化学实验操作应遵循的七个原则:
1.“从下往上”原则。
2.“从左到右”原则。装配复杂装置应遵循从左到右顺序。
如上装置装配顺序为:发生装置→集气瓶→烧杯。
3.先“塞”后“定”原则。
4.“固体先放”原则。
5.“液体后加”原则。
6.先验气密性(装入药口前进行)原则。
7.后点酒精灯(所有装置装完后再点酒精灯)原则。
化学实验中的“七个关系”(1)先后关系
①向试管中装人固体粉末时,先将试管倾斜,把盛药品的药匙送至试管底部,然后让试管直立,使药品全部落到试管底;向试管中放入块状固体时,先把试管横放,用镊子把药品放在试管口,然后将试管慢慢竖立起来使固体缓慢落到试管底。
②用胶头滴管吸取少量液体时,先在滴瓶外面挤压胶头排出滴管内的空气,然后再伸入滴瓶内松手吸取液体。
③用托盘天平称量药品时,先游码归零,再调节平衡,然后称量。
④给玻璃仪器加热时,先把仪器外壁擦干,然后再加热。
⑤给试管中的药品加热时,先使试管均匀受热,然后对盛放药品的部位固定加热。
(2)左右关系
①用托盘天平称量药品时,药品放在左盘,砝码放在右盘。
②连接实验装置时,应按从左到右(或自下而上)的顺序进行,拆除时顺序相反。
③橡胶塞和橡胶管与玻璃管连接时,左手拿橡胶塞或橡胶管,右手拿玻璃管(玻璃管一端用水润湿);给容器塞橡胶塞时,左手拿容器,右手拿塞子。
(3)上下关系
①给试管中的固体加热时,试管口应略向下倾斜;给试管中的液体加热时,试管口应向上倾斜(与桌面大约成45
。角)。
②用试管夹夹持试管时,应从试管底部向上套,夹在试管的中上部。
③手拿试剂瓶倾斜液体试剂时,应让标签向上对着手心。
(4)正倒关系
①取试剂瓶里的药品时,拿下瓶塞,倒放在桌上。
②用胶头滴管取完液体时,胶头滴管应该正放 (保持胶头向上),而不能倒放或平放。
(5)多少关系
①实验时,如果没有说明药品用量,应取最少量,即液体取1~2mL,固体只需盖满试管底部。
②酒精灯内酒精的量不得超过酒精灯答积明了2/3。
③加热时,试管内液体的体积不能超过其容积的1/3,蒸发皿内液体的体积不能超过其容积的2/3。
(6)内外关系
①用洒精灯加热时.应该用外焰加热。
②使用胶头滴管向试管中滴加液体时,滴管应悬空在试管口的止上方,不能伸入试管内。
(7)高低关系
过滤时,滤纸的边缘要低于漏斗边缘,液面要低于滤。纸边缘
实验仪器使用的注意事项:
名称 |
图示 |
使用时的注意事项 |
试管 |
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(1)可直接加热 (2)拿取试管时,用中指、食指、拇指夹住距试管口1/3 处:振荡时,用右手拇指、食指和中指夹持试骨的上端,使用腕力甩动试管底部。 (3)加热时要使用试管夹 (4)加热液体时,液体体积不超过试管容积的1/3·使试管与桌面成45。角。试管口不要对着自己或他人 (5)加热固体时试管口略向下倾斜 (6)加热前试管外壁擦干,加热时受热要均匀,不受碰到酒精灯的灯芯 (7)加热后不能骤冷,防止炸裂 |
蒸发皿 |
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(1)用坩埚钳夹持,放在三脚架或铁架台的铁圈上直接加热 (2)加热后不能骤冷,防止破裂 (3)加热后不能直接放到实验桌上以免烫坏实验桌 (4)液体量多时可直接加热.量少或黏稠液体要垫石棉网加热 |
燃烧匙 |
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(1)可以直接加热 (2)不可连续高温使用,以免端头脱焊掉落 (3)用后洗净擦拭干净.防止反应物与燃烧匙反应或生锈 |
烧杯 |
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(1)加热时应放在石棉网上,使其受热士均匀,以防受热不均而炸裂 (2)溶解固体时要用玻璃棒轻轻搅拌.搅拌时玻璃捧不能接触器壁,防止碰破烧杯 |
锥形瓶,烧瓶(圆底,平底) |
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加热时需垫上石棉网,以防受热不均而炸裂 |
酒精灯 |
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(1)酒精量不得超过酒精灯容积的2/3,不得少于1/4。量多受热易溢出,量少则酒精蒸气易引火爆炸 (2)禁止向燃着的酒精灯里添加酒精;点燃酒精灯用火柴,禁止用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒精灯,防止酒精溢出发生火灾 (3)应用外焰加热,外焰酒精充分燃烧,温度高 (4)熄灭时不能用嘴吹灭,应用灯帽盖灭而且要反复盖两次,目的是防止火焰进入灯内引燃酒精失火,同时防止下次用时打不开 |
集气瓶 |
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(1)不允许加热,防止受热破裂 (2)用于物质和气体的某些放热反应时,集气瓶内要放人少量水或细沙,以防止受热炸裂 (3)集气瓶和广口瓶外形相似,但磨口的部位不同,集气瓶磨砂在瓶口上表面,广口瓶磨砂在瓶口内侧 |
滴管,滴瓶 |
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(1)瓶塞不能弄脏、弄乱,防止沾污试剂: (2)盛放碱液改用胶塞: (3)有色瓶盛见光易分解或不太稳定的试剂: (4)滴瓶上的滴管专用,不可冲洗; |
细口瓶 |
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广口瓶 |
