内容正文:
秘籍02 实验知识梳理
目 录
一、基本操作
二、空气中氧气含量的测定
三、气体的制取实验
1、实验室制取氧气
2、实验室制取二氧化碳
四、水的分解
五、配制溶液
六、木炭与氧化铜反应
七、一氧化碳还原氧化铁
八、质量守恒定律的实验验证
九、探究燃烧的条件
十、铁生锈条件的探究
十一、实验方案的设计与评价
1、实验方案的设计
2、实验方案的评价
一、基本操作
1.常见仪器的名称、用途
仪器类别
仪器名称及使用注意事项
存放药品的仪器
广口瓶(固体)、细口瓶(液体)、滴瓶(少量液体)、集气瓶(气体)
取用仪器
镊子(取块状药品)、药匙(取粉末状或小颗粒药品)、胶头滴管(吸取和滴加少量液体,不能伸入容器内、不要平放或倒放、不能放实验台上)
加热仪器
酒精灯(1、外焰温度最高,加热用外焰;2、禁止酒精灯引燃酒精灯、禁止向燃着的酒精灯内添加酒精、禁止用嘴吹灭、酒精灯打翻失火时,用湿抹布盖灭。)
反应容器
1、可以直接加热的:试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙;
2、间接加热:烧杯、锥形瓶、烧瓶(加热时垫上石棉网(使仪器受热均匀,防止炸裂))。
计量仪器
托盘天平(称质量)、量筒(量液体体积)
加持仪器
试管夹、铁架台、坩埚钳
其它仪器
玻璃棒(用于引流、搅拌或转移液体)、漏斗、长颈漏斗、分液漏斗
2.药品的取用
(1)药品的取用规则
取用原则
要求
“三不”原则
不能用手接触试剂
不要把鼻孔凑到容器口去闻气味
不得尝试剂的味道
用量原则
严格按规定用量取用;
无说明的——液体取1-2ml,固体盖满试管底部即可。
剩余药品
不放回原瓶、不随意丢弃、不带出实验室,要放入指定容器。
(2)固体试剂的取用
固体试剂通常存放在广口瓶中
取用量
取用仪器
操作
粉末状试剂
药匙或纸槽
用药匙或纸槽粉末状试剂送至横放试管的底部,再慢慢竖起,让试剂全部落入底部,以免试剂沾在管口或试管上。
块状试剂
镊子
用镊子取块状药品或金属颗粒放在横放的容器口,再慢慢地竖立起来,使块状药品或金属颗粒缓缓地沿容器壁滑到容器底部,以免打破容器。
(3)液体试剂的取用
液体试剂通常存放在细口瓶或滴瓶中。
取用量
方法
操作
较大量液体
直接倾倒
瓶盖倒放,标签向着手心,瓶口紧挨试管口,缓缓地将液体注入试管内。倒完液体后,应立即盖上瓶塞,放回原处。
少量液体
用胶头滴管滴加
先排空再吸液,取液后的滴管保持橡胶帽在上,不要平放或倒置。滴管要竖直悬于容器口上方,不能与器壁接触,用过的滴管需洗净后再吸取其他液体。
一定量液体
用量筒量取
量筒必须放平。倾倒液体至接近所需刻度时改用胶头滴管滴加液体。读数时,视线应与凹液面的最低处保持水平。
3.物质的加热
(1)液体加热
操作要点
常见错误及后果
试管内液体不超过试管容积的1/3;
试管夹夹在距试管口的1/3(从下向上套);
移动试管预热前,把外壁擦干;
用外焰加热,试管与桌面成45º角;
试管不能对着自己或有人的方向;
试管内液体超过试管容积的1/3,
液体沸腾溅出伤人。
试管对着自己或有人的方向,
液体沸腾溅出伤人。
试管没预热或外壁有水,加热时试管炸裂。
(2)固体加热
操作要点
常见错误及后果
仪器连接顺序:先下后上、先左后右;
试管口应向下略倾斜;
先预热,再固定在有药品的部位用外焰加热;
试管口高于试管底;冷凝水倒流炸裂试管;
试管没预热或外壁有水,加热时试管炸裂;
4.物质的称量
(1)、固体(用托盘天平)
操作要点
常见错误及后果
①检查天平是否平衡;
②托盘上各放一张质量相同的纸;
③左物右码(先加质量大的法码,再加质量小的法码)(物质量=砝码质量+游码质量);
④称量完毕,法码回盒,游码回零。
左物右码放反了,可能使所得物质的质量偏小。
托盘上未放纸或易潮解的或有腐蚀性的药品没放在小烧杯里,会腐蚀托盘。
(2)、液体(用量筒量取)
操作要点
常见错误及后果
先倒再用胶头滴管滴加,滴加时,量筒必须放平稳,读数时视线要与量筒内液体的凹液面的最底处相平。
仰视读数使得液体多;俯视读数使得液体少。
量筒不能加热、不能做反应器、不能溶解、稀释溶液。
5、蒸发
操作要点
常见错误及后果
加热时,玻璃棒要不断的搅拌,防止液滴飞溅;当出现较多固体时,停止加热,热的蒸发皿要用坩埚钳夹取,放在石棉网上。
停止加热太晚,导致固体颗粒飞溅。
用手取热的蒸发皿,烫伤。
6、仪器的连接
分类
图示
注意事项
玻璃管与橡胶塞
左手拿橡胶塞,右手拿玻璃管(靠近要插入塞子的一端),先用水湿润要插入的一端,稍用力转动,将其插入橡胶塞
玻璃管与胶皮管
左手拿胶皮管,右手拿玻璃管,先用水湿润玻璃管口,稍用力即可把玻璃管插入胶皮管
容器与橡胶塞
左手拿容器,右手拿橡胶塞慢慢转动,塞进容器口,切不可把容器放在桌面上再使劲塞进塞子,以免压破容器
7、仪器洗涤
操作要点
常见错误及后果
一般用水刷洗,若内壁有不容物,盐酸或纯碱试一下。洗净的标准:内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下,呈均匀的水膜。
用试管刷刷洗时用力过猛,易导致试管破裂。
二、空气中氧气含量的测定
仪器、试剂
大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管;红磷、蒸馏水
基本思路
通过化学反应,除去混合物中的一种成分,再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。
实验原理
4P+5O2 2P2O5。
药品选择
①一是该物质在空气中能够燃烧且只与氧气反应;
②二是该物质燃烧的生成物为固体或液体,不能是气体;
实验装置
实验步骤
a.在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份;
b.用弹簧夹夹紧橡皮管;
c.在燃烧匙内放入过量的红磷;
d.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧;
e.待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹。
实验现象
①红磷燃烧,产生大量白烟,并放出热量;
②待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹,可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶,瓶内液面上升至刻度1附近。
实验结论
氧气约占空气总体积的1/5。
误差分析
结果明显偏小
①红磷用量不足;②装置气密性不好;③未等集气瓶冷却至室温,就打开弹簧夹;
结果明显偏大
①点燃红磷后伸入集气瓶速度太慢(未及时塞紧橡皮塞);②未夹紧止水夹(未使用止水夹)
问题讨论
集气瓶内剩余气体的性质?
