高中化学竞赛 【第十八讲 实验化学】 河南省太康县第一高级中学----乔纯杰.

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1 高中化学竞赛 【第十八讲 实验化学】 河南省太康县第一高级中学----乔纯杰

2 【竞赛基本要求】 1、溶液配制（按浓度的精确度选择仪器）； 2、重结晶及溶质、溶剂相对量的估算；
3、过滤与洗涤（洗涤液选择、洗涤方式选择）； 4、滴定； 5、物质的制备； 6、物质的检验； 7、常见离子的鉴定； 8、实验设计。

3 【知识点击】 一、常用仪器及其使用方法 1、反应容器 （1）直接加热的仪器
①试管 适用于试剂用量极少的反应，也可用于溶解、气体的制取、净化和收集。试管可分为：普通试管和耐高温的硬质试管；一般试管和具支试管……等。试管必须用试管夹夹持或固定在铁架台的铁夹上加热。开始加热时，应注意受热均匀。 ②蒸发皿 适用于蒸发和浓缩溶液，也可用于干炒固体物质。蒸发皿可直接加热也可放在石棉网上加热。用坩埚钳移动，在石棉网上冷却。 ③坩埚 适用于灼热或熔融固体物质。坩埚可分为：瓷质坩埚、铁坩埚和石英坩埚。使用时应放在泥三角上直接加热。坩埚温度较高时，应用预热的坩埚钳夹持移动，放置石棉网上自然冷却。 ④燃烧匙 适用于点燃的固体和气体反应。 ⑤燃烧管 适用于高温下的固体和气体反应。

4 （2）垫石棉网加热的仪器 ①烧杯 适用于试剂用量较多的反应，也可用于溶解、结晶和配制溶液。在蒸发或结晶时，烧杯的上方应放置一个表面皿，防止液体飞溅或落入灰尘。 ②烧瓶 适用于加热条件下、试剂用量较多、由液态物质参加的反应，也可用于蒸馏和气体发生装置。烧瓶可分为：圆底烧瓶、平底烧瓶、蒸馏烧瓶、两口烧瓶……等。 ③锥形瓶 适用于滴定反应。 （3）不加热的仪器 启普发生器 适用于不需加热的固、液制备气体的反应。粉末状固体（或生成粉末状固体）不能用启普发生器。 2、称量仪器 （1）量筒 一种粗量量器，适用于量取精确度要求不高的一定体积的液体，可根据需要选用不同容量的量筒，避免操作次数过多造成误差太大。量取液体时，使视线与量筒内液体的弯月面的最低处保持水平。量筒不能加热或用于稀释溶液。

5 （2）移液管和吸量管 移液管一般用于准确量取一定体积的液体。移液管是中间有一膨大部分（称为球部）的玻璃管。吸量管上带有分刻度。它们均是量出式量器，一般流出液体即为所标记的体积。 两者使用方法相似。使用前，必须先将仪器洗净，然后用少量待吸液润洗三次，以保证被吸溶液浓度不变。用移液管吸取溶液时，左手拿洗耳球，右手拇指及中指拿住管颈标线以上的地方，将移液管插入待吸液面下约1~2cm处。先把洗耳球内空气压出，然后把球的尖端紧接移液管上口，放松左手指，使溶液吸入管内。当溶液上升至刻度以上时，移去洗耳球，立即用右手的食指按住管口，大拇指和中指拿住移液管标线上方。左手拿住盛溶液的容器，使容器倾斜45°角，右手垂直地拿住移液管，使出口处移出液面，靠在液面以上的壁上，微微松动食指，当液面下降到与标线相切时，立刻按紧食指，使液体不再流出。把移液管移入准备接受溶液的容器中，仍然要保持出口尖端接触器壁，并使容器倾斜至与移液管垂直。然后抬起食指使溶液自由流下，待液面下降到管尖处，等15秒钟后，移出移液管。不要将留在尖端的残液吹出。因校正移液管体积时，没有把这部分液体计算在内。

