书城教材教辅中小学生综合实践活动-生活小实验
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第1章 化学篇(1)

(一)化学实验基本操作中的对与错

在做化学实验时,因为药品经常要发生化学反应,所以存在一定的危险性。为此,掌握基本的操作步骤,并正确运用,才能把危险系数降到最低。现指出常见错误,并明确正确的操作方法,希望能引起重视并对可能出现的错误及时给予纠正。

握试管的方法

出错点:用手一把抓或将无名指和小指伸展开;位置靠上或靠下。

正确方法:“三指握两指拳”,即大拇指、食指、中指握住试管,无名指和小指握成拳,手指握在试管中上部。

药品的取用

出错点:取粉末状药品,由于药匙大,加药品时不能深入容器内,致使洒落或粘附容器内壁,而不知用V形纸槽代替药匙送药品入容器内。倾倒液体药品时,试剂瓶口没紧挨接受器口致使药品外流,标签没向着手心,造成标签被腐蚀。

正确方法:取用粉末状或细粒状固体,通常用药匙或纸槽。操作时,做到“一送、二竖、三弹”。(即药品平送入试管底部,试管竖直起来,手指轻弹药匙柄或纸槽。)使药品全部落入试管底。

取用块状或大颗粒状固体常用镊子,操作要领是“一横、二放、三慢竖”。即向试管里加块状药品时,应先把试管横放,把药品放入试管口后,再把试管慢慢地竖起来,使药品沿着管壁缓缓滑到试管底部。

使用细口瓶倾倒液体药品,操作要领是“一放、二向、三挨、四流”。即先拿下试剂瓶塞倒放在桌面上,然后拿起瓶子,瓶上标签向着手心,瓶口紧挨着试管口,让液体沿试管内壁慢慢地流入试管底部。

胶头滴管的使用

出错点:中指与无名指没夹住橡皮胶头和玻璃管的连接处;将滴管尖嘴伸入接受器口内。

正确方法:夹持时用无名指和中指夹持在橡皮胶头和玻璃管的连接处,不能用拇指和食指(或中指)夹持,这样可防止胶头脱落。

吸液时:先用大拇指和食指挤压橡皮胶头,赶走滴管中的空气后,再将玻璃尖嘴伸入试剂液中,放开拇指和食指,液体试剂便被吸入,然后将滴管提起。禁止在试剂内挤压胶头,以免试剂被空气污染而含杂质。吸完液体后,胶头必须向上,不能平放,更不能使玻璃尖嘴的开口向上,以免胶头被腐蚀;也不能把吸完液体后的滴管放在实验桌上,以免玷污滴管。

振荡盛有液体的试管

出错点:手握试管中部或中下部抖动。

正确方法:手指应“三握两拳”,握持试管中上部,这样留出试管中下部,便于观察试管内部的实验现象。振荡试管时,用手腕力量摆动,手臂不摇,试管底部划弧线运动,使管内溶液发生振荡,不可上下颠,以防液体溅出。

使用托盘天平

出错点:直接用手拨游码;托盘上不放或少放纸片;药品放错托盘;在托盘上放多了药品取出又放回原瓶;称量完毕忘记把游码拨回零点。正确方法:正确操作要领是“托盘天平称量前,先把游码拨零点,观察天平是否平;不平应把螺母旋紧;相同纸片放两边,潮腐药品皿盛放,左放称物右放码,镊子先夹质量大;最后游码来替补,称量完毕做记录,砝码回盒游码零,希望大家要记住”。使用时还应注意的是,移动游码时要左手扶住标尺左端,右手用镊子轻轻拨动游码;若称取一定质量的固体粉末时,右盘中放入一定质量的砝码,不足用游码补充。质量确定好后,在左盘中放入固体物质,往往在接近平衡时加入药品的量难以掌握,这时应用右手握持盛有药品的药匙,用左手掌轻碰右手手腕,使少量固体溅落在左盘里,逐渐达到平衡。若不慎在托盘上放多了药品,取出后不要放回原瓶,要放在指定的容器中。

量筒的使用

出错点:手拿着量筒读数;读数时有的俯视,有的仰视;有的不能依据需量取液体体积选择合适量程的量筒。液体加多了,又用滴管向外吸。

正确方法:使用量筒时应根据需量取的液体体积,选用能一次量取即可的最小规格的量筒。操作要领是“量液体,筒平稳;口挨口,免外流;改滴加,至刻度;读数时,视线与液面最低处保持水平”。若不慎加入液体的量超过刻度,应手持量筒倒出少量于指定容器中,再用滴管滴至刻度处。

