高考化学必背知识与解题秘籍手册模块1.6 中学化学实验基础知识
展开模块六 中学化学实验基础知识
一、 常见化学仪器识别和使用
仪器图形与名称 | 主要用途 | 使用方法和注意事项 |
前者：浓缩溶液、蒸干固体 后者：作烧杯、蒸发皿等容器的盖子，也作pH试纸等试纸的变色实验 | 浓缩蒸发时要用玻璃棒搅拌，大量晶体出现时停止加热 后者不能加热 | |
灼烧少量固体 | 移动坩埚时要用坩埚钳夹取 | |
固－液或液－液反应器 温度计放在蒸馏烧瓶的支管口处 | 给液体加热时，要放入一些碎瓷片，防止暴沸 | |
用于精确配制一定物质的量浓度的溶液 | (1)选用一定规格的容量瓶； (2)溶液转移时要用玻璃棒引流； (3)加水至距刻度线1～2 cm 时，改用胶头滴管逐滴加水，使溶液凹面最低点恰好与刻度线水平相切； (4)不能贮存配好的溶液，应将配好的溶液装入试剂瓶中； (5)不能配制冷或热的溶液 | |
(1)滴定操作的精确量器； (2)精确量取液体体积(精度0.01 mL) | (1)使用前先检查滴定管是否漏液； (2)酸式滴定管用来盛装酸性溶液和强氧化性溶液，不能盛装碱性溶液； (3)碱式滴定管用来盛装碱性溶液，不能盛装酸性溶液和强氧化性溶液 | |
萃取、分液；向反应器中滴加液体 | 分离液体时，下层液体从漏斗下端管口放出，上层液体由上口倒出 | |
用于存放干燥的物质或使潮湿的物质干燥 | 很热的物质应稍冷后放入 | |
①滴瓶用于盛放少量液体药品 ②胶头滴管用于吸取和滴加液体 | ①滴瓶上的滴管与滴瓶配套使用 ②胶头滴管使用时不要将液体吸入胶头内，不能平置和倒置；滴液时不可接触器壁 | |
①用于贮存固体药品，瓶口内壁磨砂，并配有磨砂的玻璃塞 ②用于贮存液体药品，有无色和棕色，棕色的常用于存放见光易分解的药品 | ①不宜盛放易挥发物，盛碱性物质时还应改用软木塞或橡胶塞 ②盛放氧化性药品要用玻璃塞 ③瓶口内侧磨砂，上口磨砂是集气瓶 |
二、 简单套装仪器装置的识别和使用
| 装置 | 说明 |
排空气法收集气体(NO不能用排空气法收集) | 甲进气：ρ＞空气，如O2、Cl2、SO2、NO2等 乙进气：ρ＜空气，如H2、NH3、CH4等 | |
排水法收集气体(短进长出) | 乙进气难溶于水的气体，如H2、CH4、NO等 若把H2O换成饱和食盐水，可收集氯气 | |
洗气(长进短出) | 浓硫酸：干燥H2、O2、Cl2、SO2、CH4等 饱和食盐水：除去Cl2中的HCl 饱和碳酸氢钠溶液：除去CO2中的SO2、HCl 饱和亚硫酸氢钠溶液：除去SO2中的HCl水 除去NO中的NO2 | |
物质的分离 | 一贴、二低、三靠 | |
①溶质不易分解、不易水解、不易被氧气氧化 ②蒸发过程要不断搅拌 ③灼烧固体不能用蒸发皿应该用坩埚 | ||
①“下下，上上”，“先下后上” 使下层液体从分液漏斗下端放出，待下层液体放完后关闭活塞，上层液体从漏斗上口倒出 ②不能分离乙酸(或乙醇)和乙酸乙酯 | ||
①温度计水银球置于蒸馏烧瓶支管口处 ②冷凝水“下进上出” ③加沸石(或碎瓷片)防暴沸 | ||
尾气的吸收 | 直接吸收：溶解度不大或反应速率较慢的气体的吸收，如用NaOH吸收Cl2 | |
防倒吸：溶解度大的气体的吸收，如氨气、HCl的吸收 |
三、 化学实验基本操作
操作内容 | 正确操作要点 |
过滤 | “一贴”“二低”“三靠” |
量液仪器的读数 | 视线和液体凹液面相切 |
浓硫酸的稀释 | 将浓硫酸沿容器壁(或用玻璃棒引流)缓缓倒入，并不断搅拌 |
滴管的使用 | 滴管不能伸入试管内，更不能接触试管内壁 |
给试管内液体加热 | 试管和桌面呈45度角，管内液体不超过试管容积的1/3 |
液体药品的取用 | 标签向手心，瓶口紧挨承接器口，瓶塞倒放桌面 |
四、 试剂保存
保存方法 | 原因 | 物质 | ||
广口瓶或细口瓶 | 便于取用 | 溴水、NaCl | ||
瓶塞 | 用橡皮塞 | 防腐蚀 | 不能放HNO3、液Br2 | |
用玻璃塞 | 防粘 | 不能放NaOH、Na2CO3、Na2S | ||
塑料瓶 | SiO2与HF反应 | NH4F、HF | ||
棕色瓶 | 见光分解 | HNO3、氯水、 | ||
液封 | 水封 | 防氧化、挥发 | P4、液Br2 | |