①物理性质:无色无味的气体,难溶于水;
②化学性质:不能燃烧也不支持燃烧。
实验拓展
改变点燃方式
实验过程中不打开装置,使装置始终保持密闭,如图:
改变测量方式
利用量筒或注射器等测量仪器,减小实验误差,使测定结果更加精确,如图
改变反应原理
己装置利用加热铜丝消耗装置中的氧气,实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应,玻璃管内发生反应的化学方程式为2Cu+O22CuO
数字化实验
图1装置可用于测定空气中氧气的含量。
图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好,P0是集气瓶内初始气压)。
(1)P0时红磷没有点燃,气压没有变化;
(2)P0~a段,点燃红磷后,气压增大的原因是红磷燃烧放热;
(3)a~d段,红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气,且反应结束后温度恢复至室温,但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。
三、气体的制取实验
1、实验室制取氧气
制取方法
高锰酸钾制取氧气
过氧化氢制取氧气
反应原理
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
依据:反应物状态及反应条件
发生装置
固体加热型
固液不加热型
依据:气体的溶解性及密度
收集装置
排水法
依据:氧气不易溶于水,且不与水反应
(何时开始收集?导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。)
向上排空气法
依据:氧气密度比空气大,且不与空气的成分反应
操作步骤
检查装置气密性→装入药品→固定在铁架台上→点燃酒精灯进行加热→收集氧气→将导管从水槽中移离→熄灭酒精灯
简记为:茶(查)、装(庄)、定、点、收、利(离)、息(熄)
检查装置气密性→装入药品→收集氧气
实验讨论
1.实验结束后,为什么先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯?
防止水槽中的水倒流回炽热的试管中,炸裂试管。
2.用高锰酸钾制取氧气时,试管口为什么塞一团棉花?
防止高锰酸钾粉末进入导气管。
验满方法
排水法:当集气瓶口有大量气泡冒出时,说明已收集满,否则未满;
向上排空气法:将带火星的木条靠近集气瓶瓶口,若木条复燃,说明已收集满,否则未满。
检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,若木条复燃,则为氧气;否则不是氧气。
2、二氧化碳的制取
制取方法
实验室制法
工业制法
制取试剂
大理石(或石灰石)与稀盐酸
石灰石
反应原理
CaC03+2HCl=====CaCl2+H2O+CO2↑
___________________________
依据:发生装置,反应物状态及反应条件;收集装置,气体的溶解性及密度
装置
固体加热型
(反应物状态为固体和液体,反应条件为常温)
向上排空气法
(二氧化碳能溶于水且能与水反应,密度比空气大)
实验步骤
(1)“组”:组装仪器。
(2)“查”:检查装置的气密性。
(3)“装”:将药品装入反应容器(先装固体,再加液体)。
(4)“集”:用向上排空气法收集。
(5)“验”:验满(将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则气体已收集满)。
(6)“放”:集满后盖上玻璃片正放在桌面上。
检验方法
把生成的气体通入澄清石灰水中,若观察到澄清石灰水变浑浊证明生成的气体是二氧化碳。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,证明二氧化碳已经收集满。
净化装置
制取的 CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气,实验室常将制取的气体先通过饱和 NaHCO3溶液除去HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。
四、水的分解
仪器、试剂
水电解器、直流电源、导线、木条、火柴
实验原理
___________________________(分解反应)。
实验装置
实验步骤
a.在电解器玻璃管中加满水(水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液),用导线连接电解器与电源;
b.接通直流电源,观察玻璃管内的现象并记录;
c.切断上述装置的电源,用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体;
实验现象
通电后,两电极上都有大量的气泡产生,液面下降,
一段时间后,正极所产生的气体与负极所产生的气体体积之比约为1:2。
产物检验
(1)正极:用带火星的木条,带火星的木条复燃,证明正极产生的气体是氧气;
(2)负极:用燃着木条,气体能燃烧,火焰呈淡蓝色,证明负极生成的气体是氢气。
实验结论
及推论
①水是由氢元素和氧元素组成的。
②验证了化学变化中分子可再分而原子不可再分。
③电解水产生气体的体积和质量的坐标曲线如图所示,通过生成氢气和氧气的体积比约为 2∶1,推出它们的质量比约为1∶8。
微观认识水
的电解过程
a.电解水的过程可用图2表示,粒子运动变化的先后顺序是④③①② 。
b.图3表示电解水的微观示意图,该反应中属于单质的是H2、O2 ,该化学反应的实质是水分子分裂成氢原子和氧原子,氢原子重新组合成氢分子,氧原子重新组合成氧分子 。
问题讨论
电解水时,若氧气与氢气的体积比小于1:2,可能的原因有:氧气在水中的溶解性比氢气稍大;氧气具有氧化性,部分氧气将电极氧化而消耗;正极未完全放入玻璃管中,使氧气泄漏等。
简易装置
装置改进
改变电解容器
使用注射器或量筒,优点是带刻度,直接获取气体体积比。
改变检验气体方式
改进后的优点是检验装置气密性、检验收集气体简单,且防止氢氧化钠沾皮肤上及可用秒表精确测量一定电压,浓度时产生氢气、氧气的体积
增加便利性
