1、1从实验学化学化学是一门一实验为基础的自然科学。人们对科学规律的发现是通过对自然现象的反复观察，探究和验证逐步完成的。化学研究主要用的是实验方法，所以，学习化学也离不开实验。 ，掌握实验方法以及完成化学实验所必需的技能，是学好化学的关键。1 化学实验基本方法做好化学实验并保证实验的顺利进行和实验者的安全，要掌握一些基本的实验方法和操作技能。我们在初中曾经学习过一些基本的化学实验操作，如固体和液体药品的取用、物质的加热以及一些基本仪器的使用等。为了完成更多的实验，我们需要在原有的基础上进一步提高，还要进一步学习一些新的实验方法和基本操作。一、化学实验安全学习和研究化学经常要进行实验。无论是在化学
2、实验室还是在家中进行实验或探究活动，安全是顺利进行实验及避免伤害和事故的保障。为此，应注意以下问题：1遵守实验室规则。当你走进化学实验室时首先要认真阅读并牢记实验室的安全规则。2了解安全措施。了解危险化学药品在存放和使用时的注意事项，着火和烫伤的处理、化学灼伤的处理、如何防止中毒、意外事故的紧急处理方法，以及灭火器材煤气、电闸等的位置和使用方法、报警电话等。3掌握正确的操作方法。包括仪器和药品的使用、加热、气体收集等。4重视并逐步熟悉污染物和废弃物的处理方法。包括有害气体、废液、固体废弃物（如破损玻璃、反应后剩余的金属等）的处理。图 1-1 些常用危险化学品的标志常用危险化学品的分类第1类 爆
3、炸品第2类 压缩气体和 液化气体第3类 易燃液体第4类 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品第5类 氧化剂和有机过氧化物第6类 有毒品第7类 放射性物品第8类 腐蚀品2思考与交流根据你做化学实验和探究活动的经验，想一想在进行化学实验和探究时应注意哪些安全问题。将注意事项写在不同的卡片上，与小组同学讨论，并归类总结，在班上交流。选择使你留下深刻印象的事故作为例子，分析引发安全事故的主要原因。你认为主要的教训是什么？二、混合物的分离和提纯思考与交流你知道沙里淘金吗？淘金者是利用什么性质和方法将金子从沙里分出来的？如果有铁屑和沙的混合物，你能用哪些方法将铁屑分离出来？自然界中的物质绝人多数以混合物的形式
4、仔。单纯的混合虽然不会改变其中某组分的性质，但对于研究其中某物质的性质或将其应用于生产和生活中时，就会受到影响。例如，由于猝然中含有泥土和一些其他化学物质，使我们不但无法观察到食盐晶莹剔透的外观，而且也不能将其作为调味品来使用。又如，饮用水中混入有异味的杂质后不仪影响口感，也不能达到卫生标准。在生产中，某些技术的实现也要求使用纯净的材料，如计算机芯片就要求使用高纯度的单晶硅等。所以，从化学学科本身以及社会生活和生产的需要考虑，混合物的分离和提纯是非常必要的。为此，研究出了许多分离和提纯物质的方法，用于实验研究和生产。在化工生产中已形成了多种有效的分离技术，并发展成为专用的过程和设备。学与问分离
5、和提纯物质就是要除掉杂质。化学上所指的杂质都是有害和无价值的吗？你怎样看待这个问题？能举出一些例子吗？I过滤和蒸发实验 1-1粗盐的提纯（1）用海水、盐井水，盐湖水直接制盐，只能得到租盐其中含有较多的杂质，如不溶性的泥沙，可溶性的氯化钙、氯化镁以及一些硫酸盐等。下面我们先利用初中学过的方法来提纯组盐。（2）操作步骤（请写出具体操作方法及现象）：步 骤 现 象1溶解：（称取约4g 粗盐加到约12 ml 水中）2过滤：3蒸发： （3）思考：你认为通过上述操作得到的是比较纯的氯化钠吗？可能还有什么杂质没有除去？用什么方法可以检验出它们呢？3一些可溶性物质住水溶液中以离子的形式存在，如 NaCl 在水
6、溶液中以 Na+和 Cl-的形式存在。我们可以通过检验溶液中的离于来确定某些物质的成分。下面我们利用化学办法来检验实验 1-1得到的盐中是否含有 SO42-。实验 1-2取实验 1-1得到的盐约 0.5g 放入试管中，向试管中加入约 2 m 水配成溶液先滴入几滴稀盐酸使溶液酸化，然后向试管中滴入几滴 BaCl2（氯化钡）溶液。观察现象。在溶液中解离能产生 SO42-的化合物与 BaCl2 溶液反应，生成不溶于稀盐酸白色 BaSO4（硫酸钡）沉淀。利用这一反应可以检验硫酸和可溶性硫酸盐。例如，Na 2SO4 溶液与 BaCl2 溶液反应的化学方程式为：Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2Na