煤油封 | 防氧化 | Na、K | ||
石蜡油封 | 防氧化 | Li | ||
密封 | 防挥发 | HCl、HNO3、NH3.H2O | ||
防氧化 | Na2SO3、H2S、Fe2+、 | |||
防吸水、CO2 | 漂白粉、碱石灰 | |||
防吸水 | CaC2、CaCl2、P2O5、浓H2SO4 | |||
五、 试纸的使用
试纸的种类 | 应用 | 使用方法 | 注意 |
石蕊试纸 | 检验酸碱性(定性) | ①检验液体：取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用沾有待测液的玻璃 棒点在试纸的中部，观察颜色变化。 ②检验气体：一般先用蒸馏水把试纸润湿，粘在玻璃棒的一端，并使之接 近容器口，观察颜色变化。 | ①试纸不可伸入溶液中，也不能与管口接触。 ②测溶液pH时，pH试纸不能先润湿，因为这相当于将原溶液稀释了。 |
pH试纸 | 检验酸、碱性的强弱 (定量) | ||
品红试纸 | 检验SO2等漂白性物质 | ||
KI-淀粉试纸 | 检验Cl2等有氧化性物质 |
六、 常见意外事故和处理方法
意外事故 | 处理方法 |
酸洒在皮肤上 | 立即用较多的水冲洗(皮肤上不慎洒上浓H2SO4，不得先用水冲洗而要根据情况迅速用布擦去，再用水冲洗)，再涂上3%～5%的NaHCO3溶液 |
碱洒在皮肤上 | 用较多的水冲洗，再涂上硼酸溶液 |
液溴、苯酚洒在皮肤上 | 用酒精擦洗 |
水银洒在桌面上 | 洒上硫粉进行回收 |
酸液溅到眼中 | 立即用水冲洗，边洗边眨眼睛 |
酒精等有机物在实验台上着火 | 用湿抹布、石棉或沙子盖灭，火势较大时，可用灭火剂扑救 |
七、常用危险化学药品的标志
八、常见意外事故的处理
意外事故 | 处理方法 |
碱洒在皮肤上 | 用大量水冲洗，最后涂上稀硼酸溶液 |
液溴洒在皮肤上 | 用酒精洗涤 |
水银洒在桌面上 | 用硫粉覆盖 |
酸液溅到眼中 | 用大量水冲洗，边洗边眨眼睛 |
酒精等有机物在实验台上着火 | 用湿抹布盖灭 |
九、物质检验的常见方法
方法 | 操作过程 | 实例 | |
物 理 方 法 | 观察法 | 通过观察被检物的颜色、状态、气味、晶形、挥发性等外部特征进行检验 | Cu2＋、MnO等的检验 |
灼烧法 | 根据被检物灼烧时产生的实验现象(焰色反应、升华等)的差异进行检验 | Na＋、K＋的检验 | |
水溶法 | 根据被检物在水中的溶解情况进行检验 |
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化学方法 | 燃烧法 | 根据被检物点燃或受热后产生的不同现象进行检验 | 纯毛、纯棉、化纤成分的鉴别 |
试剂法 | 选用合适的试剂(通常只用一种)与被检物反应，根据产生的实验现象进行检验。常用的试剂有：指示剂、强酸、强碱液或氨水、盐溶液、特定试剂等 | NH、Al3＋、CO2等的检验 | |
十、离子检验
| 离子 | 试剂 | 现象 | 注意 |
沉淀法 | Cl-、Br-、I-、 | AgNO3+HNO3 | AgCl↓白、AgBr↓淡黄、AgI↓黄 |
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SO42- | 稀HCl和BaCl2 | 白色沉淀 | 须先用HCl酸化 | |
Fe2+ | NaOH溶液 | 白色沉淀→灰绿色→红褐色沉淀 |
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Fe3+ | NaOH溶液 | 红褐色沉淀 |
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Al3+ | NaOH溶液 | 白色沉淀→溶解 | 不一定是Al3+ | |
气体法 | NH4+ | 浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸 | 产生刺激性气体，使试纸变蓝 | 要加热 |
CO32- | 稀盐酸+石灰水 | 石灰水变浑浊 | SO32-也有此现象 | |
SO32- | 稀H2SO4和品红溶液 | 品红溶液褪色 |