改进后的优点:携带方便,实验时可直接摆放在讲台上,无须固定;操作简单,安全方便,便于观察,所需电解液的量少;电解速度快;取材简单广泛,充分利用了生活资源如饮料瓶,一次性注射器等。针筒有刻度,易于观察气体体积。用保险丝做电极,减小用石墨棒做电极时对氧气的吸附,或因电极被氧化而消耗氧造成误差。
五、配制溶液
探究目的
配制室温下 50 g 溶质质量分数为 16%的氯化钠溶液。
仪器、试剂
药匙,烧杯,托盘天平,50mL量筒,玻璃棒
水,氯化钠固体
实验步骤
第一步:计算→算出所需的氯化钠和水的质量。
第二步:称量→用托盘天平称出8g氯化钠;用50mL量筒量取42mL水。
第三步:溶解→将氯化钠固体放入烧杯中,加入水,玻璃棒搅拌加速溶解。
第四步:装瓶、贴签→将配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签。
误差分析
质量分数偏小的原因
①称量时“左码右物”并使用游码(溶质质量偏小)。
②将固体溶质转移到烧杯中时,散落到烧杯外面(溶质质量偏小)。
③固体溶质不纯、不干燥或已潮解(溶质质量偏小)。
④用量筒量取水时仰视读数(溶剂质量偏大)。
⑤烧杯内有残留的水(溶剂质量偏大)。
质量分数偏大的原因
①砝码生锈(比同规格原砝码重)(溶质质量偏大)。
②用量筒量取水时俯视读数(溶剂质量偏小)。
③量好的水向烧杯中倾倒时,有液体酒落烧杯外(溶剂质量偏小)。
质量分数无影响
①完全溶解后搅拌,少量液体飞溅到烧杯外。
②完全溶解后,转移时,洒落在到细口瓶外。
常见错误操作
六、木炭与氧化铜反应
实验仪器
试管、酒精灯、金属网罩、铁架台(带铁夹)、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴
实验试剂
木炭、氧化铜、澄清石灰水。
实验原理
C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑。
实验装置
实验步骤
a.连接仪器,检查装置的气密性;
b.把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀,小心地铺放进试管;
c.将试管固定在铁架台上,将导管插入澄清石灰水中;
d.打开弹簧夹,用酒精灯加热混合物几分钟;
e.先撤出导管,用弹簧夹夹紧乳胶管,停止加热,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。
实验现象
大试管中的固体由黑色变为红色;小试管中的澄清石灰水变浑浊。
实验结论
木炭能够还原氧化铜生成 铜 单质和 二氧化碳 ;该实验说明木炭具有 还原 性。
实验注意
①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因: 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。
②火焰加金属网罩的目的:集中火焰,提高温度。
③实验结束后,先撤出导气管,再停止加热的目的:防止石灰水倒流炸裂热的试管。
④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因:防止热的铜接触空气又被氧化。
⑤木炭配比比理论值稍微多一点,因为木炭会和试管中的氧气反应。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
七、一氧化碳还原氧化铁
实验仪器
硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管
实验试剂
一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水。
实验原理
Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2。
实验装置
实验步骤
a.组装仪器,并检查装置的气密性。;
b.装入药品,固定装置;
c.点燃酒精灯,向玻璃管中通入一氧化碳;
d.点燃酒精喷灯;
e.反应完成后,熄灭酒精喷灯;
f.硬质玻璃管冷却后,停止通入一氧化碳;
g.熄灭酒精灯。
实验现象
与原理
(1) 玻璃管内:红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式:
___________________________
(2) 试管内:澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式:
___________________________
(3) 酒精灯处:气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式:
___________________________
实验注意
1.装置尾部酒精灯的作用是:点燃尾气,防止污染空气。
2.实验开始时,要先通入CO,一段时间后再点燃酒精喷灯,目的是排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸。
3.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却,才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。
4.在CO还原Fe2O3的反应中,CO具有还原性,作还原剂。
5.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,同时防止石灰水发生倒吸现象。
6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替,但需在火焰外加金属网罩,使火焰集中,提高温度。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
八、质量守恒定律的实验验证
(1)质量“守恒”的实验验证
铜粉加热前后质量变化的测定
铁和硫酸铜反应前后质量变化的测定
实验图示
实验现象
红色粉末逐渐变黑,气球变瘪。天平两次显示示数相等。
铁钉表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色;天平两次显示示数相等。
