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第19章 化学实验方法的综合运用技巧(2)

讨论:许多植物接受一定剂量的二氧化硫就会受损害乃至死亡。有的植物对二氧化硫有相当高的抵抗能力,可推测这些植物有一定的自我保护生理机制:如有表面蜡层或气孔可迅速封闭。这个实验你将十分有趣的观察到花色甙对二氧化硫的反应,它常存在于叶和花的表皮细胞中,与二氧化硫反应能呈现令人注目的颜色。通过细胞受害(人为或自然的因素)可迅速反映空气污染现状。

实验步骤:①取两个花样品,一个蔬菜样品,及由试剂配制的花色甙溶液。②将它们放在洁净、干燥的培养皿中。其中一片花用针将其表面刺些孔。③滴一滴雨水在未受损害的花上。④如前所述在培养皿中央产生二氧化硫。⑤观察并记录现象。⑥滴一滴2mol/l硫酸于植物无色部分。

讨论:二氧化硫气体在水中形成亚硫酸氢根,它能使花色甙从红色变成无色:

SO2(g)SO2(ag)SO2(aq)+H2OH++HSO-4ORHO〖4〗OOHOOHOR+HSO-4(红色→蓝色)花色甙ORHO〖4〗OOHOHSO3OR+H+(无色)花色甙的亚硫酸加合物铜丝去锈的一种方法

将带锈或腐蚀了的铜丝,放在酒精灯上烧两三分钟左右,然后乘热将灼烧后的铜丝插入事先准备好装有酒精的烧杯中,取出后的铜丝如同购买的新铜丝一样。

黑龙江化学工业学校姚立本老师介绍此方法的原理是:酒精在热的铜丝作用下发生了化学反应生成乙醛。而铜丝起到了催化剂作用参与了反应,起到了去锈、去污作用。

洗涤玻璃器皿上不易洗去的几种残留物的多种方法

洗涤做碘的升华实验后留下的碘可在下列各法中选用一种,待碘全部溶解或完全反应后,再用清水洗涤。

方法①加入过量酒精,振荡,让碘溶解。若不用酒精,也可用四氯化碳、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂。还可以用二硫化碳。

方法②加入碘化钾溶液I2+H2O+KI=KI3·H2OI2+2H2O+KI=KI3·2H2O3I2+H2O+KI=KI7·H2O。

方法③加入溴水和氢氧化钾的混和溶液I2+5Br2+12KOH=2KIO3+10KBr+6H2O方法④加入氯水,振荡I2+5Cl2+6H2O=10HCl+2HIO3方法⑤加入稀HNO3,振荡3I2+10HNO2=6HIO3+10NO↑+2H2O方法⑥加入氯酸钾溶液,振荡3I2+3H2O+5KClO3=5KIO3+HIO3+5HCl方法⑦加入纯碱溶液,加热3I2+3H2O+6Na2CO3=5NaI+6NaHCO3+NaIO3方法⑧加入亚硫酸钠溶液,加热I2+H2O+Na2SO3=Na2SO2+2HI方法⑨加入双氧水I2+5H2O2=2HIO3+4H2O方法⑩加入氨水3I2+6NH3·H2O=5NH4I+NH4IO3+3H2O洗涤做硫的实验留下的硫可在下列各法中选用一种,待硫全部溶解或完全反应后,再用肥皂水刷洗。

方法①加入二硫化碳、振荡。除用二硫化碳外,也可用四氯化碳或苯来溶解。

方法②加入强碱溶液如NaOH溶液或KOH溶液,加热3S+6NaOH△2Na2S+Na2SO2+3H2O方法③加入浓硝酸S+6HNO3=H2SO4+6NO2↑+2H2O方法④加入稀硝酸S+2HNO3=H2SO4+2NO2↑方法⑤加入浓硫酸,加热S+2H2SO4=3SO2↑+2H2O方法⑥加入亚铁氰化钾溶液6S+K4[Fe(CN)6]=4KSCN+Fe(SCN)2方法⑦加入氯水S+3Cl2+4H2O=H2SO4+6HCl在上述各法中,③、④、⑤会产生有毒气体,方法⑥、⑦速度较慢,最好用①、②法。