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显色法 | I- | Cl2水(少量)，CCl4 | 下层为紫色 |
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Fe2+ | KSCN溶液,再滴Cl2水 | 先是无变化，滴Cl2水后变红色 |
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Fe3+ | ①KSCN溶液 | 红色 |
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②苯酚溶液 | 紫色 |
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Na+、K+ | Pt丝+HCl | 火焰为黄色、浅紫色 | K+要透过蓝色钴玻璃片 |
十一、常见气体的检验
常见气体 | 检验方法 |
氢气 | 纯净的氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，点燃有爆鸣声，生成物只有水 |
氧气 | 可使带火星的木条复燃 |
氯气 | 黄绿色，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(O3、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝) |
氯化氢 | 无色有刺激性气味的气体。在潮湿的空气中形成白雾，能使湿润的蓝色石蕊试纸变红；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；将气体通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成 |
二氧化硫 | 无色有刺激性气味的气体。能使品红溶液褪色，加热后又显红色；能使酸性高锰酸钾溶液褪色 |
氨气 | 无色有刺激性气味的气体。能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时能生成白烟 |
二氧化碳 | 能使澄清的石灰水变浑浊；能使燃着的木条熄灭。(SO2气体也能使澄清的石灰水变浑浊，N2等气体也能使燃着的木条熄灭) |
一氧化碳 | 可燃烧，火焰呈淡蓝色，燃烧后只生成CO2。能使灼热的CuO由黑色变成红色 |
甲烷 | 无色气体，可燃，在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成水和CO2。 |
CH2=CH2 | 点燃，明亮的火焰、有黑烟；可使酸性高锰酸钾溶液褪色；可使溴水褪色。 |
十二、常见物质的实验室制法
案例 | 原理(反应方程式) | 装置 | 注意事项 |
氢气 | Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ | 为了加快反应速率，可以往稀硫酸中滴加几滴硫酸铜溶液 | |
氧气 | 2KClO32KCl＋3O2↑ 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 2H2O22H2O＋O2↑ 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ | 固固加热时，试管口略向下倾斜 | |
二氧化碳 | CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O | 不能用稀硫酸代替盐酸 | |
氯气 | MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O | 用饱和食盐水除氯化氢气体，用浓硫酸干燥，用氢氧化钠溶液吸收尾气 | |
氨气 | 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O CaO＋NH3·H2O===NH3↑＋Ca(OH)2 NH3·H2ONH3↑＋H2O | 常用碱石灰来干燥氨气，不能直接分解氯化铵制取 | |