6 滴定管在使用时，将滴定管垂直地夹在滴定管夹上，下端伸入锥型瓶口约1cm，锥型瓶下放一块白瓷板，便于观察溶液颜色的变化。用左手拇指、食指及中指控制活塞的转动，右手拇指、食指和中指拿住锥形瓶颈，沿同一方向按圆周摇动锥形瓶。滴定时，要观察滴落点周围颜色的变化，不要去看滴定管上的刻度变化。滴定速度开始呈“见滴成线”，接近终点时，可改为一滴一滴加入，快到终点时，可微微转动活塞（或轻轻挤压玻璃球外的橡皮管），使溶液悬挂在出口管嘴上，形成半滴，用锥形瓶内壁将其沾落，再用洗瓶中的水冲洗，摇匀。如此重复操作，直到刚刚出现达到终点时应有的颜色而不再消逝时为止。 滴定管读数时应将滴定管从滴定管夹上取下，用右手大拇指和食指捏住滴定管上部无刻度处，其他手指从旁辅助，使滴定管保持垂直，然后再读数。读数时，视线应从弯月面下缘实线的最低点相切。对于有色溶液（如KMnO4、I2等），其弯月面是不够清晰的，读数时，视线应与液面两侧的最高点相切，这样才较易读准。 （3）滴定管 滴定管是进行滴定分析时准确量取液体体积的量器。常用的滴定管容积为50mL和25mL，其最小刻度是0.1mL，在最小刻度之间可估计读出0.01mL，一般读数误差为±0.02mL。滴定管分酸式和碱式两种。酸式滴定管下端有玻璃旋塞，碱式滴定管下端套有内装玻璃珠的橡皮管。酸式滴定管不能盛放碱性溶液，避免玻璃旋塞粘连，碱式滴定管不能盛放酸或氧化剂试液，避免试液与橡皮管发生反应而老化。 滴定管在使用前必须检查是否漏水。如果是酸管漏水，需将活塞涂凡士林；如果是碱管漏水，则应检查橡皮管和玻璃珠是否完好。其次滴定管在使用前依次用洗液、自来水、去离子水清洗。洗净后再用少量滴定液润洗三遍。

7 （4）容量瓶 容量瓶是一种精密容器，其容许误差为±0.1mL（100mL容量瓶）用于配制一定物质的量浓度的溶液。 容量瓶使用之前应检查是否漏水。方法是注入自来水至标线附近，盖好瓶塞，一手拿住瓶底，一手按住瓶塞把瓶倒立，观察瓶塞周围是否有水渗处，如不漏水，即可使用。 用容量瓶配制溶液时，应先将固体试样或试剂放在烧杯中溶解，冷却后，再把溶液沿玻璃棒小心地转移到容量瓶中。 烧杯中溶液流完后，将玻璃棒和烧杯稍微向上提起，并使烧杯直立，再将玻棒放回烧杯中。然后用蒸馏水洗涤烧杯3~4次，洗液一并转入容量瓶中，当溶液盛至3/4时，应摇晃容量瓶使之初步混合。然后加蒸馏水至弯月面下缘与标线相切。 盖好瓶塞，用以手的食指压住瓶塞，另一手的指尖托住瓶底边缘，不断转动，待气泡上升至顶部时，再倒转摇动。如此反复10次左右，使溶液充分混合均匀。 容量瓶用毕后，立即洗净，并在瓶口与玻璃塞间垫以纸片。以防下次使用时，塞子打不开。

8 （5）托盘天平（又叫台秤） 台秤只能用于粗略的称量，能称感量为0.1g（载量为100g的台秤）。台秤一般使用方法： ①称量前先调节零点，使天平保持平衡； ②称量时应“左物右码”，根据称量物的性质，称量物可放在纸、表面皿或其它仪器中。用镊子夹取砝码。不能称量热的物质。 ③称量完毕，应将砝码放回砝码盒，游码拨至“零”处，两个称盘放在一侧。 （6）分析天平 分析天平是进行精确称量时最常用的仪器。常用的分析天平有空气阻尼天平、半自动电光天平、单盘电光天平等。它们在构造和使用方法上虽有所不同，但基本原理是相同的。它们的最高载重量为200g，感量为0.0001g。下面介绍实验中常用的半自动电 光天平的构造和使用方法。 ①半自动电光天平的构造 电光天平是在阻尼天平的基础上发展而制成的。 ②半自动电光天平的使用方法