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托牌天平 |
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(1)使用前先调零: (2)不能在托盘上直接放置药品,用称量纸或小烧杯称量; (3)左物右码,添加砝码顺序应从大到小: (4)用镊子取用砝码、拨游码 |
量筒 |
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(1)不可加热,不可作反应容器: (2)根据液体的量选择规格; (3)读数时,视线应与凹液面最低处保持水平 |
普通漏斗 |
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(1)过滤时,要使滤纸边缘低于漏斗边缘,漏斗内的液面要低于滤纸边缘,用水湿润滤纸并使之紧贴漏斗内壁.中间不能留有气泡 (2)过滤时要用玻璃棒引流 |
长颈漏斗 |
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长颈漏斗的下端管口要插入液面以下,形成液封,避免产生的气体从长颈漏斗中逸出 |
分液漏斗 |
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分液漏斗的下端不必插入液面以下 |
铁架台 |
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(1)铁圈、铁夹方向应与铁架台底盘同侧; (2)铁夹夹在试管中上部; (3)夹持玻璃仪器时,勿过松或过紧,应以恰好使玻璃仪器不能移动,以防仪器脱落或夹碎 |
试管夹 |
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(1)夹在试管中上部; (2)从试管底部套入、取出; (3)拇指不要按在试管夹的短柄上 |
坩埚钳 |
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(1)尖端向上平放在实验台上; (2)温度高时应放往石棉网网上 |
水槽 |
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(1)水不要加满,防止实验时有水溢出 (2)防止打碎,不能加热 |
药匙 |
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(1)每次用完及时用纸擦干净 (2)保持洁净、干燥 |
玻璃棒 |
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(1)搅拌时切勿撞击器壁,以免碰破容器; (2)注意随时洗涤、擦净; (3)过滤或转移液体时,使液体沿玻璃棒流下,防止液体洒出或溅出 |
石棉网 |
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不能与水接触,防止石棉脱落或铁丝生锈 |
试管刷 |
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刷洗试管时,不要用力过猛,以免损坏容器 |
温度计 |
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(1)温度计不允许测量超过它的最高量程的温度 (2)温度计不能当搅拌器使用,以防水银球破裂 (3)刚刚测量过高温的温度计不可以立即用冷水冲洗,以防骤冷破裂 |
化学实验基本操作口诀:
固粉需匙或纸槽,一横二送三直立。
块固还是镊子好,一横二放三慢竖。
液体应盛细口瓶,手贴标签再倾倒。
量筒读数切面平,仰视偏低俯视高。
滴管滴加捏胶头,垂直悬空不沾污。
不平不倒不乱放,用完清洗莫忘记。
托盘天平须放平,游码旋螺针对中。
左放物来右放码,镊子夹大后夹小。
试纸测液先剪小,玻棒蘸液测最好。
试纸测气先湿润,粘在棒上向气靠。
酒灯加热用外焰,三分之二为界限。
硫酸入水搅不停,慢慢注入防沸溅。
实验先查气密性,隔网加热杯和瓶。
排水集气完毕后,先撤导管后移灯。
化学实验意外事故的处理:
意外事故 |
处理方法 |
使用酒精灯时烫伤 |
立即用水冲洗烫伤处,再涂上烫伤膏 |
使用玻璃管时划伤手指 |
立即进行消毒再包扎处理 |
眼睛里溅进了酸或碱溶液 |
立即用水冲洗,切不可用手揉眼睛,洗的时候要眨眼睛,必要时请医生治疗 |
洒在桌面上的酒精燃烧起来 |
立即用湿抹布或沙子扑灭 |
浓硫酸飞溅到皮肤上 |
立即用大量水冲洗再涂上3%~5%的小苏打溶液 |
误服氯化钡溶液 |
立即喝大量鲜牛奶或鸡蛋清 |
NaOH溶液溅到皮肤上 |
立即用大量水冲洗再涂上硼酸溶 |
实验安全操作的注意事项:
(1)防倒流倒:吸用试管加热固体时,试管底部要略高于管口,如用KClO
3和MnO
2、KMnO
4制取氧气加热法制取并用排水法收集气体时容易发生倒吸,要注意熄灯顺序。
(2)防爆炸:点燃可燃性气体或用CO、H
2还原Fe
2O
3、CuO之前,要检验气体纯度。
(3)防暴沸:加热液体或蒸馏时常在加热的装置中加入沸石或碎瓷片,防止液体暴沸。
(4)防失火:实验室中的可燃物质一定要远离火源。
(5)防腐蚀:强酸、强碱对皮肤有强烈的腐蚀作用,如果皮肤上沾有强酸、强碱要用水冲洗,再涂抹3%一5%NaHCO
3 溶液、硼酸,
(6)防中毒:在制取或使用有毒气体时,应在通风橱中进行,注意尾气处理。如用CO还原Fe
2O
3、CuO要处理好尾气.
