专题三 加热与冷却技术（课件）-《化学实验技术基础》（第三版）(化工社）专题复习讲练测

专题三 加热与冷却技术 《化学实验技术基础》（第三版） 化工社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.真题或常考题讲解 04 四.课内练习及讲评 05 五.内容归纳小结 目录 一、考纲解读 常见考点 1.酒精灯使用时要注意酒精添加量不能超过其三分之二，且要用灯帽盖灭。酒精喷灯能产生高温火焰，适用于高温加热实验，但操作相对复杂。 3.直接加热和间接加热：直接加热适用于对温度变化不敏感且不易分解、不易燃烧的物质；间接加热通常采用烧杯加石棉网、水浴、油浴等方法，可以使加热更加均匀，防止局部过热。 4.冷却技术：冷却可以使产物易于分离、降低反应速率、提高产物纯度，还能使物质从气态变为液态或固态以便收集和储存。 2.煤气灯也可产生较高温度，不过使用时要注意通风。电炉通过电阻发热，较为便捷。电加热套则适合低温缓慢加热，能有效防止局部过热。 一、考纲解读 1.能够准确识别酒精灯、酒精喷灯、煤气灯、电炉和电加热套等加热器具，并了解其主要特点和适用范围。 1 2.明确直接加热适用于对温度变化不敏感、不易分解、不易燃烧的物质；间接加热通常采用烧杯加石棉网、水浴等方法，使加热更加均匀，防止局部过热。 2 3.了解冷却可以使产物易于分离、降低反应速率、提高产物纯度，以及使物质从气态变为液态或固态以便收集和储存。 3 考试要求： 易考题型： 选择题：能够准确识别酒精灯、酒精喷灯、煤气灯、电炉和电加热套等加热器具，并了解其主要特点和适用范围。 简答题：知道酒精灯适用于一般加热需求，温度相对较低；酒精喷灯能产生高温火焰，用于高温加热实验；煤气灯可产生较高温度但需注意通风；电炉通过电阻发热，较为便捷；电加热套适合低温缓慢加热，防止局部过热。 论述题：了解冷却可以使产物易于分离、降低反应速率、提高产物纯度，以及使物质从气态变为液态或固态以便收集和储存。 一、考纲解读 知识点思维导图 二、知识点梳理和重点概念复习 二、知识点梳理和重点概念复习 一、加热器具及其用法 实验室中常用的加热器具有酒精灯、酒精喷灯、煤气灯、电炉和电加热套等。 (1)酒精灯 酒精灯由灯壶、灯芯和灯帽等三部分组成，其构造如图 2-1(a) 所示。酒精灯的加热温度不高，为 400~500℃。其灯焰可分为外焰、内焰和焰心[见图 2-1(b)7，其中外焰的温度较高，内焰的温度较低，焰心的温度最低。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、加热器具及其用法 点燃酒精灯需用燃着的火柴，切不可用燃着的酒精灯对火，以免酒精洒出，引起火灾。需要向灯壶内添加酒精时，可借助小漏斗。 酒精不得装得太满，以不超过灯壶容积的 2/3 为宜。绝不允许在灯焰燃着时添加酒精，以防造成着火事故。加热完毕，只要盖上灯帽，灯焰即可自行熄灭，切忌用嘴吹灭。 熄灭后应将灯帽提起重盖一次，以便使空气进人，免得冷却后盖内产生负压难以打开。 酒精灯的使用方法如图 2-2 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 (2) 酒精喷灯 酒精喷灯有挂式和座式两种，其构造如图 2-3 所示。 挂式喷灯的用法如下: 1）装酒精 在酒精储罐中，用漏斗加入 2/3 容积的酒精。 2）排空气 手持酒精储罐，低于灯座后打开储罐开关，缓慢地将储罐上提，赶出胶管中的空气，当灯管的喷嘴中有酒精溢出时，关闭开关，将储罐挂在高处。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 3）预热 开启储罐开关，酒精从喷口溢出，流入预热盆，待将要流满时，关闭开关点燃预热盆中的酒精。 