NO、NO2 | 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)==Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O | NO不能用排空气法收集，用排水法；NO2收集不能用排水法收集，用向上排空气法收集 | |
乙烯 | CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O | 快速升至170 ℃ | |
氢氧化亚铁 | Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色) | ①用煮沸过的蒸馏水配制溶液；②用长滴管吸取NaOH伸入新制备的FeSO4溶液中滴加；③在溶液中加苯、汽油、植物油等有机溶剂，隔绝空气；④电解法(铁作阳极电解NaCl溶液) | |
Fe(OH)3胶体 | Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋ | ①滴入饱和FeCl3溶液后不能长时间加热；②不用FeCl3溶液与NaOH溶液或氨水制备胶体 | |
乙酸乙酯 | CH3COOH＋C2H5OHCH3COOCH2CH3＋H2O | 导气管不能伸到液面以下 | |
溴苯 | 不需要加热，长的导气管起导气兼冷凝作用 | ||
银镜 | CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3↑＋H2O | 试管要洁净，用新配制的银氨溶液，要用水浴加热 |
十三、实验中特定“仪器组合”
(1)防倒吸装置
①液体容纳：图甲、乙原理相同，当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减小，吸收液上升到漏斗或干燥管中，导致烧杯中液面下降；使漏斗口、干燥管脱离液面，吸收液受自身重力作用又流回烧杯内，从而防止吸收液倒吸。
②安全瓶：如图丙所示，当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液进入安全瓶，从而防止吸收液进入受热仪器或反应容器，起到防倒吸作用。
③间接吸收：如图丁所示，NH3、HCl等易溶于水却不溶于CCl4的气体，在CCl4中形成气泡，增大与水的接触面积，进行间接吸收，可以达到防倒吸的目的。
④气压平衡：如图戊所示，为防止反应体系的压强减小引起吸收液的倒吸，可以在密闭系统中连接一个与大气相通的液封玻璃管，保持瓶内压强等于大气压而防止倒吸。
(2)尾气处理防污染装置
①一般的有毒气体选择适当的吸收剂用吸收式Ⅰ进行尾气处理。
②易溶性有毒气体，如NH3、HCl、SO2用吸收式Ⅱ进行尾气处理。
③CO等不易被吸收的有害气体可用燃烧式或收集式处理。
(3)量气装置
装置D在读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平，反应前后甲管中的液面差值即为气体体积。
(4)冷凝回流装置
①当反应物易挥发时，为防止反应物过多挥发损耗，可进行冷凝回流。
②甲相当于空气冷凝，乙、丙是用水冷凝，注意水从下口流入，上口流出。
(5)气体混合装置
①使反应的气体混合均匀。
②根据液体中气泡的生成速率调节气体的混合比例。
③除气体杂质。
十四、单一装置的创新使用
(1)“广口瓶”的创新应用
主要用途如下：
①安全瓶：空瓶，左右导管均短且等长或进气管短，出气管长。用于防止液体倒吸或减小气体的压强，防止出现安全事故(如图甲、图乙所示)。
②集气瓶：a、空瓶，正放或倒放。两个导气管一短一长，用于收集密度比空气大或小的气体(如图乙所示)。气体可以由左管或右管进入，分别为向下排空气法或向上排空气法；b、装满液体，进气体导管短，出液体的导管长，用于收集难溶于此液体的气体。如用排水法收集氢气、氧气、一氧化氮等气体(如图丙所示)。
③储气瓶：进气导管短，另一个导管长，瓶内注入一定量的水，用于暂时储存反应中产生的气体(如图丁所示)。
④洗气瓶：进气导管长，另一个导管短，除去气体中的杂质气体，气体长进短出(如图己所示)。也可作反应装置：用于检验气体的性质等实验。
⑤量气装置：配合量筒，可作量气装置(如图庚所示)。气体从短口一端进入广口瓶，将液体压入量筒中，则量筒中进入的液体的体积与所测量的气体的体积相等。
