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

专题3 加热与冷却技术（讲义）-《化学实验技术基础》（第三版）化工社-专题复习讲练测 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。 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。 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。 二、知识点梳理 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。 · 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。 (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。 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。 (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。 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。 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。 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。 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。 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。 (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)。 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。 三、真题练讲 1.(2021年云南省统一考试)下列加热器具中，利用酒精燃烧加热的是（ ） A. 电炉 B. 电加热套 C. 酒精灯 D. 煤气灯 【答案】C 【解析】电炉是利用电能转化为热能来加热；电加热套也是通过电来产生热量；煤气灯是利用煤气燃烧加热；而酒精灯是通过酒精燃烧来提供热量。 2.(2019年河南省统一考试)下列加热方式属于间接加热的是（ ） A. 在酒精灯火焰上直接加热试管 B. 用坩埚在电炉上加热 C. 用水浴加热烧杯中的液体 D. 用煤气灯直接加热蒸发皿 【答案】C 【解析】直接加热是指将被加热物体直接置于热源上进行加热，如选项 A、B、D 中的情况。间接加热是通过热传递介质（如水、油、沙等）对物体进行加热，水浴加热是典型的间接加热方式。 3.(2021年浙江省统一考试)加热时需要垫石棉网的仪器是（ ）（多选） A. 烧杯 B. 烧瓶 C. 试管 D. 蒸发皿 【答案】AB 【解析】试管和蒸发皿可以直接加热；而烧杯和烧瓶由于底面积较大，直接加热容易受热不均匀导致破裂，所以加热时需要垫石棉网进行间接加热。 4.(2020年浙江省统一考试)酒精喷灯的火焰温度比酒精灯火焰温度（ ） A. 低 B. 高 C. 相等 D. 无法比较 【答案】B 【解析】酒精喷灯燃烧更剧烈，其火焰温度比酒精灯高，常用于需要更高温度的加热操作。 5.(2019年浙江省统一考试)在冷却操作中，下列哪种物质常被用作冷却剂（ ） A. 酒精 B. 水 C. 液氮 D. 煤油 【答案】C 【解析】液氮沸点很低，汽化时会吸收大量的热，是常用的冷却剂。酒精和水虽然也有一定的冷却作用，但冷却效果不如液氮好，煤油一般不用作冷却剂。 四、限时练讲 1.下列哪种加热器具主要用于高温加热实验？（ ） A. 酒精灯 B. 酒精喷灯 C. 煤气灯 D. 电炉 【答案】B 【解析】酒精喷灯能产生高温火焰，常用于高温加热实验。酒精灯温度相对较低；煤气灯温度也较高但一般不如酒精喷灯；电炉主要通过电阻发热，温度一般也低于酒精喷灯。 2.使用酒精灯时，酒精的添加量不能超过酒精灯容积的（ ）。 A. 三分之一 B. 三分之二 C. 四分之三 D. 二分之一 【答案】B 【解析】酒精添加量过多，在点燃时容易溢出引发危险，一般不能超过酒精灯容积的三分之二。 3.直接加热适用于（ ）。 A. 所有物质 B. 对温度变化不敏感的物质 C. 易分解的物质 D. 易燃物质 【答案】B 【解析】直接加热适用于对温度变化不敏感的物质。易分解和易燃物质不能直接加热，容易发生危险。 4.在加热实验中，为了安全，首先应该检查（ ）。 A. 加热器具是否完好 B. 被加热物质的性质 C. 实验环境是否通风 D. 加热方式是否正确 【答案】A 【解析】检查加热器具是否完好可以避免在加热过程中因器具损坏而引发危险。被加热物质的性质、实验环境通风和加热方式正确也很重要，但首先应检查加热器具。 5.下列关于煤气灯的说法错误的是（ ）。 A. 能产生高温火焰 B. 使用时要注意通风 C. 比酒精灯更安全 D. 操作相对复杂 【答案】C 【解析】煤气灯虽然能产生高温火焰，但煤气具有一定的危险性，不如酒精灯安全。使用煤气灯时要注意通风，且操作相对复杂。 6.对于一些不能直接接触火焰的玻璃仪器，应采用（ ）加热。 A. 直接加热 B. 间接加热 C. 酒精喷灯加热 D. 煤气灯加热 【答案】B 【解析】不能直接接触火焰的玻璃仪器采用间接加热可以防止仪器破裂。直接加热、酒精喷灯加热和煤气灯加热都是直接接触火焰，不适合这类仪器。 7.使用电加热套时，应注意（ ）。 A. 不能超过其最高温度 B. 可以直接用水冲洗 C. 可以在加热套上放置重物 D. 可以随意调节温度 【答案】A 【解析】使用电加热套时不能超过其最高温度，否则可能损坏加热套或引发危险。不能直接用水冲洗，以免损坏电器元件；不能在加热套上放置重物，以免压坏加热套；调节温度应按照说明书进行，不能随意调节。 8.冷却技术通常用于（ ）。 A. 加快反应速率 B. 使产物易于分离 C. 提高产物纯度 D. 以上都是 【答案】D 【解析】冷却可以减慢反应速率，使产物易于分离，同时也可以提高产物纯度。例如，在结晶过程中，冷却可以使溶质结晶析出，从而与杂质分离，提高产物纯度。 9.什么是直接加热？在什么情况下可以采用直接加热？ 【答案】直接加热是将被加热物质直接置于热源上进行加热。在被加热物质对温度变化不敏感且不易分解、不易燃烧的情况下可以采用直接加热。 10.比较酒精喷灯和酒精灯的不同之处。 【答案】酒精喷灯能产生高温火焰，温度比酒精灯高很多；酒精喷灯主要用于高温加热实验，酒精灯则适用于一般的加热需求；酒精喷灯的操作相对复杂，需要预热等步骤，酒精灯操作较为简单。 五、学法建议 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。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。 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。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$