9 【半自动电光天平】

10 1）称前检查 在使用前，检查天平是否水平；升降枢是否关闭；圈码是否全部挂好；砝码是否完整无缺；圈码指数盘是否指在“000”位置；两盘是否空着；用毛刷清扫天平盘。 2）调节零点 调节零点时，先接通电源，在天平不载重的情况下，轻轻开启升降旋钮，这时可以看到缩微标尺的投影在光屏上移动，当投影稳定后，如果光屏上的刻线不与标尺的零线重合，可以通过调屏拉杆，移动光屏的位置，使刻线与标尺的零线重合，零点即调好。如果将光屏移到尽头后，刻线还不与标尺零线重合，则调平衡螺丝。 3）称量方法 先用台秤称物体的质量，然后把要称量的物体放在天平左盘的中央，把比粗称数据略重的砝码放在右盘中央，稍微打开升降枢，观察光屏上标尺刻度移动的方向。若光幕迅速向右移动（标尺刻度向左偏移），则表示砝码比物体重，应立即关好升降枢，减少砝码后再称量；若光幕迅速向左移动（标尺刻度向右偏移），表示砝码轻了，反复加减砝码至称量物比砝码重不超过1g时，再转动指数盘加减圈码，直到光屏上的标尺投影稳定后，读数并记录。

11 光屏标尺读数 4）读数与记录 当光屏上的标尺投影稳定后，就可以从标尺上读出10mg
上升降旋钮。 5）结束工作 检查天平确已休止后，取出被称物。砝码依次放回盒内原来位置，关好边门，将圈码指数盘恢复到“000”位置，拔下电插销，罩上天平罩。 光屏标尺读数

12 3、分离、提纯仪器 （1）漏斗 短颈漏斗适用于固体和液体的分离、气体的吸收。长颈漏斗用于组装简易气体发生装置。 （2）分液漏斗 适用于两种不相溶液体的分离，液可以用于组装气体发生装置。使用前应检查旋塞和塞子处是否渗漏。 （3）洗气瓶 适用于气体的干燥、净化和分离。长导管为进气导管。 （4）干燥管 用于气体的干燥或除去混合气体中的某些杂质气体，干燥管分球形、U形等。球形干燥管应大口进气、小口出气。所用干燥或除杂试剂为固体物质。 （5）冷凝管 用于蒸馏过程中冷凝沸点较高的液体。使用时冷却水应从冷凝管低处口进、高处口出，使冷凝效果最佳。

13 4、贮存仪器 （1）广口瓶 适用于盛装固体试剂。分无色和棕色两种，见光易分解的物质应使用棕色瓶盛放，如硝酸银。广口瓶配有磨口玻璃塞。 （2）细口瓶 适用于盛装液体试剂。分无色和棕色两种。见光易分解的试剂应使用棕色瓶盛放，如硝酸、氯水等。细口瓶配有磨口玻璃瓶塞，装碱性液体时应换胶塞。 （3）集气瓶 适用于气体的收集、暂时贮存和与气体的反应。集气瓶瓶口磨平，盖好磨砂玻璃盖片以防漏气。 （4）滴瓶 用于盛装用量极少的液体试剂。使用时先挤捏胶头排除空气，再伸入液体试剂中吸取试剂。

14 5、常用热源 （1）直接供热 ①酒精灯 实验室最常用的一般加热仪器。使用时酒精灯内装有酒精贮量一般为灯壶容量的1/3至4/5。点燃酒精灯应用火柴。加热时应使用外焰（温度最高）。熄灭时应用酒精灯帽盖灭，并在盖灭后把灯帽稍提一下，便于下次使用容易摘下灯帽。 ②酒精喷灯 可作高温反应（灯焰温度可达到1100℃）或玻璃加工的热源。常用的座式喷灯使用时，灯座内加入不超过灯座容量4/5的酒精，拧紧旋塞不使漏气。先点燃预热盘里的酒精，使灯管内酒精蒸发。当预热盘内酒精接近烧完，灯管内酒精蒸气自行着火（或用火柴点燃）。调节空气进入量，获得稳定而高温的火焰。停止使用时，用木块覆盖燃烧的管口，调大空气进入量，火焰自动熄灭。拧松旋塞，将灯座内酒精蒸气放出。 ③煤气灯 一种常用的加热仪器。外焰的温度可达1000℃以上。使用时先划火、后开气，并调节煤气进量控制火焰大小；再调节空气的进入量使煤气正常燃烧，火焰分为三层呈浅蓝色为止。当煤气或空气的进入量调节不合适时，将会产生不正常火焰，此时应关闭煤气开关，重新划火、开气、调节进气量。停止使用时，关闭煤气。

