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第10章 化学实验中材料的巧用(2)

取白粉笔(代替滤纸条)在距大端2厘米处,用滴管滴数滴甲基橙和酚酞混和酒精溶液在粉笔上,成为试样环,环带宽度为04厘米。

取上面液体10毫升注入50毫升小烧杯中,把粉笔大端(约05厘米)浸在烧杯液体里,勿让试样沾下面液体,放置5分钟后,可见斑环离开原来位置向下移动,下边环带呈黄色,上边环带呈红色,这样可把试样中甲基橙和酚酞分开。

注射器的妙用

注射器耐高温、耐腐蚀,因此可做许多实验的代用品。

(1)代替抽气机或抽水器抽出容器里的空气或水。也可代替打气筒将空气注入容器。例如:

在小学自然中可证明空气的存在。(做法:向外拉注射器的活栓,将注射器的尖嘴浸入水中,推动活栓,空气进入水中,产生许多气泡冒出水面。)(2)注射器筒可代替试管或量筒(用胶冒封住尖嘴)。

(3)代替反应容器

①可做喷雾实验(例如:盐酸和氨水的反应)

②可做压强对化学平衡(气体反应)移动的实验。例如:做气体反应:

[2NO2N2O4]棕色无色的平衡移动的实验,推动活栓,增大压强,平衡右移,颜色变浅;外拉活栓,减小压强,平衡左移,颜色变深。

③碘的升华。做法:将少量固体碘装入筒内,用活栓排出筒内空气、封住尖嘴,将注射器浸入60~80℃的热水中,很快看到筒内出现紫色蒸气,活栓外移,冷却后,在筒壁上凝结紫黑色有光泽的针状晶体。

④注射器筒和塑料眼药瓶连结,可做NO2制取的实验,如下图:使用时,手捏(挤压)塑料瓶,浓HNO3和铜片接触反应就进行,松开手浓HNO3流回塑料瓶,反应停止。用之则来不用则停,既节约药品,又减少对空气的污染。

⑤用两支大小相同的注射器(封住尖嘴)可比较足量碳酸钠和碳酸氢钠分别与等体积、等浓度的盐酸反应的速度(活栓移动速度)及产生CO2的体积(活栓移动距离)。也可比较等体积、等浓度的强酸(如盐酸)和弱酸(如醋酸)分别与同种金属(如Mg、Al、Fe)反应的速度及产生H2的体积。

还有一些不再赘述,只要肯动脑筋,注射器(包括废的)在实验中是大有作为的。

玻璃器皿上的化学污物的特殊去污法

正确地洗刷玻璃仪器是化学

实验操作中的一项基本功。普通玻璃器皿用水洗和用毛刷蘸些洗涤粉或碳酸氢钠小心谨慎地进行洗涤可以达到要求。有些器皿如滴定管、移液管、漏斗颈管,细口试剂瓶等粘附的化学污物,则需要用洗液来浸泡,然后再水洗。辽宁师范学院化学系刘霞老师介绍化学实验室里常用的几种洗液,可以针对污物的主要性质选用。

使用这些洗液,只能浸泡不能加热。注意不要触及皮肤,特别要保护眼睛,注意安全。

常用的几种洗液种类碱性酒精洗液硝酸-过氧化氢洗液铬酸洗液化学成分KOH(或NaOH)的乙醇饱和溶液15~20%HNO3+5%H2O2K2Cr2O7的饱和水溶液+半容量的浓H2SO4洗液特长遇水分解力很强,适用于洗涤油脂、焦油和树脂等。由于具有易燃性和挥发性,使用时要注意防止挥发,注意防火。用于洗涤特别强固的化学污物。因久存易分解,应于使用前现配,并保存于棕色瓶中,避免日光直射。分解产物一般是无毒的。配制时把工业浓硫酸慢慢倾入冷却的重铬酸钾饱和水溶液中。它对强固污物是很好的洗液,稳定,可长久保存使用。呈现绿色时药液失效。为节约使用,器皿上的大量有机污物应先碱洗,冲去附着碱液后,再用铬酸洗液。废液不能随便排放,要进行处理。

