药 品
每组
每组
■硝酸钾(KNO3)16.0克
■冰块适量
■蒸馏水10.0毫升
■热水适量
五 实验步骤
六 注意事项
1.硝酸钾刚好全部溶解的温度很难判定﹐所以采用冷却析出晶体的方法﹐比较容易观察。
2.加热时﹐试管中的液面要低于水浴的液面。
3.拿取热烧杯时﹐需戴棉布手套﹐以防烫伤。
七 废弃物处理
■硝酸钾晶体和硝酸钾水溶液可回收﹐处理后再利用。
八 问题与讨论
1.加热过程中﹐为什么需要搅拌?
1.答:
使热量均匀。
2.实验所得数据与文献上的数据是否相符?
若不符﹐指出导致偏差的可能原因。
※硝酸钾溶解度的参考数值及关系图:
温度(ºC)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
溶解度(100克H2O中溶解KNO3的克数)
13.9
21.9
31.6
45.3
61.3
—
106
—
167
203
245
参考数据:
http:
//en.wikipedia.org/wiki/Solubilitytable#P
2.答:
大致上符合﹐当加热硝酸钾的水溶液时﹐会有部分水分蒸发﹐导致后几根试管的实验偏差值较大。
实验三 化学反应热
一 目 的
使用自制的卡计﹐测量酸碱中和的反应热及硝酸钾溶解于水的热量变化。
二 原 理
■反应热的测定
在一般化学实验过程中﹐可将卡计吸收或放出的微量热量忽略掉﹐因此吸热反应所吸收的热量等于放热反应所放出的热量。
也就是说﹐温度的变化量﹐可视为反应过程中热量传递所造成的温度差。
本实验是利用保丽龙杯﹐组装成简单的卡计﹐来测量反应的热量变化。
将卡计当作绝热体﹐不考虑系统热容量概念。
三 器 材
每组
每组
■电子天平1台
■秒表1个
■保丽龙杯(250毫升)附杯盖1个
■量筒(100毫升)1个
(注:
可使用双套杯)
■搅拌棒1支
■电子数字型温度计或一般温度计
■烧杯(250毫升)1个
1支
四 药 品
每组
每组
■氢氧化钠溶液(1.0M)100.0毫升
■硝酸钾5.05克
■盐酸(1.0M)100.0毫升
■蒸馏水100.0毫升
五 实验步骤
一﹑中和热的测定:
二﹑溶解热的测定:
六 废弃物处理
1.中和热测定的实验后﹐产物为食盐水﹐可直接倒入水槽中流放掉。
2.硝酸钾水溶液可回收﹐处理后利用。
七 问题与讨论
1.为何采用保丽龙杯制作卡计?
2.酸碱中和是吸热或放热反应?
3.固体溶解一定是吸热反应吗?
答:
1.因为保丽龙是很好的绝热体﹐而若使用双套杯﹐则两中间为空气﹐隔热效果更好。
在多数的化学实验过程中﹐杯子所吸收或放出微量的热﹐是可忽略的。
因此﹐温度变化可视为仅由杯内反应过程中﹐所产生与传递热量而导致的结果。
2.因为酸碱中和会使水温升高﹐故知其为放热反应。
事实上﹐所有的酸碱中和﹐皆为放热反应。
3.硝酸钾的溶解会使水温降低﹐故知其为吸热反应。
但是﹐也有些固体的溶解是放热反应。
实验四 简易的化学电池
一 目 的
经由测定不同金属电极组成的化学电池之电压﹐了解化学电池的基本原理﹐并熟悉三用电表的使用方法。
二 原 理
化学电池是利用氧化还原反应﹐把化学能转变成电能的一种装置。
在反应中﹐氧化剂接受电子﹐还原剂放出电子。
使氧化反应与还原反应分别在不同的电极上进行﹐再以盐桥相连﹐就构成了一个化学电池。
简易的化学电池之基本组成单元﹐包含两个半电池和一个盐桥﹐每个半电池都是由一个金属电极及电解液所构成(图E4-1)。
活性较大的金属电极为负极(阳极)﹐该金属发生氧化反应而释出电子﹐经由导线传至正极(阴极)半电池的电极﹐其电解质中的金属阳离子在此获得电子而还原成金属。
盐桥的功用在于链接两个半电池﹐使电池形成通路。
图E4-1 铜银电池的装置
三 器 材
每组
每组
■烧杯(100毫升)5个
■三用电表1台
■U形管6个
■两端有电极夹之电线2条
■乳头滴管1支
■标签纸4张
四 药 品
每组
每组
■硫酸锌溶液(1.0M)50毫升
■铜片(长100毫米×宽10毫米×厚0.2毫
■硫酸镍溶液(1.0M)50毫升
米)1片
■硫酸铜溶液(1.0M)50毫升
■石墨棒(长100毫米×直径6毫米)
■硝酸银溶液(1.0M)50毫升
1支
■硝酸钾饱和溶液40毫升
■砂纸(约15公分×15公分)1张
■锌片(长100毫米×宽10毫米×厚0.2毫
■脱脂棉少许
米)1片
■镍片(长100毫米×宽10毫米×厚0.2毫
米)1片
五 实验步骤
六 注意事项
1.硝酸钾为强氧化剂﹐其溶液宜在低温且通风良好的场所配制。
2.U形管两端所塞的脱脂棉不宜过紧或过松。
3.电池的电压会随着放电时间的增加而降低﹐故须记录刚接通电路时的电压。
4.若实验后盐桥两端有其他电解质溶液进入﹐宜重新配制。
5.实验后﹐各种电解质溶液可保留重复使用。
七 废弃物处理
1.锌片﹑铜片﹑镍片及石墨棒不必丢弃﹐可回收使用。
2.废弃的硫酸铜﹑硫酸锌﹑硫酸镍及硝酸银溶液﹐应倒入重金属类的废液桶内﹐交由专业人员处理。
3.硝酸钾溶液﹐倒入指定回收桶内﹐交由专业人员处理。
八 问题与讨论
1.在本实验中﹐为什么要用砂纸将金属电极及石墨棒的表面磨亮?
2.在本实验中﹐是否可用硫酸钠﹑硝酸铵等其他盐类代替硝酸钾?
3.在步骤5.中﹐三用电表的读数是否为0?
为什么?
4.在步骤6.中﹐三用电表的读数是否为0?
为什么?
5.D烧杯中的电极﹐为何可用碳棒代替银片?
6.在锌铜电池(A与C)中﹐哪一个电极可用石墨棒取代?
答:
1.为了除去附着在金属电极及石墨棒表面的杂质。
2.可以﹐只要是不会参与反应的易溶性盐类即可。
3.是﹐此时盐桥尚未置入﹐未形成通路﹐故读数为0。
4.不是﹐此时盐桥已置入﹐整个装置形成通路﹐故读数不为0。
5.因银片价格较高﹐而其功用仅是用来传递电子﹐并不参与反应﹐故可用碳棒代替银片。
6.铜片。