常用的实验仪器:试管、烧杯、蒸发皿、坩埚、酒精灯、漏斗、洗气瓶、干燥管、
托盘天平、量筒、容量瓶、滴定管、玻璃棒、量气装置等。
常用仪器对比分析:
二氧化碳的制取和收集:
1.
原理和药品:CaCO
3 + 2HCl === CaCl
2 + H
2O + CO
2↑
2.
装置:固液混合不加热
(1)发生装置
A装置为简易装置,不便于加液体;
B,C使用了长颈漏斗,便于添加液体,使用B、C装置时应注意,长颈漏斗下端管日应伸入液面以下,防止产生的气体从长颈漏斗逸出;
D装置使用了分液漏斗,便于加酸,还可以利用活塞控制反应。
(2)收集装置:二氧化碳溶于水,所以不能用排水法收集;其密度比空气大,所以可采用向上排空气法收集。
如图:
3.
现象:块状固体不断溶解,产生大量气泡。
4.
检验:把产生的气体通入澄清石灰水,若澄清石灰水变浑浊,证明是二氧化碳。
5.
验满:将燃着的木条放在集气瓶口,如果木条的火焰熄灭,证明已集满。
6.
实验步骤 a.检查装置的气密性;
b.装入石灰石(或大理石);
c. 塞紧双孔塞;
d.从长颈漏斗中加入稀盐酸;
e.收集气体;
f.验满。
7.
注意事项:反应物不能用浓盐酸、硫酸、因为浓盐酸易挥发,会挥发出氯化氢气体,使制得的二氧化碳不纯;硫酸不会挥发,但会生成硫酸钙沉淀,沉淀的硫酸根附着在碳酸钙(或石灰石)表面,使碳酸钙(或石灰石)与酸的接触面积变小,最后反应停止!
实验室制取二氧化碳的选择:
实验室用大理石或石灰石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸制取二氧化碳。
注意:
(1)不能选用稀硫酸,因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙会橙盖在碳酸钙的表面,阻止反应继续进行。
(2)不能选用浓盐酸,因为浓盐酸易挥发,得不到纯净的二氧化碳气体。
(3)不能用碳酸钠代替石灰石,因为反应太剧烈,产生的气体难以收集。反应速率的快慢与反应物的质量分数和接触面积有关。反应物的接触面积越大,反应物的质量分数越大,反应速率就越快,反之,则越慢。
各组物质反应情况如下表所示:
药品 |
反应速率 |
块状石灰石和稀盐酸 |
产生气泡速率适中 |
石灰石粉末和稀盐酸 |
产生气泡速率很快 |
块状石灰石和稀硫酸 |
产生气泡速率缓慢并逐渐停止 |
碳酸钠粉末和稀盐酸 |
产生气泡速率很快 |
氧化铜自身具有氧化性,我们可以用一氧化碳还原氧化铜。
灼热的氧化铜可以和氢气(H2)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铜+X(氧化物)。
一氧化碳还原氧化铜的实验:
1.
实验器材 铁架台、酒精灯(也可以是酒精喷灯)、试管、导管、双孔橡皮塞、单孔橡皮塞。 药品有:氧化铜、澄清石灰水、一氧化碳
2.
化学反应 CO与CuO反应的化学方程式为: CO+ 2CuO
2Cu + CO
2 CO
2与Ca(OH)
2(澄清石灰水)反应的化学方程式: Ca(OH)
2+CO
2=CaCO
3↓+H
2O
3.
反应现象 ①黑色固体变成红色②导管口有气泡冒出③澄清石灰水变浑浊
4.
实验步骤 (1)连接装置
(2)检查装置的气密性。
(3)点燃加热尾气的酒精灯。
(4)通入CO,排除串联装置中的空气。
(5)加热CuO。
(6)停止加热CuO。
(7)通入CO,排净残留在串联装置中的空气。
(8)停止点燃尾气。
注:①先通入CO一会儿,是为了防止玻璃管内的空气没有排尽,加热时发生爆炸。
②继续通入CO到玻璃管冷却为止,是为了防止生成的铜重新被氧化为氧化铜、防止澄清石灰水倒流。
总之:"CO早出晚归,酒精灯迟到早退",也说“先通后点防爆炸,先熄后停防氧化。”
③用酒精灯点燃是进行尾气处理:防止一氧化碳污染空气,使人中毒。
注:此试验应在通风橱中进行:防止没除净的CO使人中毒。
5.
