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第12章 化学实验中材料的巧用(4)

选小塑料瓶,做成同洗瓶一般。瓶内装少量试验物质的干燥粉未(如K2CO2)。同时,将手捏塑料瓶,把瓶内试验物质的粉未喷在蒸发皿酒精燃烧的火焰上,即可观察火焰的颜色。该装置火焰可见度大,尤其是不需要透过蓝色钴玻璃就可观察到钾的浅紫色火焰。

做气体发生器

A-塑料瓶B-反应瓶C-玻璃导管D-酸液E-橡皮管F-弹簧夹G-固体物质H-玻璃丝分别用双孔塞及导管把软塑料瓶和反应瓶相连即成(如图三)。该装置的原理同启普发生器。

使用时,先把弹簧夹F打开,然后用手扌门住C管口,另一手捏塑料瓶A将酸液D压入反应瓶B中,直至和玻璃丝H上的固体G互相接触而发生气体。不用时,应先将C打开,然后将弹簧夹F夹住,使产生的气体把溶液回到塑料瓶A中。

做爆炸器

选瓶底钻有小眼的塑料瓶,剪去瓶口成塑料筒。用手指堵住小眼后,收集满爆鸣气,移开手指点火,即产生爆炸将塑料筒高高掀起,并听到砰然巨响(如图四)。用塑料筒做爆炸实验,十分安全,而且爆炸后塑料筒完好无损,下次仍可再用。

不花分文土制教具

为进一步加强实验教学,有利学生学习化学,掌握知识。上虞县小越中学叶茂康老师平时能动手就地取材,土法做一些简易教具,用于教学,收到较好教学效果:

弯头试管用于催化作用

将试管在酒精喷灯上软化,弯成120°左右。用时将KC1O3放在试管底部,强热熔化,用带火星木条试之,复燃不明显,说明氧气分解少。在平放处放些MnO2强热,也用带火星木试之不燃,说明无氧气分解出来。然后将MnO2迅速落入已熔化KC1O3上,用带火星木条试之,燃烧很旺,证明MnO2对KClO3分解起了催化作用。

简易试测溶液放热、吸热表示仪

将玻璃管在酒精灯上软化弯成图示,一端配上橡皮塞和空试管,横玻管背后粘一张已打好尺度表格白纸,表示定性温度,再在玻管中滴入1~2滴红或蓝墨水即成。如测试MH2NO3或浓H2SO4等物质溶解过程的热现象时,只要将试管插入溶有NH4NO3或浓H2SO4等物质的小烧杯中,红墨水就会明显地向内或向外移动。原理是利用试管内的空气受小烧杯内溶液温度影响而热涨冷缩。

焰色灯

检验某些金属离子焰色反应时,一般学校缺铂丝,就是有也只是短短一段,不够用。我用洁净棉线先分别浸透吸饱各种不同的盐饱和溶液,晒干,穿入玻管中配上橡皮塞子,取一小试管(平底的更好),盛上15酒精。演示时,将试管倒置点火,各要检验金属离子的焰色反应很明显,全班学生均能可见。为什么要倒置点火,这主要酒精吸入棉线内慢,再加酒精在棉线头蒸发了,不易点燃,倒置就可克服以上缺点,达到目的。

碘长华仪

如图取废旧安瓶,洗净晒干,装入米粒大碘一颗(宜小不宜大),先将碘微热,使少部分碘升华将安瓶内空气赶跑一部分,立即在喷灯上封好口,一定要严密。放置备用。

如果碘量多,又有满瓶空气,当加热安瓶内压力增加,会使碘先先熔化,这样先看到碘的液体,不利讲碘升华了。这种教具保存方便,可长期使用,既节约试剂又不易污染空气。

隐形划粉及其制备

江苏省连云港市新海中学袁君强老师介绍的这一方法制造的裁缝用划粉,在各类衣料上的划线能在数小时至数十小时内或熨烫条件下自然消失,故称为隐形划粉或自动消失裁缝粉笔。这种划粉由着色剂、补强剂及粘合剂三类物质经调配、熔融注模而成,具有工艺简单、成本低、效果好的特点。

