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第9章 化学实验操作方法和技能的提高(2)

在练习画零件图的基础上,可练习画由零件组合的简单装置图。如粗盐提纯实验中的“过滤”装置图。以后加强这方面的练习,绘实验装置图的基本功就会比较扎实。

总而言之,实验基本操作是化学教学不可分割的一个重要组成部分,必须重视,应该以各种途径,用各种方法尽可能让学生掌握好。

中学化学实验中常见的错误

化学实验看似简单而有趣,但真正操作时则往往会出现这样或那样的错误,这些错误将对实验结果产生很大的影响。现在就化学实验中学生常犯的错误做以下归纳:

1.基本操作上的错误

(1)调节天平平衡前,未将游码先移至零位置,导致天平称量不准;直接把如NaOH之类的固体物质直接放在称量盘中,导致称量盘被腐蚀。

(2)取用固体药品时,用手而未用镊子夹取颗粒状固体药品。取用粉末状药品时,没有用纸条把药品送入试管底部,而直接从试管口倒入,结果使药品沾附在试管口的管壁上。

(3)关于液体药剂,倾倒时标签没有对着手心,试剂瓶塞没有倒放在桌子上;量取时,超过试管的1/3,导致振荡试管时液体溅出;加热试管时,未将试管夹夹在离管口1/3处;给试管加热完毕,未待试管冷却就立即用冷水冲洗试管,导致试管骤冷破裂。在给试管内滴加液体时,滴管插入试管内,造成药剂污染。

(4)实验结束时,把反应剩余的药品倒入原试剂瓶中或随意丢弃,造成药品污染和药品浪费;且未将所用玻璃器皿洗干净,桌面也没有整理好,影响下一节课的实验。

(5)保存试剂时,未按照试剂的要求存放,如浓硝酸、浓氨水等物质没有及时密封避光保存,从而使试剂药品失效。

2.实验设计上的错误

(1)试验氨的溶解性时,用湿的试管收集;检验试管或集气瓶是否充满氨气时,红色石蕊试纸没有用水润湿。

(2)在进行可燃性气体(如H2、CO、CH4)点燃前,未进行验纯,贸然点火,出现爆炸。

(3)制取CO2时,错用硫酸和碳酸钙反应,导致反应很快停止,无法收集到CO2气体。错用浓HCl,使产生的CO2气体不纯,影响实验效果。

(4)做中和滴定实验时,将锥形瓶用蒸馏水洗了后又用待测试液洗,使待测溶液的实际用量大于用移液管所取的量,使所消耗的标准溶液的量增多,造成误差。

3.表述实验现象时的错误

(1)表述不完全。表述实验现象时,应把整个反应过程中出现的各种现象完整有序的表述出来,而学生却往往只描述反应的最后现象,而忽视反应过程中的重要现象。比如向碱液中滴入石蕊试液后,再向其中滴入HCl,学生只简单地描述为“先变蓝,后变红”,应该描述为“先变蓝后,滴加HCl,蓝色逐渐变为紫色,最后变为红色”。在做氢气在氯气中燃烧的实验时,学生一般只观察到“产生苍白色火焰”,而忽略了反应过程中产生的大量的热。

(2)用结论代替实验现象。表述实验现象时,常常把产生这种现象的原因错误地表述为实验现象。如将锌与稀硫酸的反应现象错误描述为“有氢气产生”,正确描述应为“锌粒不断溶解,并不断有气泡放出”,产生氢气是结论。

(3)把性质表述成实验现象。物质的性质并不一定全都观察的到,而学生在描述实验现象时却经常把未观察到的物质性质也表述出来。比如在制H2时,学生错误地描述为“放出一种无色比空气轻的气体”,“比空气轻”并不能在实验中观察到,正确的描述应为“放出一种无色无味的气体”。

(4)错把反应条件表述成实验现象。化学反应一般在一定的条件下才能进行,但是学生却经常把反应条件写成了实验现象。如把点燃表述为燃烧,“点燃”是反应条件,而“燃烧”才是反应现象。