化学方程式
∆
___________________________
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
实验结论
反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。
(2)质量“不守恒”的实验情况分析
碳酸钠与稀盐酸的反应
镁条的燃烧
实验图示
实验现象
白色粉末溶解,有大量气泡迅速产生。
天平向右偏转。
产生白色固体(还有少量白烟产生),
天平不平衡,发出耀眼的白光,放出热量。
反应原理
___________________________
___________________________
实验分析
反应生成的二氧化碳是气体,逸散到空气中去,所以质量变小
氧化镁的质量等于反应的镁条和参加反应的氧气质量总和, 导致质量变大。但逸散的白烟质量又大于增加的气体质量,坩埚钳上可能也粘有一部分氧化镁,此二者均会造成氧化镁损失,导致质量变小。故实验结果可能会“减小”、“不变”或“增大”。
实验结论
所有的化学反应均遵守质量守恒定律,表面貌似“不守恒”的实验需要认真加以分析原因。
感悟
有气体参加或气体生成(或者有烟、雾状物质生成)的反应,验证质量守恒定律时,必须在密闭容器里进行。
九、探究燃烧的条件
实验
(或事实)
有的物质可以燃烧,如红磷、酒精;有的物质不能燃烧,如水、大理石;
对比
铜片上的
白磷和红磷对比
铜片上的白磷
和水中的白磷对比
热水中的白磷
通氧气前与通氧气后对比
实验现象
铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟,铜片上的红磷不燃烧。
铜片上的白磷燃烧,水中的白磷不燃烧。
______________________________________________
结论
可燃物是燃烧的条件之一
燃烧需要温度达到可燃物的着火点
燃烧需要与氧气接触
燃烧需要与氧气接触
通常情况下:燃烧需要同时满足三个条件:
①可燃物; ②可燃物与氧气(或空气)接触; ③温度达到可燃物的着火点。
实验分析
铜片的作用
导热、放置药品;
热水的作用
1 使水中白磷与空气隔绝 ②为薄铜片上的药品提供热量
实验改进
改进原因
P2O5有毒,排放到空气中污染空气;实验用药品较多。
装置
气球的作用是形成密闭环境防污染。
现象
试管中的白磷燃烧,产生大量白烟,左边气球先胀大后变瘪。
试管中的红磷和水中白磷不燃烧。
其它实验
验证燃烧的条件:可燃物
验证燃烧的条件:温度达到着火点
验证燃烧的条件:有氧气
十、铁生锈条件的探究
(1)铁生锈的实验
实验方案
现象
A B C
试管A:铁与水、氧气同时接触
铁钉生锈
试管B:铁只与水接触
铁钉无明显变化
试管C:铁只与氧气接触
铁钉无明显变化
(2)实验分析
试管A与试管B对比,A中铁钉生锈,B中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与氧气接触。
试管A与试管C对比,A中铁钉生锈,C中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与水接触。
结论:铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。
十一、实验方案的设计与评价
1、实验方案的设计
设计内容
包括物质的制备、性质探究、组成分析、检验、分离或提纯,混合物的成分探究,反应条件的探究和质量守恒定律的验证等
设计思路
设计方法
(1)对比实验设计:实验设计的一种基本方法,有利于实验现象观察对比,有利于推理论证结论
(2)控制变量实验设计:一个问题往往受多方面因素的制约,为了研究每一个因素对问题的影响程度,常常采取控制变量法逐个检验
设计要求
(1)科学性:实验原理、实验方法、实验流程科学合理
(2)安全性:保护人身、仪器、环境安全
(3)可行性:实验方案切实可行,试剂、仪器、装置、条件经济可靠
(4)简约性:设计简单易行、装置简单,实验操作简便,节省试剂,实验现象明显
(5)创新性:多角度更有新意的设计
解题思路和方法
(1)明确目的和原理---明确实验的目的,弄清题给信息
(2)选择仪器和药品--选择合理的化学仪器和药品。
(3)设计装置和步骤--设计出合理的实验装置和实验操作步骤。
(4)记录现象和数据--全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论--根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、推理等,得出正确的结论。
2、实验方案的评价
评价内容
(1)原理的评价:所选试剂是否可行,反应是否易于控制,所用试剂是否安全,是否会给环境造成污染
(2)装置的评价:装置是否简便,是否节约试剂,是否安全
(3)操作的评价:操作的先后顺序及实验步骤是否完善
(4)结论的评价:结论是否正确、全面。对实验结论进行评价时,应对实验操作和现象进行全面的分析,考虑多种可能性,避免得出片面的结论
评价原则
(1) 目的明确
(2) 实验方法简便,现象明显
(3) 操作安全可靠
(4) 推断完整严密
(5) 绿色环保
方案中的
易错点
(1)规范方面:操作、观察、读数等
(2)安全方面:气体点燃、防倒吸、防污染等
(3)量化方面:仪器规格的选择、数据记录与处理、误差分析等
(4)创新方面:装置的改进、方案的优化等
(5)表达方面:实验现象、实验操作的表述等
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秘籍02 实验知识梳理
目 录
一、基本操作
二、空气中氧气含量的测定
三、气体的制取实验
1、实验室制取氧气
2、实验室制取二氧化碳
四、水的分解
五、配制溶液
六、木炭与氧化铜反应
七、一氧化碳还原氧化铁
八、质量守恒定律的实验验证
九、探究燃烧的条件
十、铁生锈条件的探究
十一、实验方案的设计与评价
1、实验方案的设计
2、实验方案的评价
一、基本操作
1.常见仪器的名称、用途
仪器类别
仪器名称及使用注意事项
存放药品的仪器