装置:
“万能瓶”是最普通但很重要的一种仪器,它在化学实验中有广泛的应用。如果我们知道了,它的诸多功能,解答试题时就会得心麻手,事半功倍。
“万能瓶”在化学实验中有以下一些功能:1.
洗气(长进短出) 当制得的气体不纯时,或者要埘气体进行除杂时,都要想办法去掉杂质气体,这就是所谓的“洗气”,洗气瓶内装有吸收杂质的液体,混合气从长端进、短端出 (即长进短山或深入浅出)。如除去CO中混有的 CO
2和水蒸气,应先通过 NaOH溶液,再通过浓硫酸。混合气体从A端进,两次洗气后CO从B端出(如图)。
2.
集气(贮气) ①排空气法收集气体(如图所示):排空气法收集密度比空气大的气体(如O
2或CO
2等),气体从a端通入,空气从b端导出。排空气法收集密度比空气小的气体(如H
2等),气体从b端通入,空气从a端导出
②排水法收集气体(如图所示) 瓶中盛满水,气体从b端进,水从a 端出。
3.
量气(短入长出。如图所示)
瓶内先装满水,气体从a端进入,b 端接一个量筒,通过测量量筒内水的体积从而测得生成气体的体积。若气体能与氧气反应,可在瓶内水面上加一层油。
4.
验气(检验或证明某气体,如图所示) 瓶内装有验证某气体所需试剂,检验时必须要有现象。气体流向是:长进短出,即a进b出。如检验CO中是否混有CO
2,应通过Ca (OH)
2溶液.观察有无白色沉淀生成。
5.
安全瓶(长入短出,如图所示) 点燃可燃气体时,瓶内装少量水,将点燃的气体与发生装置产生的气体分隔开。
6.
制取气体(如图所示)
打开橡皮塞装入固体,液体从b端流人(注意:瓶内的液面要液封b导管口)后立即夹紧橡皮管,产生的气体从a导管导出。如制取O
2或CO
2。
实验方案设计的几种方法:
1.
对比实验设计: 对比实验使实验设计中的一种基本思路,有利于实验现象的对比,有利于推理论证结论。如某学生欲探究碳酸具有酸性而二氧化碳不具有酸性,按下图进行实验。
2.
控制变量实验设计:一个问题常常受多方面的因素制约,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,每一个现象只说明一个问题,换一个条件再检验其他因素的影响。综合各个因素对问题的影响作出综合性的判断,如课本上燃烧条件实验设计和铁的生锈条条件设计是控制变量实验设计。
解答实验设计题的方法技巧:
(1)解答实验探究题首先应具备良好的实验操作基本知识,懂得操作的一般步骤和原理,熟悉相关物质的性质、制备原理和变化规律。同时要读懂题,明确实验目的,充分利用题中所给信息(如装置、药品、题干中描述的目的等),分析题意设计相关的猜想(假设),提出问题,设汁实验的程序,再分现象得出相关的结论和启示、解答实验题还应具备整体、全局意识,即审题时要先统观全局,逐字逐句把整道题审读一遍再细致地读懂每一步要求,这样才能在答题时少丢分或不丢分。
(2)实验方案设计题的解答思路与方法
①明确实验目的——明确实验的目的和要求,弄清题给的新信息。
②选择仪器、药品——选择合理的化学仪器和药品。
③设计装置、步骤一一设计出合理的实验装置和实验操作步骤
④记录现象、数据一一一全面、及时而准确地记录实验过程中的数据和现象。
⑤分析得出结论一根据实验的观象和记录的数据,通过分析、计算、列图表、推理等处理,得出正确的结论。
化学实验的典型装置:
(1)防倒吸装置:在水中溶解性很大的气体(如HCl,NH3等),特别要注意防倒吸(如下图所示)
(2)防污染装置:燃烧法,吸收法,和袋装法
(3)气体的测量装置
(4)干燥除杂装置
(5)启普发生器原理反应装置
(6)常见的电解水装置
自制电解水装置:
(1)用一个大瓶子,截去瓶底,留瓶口一段约高8~10cm。瓶口配一胶塞,由里向外塞紧。用镀铬曲别针伸直一段由塞子上扎出,在瓶塞露头处连接导线,做成电解槽如下图I。
(2)也可用普通玻璃杯(或烧杯)作电解槽。把硬导线跟镀铬曲别针用焊锡焊牢,导线用塑料管套起来,管口可以用蜡或沥青封住。把做好的电极同定在一块木板上,如图Ⅱ,电极的硬导线可以架在玻璃杯(电解槽)的壁上,集气管倒放在木板上。其他电解水装置如下图。