4）点燃 当预热盆中的酒精接近燃完时，开启开关，一般可自行喷出火焰。如果只有气体喷出而无火焰时，可用火柴点燃。 5）调节 调节空气开关的螺旋，可控制火焰的大小。 6）熄灭 用毕，先关闭储罐开关，再向右旋紧空气开关的螺钉，即可使灯焰熄灭 座式喷灯的使用方法与挂式喷灯大体相同。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 (3) 煤气灯 煤气灯的构造如图 2-4 所示。它由灯座和灯管两部分组成。灯管下部有几个圆孔是空气进口，旋动灯管可以调节空气的进入量。灯座侧面有煤气进口，另一侧有螺施形针阀，用来调节煤气的进入量。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 使用时，将空气入口关闭，先划着火柴，再打开煤气开关并将灯点燃[见图 2-5(a)]。然后打开空气人口，逐渐调节空气进入量，直至灯焰分为三层为止[见图 2-5(b)]。煤气灯的三层灯焰分别为氧化焰、还原焰和焰心 [见图 2-5(c)]。焰心的温度低，约为300℃;还原焰温度较高，火焰呈淡蓝色，氧化焰温度最高，火焰呈蓝紫色。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 停止加热时，关闭煤气开关即可。 使用酒精喷灯 (或煤气灯) 时，应注意下列情况: 一是火雨。由于灯体预热程度不够，酒精在灯管内没有气化，点燃时便会以液态喷射而出，形成“火雨”[见图 2-6(a)]，此时应关闭开关，重新预热后再点燃。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 二是凌空火焰。当酒精蒸气 (或煤气) 量和空气量均过大时，会在燃烧的火焰与灯管之间形成隔段，产生“凌空火焰”[见图 2-6(b)]，此时应将开关调小一些。 三是侵入火焰。当酒精蒸气(或煤气)量较小、而空气量较大时，就会发生火焰在灯管内燃烧的现象 [见图 2-6(c)]，此时应调节空气量并适当加大酒精(或煤气)进人量。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 (4) 电炉 电炉是实验室经常使用的加热器具之一，最简单的盘式电炉如图 2-7 所示它由电阻丝、耐火泥盘和金属盘座组成。按功率不同分为 500W、800W、1000W 和 2000W等不同规格，常与调压变压器 (见图 2-8) 配套使用。通过调节供电电压，可控制电炉的温度。 使用电炉时，受热的金属容器不能接触电阻丝，以免造成短路发生触电事故。在受热的玻璃容器和电炉之间最好加置石棉网，这样既可使容器受热均匀，又能避免炉丝受到化学品侵蚀。电炉的耐火泥盘不耐碱性物质，实验时应注意勿把碱类物质洒落炉盘上。应经常清除炉盘内灼烧焦糊的物质，以保证炉丝传热良好，延长电炉使用寿命。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、化学试剂的规格 (5) 电加热套 又叫电热包 (见图 2-9)，是目前实验室中广为使用的一种以空气浴形式加热的热源，它实质上是一种改装的封闭式电炉，其电阻丝包在玻璃纤维内，为非明火加热，使用较为方便、安全。常用调压器调节温度，适当保温时，加热温度可达 400C以上。适用于对圆底容器进行加热，按容积不同，可分为 100mL、250mL、500mL 等不同规格使用时，将受热容器悬置在电热包中央，不得接触内壁，形成一个均匀的空气浴加热环境电热包应保持清洁，不得洒人或溅入化学药品。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 化学实验中常用的加热方式有直接加热和间接加热两种。 (1)直接加热 对于热稳定性较好的物质，可在试管、烧杯、烧瓶或甘塌、蒸发皿等耐热容器中直接加热。加热前必须将器皿外壁的水擦干，加热后不能立即与水或潮湿物接触，不能骤冷骤热。 加热试管中的液体 加热试管中的液体时，液体量不得超过试管容积的 1/3。用试管夹夹持住试管中上部，管口稍微倾斜向上，先在火焰上方往复移动试管，使其均匀预热后，再放入火焰中加热 (见图 2-10)。为使其受热均匀，可先加热试管中液体的中上部，再缓慢向下移动加热，以防局部过热产生的大量蒸气带动液体冲出管外。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 加热试管中的液体时，应避免出现直接用手拿取试管进行加热 [见图 2-11(a)].试管夹夹取试管中部直立加热 [见图 2-11(b)]、试管口朝向自已或他人进行加热 [见图2-11(c)] 以及集中加热某一部位，致使局部过热液体溅出 [见图 2-11(d)] 等错误操作。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 加热时，用铁夹夹持试管的中上部，将试管口稍微倾斜向下(也可将其固定在铁架台上)，先用灯焰对整个试管预热，然后从盛有固体试剂的前部缓慢向后移动加热(见图2-12)。 加热试管中的固体时，应避免出现将药品集中堆放在试管底部，致使加热时外层药物形成硬壳而阻止内部继续反应，或内部产生的气体将固体药品冲出试管外 [见图2-13(a)]，以及将试管口朝上加热，致使产生的液体流向灼热的管底发生炸裂 [见图 2-13(b)] 等错误操作。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 加热烧杯 (或烧瓶)中的液体 直接加热烧杯(或烧瓶) 中的液体时，应在热源上放置石棉网，以防容器因受热不均匀而发生炸裂 (见图 2-14)。 烧杯中所盛放的液体不得超过其容积的 1/2，烧瓶中所盛放的液体不得超过其容积的 1/3。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 加热塌中的固体 实验室中灼烧或熔融某些固体物质需在场内进行。甘场通常用泥三角支承，如图 2-15 所示。加热时，先用小火预热，再加大火力使塌烧至红热。停止加热或移动甘塌时，需用预热的堆场钳夹持场，热的堆场和堆塌钳应放置在石棉网上。 加热蒸发皿中的液体或固体时，其操作方法与堆塌加热大体相同。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 (2) 间接加热 有些物质的热稳定性较差，过热时会发生氧化、分解或大量挥发逸散这类物质不宜直接加热，可采用间接加热法。 加热温度在 90℃以下的可采用水浴。水浴加热方便、安全，但不适于需要严格无水操作的实验(如制备格氏试剂或进行付氏反应)。 间接加热法是通过传热介质以热浴的方式进行加热。具有受热面积较大，受热均匀，浴温可控制和非明火加热等优点。常用的热浴有水浴、油浴、砂浴和空气浴等。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、加热方式 加热温度在 90~250℃之间的可用油浴。常用的油类有甘油、硅油、食用油和液体石蜡等。油类易燃，加热时应注意观察，发现有油烟冒出时，应立即停止加热。 加热温度在 250~350℃之间的可用砂浴。砂浴使用安全，但升温速度较慢，温度分布不够均匀。 二、知识点梳理和重点概念复习 四、冷却 有些化学反应需要在低温下进行，还有些化学反应因大量放热而难以控制，为除去过剩的热量，就需要冷却。结晶时，为降低物质在溶剂中的溶解度，便于结晶析出完全，也需要进行冷却。 最简单的冷却方法就是把盛有待冷却物质的容器漫入冷水或冰-水(碎冰与水的混合物) 浴中，以降低温度。