广口瓶(固体)、细口瓶(液体)、滴瓶(少量液体)、集气瓶(气体)
取用仪器
镊子(取块状药品)、药匙(取粉末状或小颗粒药品)、胶头滴管(吸取和滴加少量液体,不能伸入容器内、不要平放或倒放、不能放实验台上)
加热仪器
酒精灯(1、外焰温度最高,加热用外焰;2、禁止酒精灯引燃酒精灯、禁止向燃着的酒精灯内添加酒精、禁止用嘴吹灭、酒精灯打翻失火时,用湿抹布盖灭。)
反应容器
1、可以直接加热的:试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙;
2、间接加热:烧杯、锥形瓶、烧瓶(加热时垫上石棉网(使仪器受热均匀,防止炸裂))。
计量仪器
托盘天平(称质量)、量筒(量液体体积)
加持仪器
试管夹、铁架台、坩埚钳
其它仪器
玻璃棒(用于引流、搅拌或转移液体)、漏斗、长颈漏斗、分液漏斗
2.药品的取用
(1)药品的取用规则
取用原则
要求
“三不”原则
不能用手接触试剂
不要把鼻孔凑到容器口去闻气味
不得尝试剂的味道
用量原则
严格按规定用量取用;
无说明的——液体取1-2ml,固体盖满试管底部即可。
剩余药品
不放回原瓶、不随意丢弃、不带出实验室,要放入指定容器。
(2)固体试剂的取用
固体试剂通常存放在广口瓶中
取用量
取用仪器
操作
粉末状试剂
药匙或纸槽
用药匙或纸槽粉末状试剂送至横放试管的底部,再慢慢竖起,让试剂全部落入底部,以免试剂沾在管口或试管上。
块状试剂
镊子
用镊子取块状药品或金属颗粒放在横放的容器口,再慢慢地竖立起来,使块状药品或金属颗粒缓缓地沿容器壁滑到容器底部,以免打破容器。
(3)液体试剂的取用
液体试剂通常存放在细口瓶或滴瓶中。
取用量
方法
操作
较大量液体
直接倾倒
瓶盖倒放,标签向着手心,瓶口紧挨试管口,缓缓地将液体注入试管内。倒完液体后,应立即盖上瓶塞,放回原处。
少量液体
用胶头滴管滴加
先排空再吸液,取液后的滴管保持橡胶帽在上,不要平放或倒置。滴管要竖直悬于容器口上方,不能与器壁接触,用过的滴管需洗净后再吸取其他液体。
一定量液体
用量筒量取
量筒必须放平。倾倒液体至接近所需刻度时改用胶头滴管滴加液体。读数时,视线应与凹液面的最低处保持水平。
3.物质的加热
(1)液体加热
操作要点
常见错误及后果
试管内液体不超过试管容积的1/3;
试管夹夹在距试管口的1/3(从下向上套);
移动试管预热前,把外壁擦干;
用外焰加热,试管与桌面成45º角;
试管不能对着自己或有人的方向;
试管内液体超过试管容积的1/3,
液体沸腾溅出伤人。
试管对着自己或有人的方向,
液体沸腾溅出伤人。
试管没预热或外壁有水,加热时试管炸裂。
(2)固体加热
操作要点
常见错误及后果
仪器连接顺序:先下后上、先左后右;
试管口应向下略倾斜;
先预热,再固定在有药品的部位用外焰加热;
试管口高于试管底;冷凝水倒流炸裂试管;
试管没预热或外壁有水,加热时试管炸裂;
4.物质的称量
(1)、固体(用托盘天平)
操作要点
常见错误及后果
①检查天平是否平衡;
②托盘上各放一张质量相同的纸;
③左物右码(先加质量大的法码,再加质量小的法码)(物质量=砝码质量+游码质量);
④称量完毕,法码回盒,游码回零。
左物右码放反了,可能使所得物质的质量偏小。
托盘上未放纸或易潮解的或有腐蚀性的药品没放在小烧杯里,会腐蚀托盘。
(2)、液体(用量筒量取)
操作要点
常见错误及后果
先倒再用胶头滴管滴加,滴加时,量筒必须放平稳,读数时视线要与量筒内液体的凹液面的最底处相平。
仰视读数使得液体多;俯视读数使得液体少。
量筒不能加热、不能做反应器、不能溶解、稀释溶液。
5、蒸发
操作要点
常见错误及后果
加热时,玻璃棒要不断的搅拌,防止液滴飞溅;当出现较多固体时,停止加热,热的蒸发皿要用坩埚钳夹取,放在石棉网上。
停止加热太晚,导致固体颗粒飞溅。
用手取热的蒸发皿,烫伤。
6、仪器的连接
分类
图示
注意事项
玻璃管与橡胶塞
左手拿橡胶塞,右手拿玻璃管(靠近要插入塞子的一端),先用水湿润要插入的一端,稍用力转动,将其插入橡胶塞
玻璃管与胶皮管
左手拿胶皮管,右手拿玻璃管,先用水湿润玻璃管口,稍用力即可把玻璃管插入胶皮管
容器与橡胶塞
左手拿容器,右手拿橡胶塞慢慢转动,塞进容器口,切不可把容器放在桌面上再使劲塞进塞子,以免压破容器
7、仪器洗涤
操作要点
常见错误及后果
一般用水刷洗,若内壁有不容物,盐酸或纯碱试一下。洗净的标准:内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下,呈均匀的水膜。
用试管刷刷洗时用力过猛,易导致试管破裂。
二、空气中氧气含量的测定
仪器、试剂
大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管;红磷、蒸馏水
基本思路
通过化学反应,除去混合物中的一种成分,再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。
实验原理
4P+5O2 2P2O5。
药品选择
①一是该物质在空气中能够燃烧且只与氧气反应;
②二是该物质燃烧的生成物为固体或液体,不能是气体;
实验装置
实验步骤
a.在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份;
b.用弹簧夹夹紧橡皮管;
c.在燃烧匙内放入过量的红磷;
d.点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧;
e.待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹。
实验现象
①红磷燃烧,产生大量白烟,并放出热量;
②待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹,可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶,瓶内液面上升至刻度1附近。
实验结论
氧气约占空气总体积的1/5。
误差分析
结果明显偏小
①红磷用量不足;②装置气密性不好;③未等集气瓶冷却至室温,就打开弹簧夹;
结果明显偏大
①点燃红磷后伸入集气瓶速度太慢(未及时塞紧橡皮塞);②未夹紧止水夹(未使用止水夹)
问题讨论
集气瓶内剩余气体的性质?