着色剂通常采用在室温下能缓慢升华的有机物,例如安息香酸、水杨酸、α-萘酚、无水邻苯二甲酸等;补强剂可采用软脂酸、硬脂酸等固体脂肪酸或它们的盐类;粘合剂采用棕榈蜡、石蜡、木蜡、聚乙烯蜡等蜡类。调正着色剂、补强剂及粘合剂三者的用量,可生产出划线消失时间和颜色各异的系列产品。

配料中的补强剂具有改善着色剂的脆性和使混合物容易升华的作用,其添加量因着色剂的种类而不同,由实验选定,通常每1份重的着色剂添加0001-05份重的补强剂。粘合剂的作用是克服产品的脆性,并使之易于成形,一般每1份重的着色剂中加入002-03份重的粘合剂。

本品制法十分简单,只需将配比好的物料加热融化,充分搅拌后注入适当的模具中,放冷取出即为成品。

下面介绍几种原料易得的配方:

配方1(重量计)α-萘酚30硬脂酸10无水邻苯二甲酸10石蜡20萘10配方2(重量计)安息香酸100木蜡20无水邻苯二甲酸100硬脂酸28水杨酸200配方3(重量计)安息香酸100硬脂酸钙15水杨酸100木蜡10酚酞的妙用

酚酞是一种酸碱指示剂,在化学实验中常用于中和反应滴定终点的指示和溶液酸碱性测试上;实际上,酚酞还有更妙的用法。象山二中周千红、宁波中学钱祖正老师总结如下:

乙酸乙酯碱性水解实验:

采用闻气味方法:不足是:①无明显的现象,不适宜实验演示;②振荡时,乙酸乙酯常附在管壁,香味常难消失。

改进:在锥形瓶中放入25mL1摩尔/升NaOH溶液,滴入酚酞试液2-3滴,加入乙酸乙酯约5ml,振荡,约4-5分钟(或静置,约需8分钟),酚酞由红褪色,实验过程不须水浴加热。

硅酸胶体热凝聚实验的改进:

在一个大试管里装入5-10毫升约1摩尔/升盐酸,加入2-3滴酚酞试液,边振荡边逐滴加入浓的水玻璃至酚酞显浅红色(以滴一滴HCl红色褪去为准,如太红,则可用HCl反滴),加热,即成冻状物——凝胶。

用酚酞指示后,实验成功率高,对浓度的要求低,便于学生实验推广。

淀粉水解实验的改进:

在一大试管中加入约05克淀粉,加入4mL20%硫酸溶液,加热3-4分钟,冷却,加2-3滴酚酞试液,用较浓氢氧化钠溶液中和硫酸至酚酞呈浅红色,(这时,溶液的酸碱性与银镜反应所需的pH值范围基本一致,如呈酸性,实验难成功;碱性太强,则会发生2Ag2O4Ag↓+O2,即使无葡萄糖也会产生银镜。)加银氨溶液,水浴加热,即产生光亮银镜。

纤维素水解实验改进:

把一团棉花放入一大试管里,加入70%左右硫酸3-4毫升,用玻璃棒把棉花捣烂,形成无色粘稠液体,把试管在酒精灯(隔石棉网)上加热,约5分钟,放冷后倾入盛有10毫升水的试管,滴入酚酞2-3滴,用浓氢氧化钠溶液中和至酚酞试液呈浅红色,取出一部分溶液作银镜试验(如水解液过滤后,现象会更明显)。

用酚酞指示后,实验时间短,水解液含糖浓度高,实验易成功。

用紫菜苔汁做酸碱指示剂

1663年,英国科学家波义耳(RBoyle)第一次把天然植物的汁液作指示剂。他先后用石蕊、紫罗兰、洋红,玫瑰花、樱花、玉米花的汁液做酸碱指示剂,其中显色效果较好是的石蕊。

