“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。
用途作用:
1. 冶炼工艺 在炼钢过程中吹以高纯度氧气,氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应,这不但降低了钢的含碳量,还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度,因此,吹氧不但缩短了冶炼时间,同时提高了钢的质量。高炉炼铁时,提高鼓风中的氧浓度可以降焦比,提高产量。在有色金属冶炼中,采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。
2. 化学工业
在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,以强化工艺过程,提高化肥产量。再例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等。
3. 国防工业
液氧是现代火箭最好的助燃剂,在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂,可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性,可制作液氧炸药。
4. 医疗保健
供给呼吸:用于缺氧、低氧或无氧环境,例如:潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
5. 其它方面
如:它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用,达到焊割金属的作用,各行各业中,特别是机械企业里用途很广,作为切割之用也很方便,是首选的一种切割方法。
过度吸氧负作用:
早在19世纪中叶,英国科学家保尔·伯特首先发现,如果让动物呼吸纯氧会引起中毒,人类也同样。氧气瓶氧气瓶人如果在大于0.05MPa(半个大气压)的纯氧环境中,对所有的细胞都有毒害作用,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏,导致肺水肿、肺淤血和出血,严重影响呼吸功能,进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1MPa(1个大气压)的纯氧环境中,人只能存活24小时,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2MPa(2个大气压)高压纯氧环境中,最多可停留1.5小时~2小时,超过了会引起脑中毒,生命节奏紊乱,精神错乱,记忆丧失。如加入0.3MPa(3个大气压)甚至更高的氧,人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死,抽搐昏迷,导致死亡。
此外,过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应,可生成过氧化氢,进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质,它堆积在心肌,使心肌细胞老化,心功能减退;堆积在血管壁上,造成血管老化和硬化;堆积在肝脏,削弱肝功能;堆积在大脑,引起智力下降,记忆力衰退,人变得痴呆;堆积在皮肤上,形成老年斑。
缺氧和富氧对人体的影响:
氧气浓度(%体积)---征兆(大气压力下)
100%---致命/6分钟;
50%---致命/4-5分钟经治疗可痊愈
>23.5%---富氧,有强烈爆炸危险
20.9%---氧气浓度正常
19.5%---氧气最小允许浓度
15-19%---降低工作效率,并可导致头部、肺部和循环系统问题
10-12%---呼吸急促,判断力丧失,嘴唇发紫
8-10%---智力丧失,昏厥,无意识,脸色苍白,嘴唇发紫,恶心呕吐
6-8%---8分钟;
4-6%---40秒内抽搐,呼吸停止,死亡
氢气的用途:
氢气的性质 |
氢气的用途 |
密度最小的气体 |
填充气球 |
燃烧放出大量的热 |
做高能燃料;作为新能源 |
还原性 |
冶炼金属;做保护气;制高纯硅 |
和多种物质反应 |
做化工原料,如制HCl,NH3等 |
概念:由一种物质生成两种或两种以上物质的反应
特征:
一变多
表达式:A = B + C
初中常见的分解反应:
按产物种类多少分类: 一、加热分解的产物有两种
1.
分解成两种单质
⑴气态氢化物的分解
碘化氢的分解2HI=H2↑+I2
⑵氯化银的分解
氯化银的分解2AgCl=2Ag+Cl2↑
⑶电解
电解水2H2O
2H2↑+O2↑
2.
分解成两种化合物⑴不稳定盐类的分解
碳酸钙的高温分解CaCO3
CaO+CO2↑
⑵不稳定弱碱的分解
氢氧化铝受热分解2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
⑶不稳定弱酸的分解
碳酸的分解H2CO3=H2O+CO2↑
⑷含结晶水的盐类的脱水
十水碳酸钠的风化Na2CO3·10H2O=Na2CO3+10H2O
3.
分解成一种单质和一种化合物⑴不太稳定的盐类的分解
氯酸钾的催化分解2KClO3
2KCl+3O2↑
⑵不稳定酸的分解
次氯酸的分解2HClO=2HCl+O2
⑶双氧水的分解
受热(或以二氧化锰为催化剂)分解2H2O2=2H2O+O2
4.有机物的分解
甲烷的裂解2CH4=C2H2+3H2
二、加热分解的产物有三种1.