①物理性质:无色无味的气体,难溶于水;
②化学性质:不能燃烧也不支持燃烧。
实验拓展
改变点燃方式
实验过程中不打开装置,使装置始终保持密闭,如图:
改变测量方式
利用量筒或注射器等测量仪器,减小实验误差,使测定结果更加精确,如图
改变反应原理
己装置利用加热铜丝消耗装置中的氧气,实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应,玻璃管内发生反应的化学方程式为2Cu+O22CuO
数字化实验
图1装置可用于测定空气中氧气的含量。
图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好,P0是集气瓶内初始气压)。
(1)P0时红磷没有点燃,气压没有变化;
(2)P0~a段,点燃红磷后,气压增大的原因是红磷燃烧放热;
(3)a~d段,红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气,且反应结束后温度恢复至室温,但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。
三、气体的制取实验
1、实验室制取氧气
制取方法
高锰酸钾制取氧气
过氧化氢制取氧气
反应原理
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
依据:反应物状态及反应条件
发生装置
固体加热型
固液不加热型
依据:气体的溶解性及密度
收集装置
排水法
依据:氧气不易溶于水,且不与水反应
(何时开始收集?导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。)
向上排空气法
依据:氧气密度比空气大,且不与空气的成分反应
操作步骤
检查装置气密性→装入药品→固定在铁架台上→点燃酒精灯进行加热→收集氧气→将导管从水槽中移离→熄灭酒精灯
简记为:茶(查)、装(庄)、定、点、收、利(离)、息(熄)
检查装置气密性→装入药品→收集氧气
实验讨论
1.实验结束后,为什么先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯?
防止水槽中的水倒流回炽热的试管中,炸裂试管。
2.用高锰酸钾制取氧气时,试管口为什么塞一团棉花?
防止高锰酸钾粉末进入导气管。
验满方法
排水法:当集气瓶口有大量气泡冒出时,说明已收集满,否则未满;
向上排空气法:将带火星的木条靠近集气瓶瓶口,若木条复燃,说明已收集满,否则未满。
检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,若木条复燃,则为氧气;否则不是氧气。
2、二氧化碳的制取
制取方法
实验室制法
工业制法
制取试剂
大理石(或石灰石)与稀盐酸
石灰石
反应原理
CaC03+2HCl=====CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3=====CaO+CO2↑
依据:发生装置,反应物状态及反应条件;收集装置,气体的溶解性及密度
装置
固体加热型
(反应物状态为固体和液体,反应条件为常温)
向上排空气法
(二氧化碳能溶于水且能与水反应,密度比空气大)
实验步骤
(1)“组”:组装仪器。
(2)“查”:检查装置的气密性。
(3)“装”:将药品装入反应容器(先装固体,再加液体)。
(4)“集”:用向上排空气法收集。
(5)“验”:验满(将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则气体已收集满)。
(6)“放”:集满后盖上玻璃片正放在桌面上。
检验方法
把生成的气体通入澄清石灰水中,若观察到澄清石灰水变浑浊证明生成的气体是二氧化碳。
验满方法
将燃着的木条放在集气瓶瓶口,若观察到木条熄灭,证明二氧化碳已经收集满。
净化装置
制取的 CO2中混有少量HCl气体(盐酸能挥发出HCl气体)和水蒸气,实验室常将制取的气体先通过饱和 NaHCO3溶液除去HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。
四、水的分解
仪器、试剂
水电解器、直流电源、导线、木条、火柴
实验原理
2H2O2H2↑+O2↑(分解反应)。
实验装置
实验步骤
a.在电解器玻璃管中加满水(水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液),用导线连接电解器与电源;
b.接通直流电源,观察玻璃管内的现象并记录;
c.切断上述装置的电源,用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体;
实验现象
通电后,两电极上都有大量的气泡产生,液面下降,
一段时间后,正极所产生的气体与负极所产生的气体体积之比约为1:2。
产物检验
(1)正极:用带火星的木条,带火星的木条复燃,证明正极产生的气体是氧气;
(2)负极:用燃着木条,气体能燃烧,火焰呈淡蓝色,证明负极生成的气体是氢气。
实验结论
及推论
①水是由氢元素和氧元素组成的。
②验证了化学变化中分子可再分而原子不可再分。
③电解水产生气体的体积和质量的坐标曲线如图所示,通过生成氢气和氧气的体积比约为 2∶1,推出它们的质量比约为1∶8。
微观认识水
的电解过程
a.电解水的过程可用图2表示,粒子运动变化的先后顺序是④③①② 。
b.图3表示电解水的微观示意图,该反应中属于单质的是H2、O2 ,该化学反应的实质是水分子分裂成氢原子和氧原子,氢原子重新组合成氢分子,氧原子重新组合成氧分子 。
问题讨论
电解水时,若氧气与氢气的体积比小于1:2,可能的原因有:氧气在水中的溶解性比氢气稍大;氧气具有氧化性,部分氧气将电极氧化而消耗;正极未完全放入玻璃管中,使氧气泄漏等。
简易装置