简便方法是在废液中加入一些硫酸亚铁,使六价铬被还原为三价铬(无毒),再排放。

粉笔的妙用

粉笔在教学中用于书写板书,其形状特点又决定在化学课的教学中还有一些特殊作用。粉笔一头大,一头小,形似于杂化轨道的形状;将两支粉笔小头相对,形状又接近于P电子云的形状,利用这些特点,在杂化轨道理论的教学中,用于说明以下问题:

SP3杂化轨道在核外的分布取四支没有用过的粉笔,首先将2支粉笔的小头从手背插入食指和中指之间,将第3支粉笔的小头从手心插在前2支粉笔之间,用拇指轻轻按住,再将第4支粉笔的小头从上面垂直插在拇指和食指之间,最后调整四支粉笔的夹角约为109°28′。便形成了正四面体的立体结构,即SP3杂化轨道在核外的分布情况。见下图双键碳原子核外电子云的分布

取五支粉笔,三长二短,先按上述前三支粉笔的拿法,把三支长粉笔夹在拇指、食指和中指之间,调整它们之间的夹角为120℃左右,并处在同一平面上,然后将两支短粉笔的小头插在上述平面中心的上、下方、分别用拇指、食指和中指与无名指夹住,调整两支粉笔处在同一条直线上,并和前三支粉笔所在平面垂直,这样就构成了双键碳原子核外电子云的分布立体图。取四支粉笔,两两小头相对,分别夹在左右手的拇指和食指之间,用一只手中粉笔的形状说明未参加杂化的P轨道的形状;两手靠近后,可以说明:P轨道相互平行,在一定条件下,从侧面交盖便可形成π键。这样学生既了解了π键的形成、形状、电子云的分布,也能帮助学生掌握π键的特点。见下图特点:取材方便,应用灵活,可以根据教学内容特点确定形状,在共价化合物的教学中,作为简单的直观教具,效果良好。

气体点燃防爆器的制作和使用

中学化学中,有多种气体的燃烧性质实验,如H2,CO,CH4,C2H4等。但点燃这些气体前,必须重复检验其纯度,以免气体发生器中混有空气而发生爆炸事故。

为了增加点燃气体时的安全性,并减少操作的步骤(验纯),笔者经多方探索,制成“气体点燃防爆器”,在教学实践中起到了良好的效果。甘肃省永昌一中赵尚雄老师将该防爆器的制作方法和使用方法介绍如下:

防爆器的制作(1)制作原料废弃的透明塑料瓶一个,最好是如图1所示形状的饮料瓶。小漏斗一个,尖嘴玻璃导气管一支,玻璃弯管一支,橡皮塞,橡皮管等。

(2)制作方法把塑料瓶从图1所示位置平行截成二段。上半段肩部挖几个小洞以便内外大气相通,瓶口配一个合适的单孔橡皮塞,并在橡皮塞上插接连有小漏斗的尖嘴导气管,然后把玻璃弯管从肩部小洞伸入,使下端导气管口刚好伸入漏斗口沿,如图2和图3所示。下半段做盛水容器。

把塑料瓶上半部套到下半部上,上下调整尖嘴导管在橡皮塞中的位置,使小漏斗容器全部进入下半段瓶口内。如图4。这样,就制成了一个安全实用的防爆器。

(3)确定水位线:

取下防爆器上部,向下部盛水器注放清水至一定位置,然后装套好上下两部分,装好后,水位线应在距漏斗颈部有2cm左右的距离外,不要使漏斗容器中充满水,也不要在漏斗容器中留太大的空间。

调整好水面位置后,在瓶壁上做上标记,以便以后使用时注水不至太多或太少。

防爆器的使用

(1)使用方法:

使用前,取下防爆器上部,向下部盛水器中注入清水至水位线处。套好上部,待用。

当需要点燃气体时,可直接将防爆器玻璃弯管连接到气体发生器上。看到气泡从导气管逸出并通过清水而聚集到漏斗中,即可在导气管处点燃,如图5。

(2)防爆原理:

如果气体不纯,点燃尖嘴处时,会引起漏斗中气体爆炸。但由于防爆器中水面上空气与外部大气相通而不是密闭的,且漏斗中存有的气体很少,爆炸力很小,所以爆炸后只能把部分水从漏斗容器中推排到盛水器中,发出微弱的爆鸣声,而不会造成损害。

气体发生器并不直接与点燃的气体相接,中间由水体隔开,所以发生器不会爆炸。

补充说明:

(1)小漏斗也可以用小塑料瓶截去底部代替,玻璃弯管也可以用一次性输液器的硬塑料插头(带一段塑料管)代替。

(2)该防爆器制作简便,用料易得,教师可以指导学生自制,并配备到实验室的学生实验中。既增加了学生实验的安全性,又在课外锻炼了学生的动手能力,可谓一举两得。

用滤纸做显色反应实验

蛋白质的显色反应:

在圆形滤纸上涂上鸡蛋清,然后滴上几滴浓HNO3,等一会儿,滤纸上的蛋清很快显黄色,实验效果十分明显,也不用试管,也不需加热,可见度大,教学效果好。

淀粉的显色反应:

在园形滤纸上涂上淀粉液,然后滴上几滴碘水,很快,滤纸上的淀粉液显蓝色。

苯酚的显色反应:

在园形滤纸上涂上苯酚液,然后滴上几滴FeCl3液,很快,滤纸上的苯酚显紫色。

截粗玻璃管和玻璃上打孔的方法

截粗玻璃管的方法

中学课本介绍的使用钢锉截断玻璃管的方法,只适用于细口径的玻璃管。若管口径>12cm时,用这种方法就很困难了。下面介绍一种截断粗玻璃管的方法。

可先将金钢砂调成糊,涂在玻璃管上需要切割的部位,然后用钢锯,沿切割线锯一圈刻痕。

若玻璃管较粗,刻痕相应要深些,然后用布缚上,轻轻向外掰开。

在玻璃上打孔的方法按孔径选择一薄壁铁管,代替钻头,安装在电钻上。在玻璃上欲打孔之位置。倒些金刚砂糊。接通电源,慢慢研磨。应注意的是手压电钻摇把的力量不要太大,尤其是快打通过更要小心。其次,要不断补充金刚砂。

座式酒精喷灯的使用

构造

南通师专生化科朱江涛老师的设计:座式酒精喷灯主要由灯座(贮液罐)、灯管、灯芯、预热盘等部分组成。(如图)灯座中的酒精通过灯芯进入灯芯管,经预热盘的加热使之气化喷入燃烧管,在燃烧管中与空气混合燃烧。

如何正确使用

(1)点火前的检查

装好酒精(约250ml),盖紧贮液罐上的盖子,将喷灯倒置。这时贮液罐中的酒精通过灯芯的毛细作用就会流至喷孔而流出灯外。如果没有酒精流出,则说明喷孔堵塞,须用通针畅通喷孔。

一般厂里配套出来的通针形如图a,是从燃烧管的侧面伸进去畅通喷孔的。这种通针有三个缺点:一、不便通气的动作;二、不便于观察;三、通气时必须将空气调节器卸下来才能通气。为了克服这些缺点,我们自制了这样的通针(见图b):这种通针的做法很简单,就是将一根绣花针烧红后插进废牙刷柄中(或用白金耳棒夹住绣花针)。用时将通针直接从燃烧管中插入,直通喷孔,人可以从侧面槽中观察针尖位置,通气时不需要卸下空气调节器。

(2)点火

在预热盘中加入酒精(勿溢出),然后点燃。天冷时可连续预热两次。若预热两次均不能正常点火,则说明有故障,可根据后面“常见故障及其维修”中的有关情况进行修理。

(3)火焰的调节

座式酒清喷灯在燃烧过程中酒精的进入量是固定的,要得到正常的火焰只需调节空气进入量。正常的火焰为圆锥形火焰,燃烧时可听到连续而平稳的喷火声。当空气进入量不合适时,就会产生不正常的火焰。当空气进入量过大时,火焰就会脱离灯管口燃烧。这种火焰只在点燃的一瞬间产生,当火柴熄灭时火焰也立即熄灭。这时将空气进入量调小些就可得到正常火焰。当空气进入量不足时,火焰则在灯管口不停地跳动,听到“噗噗”声,这时将空气进入量调大些就可得到正常火焰。