15 二、化学实验中常用的基本操作 6、固定、夹持和连接仪器
固定、夹持和连接仪器有铁架台、铁圈、铁夹、三角架、泥三角、试管夹、坩埚钳、滴定管夹、漏斗架、橡胶塞、橡胶管、玻璃导管等。 7、其它仪器 其它仪器有角匙、镊子、胶头滴管、玻璃棒、研钵、水槽、干燥器、称量瓶、试管架、曲颈甑、接液管等。 二、化学实验中常用的基本操作 1、常用仪器的洗涤与干燥 实验用过的仪器，必须即使洗涤干净、晾干（或烘、吹干）以便备用或保存。 （1）一般污物洗涤法 适用于可溶性污物或油污。其洗涤的过程是：①用自来水刷洗；②用去污粉或洗涤剂刷洗；③用自来水冲洗；④去离子水清洗（仅对分析实验使用仪器）。

16 （2）特殊污物洗涤法 根据污物的化学性质，选用不同的洗涤方法。如：碳酸盐、KMnO4、MnO2、氢氧化物及铁锈——盐酸；铜、银等金属——稀硝酸；硫——煮沸石灰水；碘——有机溶剂；油污——热碱液或洗衣粉等。 仪器洗净的标志是：内壁附着的水即不聚成水滴，也不成股流下时，表示仪器已洗干净。 2、试剂及其取用 常用的化学试剂根据其纯度不同，分成不同的规格。我国生产的试剂一般分为四级，如下表所示。 级别 名称 代号 标签颜色 适用范围 一级 优级纯 GR 绿色 精密分析 二级 分析纯 AR 红色 一般分析 三级 化学纯 CP 蓝色 化学实验 四级 实验试剂 LR 黄色 普通实验

17 （1）固体试剂的取用 ①要用洁净的药匙取用，用过的药匙必须洗净擦干后才能再使用，以免玷污试剂。 ②注意不要超过指定用量取药，多取的不能倒回原瓶，可放在指定的容器中供他人使用。 ③要求取用一定质量的固体试剂时，可把固体放在洁净的纸上称量。具有腐蚀性、强氧化性或易潮解的固体试剂放在表面皿上或玻璃容器内称量。 ④要求准确称取一定质量的固体试剂时，可用称量瓶按差减法进行称量，即称取试剂的量是由两次称量的差来计算的。 使用称量瓶的操作如图所示。

18 （2）液体试剂的取用 ①从滴瓶中取用液体试剂时，滴管不能伸入所用的容器中，以免接触器壁而玷污药品。 ②从细口瓶中取用试剂时，用倾注法。 ③如需准确地量取试剂。则根据准确度的要求，选用量筒、移液管。 3、加热与冷却 （1）液体加热 少量的液体加热可放在试管中直接加热，但液体用量不能超过试管容积的1/3，加热时试管与桌面呈45℃角，先均匀加热，然后由液体中上部开始上下移动加热。大量液体加热可放在烧杯、烧瓶=锥形瓶等仪器中垫石棉网加热。容器内液体用量不超过容器容量的1/3。易挥发的物质应放在锥形瓶中。易燃物品不能敞口加热。

19 （2）固体加热 少量的固体加热可放试管中直接加热。为了防止冷凝水回流到灼热的试管底部引起骤冷而破裂，加热时必须注意水的流向或将试管口稍微向下倾斜。较多量的固体可在蒸发皿中加热，但要注意用玻璃棒充分搅拌，使固体受热均匀。需要高温下加热固体时，可在坩埚中灼烧。 （3）冷却 为了使物质结晶析出或某些放热反应能在温度不高条件下顺利进行，需要建立一个冷却系统。通常可用空气冷却，但比较缓慢，还可浸入冷水或冰水混合物中冷却。如制硝基苯的实验，向苯中滴入混酸，反应放热，当体系温度超过60℃时，将发生其他反应，此时可用水冷方法使温度降下来。