装置改进
改变电解容器
使用注射器或量筒,优点是带刻度,直接获取气体体积比。
改变检验气体方式
改进后的优点是检验装置气密性、检验收集气体简单,且防止氢氧化钠沾皮肤上及可用秒表精确测量一定电压,浓度时产生氢气、氧气的体积
增加便利性
改进后的优点:携带方便,实验时可直接摆放在讲台上,无须固定;操作简单,安全方便,便于观察,所需电解液的量少;电解速度快;取材简单广泛,充分利用了生活资源如饮料瓶,一次性注射器等。针筒有刻度,易于观察气体体积。用保险丝做电极,减小用石墨棒做电极时对氧气的吸附,或因电极被氧化而消耗氧造成误差。
五、配制溶液
探究目的
配制室温下 50 g 溶质质量分数为 16%的氯化钠溶液。
仪器、试剂
药匙,烧杯,托盘天平,50mL量筒,玻璃棒
水,氯化钠固体
实验步骤
第一步:计算→算出所需的氯化钠和水的质量。
第二步:称量→用托盘天平称出8g氯化钠;用50mL量筒量取42mL水。
第三步:溶解→将氯化钠固体放入烧杯中,加入水,玻璃棒搅拌加速溶解。
第四步:装瓶、贴签→将配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签。
误差分析
质量分数偏小的原因
①称量时“左码右物”并使用游码(溶质质量偏小)。
②将固体溶质转移到烧杯中时,散落到烧杯外面(溶质质量偏小)。
③固体溶质不纯、不干燥或已潮解(溶质质量偏小)。
④用量筒量取水时仰视读数(溶剂质量偏大)。
⑤烧杯内有残留的水(溶剂质量偏大)。
质量分数偏大的原因
①砝码生锈(比同规格原砝码重)(溶质质量偏大)。
②用量筒量取水时俯视读数(溶剂质量偏小)。
③量好的水向烧杯中倾倒时,有液体酒落烧杯外(溶剂质量偏小)。
质量分数无影响
①完全溶解后搅拌,少量液体飞溅到烧杯外。
②完全溶解后,转移时,洒落在到细口瓶外。
常见错误操作
六、木炭与氧化铜反应
实验仪器
试管、酒精灯、金属网罩、铁架台(带铁夹)、弹簧夹、橡胶塞、导管、升降台、火柴
实验试剂
木炭、氧化铜、澄清石灰水。
实验原理
C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑。
实验装置
实验步骤
a.连接仪器,检查装置的气密性;
b.把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀,小心地铺放进试管;
c.将试管固定在铁架台上,将导管插入澄清石灰水中;
d.打开弹簧夹,用酒精灯加热混合物几分钟;
e.先撤出导管,用弹簧夹夹紧乳胶管,停止加热,待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象。
实验现象
大试管中的固体由黑色变为红色;小试管中的澄清石灰水变浑浊。
实验结论
木炭能够还原氧化铜生成 铜 单质和 二氧化碳 ;该实验说明木炭具有 还原 性。
实验注意
①木炭粉和氧化铜粉末烘干的原因: 防止木炭与水蒸气反应生成的氢气和一氧化碳与氧化铜反应。
②火焰加金属网罩的目的:集中火焰,提高温度。
③实验结束后,先撤出导气管,再停止加热的目的:防止石灰水倒流炸裂热的试管。
④待试管冷却后再把试管中的粉末倒出的原因:防止热的铜接触空气又被氧化。
⑤木炭配比比理论值稍微多一点,因为木炭会和试管中的氧气反应。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
七、一氧化碳还原氧化铁
实验仪器
硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管
实验试剂
一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水。
实验原理
Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2。
实验装置
实验步骤
a.组装仪器,并检查装置的气密性。;
b.装入药品,固定装置;
c.点燃酒精灯,向玻璃管中通入一氧化碳;
d.点燃酒精喷灯;
e.反应完成后,熄灭酒精喷灯;
f.硬质玻璃管冷却后,停止通入一氧化碳;
g.熄灭酒精灯。
实验现象
与原理
(1) 玻璃管内:红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式:
Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2
(2) 试管内:澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式:
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
(3) 酒精灯处:气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式:
2CO+O2 点燃 2CO2
实验注意
1.装置尾部酒精灯的作用是:点燃尾气,防止污染空气。
2.实验开始时,要先通入CO,一段时间后再点燃酒精喷灯,目的是排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸。
3.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却,才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。
4.在CO还原Fe2O3的反应中,CO具有还原性,作还原剂。
5.实验结束,停止加热后,要继续通CO直至玻璃管冷却,同时防止石灰水发生倒吸现象。
6.若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替,但需在火焰外加金属网罩,使火焰集中,提高温度。
计算思维辨析