7、Cl实验 1-2表明，经过溶解、过滤和蒸发操作得到的盐中仍然含有可溶性杂质硫酸盐。实际上，除硫酸盐外，还含有氯化钙、氯化镁等其他可溶性杂质所以，实验 1-1除去的只是不溶下水的杂质，并没有得到较纯的食盐。对于可溶性杂质中的盐类，可以利用化学方法检验出，而且可以用化学方法除去。实际的粗盐提纯过程，就是将不溶性杂质过滤后再进一步除去可性杂质。思考与交流（1）如果要除去粗盐中含有的可溶性杂质 CaCl2、MgCl 2 及一些硫酸盐，按下表所示顺序，应加入什么试剂？可参考资料卡片中相应物质的溶解性。杂 质 加入的试剂 化学方程式硫酸盐CaCl2MgCl2（2）加入你选择的试刺除掉杂质后，有没有引入其他
8、离子？想一想可用什么方法再把它们除去？在实际进行方案设计时，除要考虑所加试剂外，还要考虑加入试剂的先后顺序，试剂用量，以及试剂过量后如何处理等。2蒸馏和萃取从混合物中分离和提纯某些物质，除了可用过滤，蒸发等方法外对于液态混合物，还可以利用混合物中各组分的沸点不同，用蒸馏的办法除去易在检验试样溶液中是否含有某种物质时，每次应取少量进行检验，不能将检验试剂一次加入全部待检验试祥或配好的试样溶液中。想一想。为什么？4挥发、难挥发或不挥发的杂质。例如，实验室通过蒸馏的方法除去自来水中含有的 Cl-等杂质制取蒸馏水。实验室制取蒸馏水常用的装置如图 1-4 所示。实验 1-3实验 现象1.在试管中加入少量
9、自来水，滴入几滴AgNO3溶液和几滴稀硝酸。2.在烧杯中加入约 1/3 体积的自来水，再加入几粒沸石（或碎瓷片）,按图 14 连接好装置，向冷凝管中通入冷却水。加热烧瓶，弃去开始馏出的部分液体，用锥形瓶收集约10ml 液体，停止加热。3.取少量蒸馏出的液体加入试管中，然后加入几滴 AgNO3溶液和几滴稀硝酸。（得到的液体中有 Cl-吗？）有些能源比较丰富而淡水短缺的国家，常利川蒸馏法大规模地将海水淡化为引用水，但这种办法的成本很高。寻找淡化海水的其他办法是化学研究和应用中的重要课题之一。此外还可以利用物质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一中溶剂把物质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来，这
10、种方法叫做荤取。将萃取后的两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。分液常要使用分液漏斗（如图 1-6） 。萃取在天然香料、药物的提取及核燃料的处理等技术中得到了广泛的应用。实验 1-4（l）用量筒量取 10 mL 碘的饱和水溶液倒入分液漏斗，然后再注入 4 mL 四氯化碳（一种有机溶剂，与水互不相溶，密度比水大） ，盖好玻璃塞。（2）用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，把分液漏斗倒转过来振荡，使两种液体充5分接触（如图 1-7） ；振荡后打开活塞，使漏斗内气体放出。（3）将分液漏斗放在铁架台上，静置（如图 1-8） 。（4）侍液体分层后，将分液漏斗颈上的玻璃塞打开，或使塞上的凹槽（或小孔
11、）对准漏斗上的小孔，再将分液漏斗下面的活塞拧开，使下层液体慢慢沿烧杯壁流下（如图 1-9） 。图 1-7 倒转分液漏斗时，应关闭玻璃塞和活塞我们学习了混合物的分离和提纯，如过滤、蒸发、蒸馏和萃取，以及离子（如 SO42-）检验的化学方法。在化学实验及科学研究中，还有许多分离和提纯的办法，如分馏等。此外，利用物质的特殊性质来分离和检验物质的方法也很多，如用试纸对血糖和尿糖的监测、农产品残余农药的快速检测、大气中污染物的测定，以及法医常用的 DNA 测序等，应用已十分广泛。化学疗法和技术的应用是我们在探索物质世界奥秘时有力的助手，并能给我们带来无穷的乐趣。习题1下列各组混合物中，能用分液漏斗进行分
12、离的是（ ） A、酒精和水 B、碘和四氯化碳C、水和四氯化碳 D、汽油和植物油2在汽车加油站见到的油罐车上，所贴的危险化学品标志是（ ）3下列操作中不正确的是（ ） A、过滤时，玻璃棒与三层滤纸的一边接触B、过滤时，漏斗下端紧贴烧杯内壁6C、加热试管内物质时，试管底部与酒精灯灯芯接触D、向试管中滴加液体时，胶头滴管紧贴试管内壁4列举生活中混合物分离和提纯的例子5如果不慎将油汤洒倒衣服上，可以用什么方法除去？说明你依据的原理6碳酸盐能与盐酸反应生成二氧化碳，利用这一性质可以检验 CO32-。设计实验检验家中的纯碱（或碎大理石）中是否含有 CO32-；找一些碎的陶瓷片或玻璃片，洗净并晾干后，检验它