不稳定盐类的分解 ⑴碳酸氢钠受热分解2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
⑵亚硫酸的酸式强碱盐受热分解
亚硫酸氢钠受热分解 2NaHSO3=Na2SO4+SO2↑+H2O
⑶铵盐的受热分解
碳酸铵受热分解
(NH4)2CO3=2NH3↑+H2O↑+CO2↑
⑷高锰酸钾受热分解
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
⑸硝酸盐的受热分解
硝酸银的受热分解2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑
2.
硝酸的分解 4HNO3=4NO2+O2+2H2O
3.
电解水溶液 ⑴电解饱和食盐水
2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
按反应物种类进行分类:1.
酸的分解反应。⑴含氧酸=非金属氧化物+水 如H2CO3=CO2↑+H2O,H2SO3=SO2↑+H2O
⑵某些含氧酸的分解比较特殊, 如
硝酸的分解: 4HNO3(浓)=4NO2↑+O2↑+2H2O,
次氯酸分解 2HClO=2HCl+O2↑
磷酸脱水 4H3PO4
(HPO3)4+4H2O↑ ;
2H3PO4
H4P2O7+H2O↑
3H3PO4
H5P3O10+2H2O↑
2.
碱的分解反应: 活泼金属的氢氧化物较难分解,难溶性碱一般都较易分解: 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O, 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O, Cu(OH)2=CuO十H2O。
3.
盐的分解反应: 碳酸盐、硝酸盐、铵盐一般都较易分解,且反应表现出一定的规律性。
⑴碳酸盐的分解:
碳酸盐=金属氧化物十CO2↑ 如CaCO3
CaO+CO2↑,CuCO3
CuO+CO2↑
K2CO3、Na2CO3比较稳定,很难分解,而其酸式盐较易分解:
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2↑+H2O
⑵硝酸盐的分解反应。硝酸盐受热均易分解,并放出氧气,其规律大体如下:
活动性强的金属(K、Ca、Na)硝酸盐=亚硝酸盐+O2↑:
如 2KNO3=2KNO2+O2↑。
处于活动性顺序表中间的金属(Mg、Cu等)的硝酸盐=金属氧化物+NO2↑+O2↑:
如2Mg(NO3)2=2MgO+4NO2↑+O2↑ 2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2↑+O2↑
不活动金属(Hg、Ag、Au)的硝酸盐=金属+NO2↑+O2↑:
如 Hg(NO3)2=Hg+2NO2↑+O2↑; 2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑
⑶铵盐的分解反应。铵盐受热易分解,一般都有氨气放出:
如(NH4)2SO4=2NH3↑+H2SO4 ;NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O。
⑷其它盐类的分解反应
如 2KClO3=2KCl+3O2↑ 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑
4.
氧化物的分解反应: 非金属氧化物一般不容易发生分解反应 2H2O2=H2↑+O2↑
金属氧化物一般分解的规律是: 金属活动顺序表中,排在铜后的金属氧化物受热易分解:
如 2HgO=2Hg+O2↑,2Ag2O=4Ag+O2↑
活泼的金属氧化物,给它们熔化态通电流可使其分解:
如2Al2O3(熔化)=4Al+3O2↑
概念:指的是由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。其中部分反应为氧化还原反应,部分为非氧化还原反应。 此外,化合反应一般释放出能量。
注意:不是所有的化合反应都是放热反应。
特征:多变一
表达式:a+b=ab
初中常见化合反应:1.金属+氧气→金属氧化物 很多金属都能跟氧气直接化合。例如常见的金属铝接触空气,它的表面便能立即生成一层致密的氧化膜,可阻止内层铝继续被氧化。4Al+3O
2=2Al
2O
3 2
.非金属+氧气→非金属氧化物 经点燃,许多非金属都能在氧气里燃烧,如:C+O
2CO
2 3.
金属+非金属→无氧酸盐 许多金属能与非金属氯、硫等直接化合成无氧酸盐。如 2Na+Cl2
2NaCl
4.