(5)夹带生成物名称。生成物的名称出现在实验现象的描述中也是常见的错误,因为生成物名称是要通过实验现象,经过分析、推断才能得出的。在氢气还原氧化铜的实验中,不应描述为“黑色的氧化铜变成红色的铜,同时试管中有水生成。”而应描述为“黑色的氧化铜逐渐变成红色物质,同时试管口内壁出现无色液珠。”

(6)概念不清。化学概念有其特定的内涵,概念不同,其含义也不同。如用“通入”时适于描述气体,“滴入”适于描述液体,“加入”适于描述固体,而学生却经常将此混用。又例如“发光”与“火焰”的混用。“发光”是指固体微粒被灼烧的结果,点燃镁带时,可以描述为发出“耀眼白光”;“火焰”是气体燃烧时的伴生现象,硫在氧气中燃烧时,描述为“明亮的蓝紫色火焰”。

化学实验操作口诀

做实验,莫嫌烦,操作要领记心间。

酒精灯,点燃前,灯芯焦茄必须剪,

添酒精,切忌满,对灯点火最危险,

用完后,帽灭焰,连扣两次最安全,

切不可,嘴吹灯,越吹越旺更易燃。

小试管,使用前,洗净干燥无水点,

加液体,勿淌涎,虎口直接对标签,

盖朝上,勿倒放,三分之一加液量。

三指握,二指蜷,紧握试管最上沿。

肘不动,腕子旋,上下振荡液易溅。

加固体,纸槽传,送到试管最底边。

欲加热,先全面,外焰再对加热点,

液瀑沸,往外窜,管口切勿对人面。

滴定管,使用前,洗涤洁净加酸碱,

查密封,试开关,酸碱左右夹两边,

看凹面,视要平,溶液变色到终点。

配浓度,要熟练,五个过程不可减,

先计算,后量取,溶洗定容防外溅。

移液管,食指按,少取精量最简便。

称固体,用天平,使用之前要平衡,

左盘物,右盘码,砝码不要用手拿,

衬上纸,或器皿,药品不要放盘里。

嗅气味,用手扇,瓶口切勿对鼻尖。

分离法,有五种,过蒸析萃与结昌。

过滤时,要注意,一角二低三紧靠,

沉淀物,须洗涤,三次之后要干燥。

按规范,来操作,安全第一最重要。

重视化学实验中的细微末节

化学实验中的细微末节很容易被忽视,从而导致实验效果不佳,甚至失败,因此应当引起重视。

(1)塞入少量的棉花

在制取乙炔时,由于碳化钙和水反应激烈,并产生泡沫,为防止实验中产生的泡沫涌入导气管,故要在导气管口附近塞入少量棉花(图6)。收集氨气时,在试管口附近也要塞入少量棉花,以防止氨气与空气对流,这样能缩短收集的时间(图7)。

图6图7图8图9

(2)加入少量的瓷片或玻璃片

制取乙烯或石油的分馏实验,要加热,加热反应物时,常由于沸腾剧烈而发生爆沸。为了防止爆沸,要加入少量的瓷片或玻璃片(图8、9)。

(3)在集气瓶的瓶底铺一薄层细砂或注入少量水细铁丝在氧气中燃烧时,由于是放热反应,为防止熔化物溅落到瓶底,而炸裂瓶底,故在实验前要装入少量水或铺一薄层细砂。

(4)多余气体的吸收装置

做有害气体的实验完毕时,多余的气体应有吸收装置。例如制取氯气,多余的氯气应该用氢氧化钠溶液吸收。再比如制取氯化氢时,余下的氯化氢可用水吸收。由于二者的溶解速度差异很大,故前者用图10,后者用图11。

