中学化学实验装置组装.ppt

化学实验基本操作 一 1 内容一 实验装置的设计二 玻璃仪器的管理与维护三 玻璃装置的加工与实验装置制作 2 一 实验装置的设计 1 实验装置设计原则与实验装置有关的实验设计和改进 实验装置是实验的重要组成部分 从实验反应装置的简约性 安全性 绿色化 可重复操作等角度出发 设计和改进原来的实验装置 提高实验教学的质量 所以 中学化学实验装置的创新 改进应遵循一定的原则 3 围绕 课程标准 联系化学课本改进和设计化学实验装置必须符合 课程标准 的要求和化学课本的科学性 有助于突出重点 突破难点 力争装置简单 追求现象直观装置构造简单 易于制作 省工省料 仪器简单 操作就简便 实验现直观明显 有利于激发学生的学习兴趣 提高课堂教学效率 4 确保实验安全 防止环境污染中学化学涉及一些易燃易爆 腐蚀性强及有毒气体逸出的不安全实验 因此 改进和设计的实验装置必须性能稳定 安全可靠 用药量少 污染性小 提高实验趣味性 降低实验 学术性 现在的某些中学化学实验趣味性不够 学术化 倾向明显 操作繁琐 成功率低下 所以 中学化学实验装置的改进和设计应体现趣味性 并能产生新奇 生动的实验现象 这有利于发展学生的好奇心 调动学生学习的积极性 5 2 实验装置设计方法化学实验装置创新的总体方法是从实验教学的某种需要出发选定课题 确定主攻方向 再通过反复试验 直到攻克难关 通常采用的设计方法有 缺点列举法 希望点列举法 移植法 组合法等 缺点列举法缺点列举法是指通过发掘现有实验装置的缺陷 且一一列举 然后提出改进或革新的一种方法 用缺点列举法改进和设计实验装置 一般按下列步骤进行 6 A 确定课题可以是某个化学实验的整体 也可以是局部 B 根据掌握的信息 一列举缺点可从教具的外形 结构 材料角度 从理化性能角度 从实验方式 方法 教师演示和学生的观察角度等方面列举 C 找出造成缺点的原因D 提出克服缺点的各种方案E 对改进的方案进行评估 试验 完善 7 例如 铁在氧气里燃烧实验 现有装置存在如下缺点 铁丝不易被点燃 铁丝伸人氧气瓶中的时机不易把握 过早或过迟均影响实验的成功 铁丝伸人氧气瓶中后下插的速度不易把握 铁丝剧烈燃烧起来后 实验者难以观察到实验情况 燃烧的产物熔化后溅落下来常会炸裂瓶底 8 针对以上不足 可设计如下的改进方案 将铁丝被点燃的一端在融化的石蜡中浸一下 在集气瓶底部放一块圆形的潮湿海绵 把绕成螺旋状的细铁丝固定在湿海绵上实验装置如图1 9 希望点列举法人人都有美好的希望 发明者根据人们的希望进行创新 这就是希望点列举法 运用希望点列举法改进和设计化学实验装置 一般按下列步骤进行 确定课题 列出希望点 构思创新方案 对创新方案进行评估 试验 完善 10 例如 氢气还原氧化铜实验 现有装置存在的问题 必须排完试管里的空气再加热氧化铜 这一要求很难把握 只能凭经验操作 生成的高温铜要在氢气流中得到冷却 这样会使较多的氢气直接排人空气中 增加了不安全隐患和氢气的用量 于是列出如下的希望点 能够直观地显示反应前试管或玻璃管内的空气是否排完 能够把未反应的氢气收集起来 不直接排人空气中 氢气的用量较少 11 把粉末状的氧化铜换成烧黑的细铜丝 