氢气+非金属→气态氢化物 因氢气性质比较稳定,反应一般需在点燃或加热条件下进行。如 2H
2+O
22H
2O
5.
碱性氧化物+水→碱. 多数碱性氧化物不能跟水直接化合。判断某种碱性氧化物能否跟水直接化合,一般的方法是看对应碱的溶解性,对应的碱是可溶的或微溶的,则该碱性氧化物能与水直接化合。如: Na
2O+H
2O=2NaOH. 对应的碱是难溶的,则该碱性氧化物不能跟水直接化合。如CuO、Fe
2O
3都不能跟水直接化合。
6.
酸性氧化物+水→含氧酸. 除SiO
2外,大多数酸性氧化物能与水直接化合成含氧酸。如: CO
2+H
2O=H
2CO
3 7.
碱性氧化物+酸性氧化物→含氧酸盐 Na
2O+CO
2=Na
2CO
3。大多数碱性氧化物和酸性氧化物可以进行这一反应。其碱性氧化物对应的碱碱性越强,酸性氧化物对应的酸酸性越强,反应越易进行。
8.
氨+氯化氢→氯化铵 氨气易与氯化氢化合成氯化铵。如: NH
3+HCl=NH
4Cl
9.
硫和氧气在点燃的情况下形成二氧化硫 S+O
2SO
2
10.
特殊化合反应 公式 A+B+…+N→X(有些化合反应属于燃烧反应)
例如:铁+氧气
四氧化三铁 3Fe+2O
2Fe
3O
4
复分解反应: (1)
概念:两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应,形如AB+CD==AD+CB
(2)
特点:
①一般在水溶液里进行,两种化合物中的离子互换。
②元素的化合价不改变。
(3)
复分解反应的实质:复分解反应从微观角度看,是反应物之间相互交换离子,阴、阳离子重新结合生成沉淀或气体或水。如酸与碱发生中和反应的实质为:H
++OH
-==H
2O。
复分解反应发生的条件:
规律 |
发生的条件 |
金属氧化物+酸 |
生成物中有水,一般都能反应 |
酸+碱→盐+水 |
中和反应,有水生成,一般都能反应 |
酸+盐→新酸+新盐 |
生成物种有沉淀,气体或水 |
碱+盐→新碱+新盐 |
生成物种有沉淀,气体或水 |
盐1+盐2→新盐1+新盐2 |
生成物种有沉淀 |
常见的复分解反应:①
常见的有沉淀生成的复分解反应 N
a2CO
3+Ca(OH)
2=CaCO
3+2NaOH
CuSO
4+2NaOH==Cu(OH)
2↓+Na
2SO
4 FeCl
3+3NaOH==Fe(OH)
3↓+3NaCl
NaCl+AgNO
3==AgCl↓+NaNO
3 H
2SO
4+BaCl
2==BaSO
4↓+2HCl
②
常见的有气休生成的复分解反应 CaCO
3+2HCl==CaCl
2+H
2O+CO
2↑
2NH
4Cl+Ca(OH)
2==CaCl
2+2NH
3↑+2H
2O
③
常见的有水生成的复分解反应 NaOH+HCl==NaCl+H
2O
Na
2CO
3+HCl==NaCl+H
2O+CO
2↑
易错点: 例如CO
2+Ca(OH)
2====CaCO
3↓+H
2O这样的反应不是复分解反应。因为,根据复分解反应的定义。只有两种化合物互相交换成分,生成两种新的化合物的反应才是复分解反应。如:H
2SO
4+BaCl
2====BaSO
4↓+2HCl这个反应中,硫酸的成分(氢离子和硫酸根离子)与氯化钡的成分(氯离子和钡离子)互相交换,形成了硫酸钡和盐酸。而CO
2+Ca(OH)2==CaCO
3↓+H
2O反应中二氧化碳的成分(C和O
2)并没有与氢氧化钙的成分(钙离子和氢氧根离子)互相交换,所以这样的反应不是复分解反应。同理,CO
2+2NaOH==Na
2CO
3+H
2O和SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O之类的反应也不是复分解反应。
物理变化: 1.
定义:没有生成其他物质的变化
2.