20 4、溶解 （1）固体物质的溶解 溶解固体物质时，常用粉碎、搅拌、振荡、加热等加快溶解。固体的粉碎应在干燥的研钵中进行。将颗粒状固体研细呈粉末状，增大与溶剂的接触面积，加快溶解速度，但易炸（如硝酸铵）、易分解的试剂不能研细。少量固体的溶解可在试管中进行，用振荡方法加速其溶解。较大量的固体溶解在烧杯中进行，用玻璃棒均匀旋转，搅拌液体加速溶解。注意玻璃棒在搅拌过程中不要碰撞器壁。为了加快固体溶解，还可采用加热的方法，但对易水解或极易受热分解的物质不宜采用加热方法。某些易水解的固体盐溶解时，需先在溶剂中加入防止水解的试剂。如硝酸银的溶解一不应研细；二不应加热；三需在水中加少量硝酸。 （2）液体物质的溶解 应把浓硫酸（密度大的液体）沿着器壁慢慢加到盛有水（密度小）的烧杯中，并用玻璃棒不断搅拌，使产生热量迅速扩散。 （3）气体物质的溶解 溶解度较小的气体（如Cl2，H2S等）溶于水，应把导气管插入水底部。极易溶于水的气体应防止因气体溶解压强减小倒吸。

21 5、物质的分离 （1）液体与固体的分离 ①过滤 1）常压过滤 常压过滤的过滤器由漏斗、滤纸组成。过滤操作可总结为“一角、二低、三靠”。一角是指滤纸折叠的角度必须与漏斗的角度相符。二低是指滤纸边缘应稍低于漏斗边缘，过滤液应略低于滤纸的边缘。三靠是指盛混合液的烧杯口与玻璃棒相靠，玻璃棒一端与滤纸的三层处相靠，漏斗的下端管口紧靠烧杯内壁。 2）减压过滤 为了加速大量溶液与固体混合物的分离，常使用布氏漏斗抽气过滤。减压过滤的装置如图18-4，由过滤瓶1，布氏漏斗2，安全瓶3和水流泵4组成。 布氏漏斗里放有比漏斗内径稍小的滤纸，组成过滤器。因水流泵吸走空气，吸滤瓶内压力减小，瓶内和布氏漏斗液面上压力差增大，从而能加快过滤速度。抽滤结束时，先拆开吸滤瓶与水流泵间胶管，再关闭水流泵，防止水倒吸到吸滤瓶内。

22 减压过滤 热过滤 3）热过滤 热过滤是在普通滤器外套一个热过滤漏斗，如图18-5。热过滤是防止过滤时因温度下降溶液中晶体析出。热过滤滤斗是铜制的，具有夹层（盛水）和侧管（用于加热）。 ②倾析法 当沉淀物的密度较大或结晶的颗粒较大，静置后能很快沉降至容器的底部时，可用倾析法。操作时，把沉淀物上部的溶液倾入另一容器内，即可使沉淀物和溶液分离。如下图所示。 倾析法 电动离心机

23 ③离心分离法 当被分离的沉淀的量很少时，可用离心分离法。实验室常用电动离心机。使用时，将试样的离心管放在离心机的套管中。为了使离心机旋转时保持平衡，几支离心管要放在对称的位置上，如果只有一个试样，则在对称的位置上也要放一支装有等体积水的离心管。使离心机旋转一段时间后，让其自然停止旋转。通过离心作用，沉淀就紧密的聚集在离心管底部而溶液在上部。用滴管将溶液吸出。如需洗涤，可往沉淀中加入少量蒸馏水搅拌，再离心分离。重复操作2~3次即可。 ④蒸发 蒸发是用加热方法使溶剂不断挥发，溶质从溶液中不断结晶析出。加热蒸发时，应用玻璃棒不断搅动，以防止溶液局部温度过高而飞溅。当晶体开始析出时，停止加热，利用余热蒸干。