洗涤装过油脂试管里残留的油脂可在下面的两种方法中选一种,最后分别用肥皂水刷洗和清水清洗。

方法①加入强碱溶液或浓纯碱溶液,加热,油脂溶于碱性溶液中。

方法②加入丙酮或乙醚,振荡。

洗涤装石灰水瓶子内壁留下的白色固体方法:往瓶内滴入稀盐酸,转动瓶子让盐酸与白色固体接触,该白色固体(Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成的CaCO3)随即消失,再用清水清洗。

CaCO3+2HCl=CaCL2+H2O+CO2↑洗涤用高锰酸钾制氧气的试管或储存高锰酸钾溶液的瓶子器壁上留下的棕褐色痕迹用KMnO4制氧气的试管内残存的物质肯定有MnO2、K2MnO4,也可能含有未分解完的KMnO4;储存KMnO4溶液的瓶子内壁留下的痕迹是KMnO4。这两种情况均可以在下述两种方法中任选一种,再用清水刷洗。

方法①加入浓盐酸。前一种情况含MnO2,应加热:

MnO2+4HCl△MnCl2+Cl2↑+2H2OK2MnO4+8HCl=2KCl+MnCl2+2Cl2↑+4H2O2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O后一种情况不能加热,因为盛溶液的试剂瓶一般不能受热。不加热的情况下浓盐酸与KMnO4也能反应。

方法②加入草酸与硫酸的混和液MnO2+H2C2O4+H2SO4=2CO2↑+MnSO4+2H2OK2MnO4+2H2SO4+2H2C2O4=MnSO4+4CO2↑+K2SO4+4H2O2KMnO4+3H2SO4+5H2C2O4=2MnSO4+10CO2↑+8H2O+K2SO4洗涤做氧化铜还原实验后留下的铜可在下述七法中选用一种,待铜全部反应后再用清水洗涤。

方法①加入适量稀HNO33Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2↑+4H2O方法②加入浓HNO3Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O方法③加入浓H2SO4,加热Cu+2H2SO4(浓)△CuSO4+SO2↑+2H2O方法④加入FeCl3溶液Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2方法⑤加入盐酸和氯化铜的混和溶液Cu+2HCl+CuCl2=2HCuCl2方法⑥加入浓盐酸2Cu+4HCl+O2=2CuCl2+2H2O方法⑦加入氰化钾溶液2Cu+2KCN+2H2O=2CuCN+2KON+H2↑在上述各法中,①、②、③会产生有毒气体,⑦法所用的氰化钾有剧毒,⑥法速度稍慢,故最好用④法或⑤法。

洗涤做醛或葡萄糖的银镜反应实验后留下的银镜可在下面的五种方法中选用一种,再倒掉废液,用清水刷洗。

方法①加入稀HNO3,振荡试管3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O方法②加入浓HNO3,振荡试管Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O方法③加入浓H2SO4,加热Cu+2H2SO4△CuSO4+SO2↑+2H2O方法④,加入氰化钾溶液4Ag+8KCN+2H2O+O2=4K[Ag(CN)2]+4KOH方法⑤加入过量CuSO4溶液,振荡试管,银镜随即脱落,倒掉废液后用试管刷刷洗试管。

在上述方法中,①、②、③会产生有毒气体,④法虽然不会产生有毒气体,但氰化钾有剧毒,不宜在学生实验时用,最好的方法是第⑤种。

化学仪器图的绘制方法

中学化学教学大纲明确要求学生必须具有绘画化学仪器图和实验装置图的能力,本文拟提出能够为学生所普遍接受的绘画化学仪器图和实验装置图的一整套方法,并介绍了吉林省白城地区教育学院李洪奎培养学生绘图能力问题。