石蕊是一种野生植物,在中草药中叫紫草,石蕊沿用至今已有三百多年了。

在武汉地区,冬季有一种紫菜苔是常食用的蔬菜,它的茎、叶是深紫色的。将新鲜的紫菜苔洗净沥干,取其叶片或茎皮,捣碎,加酒精浸泡2天,挤出汁液为藕荷色,细看略显混浊,可用离心分离法去掉沉渣(混浊并不妨碍效果)。

取出汁液,滴入酸中显鲜艳的红色,滴入碱液中显明亮的黄色;在中性的盐溶液中颜色不变。由于颜色变化清晰,我们常常在课外活动时使用,当石蕊用完了,也可暂时用它代替。学生们普遍认为这种汁液比石蕊试剂更敏锐。

作为区别物质的酸、碱、中性的指示剂,武汉市二十四中舒敬珊老师认为紫菜苔汁液比石蕊、酚酞更具优越性。理由如下:

(1)石蕊试剂遇酸变红是很鲜明的。但遇中性溶液呈紫色,遇碱性溶液呈蓝色,两种色差不显着,若在石蕊溶液较稀的情况下更不易分辩。

(2)酚酞遇中性溶液显无色;在稀碱中显玫瑰红,极为敏锐,但在浓碱中则先显玫瑰红,后变为无色;在稀酸中是无色的,在浓酸中呈现各种不同的颜色,如在浓盐酸中呈浅红,在浓度为40%以上的硫酸溶液中显橙色稍带红色,在20%~30%的硫酸溶液中呈现白色浑浊,浓醋酸、浓甲酸中滴入酚酞呈无色澄清。所以酚酞作为指示剂变色问题比较复杂。

用花卉浸出液作酸碱指示剂

浙江东阳二中吴汉桂老师和高二化学兴趣小组的9位同学一起,对一些花(皮)的浸出液的变色范围作了测定,现将结果报告如下:

编号花名花的颜色花浸出液的组成和颜色花的质量(克)乙醇(毫升)颜色变色情况1月季花红7560淡红pH=3红色pH=6紫色pH=8绿色pH=11黄色2菊花紫1970紫pH=4红色pH=6紫色pH=9绿色pH=11黄色3长春花红250黄pH=3粉红pH=7紫色pH=8绿色pH=11黄色4一串红红350红pH=4红色pH=6紫色pH=8-9绿色pH=11黄绿色5百日草红1530浅黄pH≤4粉红pH≥8黄色6太阳花红250黄pH≤6无色pH≥8黄色7长命花红橙9870橙pH≤7无色pH≥9黄色8水珠花白22540黄pH≤6无色pH≥8黄色9喇叭花橙红1540橙红pH≤4无色pH≥8黄色10蕃薯皮红230黄pH≤7无色pH≥黄绿色11石榴花红350淡红pH≤4橙色pH≥8黄色12桔皮橙250橙pH≤10黄绿色pH≥12黄色13南瓜花黄860黄pH≤6淡绿色pH≥8黄绿色14苦瓜花黄0937黄pH≤4浅黄色pH>7浅黄绿色15丝瓜花黄550黄pH≤4黄绿色pH≥8黄色如把花浸入水中,其变色范围和醇浸出液差不多,易变质,特别是夏天,更不易保存。花的色素在乙醇中更易溶解,又可长期保存,所以用乙醇做溶剂比水更加要好。

浸出液的变色情况跟它的浓度有关。我们这次实验,所取的花数量少,所以浸出液的浓度低,用05-1毫升左右,取得以上的结果。如用的花数量多一些,或用同一体积的酒精多浸几次花,则浓度可以增大许多,用几滴浸出液也可以取得较好的结果。