图10图11

附:化学实验基本操作拾遗

化学实验基本操作,初中教材尚有诸多介绍。然而在具体的实验中,还不免遇到一些新问题,为此拟作一补充,以解不明之惑。

夏季气温较高,用手掌贴紧烧瓶或试管壁进行气密性检查效果欠佳时,改用酒精灯火焰微热烧瓶或试管,其他操作不变。

装有长颈漏斗装置的气密性检查,应先由长颈漏斗向发生器容器内注入少量清水,使漏斗颈口处于水面以下,然后再进行。

盛于试管的固体药品为便于加热,应一手持试管另一手轻轻拍打试管底部,即可使药品倾斜地斜铺于管底。

用试管夹夹持试管时,试管夹务必经试管底部向上移动(试管夹若经试管口向下移动,管内药品则有可能受污染)。

振荡溶液应用拇指、食指和中指拿住试管中上部,经手腕运动使管内液体发生振荡。

搅拌溶液所用玻璃棒的长度,以玻璃棒斜放在烧杯中,留在烧杯外的部分约为玻璃棒全长的1/3为宜,过长易使容器翻倒。

搅拌溶液应用拇、食、中三指捏住玻璃棒一端,用手腕力量以顺时针方向做圆周运动,且避免棒与烧杯底、壁相碰。

过滤时所用漏斗的角度有误差(不是恰好60°),则应先把需折滤纸展开放入漏斗,再沿漏斗内壁内旋或外旋滤纸,直至两者角度完全吻合。

纸漏斗贴合于漏斗内壁前,可先将折迭好的滤纸的外上角剪去一小块,则可有利两者的密合。

过滤含有多量固体颗粒的液体时,应在液体中固体颗粒部分下沉后,先将上层清液倒入过滤器,待液体全部过滤完毕后再把杯底部的沉淀物全部转移入过滤器,用水冲洗。这样可避免滤纸维空隙被堵,导致过滤受阻之误。

化学实验中多用的水

在化学实验中水是用途最广泛的溶剂,且具有良好的溶解性能。它在化学实验中的作用是任何物质都无法比拟的。

1.水封:在中学化学实验中,白磷、液溴需要水封,少量白磷放入盛有冷水的广口瓶中保存,通过水的覆盖,既可隔绝空气防止白磷蒸气逸出,又可使其保持在燃点之下;液溴极易挥发,有剧毒,它在水中溶解度较小,比水重,所以亦可进行水封减少其挥发。

2.水浴:酚醛树脂的制备、纤维素的水解需用沸水浴;硝基苯的制备(50℃~60℃)、乙酸乙酯的水解(70℃~80℃)、硝酸钾溶解度的测定(室温~100℃)需用温度计来控制温度;银镜反应需用温水浴加热即可。

3.水集:排水集气法可以收集难溶或不溶于水的气体,中学阶段有O2,H2,C2H4,C2H2,CH4,NO。有些气体在水中有一定溶解度,但可以在水中加入某物质降低其溶解度,如:可用排饱和食盐水法收集氯气。

4.水洗:用水洗的方法可除去某些难溶气体中的易溶杂质,如除去NO气体中的NO2杂质。

5.物质鉴别剂:可利用一些物质在水中溶解度或密度的不同进行物质鉴别,如:苯、乙醇、溴乙烷三瓶未有标签的无色液体,用水鉴别时浮在水上的是苯,溶在水中的是乙醇,沉于水下的是溴乙烷。

6.查漏:气体发生装置连好后,可用水检查其是否漏气。

7.催化剂:活泼的金属Mg与I2作用,通常情况下反应速度极慢,如果向反应混合物中滴入几滴水,则反应速度大大加快,同时并伴有大量热能放出,此热能使固体碘升华。

除此之外,水还可作尾气吸收剂、反应氧化剂等等。

实验教学中意外情况的处理五法

实验教学中,常会碰到一些意外情况,如学生的突然提问、漏带某一器具或药品、演示操作失误等等。教师遇到这些意外情况,能否灵活、机智地作巧妙的处理,涉及到能不能顺利完成教学任务,达到预期的教学目的。下面介绍了几个实验教学中遇到意外情况的处理方法和实例。

一、深化法

在讲过盐类水解的利用,学生初步明白,泡沫灭火器的灭火原理后,带领学生在旷地上燃起一堆柴火,作实地灭火操作。正在操作的过程中,突然有学生发问:“是否一定要用Al2(SO4)3和NaHCO3溶液混合,才能灭火?”教师表扬这个学生肯动脑筋,问题提得好,并答应待看完灭火操作后回教室再作进一步探讨。回到教室,教师提出四个问题:①泡沫灭火器为什么能灭火?