溶解食盐时搅拌操作

出错点:溶解食盐使用玻璃棒搅拌过程中发出叮之声;玻璃棒在液体中上部搅拌。

正确方法:操作时将烧杯平放在桌面上,先加入固体食盐,然后加入适量水,拿住玻璃棒一端的1/3处,玻璃棒另一端伸至烧杯内液体的中部或沿烧杯内壁,交替按顺时针和逆时针方向做圆周运动,速度不可太快,用力不可太大,玻璃棒不能碰撞烧杯内壁发出叮之声。

过滤操作

出错点:漏纸与漏斗壁之间留有气泡,影响过滤速度;手持玻璃棒的位置太靠上或太靠下;玻璃棒下端靠在滤纸上时:一是没轻靠在滤纸的三层部位,二是用力过大致使漏斗倾斜;盛放待过滤液的烧坏的尖嘴部位靠在了玻璃棒的中部甚至中上部。

正确方法:将滤纸贴在漏斗壁上时,应用手指压住滤纸,用水润湿,使滤纸紧贴在漏斗壁上,赶走滤纸和漏斗壁之间的气泡,以利于提高过滤速度。过滤操作要求做到“一贴二低三靠”。一贴:滤纸紧贴漏斗壁。二低:滤纸上沿低于漏斗口,溶液液面低于滤纸上沿。三靠:漏斗颈下端紧靠承接滤液的烧杯的内壁,引流的玻璃棒下端轻靠滤纸三层一侧;盛待过滤的烧杯的嘴部靠在玻璃棒的中下部。应手持玻璃棒中上部。

仪器的连接

出错点:把玻璃管使劲往橡皮塞或胶皮管中按;拆的时候使劲拉;手握弯管处使劲用力将管折断,手被刺破。

正确方法:“左手持口大,右手持插入,先润湿,稍用力转动插入就可以”,即左手持口大的仪器,右手握在靠近待插入仪器的那部分,先将其润湿,然后稍稍用力转动,使其插入。将橡皮塞塞进试管口时,应慢慢转动塞子使其塞紧。塞子大小以塞进管口的部分为塞子的1/3为合适。拆时应按与安装时的相反方向稍用力转动拔出。

装置气密性的检查

出错点:操作顺序颠倒(先握试管壁,后把试管浸入水中);装置漏气或导管口不冒气泡,不知从何处入手查找原因。

正确方法:导管一端先放入水中,然后用手贴住容器加温,由于容器里的空气受热膨胀,导管口就有气泡逸出,把手松开降温一会儿,水就沿导管上升,形成一段水柱。这表明装置的气密性良好。观察导管口不冒气泡,情况有二:一是用手握持容器时间过长,气体热胀到一定程度后不再膨胀,并不是漏气所致。应把橡皮塞取下,将试管稍冷却一下重新检验。二是装置漏气。先从装置连接处查找原因,然后考虑连接顺序是否正确。

(二)固态酒精

实验用品

200毫升烧杯、酒精灯、铁片、药匙。

95%酒精、醋酸钙饱和溶液、无水氯化钙固体、40%氢氧化钠溶液。

实验原理

酒精和水可以互溶,但醋酸钙只溶于水不溶于酒精,致使醋酸钙在该混和物中呈现胶状物,这就是常用的固态酒精。

无水氯化钙和酒精能形成醇合物CaCl2·C2H5OH,没有沉淀产生。把此醇合物倒入氢氧化钠溶液时,醇合物逐渐形成胶状物。

实验方法

1.在烧杯中注入100毫升95%酒精,然后缓缓地倒入20毫升醋酸钙饱和溶液。轻轻摇晃烧杯,酒精很快结冻变为冻胶——固态酒精。从烧杯中取出放在铁片上点燃。

2.把5克无水氯化钙固体溶解在20毫升酒精中,然后把这个溶液倒入盛有8毫升40%氢氧化钠溶液的烧杯里(不要搅拌),也能得到一种白色软块,取出点火也能燃烧。

(三)氯化钴变色之谜

实验用品

毛笔、白纸一张(30×40厘米)。

蜡烛一支、硫酸铜饱和溶液、氯化钴饱和溶液。

实验原理氯化钴结晶水合物是红色的,受热至50℃时呈紫红色,此时只失去部分结晶水,受热高于120℃时,结晶水全失去,变成淡蓝色。结晶硫酸铜也与此相同,它在受热后,颜色由蓝绿色逐渐变成白色。