(7)防炸裂:普通玻璃制品都有受热不均匀易炸裂的特性,因此:
①试管加热时先要预热;
②做固体在气体中燃烧实验时要在集气瓶底预留少量水或铺一层细沙;
③注意防止倒吸。
(8)防堵塞:加热高锰酸钾制氧气时,在试管口放一团棉花。
(9)防污染:
①已取出的未用完的试剂一般不放回原瓶(块状固体。如钠、白磷除外);
②用胶头滴管滴加液体时,不伸入瓶内,不接触试管壁;
③取用试剂时试剂瓶盖倒放子桌面上;
④药匙和胶头滴管尽可能专用(或洗净、擦干后再取其他药品);
⑤废液及时处理。
(10)防意外:
(1)中毒事故防止和处理一氧化碳中毒时应迅速离开所处房间,到通风良好的地方呼吸新鲜空气。误食重金属盐(如铜盐、铅盐、银盐等)应立即服用生蛋白或生牛奶。
(2)火灾处理
①酒精及其他易燃有机物小面积失火,应迅速用湿抹布扑盖;
②钠、磷等失火宜用沙土扑盖;
③会用干粉及泡沫火火器;
④拔打火警电话“119”、急救电话 “120”,也可拨“110”求助;
⑤因电失火应先切断电源,再实施灭火。
自燃:
1. 概念:自燃是由缓慢氧化引起的自发燃烧。如果缓慢氧化产生的热量不能及时散失,就会越积越多,当温度升高到可燃物的着火点时,如果再遇到氧气就会引起自发的燃烧,这就是自燃。
爆炸:
1. 概念:通常说的爆炸指可燃物拒有限空间内急速燃烧,短时间内聚积大量的热量,使气体体积迅速膨胀引起的爆炸。
自燃:
露在地表的煤层,由于气候炎热,发生缓慢氧化反应而导致自燃。
贮存棉花、饲草的仓库,沾满机器油的破布、棉丝等堆积时间长了,通风不好有时就会自燃。在干燥的季节,森林也会自燃。
在坟地里出现“磷火”也是一种自燃现象。
人和动物机体里含磷的有机物腐败分解能生成磷化氢气体。这种气体着火点很低,接触空气就会自燃。在缺乏科学知识的时代,常把这种自燃现象说成是“鬼火”。
平时将白磷浸泡在冷水里,防止自燃。白磷的着火点低(40℃),可用它做自燃实验。取出少许白磷溶解在二硫化碳中,然后把溶液倒在滤纸上,待二硫化碳挥发后,白磷在滤纸上与空气中氧气充分接触就会自燃。
爆炸:
爆炸是我们日常生活中常见的观象,但有的爆炸仅仅是由物理变化引起的,如轮胎爆炸;有螳爆炸则是由化学变化引起的,如火药爆炸,汽油、液化气等燃料的爆炸等。其中,由化学变化引起的爆炸是学习的重点,这种类型的爆炸主要是由于:
①在有限的空间 (如炸弹)内,发生急速的燃烧,短时问聚积大量的热,使气体的体积迅速膨胀;
②氧气的浓度高,或者可燃物 (气体、粉尘)与氧气的接触面积很大,燃烧范围广,周围的空气迅速猛烈膨胀。防止这类爆炸的方法:通风,禁止烟火等。
燃烧,缓慢氧化,自燃,爆炸(由化学变化引起)的比较:
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燃烧 |
缓慢氧化 |
自燃 |
爆炸 |
概念 |
可燃物与氧气发生的一种发光放热的剧烈的氧化反应 |
缓慢进行的氧化反应 |
由缓慢氧化引起的自发燃烧 |
可燃物在有限空间内发生的急速燃烧 |
能量变化 |
放热明显 |
放出热量随时散失 |
放热明显 |
放热明显 |
温度 |
达到可燃物的着火点 |
未达到可燃物的着火点 |
达到可燃物的着火点 |
达到可燃物的着火点 |
是否发光 |
发光 |
无明显发光现象 |
发光 |
发光 |
联系 |
均属于氧化反应,均放出热量 |
易燃易爆物的安全知识:
(1)易燃物:一般来说,易燃物指的是那些易燃的气体和液体,容易燃烧、自燃或遇水可以燃烧的固体,以及一些可以引起其他物质燃烧的物质等。常见的有硫;磷、酒精,液化石油气、氢气、乙炔、沼气、石油产品、面粉、棉絮等。
(2)易爆物:指的是那受热或受到撞击时.容易发生爆炸的物质。
(3)一些与燃烧和爆炸有关的图标:
(4)再生产、运输、使用、储存易燃、易爆物时的注意事项:
①对厂房和仓库的要求:与周围建筑物间有足够的防火距离。车间,仓库要有防火、防爆、通风、静电除尘、消防等器材设备,严禁烟火,杜绝一切可能产生火花的因素。容器要求:要牢固、密封、警示标志明显且要注明物品名称、化学性质、注意事项。
③存放要求:单存、单放、远离火种:注意通风。
④运输要求:轻拿轻放、勿撞击。
⑤工作人员要求:严禁烟火、人走电断。
火灾自救及逃生策略:(1)可燃性气体泄漏时的注意事项当室内天然气、液化石油气、煤气泄漏后室内充满可燃性气体.在此环境中打电话或打开换气扇开关,可能产生电火花,造成爆炸、所以应先关闭总阀、开窗通风,并在杜绝一切明火的同时,查找泄露的原因。
(2)火灾自救策略
①迅速找到安全通道;
②火灾时上层空气中氧气少,毒气浓度大,所以要匍匐前进:
③房间发生火灾时不能随时开门开窗,开门开窗会增加氧气量,使火势更加凶猛;
④火灾时,会产生大量浓烟,使人窒息,因此最好用湿布捂住口鼻;
⑤在山林中遇到火灾时,应逆风而跑,因为顺着风更容易被烧伤或发生危险。
爆炸极限:(1)概念:可燃性气体在空气中达到一定浓度时,遇到明火会发生爆炸,人们把容易导致爆炸的空气中可燃性气体的体积分数范围,称为该气体的爆炸极限。
①当可燃性气体在混合气体中的含量高于爆炸极限的上限时,可燃性气体可以安静地燃烧;而低于爆炸极限的下限时,则无法燃烧。
②我们通常所说额可燃性气体检验纯度,其实就是检验可燃性气体有没有达到爆炸极限,只要超过爆炸极限的上限,可燃性气体就可以安静的燃烧。
(2)几种常见物质的爆炸极限
可燃物 |
爆炸极限 |
甲烷 |
5%-15% |
丙烷 |
2.2%-9.5% |
乙醇 |
3.4%-19% |
氢气 |
4.0%-75% |
一氧化碳 |
12.5%-74% |