如果需要冷却的温度在 0℃以下时，可采用冰和盐的混合物作冷却剂 (详见表 2-1)。 题目 1： 电加热套主要适用于（ ）。 A. 高温快速加热 B. 低温缓慢加热 C. 精确控温加热 D. 任何情况下的加热 答案：B 解析：电加热套通常用于低温缓慢加热，可防止局部过热，且温度相对较稳定，不容易使被加热物体因温度过高而损坏。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 2： 间接加热常用的器具是（ ）。 A. 酒精灯 B. 酒精喷灯 C. 烧杯 + 石棉网 D. 电炉 答案：C 解析：烧杯加上石棉网进行加热属于间接加热，可使加热更加均匀，防止局部过热。酒精灯、酒精喷灯和电炉一般是直接加热器具。 选择题 三.真题或常考题讲解 题目 3： 下列哪种物质适合直接加热？（ ） A. 水 B. 浓硫酸 C. 汽油 D. 氯化钠固体 答案：D 解析：氯化钠固体对温度变化不敏感，适合直接加热。水直接加热容易沸腾溅出；浓硫酸具有强腐蚀性且稀释时会放出大量热，不能直接加热；汽油易燃，不能直接加热。 选择题 三.真题或常考题讲解 题目 4： 加热时，若被加热物质易挥发，应该采取（ ）。 A. 直接加热 B. 间接加热并在通风橱中进行 C. 提高加热温度 D. 加快加热速度 答案：B 解析：易挥发物质加热时会产生蒸气，在通风橱中进行间接加热可以防止蒸气对人体造成伤害，同时避免与火源直接接触引发危险。 选择题 三.真题或常考题讲解 题目 5： 当需要快速升温时，可以选择（ ）。 A. 酒精灯 B. 酒精喷灯 C. 电炉 D. 电加热套 答案：B 解析：酒精喷灯能产生高温火焰，升温速度快。酒精灯温度相对较低，升温较慢；电炉升温速度不如酒精喷灯；电加热套主要用于低温缓慢加热。 选择题 三.真题或常考题讲解 题目 6： 加热与冷却技术在化学实验中的主要作用是（ ）。 A. 改变物质的状态 B. 控制反应速率 C. 使物质发生化学反应 D. 以上都是 答案：D 解析：加热可以改变物质的状态，如使固体熔化、液体汽化等；可以控制反应速率，升高温度通常会加快反应速率，降低温度会减慢反应速率；在一定条件下还可以使物质发生化学反应。 选择题 三.真题或常考题讲解 题目 7： 在使用酒精灯时，熄灭酒精灯的正确方法是（ ）。 A. 用嘴吹灭 B. 用扇子扇灭 C. 用灯帽盖灭 D. 用水浇灭 答案：C 解析：用灯帽盖灭酒精灯是正确的方法，可以隔绝空气，使火焰熄灭。用嘴吹灭、用扇子扇灭容易引起火灾；用水浇灭会使酒精四处流淌，引发危险。 选择题 三.真题或常考题讲解 题目 8： 下列哪种冷却方式属于间接冷却？（ ） A. 放入冰水中冷却 B. 用风扇吹冷却 C. 在冷却槽中冷却 D. 用冷水流过冷却管冷却 答案：D 解析：用冷水流过冷却管冷却属于间接冷却，通过冷却管中的冷水与被冷却物质间接接触进行冷却。放入冰水中、在冷却槽中冷却和用风扇吹冷却都是直接接触冷却方式。 选择题 三.真题或常考题讲解 1.常用于低温缓慢加热的加热器具是__________。 答案：电加热套 解析：电加热套通常用于低温缓慢加热，可防止局部过热，且温度相对较稳定。 2.__________能产生高温火焰，适用于高温加热实验。 答案：酒精喷灯 解析：酒精喷灯的火焰温度高，可用于一些需要高温条件的实验。 填空题 三.真题或常考题讲解 3.烧杯加上石棉网进行加热属于__________方式。 答案：间接加热 解析：通过烧杯和石棉网传热给被加热物质，不是直接用火焰接触，所以是间接加热。 4.冷却技术可以用于__________、提高产物纯度等。 答案：使产物易于分离 解析：冷却可以使物质状态发生改变，从而使产物易于分离，同时在一些情况下能提高产物的纯度。 