实验方法在白纸上绘出风景画的轮廓,用氯化钴饱和溶液涂成淡红色的天空,用硫酸铜饱和溶液涂成蓝绿色的草地。另外,可用颜料画上人物等。将风景画置于烛火上烘一下,淡红色的天即变成蓝色的天,蓝绿色的草地变成了白茫茫的雪地。

注意事项

氯化钴在水里的溶解度为10℃时46克、20℃时50.4克、30℃时53.5克。用饱和氯化钴溶液和饱和硫酸铜溶液画风景画时,最好反复几次,让其充分吸附溶液,这样颜色变将会变得更加明显。

(四)化学同心圆

实验用品200毫升烧杯、天平、玻棒。

0.1摩/升碘化钾溶液、硝酸铅晶体、琼脂。

实验原理白色的硝酸铅固体与胶冻内的碘化钾反应产生黄色的碘化铅,它并非一般的沉淀,也不是闪闪发亮的结晶,而是以Pb(NO3)2晶体为中心的黄色同心圆环。

2KI+Pb(NO3)22KNO3+PbI2↓

圆环的出现是因为硝酸铅固体与胶冻接触时,有少量Pb2+离子以相似的速度向四周扩散,遇到I-离子形成PbI2黄色圆环沉淀,继而又有少量Pb2+离子向四周扩散,而在较远处与I-离子反应又形成PbI2圆环。随着时间的继续,由近到远逐渐形成许多以硝酸铅为中心的黄色同心圆环。

实验方法

在一只500毫升的烧杯中加入100毫升水,煮沸。边搅拌边加入0.4克琼脂,加热到琼脂完全溶解即停止。再往烧杯内注入40毫升0.1摩/毫升的碘化钾溶液,用玻棒搅匀,让其冷却,此时溶液的高度不低于3厘米。琼脂溶液冷却后即凝结成透明的胶冻。这时在溶胶的中心位置上面轻轻地放一颗绿豆般大小的硝酸铅固体(注意只要放在胶冻的浮面上就可以了,不必把它压到胶冻里面去)。5~10分钟后,可看到以硝酸铅晶体为中心,形成许多黄色的同心圆环,非常醒目。

注意事项

做好本实验的关键在于胶冻内所含的琼脂量要合适。琼脂含量太多,Pb(NO3)2在胶冻内扩散得太慢,形成的环太密。如果琼脂含量太少,又使Pb(NO3)2扩散得太快,生成的环有点模糊。由于本实验中所用的琼脂只有0.4克,不易称准,如果试验效果不太理想,可适当增减琼脂的用量。

(五)化学细胞膜

实验用品培养皿、量筒。

亚铁氰化钾晶体(黄血盐)、5%的硫酸铜溶液。

实验原理当把亚铁氰化钾投入硫酸铜溶液中时,会发生下列反应:

K4\[Fe(CN)6\]+2CuSO4Cu2\[Fe(CN)6\]↓+2K2SO4

这层亚铁氰化铜薄膜是一种半透膜,它能让水分子自由地透过,但K+、CN-、Fe2+、Cu2+和SO2-4离子则不能透过。这样,硫酸铜溶液中的水分子不断进入薄膜内,使薄膜内产生很大的渗透力。当压力增大到一定程度时,这层薄膜就会胀破,于是亚铁氰化钾又会从薄膜内钻出来,与硫酸铜溶液反应,生成新的薄膜。这样反复下去,使这层亚铁氰化铜细胞膜不断长大。

实验方法在一只培养皿中加入5%的硫酸铜溶液20毫升。选两粒(赤豆般大小)亚铁氰化钾小晶体投入硫酸铜溶液中。3~5分钟以后,就可看到在亚铁氰化钾晶体与硫酸铜溶液的接触面上,生成了黄色油状透明的薄膜,这层囊状透明薄膜越长越大,颜色也略变深。4小时以后,在培养皿内生成了一个个褐色的细胞,漂浮在溶液中,犹如在显微镜下看到的一个个活细胞。