24 （2）液体和液体的分离 ①分馏 利用液体混合物中各组分的沸点不同，将混合物分离和提纯的方法叫蒸馏。同时分别收集不同温度范围内的溜出液的蒸馏过程叫分馏，如石油的分馏。装置如图。 ②萃取 利用溶质在互不相溶的两种溶剂里溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法叫萃取。如用CCl4，将碘从碘的饱和水溶液中萃取出来。 ③分液 分液是把两种不相混溶的液体进行分离的操作。操作时在混合液中加入萃取剂，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用力震荡，放气；把分液漏斗放在铁架台上静置片刻，使液体分为两层后打开活塞，使下层液体流入烧杯，待下层液体流完，立即关闭活塞，将上层液体从分液漏斗的上口倒出。 石油的分馏装置

25 （3）固体和固体的分离 ①结晶 利用可溶性固体物质在同一溶剂中溶解度的不同，进行分离的方法。对溶解度受温度变化影响不大的固体溶质，一般就用蒸发溶剂的方法得到晶体。如分离NaCl个KNO3混合物，当NaCl较多时，可用此法分离，NaCl先析出。对溶解度受温度影响相当大的固体溶质，一般可用冷却热饱和溶液的方法，使溶质结晶析出。当分离KNO3多于NaCl的混合物时，就可利用此法，使KNO3先析出。 ②重结晶 一次结晶得到的晶体里往往混有少量杂质，要得到纯度更高的晶体，可以把过滤得到的晶体再溶解在热的蒸馏水中，制成饱和溶液，冷却后第二次析出晶体的过程叫重结晶。 ③升华 利用某些物质具有升华的特性，将它与无升华特性的固体物质分离的方法叫做升华法。用升华法制得的产品纯度较高，但损失较大。

26 6、溶液的配制 （1）质量百分比浓度溶液的配制 根据要求计算所配溶液溶质的用量①固体溶质的质量；液体（包括浓溶液）溶质的体积，②溶剂的体积。固体溶质用天平称取，液体溶质和溶剂用量筒量取。把溶剂、溶质先后放入烧杯，用玻璃棒搅动使其溶解。冷却后倒入试剂瓶中，贴上标签，注明名称、浓度和配制日期。 （2）物质的量浓度溶液的配制 根据要求计算所配溶液固体溶质质量或液体溶质（包括浓溶液）的体积，选择相应的容量瓶。用天平（或分析天平）称取固体溶质或用量筒（或相应移液管）量取液体溶质。把适量溶剂、溶质先后放入烧杯中，搅拌使其溶解，恢复至室温。将烧杯中溶液用玻璃棒引流注入容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，一并注入容量瓶中，往容量瓶中加蒸馏水至接近标线2~3厘米处，改用胶头滴管加水至液体的凹面与标线相切。盖上容量瓶塞，倒转数次摇匀。配蚝溶液移入试管瓶，贴上标签注明名称、浓度及日期。(注：配制标定物质溶液应用精度较高的分析天平和移液管称量，配制待测溶液用托盘天平和量筒称量。)

27 7、滴定 用标准溶液（已知浓度）滴加到待测试样溶液中，依据指示剂变化判断反应恰好完成。根据用量和反应方程式求出待测溶液的浓度。滴定分为中和滴定（酸碱中和反应）、氧化-还原滴定（氧化-还原反应）、络合滴定（络合反应）等。 滴定操作的准备工作包括：检查滴定管是否漏水；用自来水洗；再用蒸馏水洗；最后用标准液或待测液润洗相应的滴定管和移液管。每种液体洗2~3遍，每次液体用量5~10mL向滴定管直接注入标准液至“零”刻度以上2~3cm处，旋转活塞或挤压玻璃球，使液体充满尖嘴部分，放液把内液面调到0.00mL或0.00mL以下刻度处，记录读数。 滴定操作包括用移液管量取一定体积的待测液，沿内壁注入锥形瓶内，滴2~3滴指示剂并摇匀。滴定时左手转动活塞（或捏胶管内玻璃球）使标准液逐渐滴滴入锥形瓶，右手持锥形瓶颈部，不断摇动锥形瓶，使溶液混合均匀。眼睛注意观察锥形瓶里指示剂颜色变化。当指示剂变色，反应恰好完成，停止滴液。1分钟后第二次读数（读到0.01mL），两次读数差为消耗标准液的体积数。 重复两次，每次标准液从同一刻度开始，取平均值。