将试管换成已知容积的玻璃管且密闭使用 未反应的氢气用排水法收集在洗气瓶里 洗气瓶的短导气管与盛氧化铜的玻璃管相连 从洗气瓶长导气管中排出的水 用量筒来接收 装置见图3 实验时流人量筒的水体积等于玻璃管容积 则玻璃管里空气基本排完 可加热氧化铜 结束 夹住软胶管 高温的铜就能在充满氢气的封闭的玻璃管里得到冷却 这样改进 上述希望点达到 12 移植法移植法是将某一事物的原理 方法 结构 材料或用途等移植到另一事物中 从而创造出新产品的创新方法 运用移植法改进和设计化学实验装置 一般按下列步骤进行确定课题 研究范例 将范例中的原理 方法 结构 材料 用途等移植到课题实验中 对提出的研制方案进行评估 试验 完善 例如 白磷燃烧前后质量测定 实验中 引燃白磷的方法既麻烦 又使锥形瓶在两次称量之间敞口了一会儿 极易造成瓶内外气体发生流通 瓶内物质的质量发生变化 从而影响实验结果的准确性 如果不打开锥形瓶的塞子就引燃白磷 不就提高了实验的成功率吗通过分析 构思 可把凸透镜移植到该实验中 用凸透镜聚光 太阳光或红外灯泡光均可引燃瓶内的白磷 13 组合法组合法就是将相同或不相同的事物 按某种关联因素经适当的组合而构成另一种新装置的创新法 运用组合法改进和设计化学实验装置 必须注意 组合不是简单的相加或叠加 它需要把已有实验装置的意图 功能 技术和工艺等进行合理 巧妙地组合 从而在科学的基础上创造出新的实验装置 14 如 在 一氧化碳还原氧化铜实验 中将盛有氧化铜的玻璃管与盛有石灰水的洗气瓶 瓶内的短导气管加长了一些以使二氧化碳能被石灰水充分吸收相 连接 这样组合 就把检验和吸收二氧化碳的装置跟收集尾气 用排石灰水法 的装置巧妙地融为一体 从而简化了装置见图6 15 如果将有关氢氧化钠化学性质的几个实验组合成 化学多米诺实验 装置见图7 这样处理 不仅增加了实验的趣味性 而且有利于学生对不同的化学反应进行比较分析 归纳综合 16 几例实验装置的设计 量气装置浓硫酸的吸水性实验装置钠与水反应改进后的装置铜与浓硝酸的反应装置铜与稀硝酸的反应装置碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性的比较氯气的制备及性质联合实验 17 量气装置的设计在容量瓶的细小部分均匀的涂抹一层宽2cm融化的石蜡 先准确量取500mL水 用移液管加入2mL水 用小刀划1cm宽的记号 如此划到合适的 所需的体积 然后在通风柜内 在划痕处涂上一层氟化钙和浓硫酸的混合物 放置一天后 再在记号处涂一层白漆 晾干后 除去多于的石蜡 刻度就做好了 即为量气器 18 浓硫酸的吸水性实验 如图 安装好仪器后 在B处滴加3 4滴的浓H2SO4 在A处滴加2滴水 用酒精灯在A处加热片刻 可以看到A处的水变成水蒸气并充满V形侧泡反应管 停止加热后 管壁内挂满小水珠 静置约3 4min后 B处附近的小水珠消失而其他部位仍挂着小水珠 用手触摸B处 可以感到热 19 金属钠与水反应实验装置 实验步骤和操作在试管中 加入水至侧泡的中部 再加1滴酚酞试液 用胶头封住支管 把一小块米粒大的钠投入试管中 然后用肥皂液抹在其管口 观察到在钠游动的附近溶液颜色变红色 