(六)化学种子

实验用品盛有20%硅酸钠溶液的水槽、硫酸铜6克、硫酸铁1克、氯化钙1克、硫酸锰1克、熟石膏4克。

实验原理

除碱金属的硅酸盐和硅酸铵能溶于水外,其余金属的硅酸盐都不溶于水,并且还呈现不同的形状和颜色。

实验方法用水把硫酸铜、硫酸铁、氯化钙、硫酸锰、熟石膏调和,捏成黄豆大小的一颗颗化学种子,晾干。把化学种子投入水槽内,使颗粒之间有一定距离。不久就可看到有的“种子”发芽,有的已生长,有的已枝繁叶茂了。

(七)趣味汽油

实验用品尖嘴玻璃管、酒精灯、有色塑料管、药棉。

汽油、肥皂液、甘油。

实验原理

汽油蒸气可以点燃。当汽油和空气混合后遇火会发生剧烈的燃烧并发出爆炸声。

实验方法

在长20厘米的尖嘴玻璃管外套一层有色的塑料管,管内放一段吸饱汽油的棉花球。把尖嘴管对着酒精灯火焰,向玻璃管的另一端吹气。当气从尖嘴管出来,遇火便燃烧起来。离开火焰继续燃烧。如果向玻璃管吹气力量稍大时,火焰可以离开尖嘴4~5厘米远,并呈现明亮的蓝色的火焰,十分好看。

这时把玻璃管尖端浸入滴有少量甘油的肥皂液。取出后,向玻璃管另一端吹气。当肥皂泡连串出现在空中时,用燃着的酒精棉球去点一个个的肥皂泡,便发出一连串轻微的爆炸声和火球,非常有趣。

(八)建造一座“水中花园”

实验用品

硅酸钠(NO2SIO3)、钴、铁、铜、镍和铅的氯化物,铝、铁、铜、镍的硫酸盐或者钴、铁、铜和镍的硝酸盐。

实验原理各种金属的颜色、密度,在硅酸钠溶液中的溶解度不同。

实验方法

将硅酸钠(Na2SiO3)溶于水中制成溶质质量分数为40%的水玻璃,轻轻将盐的晶粒,加入到水玻璃中(注意不能摇混)。你会看到五彩缤纷的“花”就慢慢地生长起来了。

(九)喷雾作画

实验用品

白纸、毛笔、喷雾器、木架、摁钉。

FeCl3溶液、硫氰化钾溶液、亚铁氰化钾浓溶液、铁氰化钾浓溶液、苯酚浓溶液。

实验原理

FeCl3溶液遇到硫氰化钾(KSCN)溶液显血红色,遇到亚铁氰化钾K4\[Fe(CN)6\]溶液显蓝色,遇到铁氰化钾K3\[Fe(CN)6\]溶液显绿色,遇苯酚显紫色。FeCl3溶液喷在白纸上显黄色。

实验方法

1.用毛笔分别蘸取硫氰化钾溶液、亚铁氰化钾浓溶液、铁氰化钾浓溶液、苯酚浓溶液在白纸上绘画。

2.把纸晾干,钉在木架上。

3.用装有FeCl3溶液的喷雾器在绘有图画的白纸上喷上FeCl3溶液。

(十)木器或竹器上刻花(字)法

实验用品

5%的稀硫酸、木器(或竹器)。

实验原理

稀硫酸在加热时成为浓硫酸,具有强烈的脱水性,使纤维素(C6H10O5)n失水而碳化,故呈现黑色或褐色。洗去多余的硫酸,在木(竹)器上就得到黑色或褐色的花或字。

实验方法用毛笔蘸取质量分数为5%的稀硫酸在木器(或竹器)上画花或写字。晾干后把木(竹)器放在小火上烘烤一段时间,用水洗净,在木(竹)器上就得到黑色或褐色的花样或字迹。

(十一)蛋白留痕

实验用品

鸡蛋、醋酸、稀硫酸铜。

实验原理醋酸溶解蛋壳后能少量溶入蛋白,鸡蛋白是由氨基酸组成的球蛋白,它在弱酸性条件中发生水解,生成多肽等物质,这些物质中的肽键遇Cu2+发生络合反应,呈现蓝色或者紫色。

实验方法

取一只鸡蛋,洗去表面的油污,擦干。用毛笔蘸取醋酸,在蛋壳上写字。等醋酸蒸发后,把鸡蛋放在稀硫酸铜溶液里煮熟,待蛋冷却后剥去蛋壳,鸡蛋白上留下了蓝色或紫色的清晰字迹,而外壳却不留任何痕迹。

(十二)检验含碘食盐成分中的碘

实验用品

试管、胶头滴管。

含碘食盐溶液、不加碘食盐溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉试液。

实验原理