液化气 |
2.0%-12% |
水煤气 |
7.0%-72% |
粉尘爆炸实验:(1)实验装置及步骤
下面是模拟粉尘爆炸的一个实验:如下图所示,在无盖小塑料筒里放入干燥面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住金属筒,迅速鼓入大量空气,不久,便会听到“砰”的一声,爆炸的气浪将金属筒的塑料盖掀起。
(2)现象:砰的一声响,伴随着一团火光产生,放热,塑料盖被掀起。
(3)分析:面粉被吹起,与空气充分接触,又被蜡烛点燃,在有限空间内发生急剧地燃烧,并让出大量热,产生的气浪将塑料盖掀起,说明可燃物的粉尘在有限的空间内急剧燃烧,能发生爆炸。
新能源: 在合理开发、综合利用化石能源的同时,积极开发氢能、核能.太阳能、生物质能(沼气)、风能、水能、地热能、潮汐能等新型能源,以应对能源危机,减轻环境污染,促进社全可持续发展.
几种常见的新能源:
(1)车用乙醇汽油
将乙醇液体中含有的水进一步除去,再添加适量的变性剂可形成变性燃料乙醇,将其与汽油以一定的比例混合形成乙醇汽油。酒精中不含氮、硫等元素,因此它完全燃烧后排放的尾气中污染物少,有利于保护环境,所以乙醇汽油是较清浩的能源。掺有10%乙醇的汽油燃烧可使CO排放量减少30%,碳氢化合物排放量减少10%,这种燃料不仅可以节省石油资源和有效地减少汽车尾气的污染,还可以促进农业生产。目前在我国的一城市正在逐步推广使用乙醇汽油。
(2)氢能
①氢气作为未来理想能源的优点
a.氢气的来源广泛,可以由水制得。
b.氢气燃烧的热值比化石燃料高(如下图).大约是汽油热值的二倍。
c.最突出的优点是燃烧产物是水,不污染环境因此氢能源具有广阔的开发前景。
②氢气的性质
a.氢气的物理性质:通常情况下,氢气是无色、无味的气体,难溶于水,密度是0.089g/L,比空气密度小,是最轻的气体。
b.氢气的化学性质:氢气的可燃性:纯净的氢气在空气中能安静地燃烧,这个反应的化学方程式为2H2+O22H2O,现象为:产生淡监色火焰,放山热量氢气的还原性:氢气在加热条下,能跟某些金属氧化物反应,夺取金属氧化物中的O,因此,氢气具有还原性,即能使金属的氧化物失去O而还原为金属,氢气是一种重要的还原剂。
如氢气还原氧化铜:H2+CuOCu+H2O
现象:黑色固体粉末逐渐变为红色,试管内壁有水珠产生。
③氢能源的开发
a. 电解水的方法:消耗电量太多,成本高,不经济,不能大规模地制取氢气。
b. 理想的制氢方法:寻找合适的光分解催化剂,使水在太阳光的照射下分解产生氢气、
④氢气的储存:由于氢气是一种易燃易爆的气体,难液化,储存和运输不方便也不安全。如何储存氢气是氢能源开发研究的又一关键问题。目前,人们发现某些金属合金如Ti—Fe、Ti—Mn、La—Ni等具有储氢功能。其中La—Ni合金在常温、0.152MPa下就能放出氢气,已用于氢能汽车和燃料电池中氢气的储存,新型储氢型合金材料的研制和实际应用对氢能源开发具有重要意义
(3)生物质能
指太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽用之不竭,是一种可再生能源。通常包括木材,森林废弃物,农业废弃物,水生植物,油料植物,工业有机废弃物,动物粪便等。具有可再生性、低污染性、分布广泛、总量丰富等特性。
①沼气是有机物质在厌氧条件下经过微生物发酵而生成的一种可燃性气体,其主要成分是CH4。
②沼气的制取
把秸秆、杂草、人类粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可以产生甲烷。如图:
③发展沼气的意义:解决农村生活的燃料问题,提高农家肥的肥效。减少污染物的排放,保护环境。
(4)其他的新能源
随着社会对能量的需求量越来越大,化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。目前,人们正在开发和利用的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能和潮汐能等。
①太阳能:地球上最根本的能源是太阳能。太阳能的利用一是通过集热器进行光热转换,如太阳能热水器.二是通过光电池直接转化为电能,如太阳能电池
②核能:来源于原子核的变化,这类变化叫核反应。核反应过程中由于原子核的变化,而伴随着巨大的能量变化,所以核能也叫原子能。
③风能:利用风力进行发电、扬帆助航等技术,也是一种可以再生的清洁能源
④地热能:地壳深处的温度比地面高得多,利用地下热量也时进行发电
⑤海洋能:在地球与长阳、月亮等的相互作用下海水不停地运动。站在海滩上,可以看到滚滚海浪,在其中蕴藏着潮汐能、波浪能、温差能,这些能量总称海洋能。
沼气与天然气的区别:沼气和天然气的主要成分一样,都是CH4,但沼气并不是天然气。天然气是化石能源,属于不可再生能源,沼气是可再生能源。
节能: (1)解决人类能源短缺的途径
①节约能源;
②开发利用新能源,
(2)节约能源的途径
①充分燃烧燃料:如使煤粉碎或气化后燃烧;
②充分利用热能:如综合利用;
③变废物为能源:如沼气。
(3)节能标志
中国节能标志由“energy”的第一个字母e构成一个圆形图案,中间包含了一个变形的汉字“节”.寓意为 “节能”。缺口的外圆又构成“China”的第1个字母 “C”.“节”的上半部分简化成一段古长城的形状,与下半部构成一个烽火台的图案,一起象征着中国。“节” 的下部又是“能”的汉语拼音第1个字母“N”,整个图案中包含了中英文,有利于与国际接轨。