说明反应生成了NaOH 当试管口形成一个比较大的肥皂泡时 将点燃的火柴移近肥皂泡 能听到氢气清晰的爆鸣声 20 铜与浓硝酸的反应装置设计 21 铜与稀硝酸的反应装置设计 如图安装 将U型管一端锯短 先在干燥管内加入适量的NaoH溶液 胶塞B上扎有铜丝 打开活塞A 拨出胶塞C 从U型长端口加入稀硝酸 浸没胶塞B为止 使空气全部从导管排出 立即关闭活塞A 塞好胶塞C 此装置中 反应可重复进行多次 22 碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性的比较 反应式 实验步骤在试管底部加入固体NaHCO3 在试管的侧泡处加入固体Na2CO3 在小试管中盛约少量澄清石灰水 如上图 实验评价本装置将两个实验并入一个微型装置中 减少实验仪器和药品 操作前后连贯 实验简便快速 现象对比鲜明 23 氯气的制备及性质联合实验 缓缓推动注射器的活塞 将浓盐酸挤入青霉素瓶中 注意观察8号青霉素瓶中气泡的速度以控制浓盐酸的加入 至硬质吸管中的纸环有明显现象时 停止加入硫酸 各纸环的变化 1 3分钟 红色干花瓣不变色 红色鲜花瓣变黄色 湿润的淀粉 碘化钾试纸环变蓝 用溴化钠溶液湿润的滤纸环变黄 用硫酸亚铁铵溶液湿润的滤纸环变黄 24 二 玻璃仪器的管理维护 玻璃装置可能有磨口部分 带玻璃塞 橡胶塞 导管 带橡胶管或乳胶管 这些部分由于受一些化学物质的污染 常常会腐蚀 氧化 老化 致使玻璃塞不易打开 橡胶管或乳胶管老化 导管损坏等 1 成套玻璃装置应拆卸保存特别是橡胶管或乳胶管容易老化应拆卸分别保存 磨口玻璃塞也应清洗 拆卸保管或在磨口插入一张小纸片 25 2 玻璃仪器特殊清洗方法 用洗液洗涤对难洗净或者不宜用刷子刷洗的仪器 如移液管 刻度吸管 滴定管 容量瓶 可以根据污物的性质 选用适宜的洗涤液洗涤 先把仪器内的水沥掉 然后往仪器内加入少量洗液 再斜着缓缓转动 使仪器的内壁全部被洗液湿润 来回转动几次后 将洗液倒回原瓶回收 接着 似需先用自来水冲洗 最后用蒸馏水冲洗3次 26 洗涤液配方 配方1 强洗液重铬酸钾150g蒸馏水300ml浓硫酸3000ml配方2 将25gk2Cr2O7置于烧杯中 加50cm3水溶解 然后在不断搅拌下 慢慢加入450cm3浓硫酸 呈深褐色 具有强酸性 强氧化性 对有机物 油污等的去污能力特别强 配方3 此为中等强度洗液浓硫酸50 蒸馏水45 重铬酸钾5 27 有机物的洗涤方法有机物蒸发后残留的沉淀 可用有机溶剂或氢氧化钠煮沸的方法除去 28 玻璃上污斑的洗除玻璃上的除着的黄褐色铁锈斑点可用盐酸溶液洗除 有铅离子参加反应的玻璃装置可用醋酸洗除 盛过高锰酸钾溶液的器皿壁上附着的褐色斑点可用5 的硫酸亚铁溶液 10 的盐酸或0 5 的草酸进行洗涤 玻璃上的紫黑水污斑可用碳酸钠或氢氧化钠的溶液洗除 盛过硫化钡的器皿可用10 硒酸钠溶液浸洗 银盐污迹如氯化银 溴化银等可用硫代硫酸钠溶液洗涤 29 超声波清洗法 把需要清洗的仪器浸入超声波水浴中 调节超声波功率和时间 进行清洗 经过超声波处理的仪器过需要进行常规清洗 干燥 方可使用 30 三 玻璃装置加工与实验装置制作 目的任务1 