填空题 三.真题或常考题讲解 1.电炉加热是利用电流通过电阻丝发热。（ ） 答案：正确 解析：电炉工作原理就是电流通过电阻丝，电能转化为热能，使电阻丝发热。 2.直接加热一定比间接加热速度快。（ ） 答案：错误 解析：虽然直接加热通常升温快，但有些间接加热在特定条件下（如高温的热浴）也能快速加热，不能绝对地说直接加热一定比间接加热速度快。 判断题 三.真题或常考题讲解 3.加热液体时，液体体积可以超过容器容积的一半。（ ） 答案：错误 解析：加热液体时，液体体积一般不超过容器容积的 2/3，若超过一半，在沸腾时容易溢出，引发危险。 4.对于容易破裂的仪器，冷却时可快速放入低温环境。（ ） 答案：错误 解析：对于容易因温度骤降而破裂的仪器，要先在空气中缓慢冷却，再进一步处理，防止温差过大导致破裂。 判断题 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 1.简述酒精灯的使用注意事项。 答案： 酒精灯内酒精量不能超过酒精灯容积的 2/3，也不能少于 1/4。 绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精，以免失火。 绝对禁止用酒精灯引燃另一个酒精灯，要用火柴点燃。 用完酒精灯后，必须用灯帽盖灭，不可用嘴去吹。盖灭后轻提一下灯帽，再重新盖好，放走热气，方便下次使用。 加热时要用外焰，因为外焰温度最高。 简答题 四.课内练习及讲评 2.直接加热和间接加热各有什么优缺点？ 答案： 直接加热优点：操作简单、便捷，加热速度可能较快。 直接加热缺点：受热不均匀，容易导致局部过热，对于一些对温度敏感、易分解或质地不均匀的物质可能造成损坏；温度控制相对困难。 间接加热优点：能使被加热物体受热均匀，温度变化较为缓和，适合加热易分解、对温度均匀性要求高的物质，还可以在一定程度上控制加热温度。 间接加热缺点：操作相对复杂，可能需要额外的设备（如石棉网、水浴锅等），加热速度可能较慢。 简答题 四.课内练习及讲评 3.列举三种冷却方法，并说明其原理。 答案： 空气自然冷却：原理是热传递，高温物体与周围空气存在温度差，热量从物体传递到空气中，使物体温度降低。这种方法简单，但冷却速度较慢。 水冷：利用水的热传递。水的比热容较大，能吸收较多热量。可以将高温物体浸入水中或让水在物体周围流动，带走热量，冷却速度比自然冷却快。 用干冰冷却：干冰是固态二氧化碳，在常温常压下会升华，从固态直接变为气态。升华过程需要吸收大量热量，从而使周围物体温度降低。 简答题 四.课内练习及讲评 4.简述酒精喷灯的使用步骤。 答案： 检查酒精喷灯各部件是否完好，酒精储量是否合适（一般不超过灯体容积的 2/3）。 预热：先点燃酒精灯，将酒精喷灯灯管预热，使灯管内酒精汽化。 开启：转动空气调节器，调节空气进入量，同时点燃喷灯。 调节火焰：根据需要，通过调节空气和酒精量来控制火焰大小和温度。 使用完毕后，先关闭空气调节器，再用石棉网等盖住火焰使其熄灭，待冷却后再添加酒精。 简答题 重点复习知识点： 1.不同的加热器具：酒精灯使用时要注意酒精添加量不能超过其三分之二，且要用灯帽盖灭。酒精喷灯能产生高温火焰，适用于高温加热实验，但操作相对复杂。煤气灯也可产生较高温度，不过使用时要注意通风。 2.两种加热方式：直接加热和间接加热。直接加热适用于对温度变化不敏感且不易分解、不易燃烧的物质；间接加热通常采用烧杯加石棉网、水浴、油浴等方法，可以使加热更加均匀，防止局部过热。 3.冷却技术：冷却可以使产物易于分离、降低反应速率、提高产物纯度，还能使物质从气态变为液态或固态以便收集和储存。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五、课堂小结 感谢观看 $$