可燃冰: 可燃冰是甲烷水合物,外观像冰。它由甲烷分子和水分子组成,还含有少量二氧化碳等其他气体。可燃冰在低温高压条件下形成,1体积可燃冰可储载100 一200倍体积的甲烷气体,具有能量高、热值大等优点。目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料总和的2 倍,它将成为替代化石燃料的新能源。但是,可燃冰埋藏于海底的岩石中,目前开采在技术上还存在很大困难。如果在开采时甲烷气体大量泄漏到大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。
燃料电池: 燃料电池是一种化学电池,它将物质发生化学反应时释放出的能量直接转变为电能。燃料电池与普通化学电池不一样,它工作时需要外界连续地向其供给燃料和氧化剂。正是由于它是把燃料进行化学反应释放出的能量变为电能输出,所以被称为燃料电池-- 燃料电池在结构上与蓄电池相似,由正极、负极和电解液组成.两极多是由钦、镍等惰性微孔材料制成,它们确利于气体燃料及空气或氧气通过,但不参与化学反应。以氢氧燃料电池为例,电池工作时,从负极将氢气输送进去,从正极将氧气输送进去,氢气和氧气在电池内部发生电化学反应,使燃料的化学能转变为电能。除了氢气,甲烷、煤气等也可作为燃料电池的燃料。目前。已研制成功铝空气燃料电池,它是用纯铝作负极,空气作正极,铝空气电池可以代替汽油提供汽车动力,这种电池还能用于收音机、照明设备、野营炊具、野外作业工具等。燃料电池具有能量转化率高,对环境污染小,工作时安静且无机械磨损等许多优点,在汽车、通信等许多方面得到了应用。
氢能源循环体系:
下图是一种最理想的氧能源循环体系,太阳能和水是用之不竭的,而且价格低廉。极需研究的是寻找合适的光分解催化剂,它能在光照下使水的分解速率加快。当然,氢发电机的反应器和燃料电池也是需要研究的领域。实现这一良性循环.将使人类可以各取所需地消耗电能。
太阳能的利用方式:日前太阳能的利用方式是光热转换和光电转换两种方式。
(1)光热转换方式
太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的,集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成,封装存玻璃钢外壳中。铜片只是导热体,进行光热转化的是吸热涂层,这是特殊的有机高分子化合物。封装材料也很讲究,既要有高透光率,又要有良好的绝热性:随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同,终端使用温岌较低的在200℃以下,可供生活热水、取暖等;中等温在存200~800℃之间,可供烹调、工业用热等;高温的可达800℃以上。可以供发电站使用。20世纪70年代石油危机之后,这类热水器曾有蓬勃发展,特别是在美国、以色列、日本、澳人利亚等国家,安装家用太阳能热水器的件它很多 (1()%~35%)。20世纪80年在美国已建成若干示范性的太阳能热发电站,用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。
(2)光电转换方式
太阳能也可通过光电池直接变成电能,这就是太阳能电池。其具有安全可靠、无噪、无污染、:不需燃料、无需架设输电网、规模可大叫可小等优点,但需要占用较大的面积。因此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防部队使用。已有使用价值的光电池种类不少.如多晶硅(Si蜥)、单晶硅(掺入少量硼、砷)、碲化镉 (cdTe)、础化铜钢(culnSe)等都是制造光电池的半导体材料,它们能吸收光子使电子定向流动而形成电流光电池应用范围很广,大的可用于微波中继站、卫星地面站、农村电话系统,小的可用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器等,这些产品已有广大市场。
有关能源的几种常见概念:
(1)一级和二级能源
一级能源是直接开采或直接被利用的能源.如煤、石油、天然气、水能等
二级能源是由一级能源转化产生的能源,如水电、火电、酒精等汽油、柴油等石油产品都是由石油分馏产生的,因此属于二级能源
(2)绿色能源和清洁能源
绿色能是指对环境无影或影响很小的能源:如:电能、光能、潮汐能、氢能等
清洁能源是指使用时不产生污染环境的物质,但产物排放过多会对环境有影响的能源,如乙醇、甲烷等燃料燃烧产生的CO
2,空气中CO
2过多会产生温室效应
(3)可再生能源和不可再生能源
通过大自燃的循环可不断转化的能源称为可再生能源。如水能、氢能、乙醇等,要通过几百万年才能形成的能源、用一点少一点,这样的能源称为不可再生能源.如化石燃料
(4)化学能、物理能、核能
化学能:通过化学反应中获得的能量,如化石燃料和其他燃料燃烧产生的能量。
物理能:不通过化学反应直接获得的能量.如水能、地热能、潮汐能、风能。
核能:通过原子核变化获得的能量,如原子弹、氢弹爆炸释放的能量,核反应堆中产生的能量。
概述: 二氧化碳是空气中常见的化合物,其分子式为CO?,由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成,常温下是一种无色无味气体,密度比空气略大,能溶于水,与水反应生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳被认为是造成温室效应的主要来源。