实例:灯泡发光,冰融化成水;水蒸发变成水蒸气;碘,干冰的升华,汽油挥发,蜡烛熔化等都是物理变化。
化学变化:1.
定义:物质发生变化时生成其他物质的变化。
2.
实例:木条燃烧,铁生锈,食物腐烂
3.
现象:化学变化在生成新物质的同时,时常伴随着一些反应现象,表现为颜色改变,放出气体,生成沉淀等,化学变化不但生成其他物质,而且哈伴随着能量的变化,这种能量变化常表现为吸热,放热,发光等。
物理变化:
1. 特征:没有新物质生成。
2. 微观实质:分子本身没有变(对于由分子构成的物质),主要指形状改变或三态变化。
化学变化:
1. 特征:有新物质生成
2. 微观实质:物质发生化学变化时,反应物的分子在化学反应中分成了原子,原子重新组成构成新分子。
物理变化概念的理解:(1)扩散,聚集,膨胀,压缩,挥发,摩擦生热,升温,活性炭吸附氯气等都是物理变化
(2)石墨在一定条件下变成金刚石不是物理变化而是化学变化,因为变成了另一种物质
(3)物理变化前后,物质的种类不变,组成不变,化学性质不变
(4)物理变化的实质是分子的聚集状态发生了改变,导致物质的外形或状态随之改变。
成语、俗语、古诗词蕴含的化学知识(1)成语、俗语中的变化
①物理变化:只要功夫深,铁柞磨成针;
冰冻三尺非一日之寒;
木已成舟;滴水成冰;花香四溢等。
②化学变化:百炼成钢、点石成金、蜡炬成灰等。
(2)古诗词中的变化于谦的《石灰吟》:
千锤万凿出深山—物理变化
烈火焚烧若等闲—化学变化
粉身碎骨浑不怕—化学变化
要留清白在人间—化学变化
物质的三态变化
(1)物态变化是指同一种物质可在固态,气态,液态三种状态发生转化的过程,如下图,物态变化过程没有新物质生成,属于物理变化。
(2)物态变化过程中的名称和热量变化
变化过程 |
名称 |
热量变化 |
固态→气态 |
升华 |
吸热 |
气态→固态 |
凝华 |
放热 |
固态→液态 |
熔化 |
吸热 |
液态→固态 |
凝固 |
放热 |
液态→气态 |
汽化 |
吸热 |
气态→液态 |
液化 |
放热 |
二氧化碳用途:
1.二氧化碳不支持燃烧,不能燃烧,比空气重,可用于灭火
2.干冰升华时吸收大量的热,可用它做制冷剂或人工降雨
3.工业制纯碱和尿素,是一种重要的化工原料
4.植物光合作用,绿色植物吸收太阳能,利用二氧化碳和水,合成有机物放出氧气
二氧化碳中毒:
二氧化碳中毒是人吸入高浓度的二氧化碳所出现的昏迷及脑缺氧情况,一般大气中二氧化碳含量超过1%时,人即有轻度中毒反应;当超过3%时,开始出现呼吸困难;超过6%时,就会重度中毒甚至死亡。
(1)征状
中毒主要征状有:头痛、头愫晕、耳鸣、气急、胸闷、乏力、心跳加快,面颊发绀、烦躁、谵妄、呼吸困难,如情况持续,就会出现嗜睡、淡漠、昏迷、反射消失、瞳孔散大、大小便失禁、血压下降甚至死亡。
(2)补救
打开门窗、通风孔,抢救者才可进入。将病人救出后,在空气新鲜处进行人工呼吸,心脏按摩,吸氧(避免高压、高流量、高浓度给氧,以免呼吸中枢更为抑制),开始1~2L/分,随病人呼吸好转逐渐增大给氧量(4--5L/分),以至采用高压氧治疗。(最好是纯氧)
吸入兴奋剂:多种兴奋剂交替、联合使用,如洛贝林、山梗菜碱等。
防止脑和肺水肿:应用脱水剂、激素,限制液量和速度,吸入钠的份量亦应限制。
对症治疗:给予多种维生素、细胞色素C、能量合剂、高渗糖,以防感染。
抢救同时要留意有没有其他有毒气体存在,如一氧化碳等。