化学仪器图的画法

首先应明确告诉学生,化学仪器图是示意图,不是立体的实物美术图,这样可以消除学生的畏难情绪。其次是系统地而不是零碎地讲授化学仪器图的具体、简明、易学的画法。这是培养画图能力的关键。

化学仪器图的画法,要点有三:

(1)化学仪器图应尽可能是直线的,还要有一定的绘画顺序,宛如写字有笔顺一样。或者从另一个角度说,只画纵断面图,不画立体实物图。

(2)绘画曲线图,首先用“点”确定基准点——图的关键部位(诸如对曲线图形有决定作用的部位,确定图有大小等);其次用“点点”的方法勾画出草图;最后将点点描实。

(3)仪器图的比例只要求大体相称,不要求按实物比例绝对准确。

以上三点是互为补充的整体。其中最主要的是尽可能画直线图,因为这样才能够确保简明、易学,而用“点点”的方法绘画曲线图,虽略带技巧性,但一经训练便可以掌握,至于“比例大体相称”,将有助于学生独立自主的设计与绘画装置图。

例1(以说明画法一为主)试管((1)、(2)……为绘画顺序。以下同。)量筒

例2(以说明画法二为主)平底烧瓶酒精灯

例3(以说明画法三为主)启普发生器绘实验装置图培养学生绘实验装置图的能力是必要的,因为许多化学实验要由若干仪器组装成整套装置才能完成。那么,如何培养学生的这种绘图能力?

首先让学生做起始性练习——从绘画如何连接仪器入手。我们知道,任何实验装置都必须通过“连接”才能组装起来,所以这种起始性练习将有助于学生尽快入绘图之门。归纳起来,最基本的连接仪器的绘画练习有:塞,带导管的塞,用胶导管连接玻璃导管(图略)。

铁架台及夹的夹持的图可先画夹与被夹持仪器,后画铁架台的竖杆……这样绘画可以随意调节整套装置的高度。如学会基本仪器的连接以后,可进行整套实验装置图的练习,一般顺序:

(1)以水平线为准,画出决定整套装置图上下左右位置的固定部分。如需加热,则受热部位宜高不宜低。这样,画出的酒精灯往往悬空着,然后,再画木块以垫起酒精灯。

(2)绘画连接部分,使整套装置图浑然一体。

总括以上两点,一是先画固定部位,二是后画连接及起支垫作用的木块等可随意调解的部位。

譬如制取氧气实验装置图的绘画顺序可这样:

化学实验的几个技巧

乳胶管的保护

乳胶管是化学实验制取气体、组装仪器必不可少的。它易被腐蚀、老化。为了延长其使用寿命,经过几年摸索,认为采用以下方法为好。

每次使用后,将乳胶管拆下放在清水中漂洗12小时以上,然后捞起,将水甩干,用纸团将两端管口堵上,在表面抹上滑石粉,然后放在塑料袋里密封保存。下次使用前也要先漂洗,然后再使用。采用这种方法,可延长了使用寿命好几倍。

瓶签的保护

瓶签虽是小小的纸片,但它在化学实验室是不可缺少的,一旦瓶签脱落,试剂就很难辨认,怎样防止瓶签脱落以及被腐蚀呢?

四川洪雅中学唐霞林老师介绍用以下的方法比一般的用浆糊把标签贴在瓶上,并涂上石腊好。

采用自己熬制的10%聚乙烯醇溶液作胶水,贴得瓶签十分牢固。一般不会脱落,要用刀子刮才能刮掉,贴好后再在标签表面上涂一层聚乙烯醇溶液,干后在表面上形成一层致密的膜,起到保护作用。

石灰水的保护

取用2500ml的细颈试剂瓶来浸泡石灰水,每次取用后立即添满水,将内塞、瓶盖盖紧,将瓶子倒转振荡,摇匀后放置在那里,取用时用虹吸管吸取。这样作到了任何时候都有高质量的澄清透明的饱和石灰水满足实验的需要。