②哪些阳离子和阴离子相遇水解后能产生二氧化碳气体?

③用Al2(SO4)3与NaHCO3混合液灭火,优点何在?

④用Na2CO3溶液代替NaHCO3溶液是否合适?

通过讨论,学生对水解的知识,泡沫灭火器的灭火原理理解更深,记得更牢。提问的学生,因他提出的问题得到重视,而增强了学习化学的积极性。

二、转化法

一位九年级化学教师在讲授浓硫酸的稀释方法,作演示实验时,由于紧张,错将蒸馏水倒入盛浓硫酸的烧杯中,当学生感到惊讶,并有人叫喊时,操作已在进行中,施教者也顿时醒悟到操作顺序反了。怎么办?他灵机一动,一面继续操作,一面对学生说:“请同学们仔细观察实验现象。”待学生看到烧杯中的液体沸腾,且有些液体溅出烧杯外时,即停止操作。并问:“同学们,稀释浓硫酸时,能不能把水倒入浓硫酸中?为什么?能否说出稀释浓硫酸的正确操作步骤是什么?”

由于施教者的巧妙处理,居然收到意想不到的教学效果。

三、讨论法

一位老教师演示“氨的喷泉实验”,学生和听课者都全神贯注等待喷泉的产生,谁知怎么也喷不出来。难道这一堂课就这样砸了?这位教师没有慌张,他从容地说:“这次喷泉实验没有成功,我们再进行第二次实验。”他接着用另一瓶氨气重复上述操作,终于形成了美丽的红色喷泉。学生和听课者脸上都露出了满意的微笑。接着教师又组织学生分析:第一次操作不能形成喷泉的原因在哪里?要使喷泉实验成功,特别要注意那几个操作?讨论非常热烈,效果亦很好。

第一次操作失败,是偶然因素呢,还是故意设置悬念,用作对比,没有深究。不过听课者一致认为这堂课的教学效果挺不错。第二个实验的成功给我们启迪,每次作演示实验准备时,不妨多准备一份易损仪器或药品,一旦实验失败可作及时补救。

四、搁置法

教师演示“苯的硝化反应”,药器添加、仪器组装就绪,正准备加热时,发现未带火柴!看台下,全班学生都专注地看着操作,心里很急。怎么办,让学生坐等去拿火柴吗?不能,灵机一动,对学生说:“同学们,在我们进行实验之前,请大家再仔细看一下课文中关于苯的硝化反应实验的操作步骤,注意事项和可观察到的实验现象。”就在学生看书的间隙,请后排的一位学生迅速取回火柴,使教师巧妙地摆脱了困境。

五、存疑法

在演示并阐述部分难溶物的清除方法时,一个学生突然发问:“染上蓝墨水或碳素墨水后,怎样消除?”当时,教师记得处理墨水迹的方法曾看到过,但一时说不确切,就诚恳地对学生说:“很抱歉,现在不能作出确切的回答,待我课后查阅资料后再回答你们。”这得到了学生的谅解,教学计划也仍能顺利地完成。

欲对实验教学中出规的意外情况作出巧妙处理,最根本的还在于施教者在课前能深入钻研教材,认真准备实验,周密思考可能发生的意外情况及预防措施。

正确处理失败的实验

在中学阶段,化学教材中所安排的学生实验和演示实验,都是根据学校的培养目标和中学化学教学任务精选而成的。只要学生和教师按课本所要求的去做,就会得到预期的结果。这样,学生在中学阶段所做的实验和所看到的演示实验,大多是成功的,经受失败考验的机会不多。但这种没有经受过失败或错误的教训而直接从顺利中获得的知识,是比较肤浅和脆弱的。事实上,学生们将来所从事的科学实验中,失败的次数将大大超过成功的次数。所以,在中学的实验教学中,加强如何正确处理失败实验的教学,是十分必要的。

当然,我们不能故意让学生实验失败,或者不严格要求,等出了差错再进行教学,也不是说教师的演示实验可不作充分准备,失败了也没关系,而是指一旦实验中产生了失误或失败,就不要轻易放过,要看成是难得的机会,加以正确处理,使实验者本人乃至全班学生得到更多的教益,“使坏事变好事”。