物理性质:常温下,二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水。
固态的二氧化碳叫做干冰。
化学性质: (1)一般情况下,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,不供给呼吸,因此当我们进入
干枯的深井,深洞或久未开启的菜窖时,应先做一个灯火实验,以防止二氧化碳浓度
过高而造成危险
(2)二氧化碳和水反应生成碳酸,使紫色石蕊试液变红:CO
2 + H
2O===H
2CO
3,
碳酸不稳定,很容易分解成水和二氧化碳,所以红色石蕊试液又变回紫色:
H
2CO
3===H
2O + CO
2↑
(3)二氧化碳和石灰水反应:Ca(OH)
2 + CO
2====CaCO
3↓+ H
2O
(4)二氧化碳可促进植物的光合作用:6CO
2+6H
2O
C
6H
12O
6+6O
2 一氧化碳和二氧化碳性质的比较:
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|
一氧化碳 |
二氧化碳 |
物理性质 |
状态 |
无色,无味气体 |
无色,无味气体 |
密度 |
1.250g/l(略小于空气) |
1.977g/l(大于空气) |
溶解性 |
1体积水中约溶解0.02体积 |
1体积中约溶解1体积 |
化学性质 |
可燃性 |
有可燃性 2CO+O22CO2 |
一般情况下,既不能燃烧,也不能支持燃烧 |
还原性 |
有还原性: CuO+COCu+CO2 |
没有还原性 |
跟水反应 |
不能 |
能:CO2+H2O==H2CO3 |
跟澄清石灰水反应 |
不能 |
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O |
毒性 |
有毒 |
无毒 |
主要用途 |
作气体燃料,用于高炉炼铁 |
灭火,人工降雨,干冰制冷剂等,作化工原料和温室肥料 |
相互转化 |
C+O2CO2 C+CO22CO |
干冰:一定条件下,二氧化碳气体会变成固体,固体二氧化碳叫“干冰”。干冰升华时,吸收大量的热,因此可作制冷剂。如果用飞机向云层中撤干冰,由于干冰升华吸热,空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴,就可以形成降雨。
二氧化碳不一定能灭火:二氧化碳一般不支持燃烧,但在一定条件下,某些物质也可以在二氧化碳中燃烧,如将点燃的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中,镁条能继续燃烧,反应的化学方程式为:2Mg+CO
22MgO+C,所以活泼金属着火不能用二氧化碳来灭火
二氧化碳与一氧化碳的鉴别方法: (1)澄清石灰水:将气体分别通入澄清石灰水中,能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是一氧化碳。
(2)燃着的木条:将气体分别在空气中点燃,能燃烧的是一氧化碳,不能燃烧的是二氧化碳。
(3)紫色石蕊试液:将气体分别通入紫色石蕊试液中,能使石蕊试液变红的是二氧化碳,无明显现象的是一氧化碳。
(4)还原金属氧化物:将气体分别通过灼热的氧化铜,出现黑色粉末变红这一现象的是一氧化碳,没有明显现象的是二氧化碳。
二氧化碳与一氧化碳的除杂方法: 1.CO(CO
2)(括号内的物质为杂质):通常将气体通人过量的碱溶液(一般用氢氧化钠溶液而不用澄清石灰水)中,二氧化碳与碱溶液反应,从而达到除杂的目的。
2.CO
2(CO)(括号内的物质为杂质):通常将气体通过灼热的氧化铜,一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,从而达到除杂的目的。不能用点燃的方法,因为CO
2不支持燃烧,也不能燃烧。
二氧化碳与石灰石的应用:
二氧化碳与石灰水反应出现白色沉淀,反应的方程式为:CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O。
该反应及现象有以下儿方面的应用:
(1)检验二氧化碳气体;
(2)鉴别NaOH溶液和澄清石灰水:将CO2气体通入待测溶液中,生成白色沉淀的溶液为澄清石灰水,无明显现象的为NaOH溶液;
(3)除去某些气体中的杂质:如除去CO中的CO2 气体,可将混合气体通过澄清石灰水;
(4)解释澄清石灰水为什么要密封保存:敞口放置的澄清石灰水会吸收空气中的CO2而使澄清石灰水表面生成一层白膜或变浑浊,其成分是CaCO3;
(5)用石灰砂浆砌砖抹墙不久后变白变硬:石灰砂浆的主要成分是Ca(OH)2,吸收空气中的CO2发生反应Ca(OH)2声称白色固体CaCO3固体。
(6)保存鸡蛋:将鸡蛋浸泡在澄清石灰水中,取出来后CO2与石灰水反应封闭鸡蛋壳上的小孔,可以延长鸡蛋的保存时间。
二氧化碳肥料:
二氧化碳是光合作用的原料之一,因而现在在温室大棚内种植蔬菜水果时,经常人为提高温室内CO2 浓度,以增加农作物产员,增大CO2浓度的方法通常有以下几种:
(1)在温室内放置干冰,干冰升华增大CO2浓度。
(2)在温室内放置通过化学反应产生CO2气体的物质,如在塑料大棚顶部的容器内放置石灰石和稀盐酸。
灯火实验:
(1)二氧化碳本身无毒,但它不供给呼吸,当空气中二氧化碳含量超过常量时,也会对人体健康产生不良影响。
空气中二氧化碳的体积分数/% |
对人体健康的影响 |
1 |
感到气闷,头昏,心悸 |
4—5 |
气喘,头痛,眩晕 |
10 |
神志不清,呼吸停止,死亡 |