试管、瓶子等玻璃仪器截割

用吸水性强的草纸,截成纸条,用水浸湿缠在玻璃仪器需要截割的部位,然后拿到酒精灯上沿纸条边缘灼烧,边烧边转动,烧到一定程度后迅速浸入冷水中就会整整齐齐的断裂开。如果一次没有断裂,再将未缠纸的部分擦干,反复几次,即可成功。

另外截割好后的仪器在烧融截口时要注意:①玻璃上的水要擦干;②在酒精喷灯上灼烧前要先在酒精灯上预热,防止局部过热而破裂。

电解水实验的方法

中学化学教材中,为了研究水的组成,采用电解的实验方法展开讨论。但该实验的问题一是所生成氢气、氧气的体积比难以达到2∶1,且氧气体积往往小于理论值。二是由于条件控制不好,整个电解过程时间太长。以往虽有不少改进办法,但一般都是从化学因素考虑得较多。我们知道电解水的实验是一个复杂的物理、化学变化,而影响因素又很多,条件比较难于摸清。一个成功的实验和装置要达到以下几个方面的指标:

(1)生产的氢气、氧气体积比为2∶1;(2)电极材料应是容易得到、价廉;(3)整个电解过程时间不宜太长;(4)装置简单,操作容易。

故笔者按以上要求分别作了一系列实验,对该实验进行了探讨。

电解液、电极材料的选择(1)电解液的选择

为了增加水的导电性,往往在水中加一些电解质,以缩短实验时间。表二是用20%H2SO4溶液、10%NaOH溶液作电解质和采用几种不同电极材料的条件下电解时产生氢气、氧气体积比的情况。

用20%H2SO4作电解液时,氧气体积明显偏小,主要原因是(1)阳极区副反应较多,生成H2O、O3等物质;(2)非铂电极在酸性条件下,极易发生氧化反应(铅电极除外);(3)O2的溶解度较H2大。这时(1)(2)是主要原因。而用10%NaOH作电解液时,情况有所改观,铂、镍、铁、铅等作电极时产生的氢气氧气体积比都接近2∶1。因此NaOH溶液较适合作电解水的溶液,浓度以10%~20%为好。用铅作电极时,在H2SO4溶液中电解,其结果也令人满意,H2SO4浓度以20%~30%为好。选择合适的浓度才能有较快的反应速度(见表一)。至于其他溶液,可能会产生较为复杂的副反应,故一般不作电解水的溶液。

(2)电极材料的选择

表二列出了H2SO4溶液、NaOH溶液和不同电极材料的电解水实验结果。

以NaOH溶液作为电解液时,有铂、镍、铁、铅作电极材料能够满足要求。铁、镍、铅电极虽不是惰性电极,但它们是耐碱性腐蚀的金属,这些金属及其氧化物均不溶于NaOH溶液,故显示出较好的惰性。

铅在H2SO4溶液中的表现与铂电极相当,这是由于铅电极不与H2SO4溶液反应的缘故。

铜是一种两性金属在强碱性条件下电解时能与氧气反应,故在阳极区可见蓝色的CuO2-2生成。在H2SO4溶液中,铜阳极极易被氧化腐蚀,故在阳极区可见蓝色的水合Cu2+生成。这是由于铜的电极电位较小的缘故。

石墨阳极不论在H2SO4或NaOH溶液中,都易与氧气反应,所以石墨不能作电解水的电极。

电源的选择

提起电解水时的电源问题,对电压讨论较多。事实上电压高低并不能决定电解反应速度。法拉第定律告诉我们:电极上发生化学变化的物质的质量,与通过的电量(Q)成正比。故电解速度与ΔQΔt成正比(与单位时间内通过的电量成正比),即与电流I成正比(I=ΔQΔt,故可得出结论:电解速度与电流成正比。实验结果也正是如此。若要提高电解速度需提高电流I。

根据欧姆定律:I=εR+r,要增大电流可采取的措施是:

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