⑥若将一侧导管连接一个漏斗，由漏斗注入液体，可将瓶内气体压出，使气体流向后续装置，进而进行后续实验(如图戊所示)。
(2)球形干燥管的创新使用
干燥管作为中学化学常见的实验仪器，在高考题中经常出现，且不断创新，下面是干燥管的一些具体应用：
①A装置为尾气吸收装置，类似于倒置在水中的漏斗。
②B装置为简易的过滤器，可净化天然水。如果去掉上边两层，可用活性炭对液体中的色素进行吸附。
③C装置是一微型反应器，体现了绿色化学思想，体现了高考化学试题命题的方向，该装置既可节约药品，又可防止污染。
如铜在该装置中燃烧时，Cl2封闭在干燥管内，实验后剩余的Cl2也能用水吸收，并可以观察CuCl2溶液的颜色。
④D装置可用于H2、CO2的制取，也可用于铜与硝酸的反应。
(3)防倒吸装置的创新
对于溶解度很大或吸收速率很快的气体(如NH3或HCl气体)吸收时应防止倒吸。以上装置既能保证气体(如NH3或HCl)的吸收，又能防止倒吸。
(4)量气装置的创新
用以上装置可测量难溶于水的气体的体积，并将少量的该气体贮存在容器中。读数时，要求每套装置中的两容器中液面相平，且读数时要求视线与凹液面的最低点相平。
十五、物质分离与提纯热点组合装置
① 蒸馏装置 ②过滤装置 ③抽滤装置 ④热过滤装置
⑤渗析装置 ⑥蒸发结晶 ⑦分液装置 ⑧纸层析 ⑨搅拌滴加回流反应装置
十六、常见物质除杂方法
序号 | 原物 | 所含杂质 | 除杂质试剂 | 主要操作方法 |
1 | N2 | O2 | 灼热的铜丝网 | 用固体转化气体 |
2 | CO2 | H2S | CuSO4溶液 | 洗气 |
3 | CO | CO2 | NaOH溶液 | 洗气 |
4 | CO2 | CO | 灼热CuO | 用固体转化气体 |
5 | CO2 | HCI | 饱和的NaHCO3 | 洗气 |
6 | H2S | HCI | 饱和的NaHS | 洗气 |
7 | SO2 | HCI | 饱和的NaHSO3 | 洗气 |
8 | CI2 | HCI | 饱和的食盐水 | 洗气 |
9 | CO2 | SO2 | 饱和的NaHCO3 | 洗气 |
10 | 炭粉 | MnO2 | 浓盐酸(需加热) | 过滤 |
11 | MnO2 | C | -------- | 加热灼烧 |
12 | 炭粉 | CuO | 稀酸(如稀盐酸) | 过滤 |
13 | AI2O3 | Fe2O3 | NaOH(过量)，CO2 | 过滤 |
14 | Fe2O3 | AI2O3 | NaOH溶液 | 过滤 |
15 | AI2O3 | SiO2 | 盐酸`氨水 | 过滤 |
16 | SiO2 | ZnO | HCI溶液 | 过滤
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17 | BaSO4 | BaCO3 | HCI或稀H2SO4 | 过滤 |
18 | NaHCO3溶液 | Na2CO3 | CO2 | 加酸转化法 |
19 | NaCI溶液 | NaHCO3 | HCI | 加酸转化法 |
20 | FeCI3溶液 | FeCI2 | CI2 | 加氧化剂转化法 |
21 | FeCI3溶液 | CuCI2 | Fe 、CI2 | 过滤 |
22 | FeCI2溶液 | FeCI3 | Fe | 加还原剂转化法 |
23 | CuO | Fe | (磁铁) | 吸附 |
24 | Fe(OH)3胶体 | FeCI3 | 蒸馏水 | 渗析 |
25 | CuS | FeS | 稀盐酸 | 过滤 |
26 | I2晶体 | NaCI | -------- | 加热升华 |
27 | NaCI晶体 | NH4CL | -------- | 加热分解 |
28 | KNO3晶体 | NaCI | 蒸馏水 | 重结晶. |
29 | 乙烯 | SO2、H2O | 碱石灰 | 加固体转化法 |
30 | 乙烷 | C2H4 | 溴的四氯化碳溶液 | 洗气 |
31 | 溴苯 | Br2 | NaOH稀溶液 | 分液 |
32 | 甲苯 | 苯酚 | NaOH溶液 | 分液 |
33 | 己醛 | 乙酸 | 饱和Na2CO3 | 蒸馏 |
34 | 乙醇 | 水(少量) | 新制CaO | 蒸馏 |
35 | 苯酚 | 苯 | NaOH溶液、CO2 | 分液 |