由于二氧化碳的密度大于空气,因而在低洼的地方浓度会增大。在进人久未开启的菜窖或干涸的深井前,应先点燃一支蜡烛用绳放到下面,观察蜡烛能否正常燃烧,若不能正常燃烧,应开启菜窖或深井一段时间后再检验,直到蜡烛能正常燃烧时,才能下去。
碱的定义:碱是指在溶液中电离成的阴离子全部是OH
-的化合物。碱由金属离子(或铵根离子)和氢氧根离子构成,可用通式R(OH)n表示。从元素组成来看,碱一定含有氢元素和氧元素。
常见的碱:(1)氢氧化钠、氢氧化钙都属于碱。除这两种碱外,常见的碱还有氢氧化钾(KOH)、氨水(NH
3·H
2O)、治疗胃酸过多的药物中的氢氧化铝[Al(OH)
3)。
(2)晶体(固体)吸收空气里的水分.表而潮湿而逐步溶解的现象叫做潮解。氢氧化钠、粗盐、氯化镁等物质都易潮解,应保存在密闭干燥的地方。同时称量 NaOH固体时要放在玻璃器皿中,不能放在纸上,防止 NaOH固体潮解后腐蚀天平的托盘。
(3)熟石灰可由生石灰(CaO)与水反应制得,反应的化学方程式为:CaO+H
2O==Ca(OH)
2,反应时放出大量的热。
碱的通性
碱的通性 |
反应规律 |
化学方程式 |
反应类型 |
碱溶液与指示剂的反应 |
碱溶液能使紫色石蕊试液变蓝,无色酚酞试液变红 |
—— |
—— |
碱与非金属氧化物反应 |
碱+非金属氧化物→盐+水 |
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O |
—— |
碱与酸反应 |
碱+酸→盐+水 |
NaOH+HCl==NaCl+H2O 2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O |
复分解反应 |
碱与某些盐反应 |
碱1+盐1→碱2+盐2 |
2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4 Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH |
复分解反应 |
碱+铵盐→氨气+水+盐 |
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O |
复分解反应 |
常见的碱有NaOH、KOH、Ca(OH)2、氨水的特性:①
氢氧化钠(NaOH)俗名苛性钠、火碱、烧碱,这是因为它有强腐蚀性。NaOH是一种可溶性强碱。白色固体,极易溶于水,暴露在空气中易潮解,可用作碱性气体(如NH3)或中性气体(如H2、O2、CO等)的干燥剂。NaOH易与空气中的CO2反应生成Na2CO3固体。NaOH溶液可以腐蚀玻璃,盛NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口的玻璃塞,只能用橡胶塞。
②
氢氧化钙[Ca(OH)2]是白色粉末,微溶于水,俗称熟石灰或消石灰,其水溶液称为石灰水。Ca(OH)2也有腐蚀作用。Ca(OH)2与CO2反应生成白色沉淀CaCO3,常用于检验CO2。 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2能跟Na2CO3反应生成NaOH,用于制取NaOH。反应方程式为: Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
③
氨水(NH3·H2O)是一种可溶性弱碱,NH3溶于水可得氨水。有刺激性气味,有挥发性。将氨气通过盛放氧化铜的玻璃管,生成氮气、水和铜,其反应方程式为: 2NH3+3CuO=(加热)=3Cu+N2↑+3H2O,说明氨气具有还原性。
此外,KOH、Ba(OH)2也是常见的可溶性强碱。不溶的碱大多是弱碱,如:Fe(OH)3、Cu(OH)2等。他们的共同性质是热稳定性差,受热易分解生成对应的金属氧化物和水。
氢氧化钠、氢氧化钙的物理性质和用途比较
|
|
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俗名 |
苛性钠,火碱,烧碱 |
熟石灰,消石灰 |
颜色、状态 |
白色,片状固体 |
白色,粉末状固体 |
腐蚀性 |
强烈腐蚀性 |
较强腐蚀性 |
溶解性 |
易溶于水,易潮解,溶解时放热 |
微溶于水,其水溶液俗称石灰水 |
用途 |
化工原料,用于肥皂、石油、纺织、印染工业等;生活中用于除油污 |
用于建筑工业,制漂自粉,改良土壤,配制农药等 |
氢氧化钠、氢氧化钙化学性质的比较
氢氧化钠 |
氢氧化钙 |
跟指示剂作用.使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色 |
跟指示剂作用,使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色 |
跟某些非金属氧化物反应 2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O 2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O 2NaOH+SO3==Na2SO4+H2O |
跟某些非金属氧化物反应 Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O Ca(OH)2+SO3==CaSO4+H2O |
跟酸发生中和反应 2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O |