13、们中是否含有 CO32-。7某混合物中可能含有可溶性硫酸盐、碳酸盐及硝酸盐，为了检验其中是否含有硫酸盐，某同学取少量混合物溶于水后，向其中加入氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成。并由此得出该混合物中含有硫酸盐的结论。你认为这一结论可靠吗？为什么？应该怎样检验？（提示：碳酸盐能溶于稀硝酸和稀盐酸。 ）2 化学计量在实验中的应用在化学实验室做实验时，取用的药品无论是单质还是化合物都是可以用器具称量的。而物质间发生的化学反应是原子、离子或分子之间按一定的数目关系行的，对此，不仅我们用肉眼直接观察不到，也难以称量。那么，可称量物质与原子、质子或分子之间有联系呢？能否用一定数目的粒子集合体来计量他们之间的关
14、系呢？为此，国际科学界建议采用“物质的量”将一定数目的原子、离子或分子等微观粒子与可称量物质联系起来。一、物质的量的单位摩尔在日常生活、生产和科学研究中，人们常常根据不同需要使用不同的计量单位。例如，用米、厘米等来计量长度；用千克、毫克等来计量质量；等等。同样，人们用摩尔作为计量原子、离子或分子等微观粒子的“物质的量”的单位。物质的量是一个物理量，它表示含有一定数目粒子的集合体，符号为 n。物质的量的单位为摩尔，简称摩，符号为 mol。国际上规定I mol 粒子集体所含的粒子数与 0.012 kg12C 中所含的碳原子数相同，约为 6. 021023。把 l mol 任何粒子的粒子数叫做阿伏加
15、德罗常数，符号为 NA，通常用 6. 021023mol-1 表示。物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（N）之间存在着下述关系：N=N/NA作为物质的量的单位，mol 可以计量所有的微观粒子（包括原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等） ，如1molFe、lmolO 2、lmolNa +、 lmolSO42-等。l mol 不同物质中所含粒子数是相同的，但由于不同粒子的质量不同，1mol 不同物7质的质量也不同。例如，ImolH2O 和 lmolAl 所含的粒子数都是 6. 021023，但他们的质量不同（如图 1-11）1molH2O 的质量是 18g，约含有 6. 021023 个水分
16、子； 0.5molH2O 的质量是 18g，约含有 3.011023 个水分子； 1molAl 的质量是 27g，约含有 6. 021023 个铝分子； 2molH2O 的质量是 54g，约含有 1.2041024 个铝分子；1mol 任何粒子集合体都含有个粒子；而 1mol 任何粒子或物质的质量以克为单位时，其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量。摩尔质量的符号为 M，常用单位为 g/mol（或 gmol-1） 。例如：Mg 的摩尔质量为 24g/mol；KCl 的摩尔质量为 74.5g/mol；SO2 的摩尔质量为 64g/mol；CO
17、32-的摩尔质量为 60g/mol；8物质的量（n） 、质量（m）和摩尔质量（ M）之间存在着下述关系n=m/M学与问24.5gH2SO4 的物质的量是多少？1.50molNa 2CO3 的质量是多少？二、气体摩尔体积在科学研究或实际生产中，涉及到气体物质时，测量体积往往比称量质量更方便。所以，一般都是计量体积，而不是称量质量。那么，气体体积与物质的量、物质的质量之间有什么关系呢？科学探究1.（1）根据图 1-14 所示的电解水原理进行实验，观察不同时间试管内气体体积的变化。生成的O2 和 H2 的体积比各约为多少？（2）假设电解了 1.8gH2O，根据电解水的化学方程式计算生成 O2 和 H
18、2 的质量。根据 O2 和 H2 的摩尔质量，计算物质的量，并通过下表进行比较。质量 物质的量 O2 和 H2 的物质的量之比O2H2根据实验现象和推算能否初步得出下列结论：在相同温度和压强下，1molO 2 和 H2 的体积相同。2.下表列出了 0、101kPa（标准状况）时 O2 和 H2 的密度，请计算出 1molO2 和 H2 的体积。密度/gL -1l mol 物质的体积O2 1. 429H2 0.089 9下表列出了 20时集中固体和液体的密度，请计算出 1mol 这几种物质的体积。密度/gcm -3l mol 物质的体积Fe 7.869Al 2.70H2O 0.998H2SO4