(4)灯的熄灭

通常熄火的方法是用石棉网盖住灯管口使其停止燃烧。

(5)使用注意点。

①酒精不可装得太满,否则酒精不易气化。

②连续使用不可超过半小时。时间太长了,可能将罐中酒精烧干,使灯芯烧焦,影响毛细作用,使下次使用时不能正常喷火。

③中途添加酒精一定要灭火冷却后进行。

④使用中如发现罐底凸起或有渗漏现象,要立即停止作用,以免造成事故。

注射器在化学演示实验中的应用

利用注射器进行不需要直接加热的有关内容的化学演示实验,具有设备简单、操作方便、节约药品、节省时间、现象清晰、防止有毒气体污染空气等优点。济南铁路局教研室龚维新、山东师范大学茅时国老师介绍了几个实例。

催化剂对化学反应速度的影响

取两支洁净的100毫升注射器,在一支注射器的针栓底面上附有灰尘大小的二氧化锰粉末,然后在两支注射器内分别抽入等体积的双氧水3-5毫升,用胶帽(眼药水瓶上用的橡皮帽)封住注射器的细管口。观察到有二氧化锰的注射器内因体积迅速增大而使针栓迅速向外移动,而没有二氧化锰的另一支注射器内体积没有明显变化。催化剂对化学反应速度的影响生动地呈前在学生面前。

压力对气体溶解度的影响

取黄豆粒大小的碳酸钙2~3块放入注射器内,把空气排出后,再抽入适量1:1的盐酸,用胶帽封住。稍停片刻,让反应结束。当没有气泡产生时,把注射器的针栓外拉,由于注射器内压力减小,大量二氧化碳气泡从溶液中逸出;当恢复到常压时,气泡停止逸出。说明二氧化碳在水中的溶解度是随压力的变化而变化的。

二氧化硫的氧化作用

取半角匙亚硫酸钠用纸条送入100毫升注射器内(亚硫酸钠不要附着在注射器的内壁上),同时,放入黄豆粒大小的硫化亚铁1~2块,然后把空气排出(少留一些空气也可以),再用胶帽把注射器的细口封住。用另一注射器抽入少量盐酸并把针头扎入胶帽内将盐酸注入。很快,注射器内体积迅速增大,片刻,在注射器的内壁附有很多黄色的硫。本实验的最大优点是防止了对空气的污染。

二氧化硫的还原作用

用纸条将半角匙亚硫酸钠送入100毫升注射器内,然后用胶帽封住注射器的细口。再用另一注射器将少量盐酸注入,待反应结束后,用同样方法再将高锰酸钾溶液注入,高锰酸钾溶液的紫色立即退去,并有二氧化锰生成。

物理变化——液态四氯化碳变成气态四氯化碳

在100毫升注射器内滴加数滴四氯化碳,把注射器内空气排尽。用胶帽封住注射器的细口。

然后把注射器浸没在热水中,由于受热,液态四氯化碳很快变成气态四氯化碳,体积迅速增大;当把注射器由热水中取出时,又很快恢复到原来状态。本实验对讲解物理变化的概念是很直观形象的。同时也生动地演示了气态(四氯化碳)分子间的距离要比液态(四氯化碳)分子间的距离大得多这一事实。

少量较纯气体的制备

凡能用启普发生器制取的气体,用注射器均能制备。例如氢气、氯气、常用气体。每一次制取的量有限,但纯度较高,适宜于教师讲演示实验用。

既以制备氢气为例说明操作方法如下:

取一支100毫升注射器,在细管口上接一小段橡胶管。抽出针栓,加入2~3块锌片,吸入3~5毫升稀硫酸,用弹簧夹夹住,产生的气体储存在注射器内。

卤素的相对活泼性比较

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