跟酸发生中和反应 Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O |
跟某些盐反应 2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4 |
跟某些盐反应 Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH |
几种碱的颜色和溶解度
碱 |
颜色 |
溶解性 |
NaOH、KOH、Ba(OH)2 |
白色 |
易溶 |
Ca(OH)2 |
白色 |
微溶 |
Mg(OH)2、Al(OH )3、Fe(OH )2 |
白色 |
难溶 |
Fe(OH )3 |
红褐色 |
难溶 |
Cu(OH)2 |
蓝色 |
难溶 |
概念性质的理解
①氢氧化钠有强烈的腐蚀性,使用时必须十分小心,要防止沽到皮肤.上或洒在衣服上。如果不慎将碱液沽到皮肤上,应立即用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
②浓硫酸、氢氧化钠固体溶于水放热,属于物理变化;而氧化钙溶于水放热是氧化钙与水反应放出大量的热,属于化学变化;生石灰具有强烈的吸水性,可以作某些气体的干燥剂。
③由于NaOH易潮解,同时吸收空气中的CO
2发生变质,所以NaOH必须密封保存。
④保存碱溶液的试剂瓶应用橡胶塞、不能用玻璃塞,以防止长期不用碱溶液,碱溶液腐蚀玻璃造成打不开的情况。
⑤只有可溶性碱溶液才能使指示剂变色,如NaOH溶液能使无色酚酞变红;但不溶性碱不能使指示剂变色,如Mg(OH)
2中滴加无色酚酞,酚酞不变色。
⑥盐和碱的反应,反应物中的盐和碱必须溶于水,生成物中至少有一种难溶物、气体或H
2O。铵盐与碱反应生成的碱不稳定,分解为NH
3和H
2O。
⑦碱与酸的反应中碱可以是不溶性碱,如 Cu(OH)
2+H
2SO
4==CuSO
4+2H
2O。
氢氧化钠和氢氧化钙的鉴别:NaOH与Ca(OH)
2的水溶液都能使酚酞变红,故鉴别NaOH和Ca(OH)
2不能用指示剂,通常情况下,可采用以下两种方法来鉴别NaOH和Ca(OH)
2 方法一:通入CO
2气体,NaOH溶液与CO
2气体反应后无明显现象,但Ca(OH)
2溶液即澄清石灰水与 CO
2反应生成白色沉淀。
方法二:滴加Na
2CO
3溶液或K
2CO
3溶液,NaOH溶液与K
2CO
3,Na
2CO
3溶液不反应,但Ca(OH)
2溶液与 Na
2CO
3、K
2CO
3溶液反应均生成白色沉淀。Ca(OH)
2+ Na
2CO
3==CaCO
3↓+2NaOH,Ca(OH)
2+K
2CO
3 ==Na
2CO
3+2KOH。
检验二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应的方法通常情况下,将二氧化碳气体直接通人装有氢氧化钠溶液的试管中,很难直接判断二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应。因此,要判断二氧化碳气体确实能与氢氧化钠反应,可以采取如下两种方法:
(1)检验产物的方法:验证通入二氧化碳气体后的溶液中是否含有碳酸钠,检验碳酸根离子是否存在。通常检验碳酸根离子的方法是:
方法1:取样,加入稀盐酸,并将产生的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明溶液中存在碳酸根离子。
方法2:取样,加入氢氧化钙溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中存在碳酸根离子。上述两种方法其实也可以检验氢氧化钠溶液是否变质.而且方法I还可以用于除去变质后的氢氧化钠溶液中的碳酸钠。
(2)改进实验装置,通过一些明显的实验现象间接证明二氧化碳气体能与氢氧化钠反应。如:
所选装置 |
操作方法 |
实验现象 |
A |
将充满二氧化碳的试管倒扣在水中 |
试管内的液面略有上升 |
B |
将充满二氧化碳的试管倒扣在氢氧化钠溶液中 |
试管内的液面明显上升 |
C |
将氢氧化钠溶液滴入烧瓶 |
水槽中的水倒吸入烧瓶内 |
D |
将氢氧化钠溶液滴入锥形瓶 |
集气瓶中,NaOH溶液中的长导管下端产生气泡 |
E |
将胶头滴管中氢氧化钠溶液挤入烧瓶 |
烧瓶内产生“喷泉” 现象 |
F |
将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入软塑料瓶 |
塑料瓶变瘪 |
G |
将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入锥形瓶中 |
小气球胀大 |
碱的命名:一般读作氢氧化某,如:NaOH读作氢氧化钠。变价金属元素形成的碱,高价金属碱读作氢氧化某,如Fe(OH)
3读作氢氧化铁,低价金属碱读作氢氧化亚某,如Fe(OH)
2读作氢氧化亚铁。
氨水:氨气的水溶液俗称氨水,主要成分是NH3·H2O,通常状况下是无色液体,具有挥发性。浓氨水能挥发出具有刺激性气味的氨气NH3。
氨水显碱性,能使指示剂变色。
氨水的组成中含有N元素,因此可通过与酸反应生成铵盐来制氮肥,其本身也是一种氮肥。在化学实验中一般可用浓氨水做分子运动的探究实验。
常见的碱的用途:
1. 氢氧化钠:是重要的化工原料,广泛用于肥皂、石油、造纸、纺织和印染等工业。实验室中可作干燥剂。
2. 氢氧化钙:用于建筑业,制漂白粉,改良土壤。常用于实验室二氧化碳的检验。