从上表可以看出,编号为1-11这些花(皮)随溶液的pH值不同,有明显的颜色变化,其中月季花、紫菊花、长春花和一串红四种,情况相似。特别是月季花,它每月都开,各地都能生长,取用方便,现象明显,是很好的酸碱指示剂的代用品。

实验室废弃物收集和处理原则

废弃物就是指被抛弃不用或暂时不能被利用的物质。化学实验室废弃物主要是指在实验过程中产生的废气、废液和废渣以及其他被抛弃不用或破损的仪器设备等。河南省滑县师范学校杨杰老师结合自己的工作实践,介绍了化学实验室废弃物收集和处理的一般原则:

实验室废弃物收集的一般原则

(1)分类收集原则

分类收集原则是指按废弃物的种类、性质和状态不同将它们分门别类予以收集。一般液体废弃物收集在一起;固体废弃物收集在一起;特别危险性的废弃物收集在一起。但这也不是绝对的。例如,如果有多种危险性大的废弃物按科学的方式混合在一起危险性降低或消除,也可以收集在一起。

(2)量出而入原则

量出而入原则是指要根据实验过程中排出的废弃物量的多少或浓度的高低予以收集。如果废弃物的量大或浓度较高,有一定的回收价值,应收集在一定的容器中;如果废弃物的量少或浓度较低,没有回收价值,一般是倒入废液缸(桶)或废物箱中。

(3)相似相近原则

相似相近原则是指性质或处理方式、方法等相似相近的废弃物应收集在一起。例如被同一种放射性同位素玷污的废弃物应收集在一起。

(4)特别收集原则

特别收集原则是指对于贵重金属等特殊的废弃物应予以单独收集。例如,破损的铂丝,含有铂的废液应单独收集在同一容器中。

实验室废弃物处理的一般原则

①对废弃物的处理应以不造成新的废弃物和浪费为出发点,同时还应防止得不偿失的现象出现。

②对于量大的或浓度较高的废弃物应予以回收利用,使废弃物再资源化。

③对于量小的或浓度较低的废弃物,如果不超过环境中的最高允许量,也可以随下水道排出。

④对于破损仪器和设备等废弃物,应尽可能地回收利用。

⑤对于易爆的或混合后易爆的或因长时间放置易爆的废弃物,或因久置能产生危险物的废弃物,或因久置会给处理带来更大困难的废弃物应及时处理。

⑥对于特殊的废弃物应予以单独处理。如果在实验室里不能处理,应收集在专门的容器里,待积累到一定程度再送往工厂处理。

⑦对于实在无法利用的废弃物应进行最终处理,或掩埋或焚化。

⑧对于实验室中极低水平的放射性废液,可随下水道排放到河流中;对于低、高和极高水平的放射性废液,应将废液和其浓缩产物同人类的生活环境长期隔离,任其自然衰变直到对人类和生物的危害降到最低。

化学实验中尾气的处理

山东省日照一中娄善平、汪玉华、孙开芳老师介绍了中学化学实验中的尾气处理建议如下。

尾气处理的重要性

目前有很大一部分师生没有意识到化学实验中尾气处理这一问题的严重性,普遍认为有些气体和CO2,N2,CH4,H2等无毒,因此就无须进行尾气处理,殊不知温室效应正是因为CO2,CH4等气体的超量排放所造成的恶果。有些人甚至对一些直接对人体有害的气体如Cl2,HCl,SO2等的排放也等闲视之,认为这类气体在实验中排放量小,不会造成多大污染,其实这些想法和做法是要不得的,必须加以改正。

尾气的处理不仅可以减少(或防止)有害气体对环境造成的污染,而且能从尾气处理中得到某些副产品。如用氢氧化钠溶液处理二氧化硫尾气可制得亚硫酸钠。另外通过实验中尾气的处理可以增强学生的环保意识、培养学生严谨的科学态度。

中学化学中气体的分类

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