固体木炭还原氧化铜,完全反应后固体减少量为生成的二氧化碳质量。用氢气和一氧化碳两种气体还原氧化铜时,则固体减少量是氧化铜中氧元素的质量。
八、质量守恒定律的实验验证
(1)质量“守恒”的实验验证
铜粉加热前后质量变化的测定
铁和硫酸铜反应前后质量变化的测定
实验图示
实验现象
红色粉末逐渐变黑,气球变瘪。天平两次显示示数相等。
铁钉表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色;天平两次显示示数相等。
化学方程式
∆
2Cu + O2==2 CuO
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
实验结论
反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。
(2)质量“不守恒”的实验情况分析
碳酸钠与稀盐酸的反应
镁条的燃烧
实验图示
实验现象
白色粉末溶解,有大量气泡迅速产生。
天平向右偏转。
产生白色固体(还有少量白烟产生),
天平不平衡,发出耀眼的白光,放出热量。
反应原理
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
2Mg+O2 2MgO
实验分析
反应生成的二氧化碳是气体,逸散到空气中去,所以质量变小
氧化镁的质量等于反应的镁条和参加反应的氧气质量总和, 导致质量变大。但逸散的白烟质量又大于增加的气体质量,坩埚钳上可能也粘有一部分氧化镁,此二者均会造成氧化镁损失,导致质量变小。故实验结果可能会“减小”、“不变”或“增大”。
实验结论
所有的化学反应均遵守质量守恒定律,表面貌似“不守恒”的实验需要认真加以分析原因。
感悟
有气体参加或气体生成(或者有烟、雾状物质生成)的反应,验证质量守恒定律时,必须在密闭容器里进行。
九、探究燃烧的条件
实验
(或事实)
有的物质可以燃烧,如红磷、酒精;有的物质不能燃烧,如水、大理石;
对比
铜片上的
白磷和红磷对比
铜片上的白磷
和水中的白磷对比
热水中的白磷
通氧气前与通氧气后对比
实验现象
铜片上的白磷燃烧,产生大量白烟,铜片上的红磷不燃烧。
铜片上的白磷燃烧,水中的白磷不燃烧。
通氧气前,热水中的白磷不燃烧;通氧气后,热水中的白磷燃烧
结论
可燃物是燃烧的条件之一
燃烧需要温度达到可燃物的着火点
燃烧需要与氧气接触
燃烧需要与氧气接触
通常情况下:燃烧需要同时满足三个条件:
①可燃物; ②可燃物与氧气(或空气)接触; ③温度达到可燃物的着火点。
实验分析
铜片的作用
导热、放置药品;
热水的作用
1 使水中白磷与空气隔绝 ②为薄铜片上的药品提供热量
实验改进
改进原因
P2O5有毒,排放到空气中污染空气;实验用药品较多。
装置
气球的作用是形成密闭环境防污染。
现象
试管中的白磷燃烧,产生大量白烟,左边气球先胀大后变瘪。
试管中的红磷和水中白磷不燃烧。
其它实验
验证燃烧的条件:可燃物
验证燃烧的条件:温度达到着火点
验证燃烧的条件:有氧气
十、铁生锈条件的探究
(1)铁生锈的实验
实验方案
现象
A B C
试管A:铁与水、氧气同时接触
铁钉生锈
试管B:铁只与水接触
铁钉无明显变化
试管C:铁只与氧气接触
铁钉无明显变化
(2)实验分析
试管A与试管B对比,A中铁钉生锈,B中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与氧气接触。
试管A与试管C对比,A中铁钉生锈,C中铁钉不生锈,说明铁生锈需要与水接触。
结论:铁生锈的条件是铁与水、氧气同时接触。
十一、实验方案的设计与评价
1、实验方案的设计
设计内容
包括物质的制备、性质探究、组成分析、检验、分离或提纯,混合物的成分探究,反应条件的探究和质量守恒定律的验证等
设计思路
设计方法
(1)对比实验设计:实验设计的一种基本方法,有利于实验现象观察对比,有利于推理论证结论
(2)控制变量实验设计:一个问题往往受多方面因素的制约,为了研究每一个因素对问题的影响程度,常常采取控制变量法逐个检验
设计要求
(1)科学性:实验原理、实验方法、实验流程科学合理
(2)安全性:保护人身、仪器、环境安全
(3)可行性:实验方案切实可行,试剂、仪器、装置、条件经济可靠
(4)简约性:设计简单易行、装置简单,实验操作简便,节省试剂,实验现象明显
(5)创新性:多角度更有新意的设计
解题思路和方法
(1)明确目的和原理---明确实验的目的,弄清题给信息
(2)选择仪器和药品--选择合理的化学仪器和药品。
(3)设计装置和步骤--设计出合理的实验装置和实验操作步骤。
(4)记录现象和数据--全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论--根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、推理等,得出正确的结论。
2、实验方案的评价
评价内容
(1)原理的评价:所选试剂是否可行,反应是否易于控制,所用试剂是否安全,是否会给环境造成污染
(2)装置的评价:装置是否简便,是否节约试剂,是否安全
(3)操作的评价:操作的先后顺序及实验步骤是否完善
(4)结论的评价:结论是否正确、全面。对实验结论进行评价时,应对实验操作和现象进行全面的分析,考虑多种可能性,避免得出片面的结论
评价原则
(1) 目的明确
(2) 实验方法简便,现象明显
(3) 操作安全可靠
(4) 推断完整严密
(5) 绿色环保
方案中的
易错点
(1)规范方面:操作、观察、读数等
(2)安全方面:气体点燃、防倒吸、防污染等
(3)量化方面:仪器规格的选择、数据记录与处理、误差分析等
(4)创新方面:装置的改进、方案的优化等
(5)表达方面:实验现象、实验操作的表述等
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