19、1.83根据上面两表数据及计算结果讨论，在相同条件下，1molO 2 和 H2 的体积是否相同？1mol 固体和液体的体积是否相同？你还能得出什么结论？我们知道，物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离这三个因素。Lmol 任何物质的粒子数目都是相同的，即为 6. 021023。因此，在粒子数目相同的情况下，物质体积的大小就主要取决于构成物质的粒子的大小和粒子之间的距离。1mol 不用的固态物质或液态物质含有的粒子数相同，而粒子之间的距离是非常小的，这就使得固态物质或液态物质的体积主要决定于粒子的大小。但因为粒子大小是不相同的，所以，1mol 不同德固态物质或液态
20、物质的体积是不相同的。对于气体来说，粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径，所以，当粒子数相同时，气体体积主要决定于气体粒子之间的距离。而在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离都可以看成是相等的，因此，粒子束相同的任何气体都具有相同的体积。这一规律在 19 世纪就已经被发现了。我们也可以说，在相同的温度和压强下，相同体积的人和气体都含有相同数目的粒子。单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为 Vm，常用的单位有 L/mol（或Lmol-1）和 m3/mol（或 m3mol-1） 。Vm=V/n气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。例如，0、101kPa
21、（标准状况）的条件下，气体摩尔体积约为 224L/mol ；在 25、101kPa（标准状况）的条件下，气体摩尔体积约为 24.5L/mol.三、物质的量在化学实验中的应用在化学实验中经常要用到溶液, 我们有时用溶质的质量分数来表示 溶液的组成,为了操作方便,一般 取用溶液时并不是称量它的质量, 而是量取它的体积。在化学反应中，反应物与生成物之间的比例关系是由化学 方程式中的化学计量数所决定的。如果知道一定体积的溶液中溶质的物质的量，对于计算化学反应中各物质之间量的关系是非常便利的，对于生产和科学研究也有重要意义。我们使用物质的量浓度这个物理量，来表示单位体积溶液所含溶质 B 的物质的量，也成
22、为 B 的物质的量浓度，符号为 cB。物质的量浓度可表示为：cB=nB/V物质的量浓度常用的单位为 mol/L（或 molL-1） 。如果 1L 溶液中含有 1mol 溶质，这种溶液中溶质的物质的量浓度就是 1mol/L。我们知道了物质的量与质量的关系，以及用物质的量和溶液体积来表示溶液的组成，就可以在实10验室配制一定物质的量浓度的溶液了。例配制 500mL0.1mol/LNaOH 溶液需要 NaOH 的质量是多少？n（NaOH）=c（NaOH ）VNaOH（aq）=0.1mol/L0.5L=0.05mol0.05molNaOH 的质量为：m（NaOH）=n（NaOH）M（NaOH）=0.0
23、5mol40g/mol=2g在实验室，我们可以直接用固体和液体试剂来配置一定物质的量浓度的溶液。如果要求比较精确，就需要使用溶积精确的一起，如容量瓶。容量瓶有不同的规格，常用的有 100mL、250mL、500mL 和 1000mL。实验 1-5配制 100mL1.00mol/LNaCl 溶液。（1）计算需要 NaCl 固体的质量: g；（2）根据计算结果，称量 NaCl 固体；（3）将称好的 NaCl 固体放入烧杯中，用适量蒸馏水溶解。（4）将烧杯中的溶液注入容量瓶（如图 1-18），并用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁 23 次，洗涤液也都注入容量瓶。轻轻晃动容量瓶，使溶液混合均匀。（5）将蒸馏水注入容量瓶，液面离容量瓶颈刻度线下 12cm 时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至液面与刻度线相切。盖好瓶塞，反复上下颠倒，摇匀。学与问