制作玻璃导管 直导管 弯导管 玻璃棒2 制作滴管 四颗3 毛细管 一颗 长 20cm 4 橡胶塞打孔 根据需要选择胶塞并打孔5 组装仪器 二氧化碳 氧气等制取装置 31 制作方法1 玻璃管切割2 玻璃管两端熔光 用酒精喷灯3 加热玻璃管进行制作 用酒精喷灯4 煤油灯 32 酒精喷灯的使用及维护1 酒精喷灯的作用 对玻璃管加热 然后进行弯曲 拉制 熔烧操作等 2 酒精喷灯的构造 座式和挂式 酒精喷灯由灯管 预热管 空气调节器 预热盘 喷气孔 灯芯 酒精壶 盖子 探针等构成 33 34 3 酒精喷灯的使用方法 a 灯管内的酒精蒸气喷口直径为0 55毫米 容易被灰粒等堵塞 堵塞后就不能引燃 所以每次使用前要检查喷口 如发现堵塞 就应该用通针把喷口刺通 b 用漏斗把酒精倒入酒精壶 酒精的量不可超过罐内容积的80 约200毫升 将盖旋紧 避免漏气 然后把灯身倾斜70度 使灯管内的灯芯全部浸湿 以免灯芯烧焦 35 c 在预热盘内少量酒精 用火柴把酒精点燃 对灯管加热 此时要转动空气调节器把入气孔调到最小 待酒精气化 从喷口喷出时 引火碗内燃烧的火焰便可把喷出的酒精蒸气点燃 如不能点燃 也可用火柴来点燃 d 当喷口火焰点燃后 再调节空气量 使火焰达到所需的温度 在一般情况下 进入的空气越多 也就是氧气越多 火焰温度越高 e 熄灭喷灯 可用事先准备的废木板平压灯管上口 火焰即可熄灭 然后垫着布旋松螺旋盖 以免烫伤 使罐内温度较高的酒精蒸气逸出 36 4 酒精喷灯的工作原理 通过预热盘加热使预热管及酒精壶中的酒精汽化 壶内气压增大 内能增加 从喷气孔喷出 在燃烧管中有高压的蒸气喷出 带走周围的空气 使喷气孔附近形成负压状态 便从进风口吸入大量的空气 和酒精蒸气一起形成混合气体 由于氧气充足 燃烧充分 便得到了较高的温度 37 酒精灯和酒精喷灯燃烧火焰的比较 38 1 容器中酒精过多现象 点燃预热盘内的酒精后不久 喷气孔中有酒精喷出 原因 容器中酒精量超过了容器体积的2 3 维修 向预热盘内加水后 用湿布将火熄灭 然后慢慢倒出过量的酒精 5 酒精喷灯的常见故障及维修 39 2 漏气现象 喷灯的蒸气压力小 火力减弱 叫声弱小或断断续续 原因 螺母固定处不密封 注入孔螺母胶垫损坏 灯壶锈蚀或硬伤造成灯体有漏孔等 维修 可用肥皂水检查各接口处是否漏气 漏气处有气泡 或将喷灯倒置 看有无酒精溢出 来判定何处漏气 若喷壶上有裂纹 则该喷灯应当报废 不可再用 40 3 灯芯焦化现象 预热后喷灯不能自动起燃 点燃后火焰缩短且叫声小 甚至自动熄灭等 原因 由于酒精贮量不足或是酒精上升不顺利 造成灯芯中酒精量过少 使燃烧管温度过高而烧焦 维修 灯芯焦化严重的必须彻底更换 不严重的也应把焦化的一段剪掉 具体做法是 拧下大螺母 取下预热管 拉出棉线 将已焦黑的棉线剪去或重新更换 并把管内积炭刮去 垫些石棉线 照原样装好 41 4 喷嘴堵塞现象 预热后灯体温度很高 无叫声 无火焰喷出 使用过程中喷灯叫声突然降低或中止 原因 喷火嘴孔径小 常因锈蚀或异物落入而出故障 维修 熄灭酒精喷灯后 可以将灯壶倒置敲击使异物掉出 也可用所附探针疏通 锈蚀严重者应将喷灯嘴拆下彻底清洗 必须注意 经过预热