28 三、物质的制备 1、气体物质的实验室制备 （1）原料的选择：以实验室常用药品为原料，方便经济安全，尽量做到有适宜的反应速率，且所得气体惟一。 （2）装置的选择：由反应物的状态，反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定。装置从左到右组装顺序为：发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气吸收装置。 （3）仪器的装配：在装配仪器时，应从下而上，从左至右，先塞好后固定；加入试剂时，先固后液；实验开始时，先检验仪器的气密性，后点燃酒精灯；在连接导管时，应长进短出；量气装置的导管应短进长出；干燥管应大口进，小口出。 （4）气体的除杂：先除杂，后除水，加热除氧放末尾。常用的除杂试剂（括号内为杂质气体）有：硫酸铜溶液（H2S）、碳酸氢钠溶液（SO2或HCl）、加热氧化铜粉末（CO或H2）、浓NaOH溶液（CO2）、加热铜网（O2）、浓H2SO4或无水氯化钙（H2O）。 （5）尾气的处理：燃烧法（如CH4、C2H2、H2、CO等）；碱液吸收（如Cl2、H2S、SO2、NO2等）；水溶法（HCl、NH3）。

29 【常见气体的制备、干燥和吸收】 气体 反应物 发生装置 收集装置 常用干燥剂 吸收剂 O2 ①KMnO4 ②KClO3，MnO2
③H2O2，MnO2 固–固加热 固–液不加热 排水法 浓H2SO4 灼热铜网 H2 Zn，稀H2SO4 排水法或向下排空气法 灼热氧化铜 Cl2 ①浓HCl， MnO2 ②NaCl，浓H2SO4，MnO2 ③浓HCl，KClO3 固–液加热 向上排空气法 NaOH溶液 N2 NaNO2，NH4Cl —— HCl ① NaCl，浓H2SO4 ②浓HCl，浓H2SO4 液–液加热

30 H2S FeS，稀H2SO4 固液不加热 向上排气法 无水CaCl2 CuSO4溶液 NH3 ① NH4Cl，Ca(OH)2 ②浓氨水 固–固加热 液–液加热 向下排气法 碱石灰 H2SO4溶液 SO2 Na2SO3，H2SO4 浓H2SO4 NaOH溶液 CO2 CaCO3，稀HCl NaOH溶液或碱石灰 NO2 Cu，浓HNO3 NO Cu，稀HNO3 固–液加热 排水法 通空气后，NaOH溶液 CO HCOOH，浓H2SO4 灼热氧化铜 CH4 CH3COONa， 排水法或向下排空气法 —— C2H4 C2H5OH， 溴水 C2H2 CaC2，H2O

31 2、液体的制备 实验室制液溴、硝酸可用曲颈甑作反应容器，加热反应后蒸馏出产物，冷凝收集产品。液态的有机物种类较多，少量的可在试管中制备，如：硝基苯、乙酸已酯的制备。较多量的或反应剧烈的在烧瓶（圆底烧瓶或多口烧瓶）里制备，如：溴苯、溴乙烷的制备。有机反应物的沸点较低，试管口或烧瓶口应配备回流冷凝管（也可用长玻璃导管代替），减少反应物挥发损失。 有机反应进行较慢，一般可选用水浴加热或直接加热（烧瓶需垫石棉网）。加热温度超过反应物的沸点时，烧瓶中应加碎瓷片防止“爆沸”。有机反应副作用较多，反应温度范围要求较小，一般配备温度计，随时测定反应温度，控制反应方向。如硝基苯的制备，当苯向混酸中滴加反应温度超过60℃时，有可能生成二硝基苯，此时必须减慢滴加速度，或用水冷降温，使反应向生成硝基苯方向进行。反应完成后，若制得的产物与原反应物互不相溶，可用分液的方法分离出产物，如溴苯、硝基苯的制备。若制得的产物与原反应物互溶，可用蒸馏的方法分离出产物，如乙酸已酯、溴乙烷的制备。溴苯中混有的溴用水洗（溴溶于水）、稀氢氧化钠溶液洗（溴和氢氧化钠溶液反应），再经分液得纯溴苯。

32 3、固体的制备 固体物质（一般是无机盐类）的制备通常是通过物质之间的反应制得该物质的溶液，经倾析法或减压过滤分离出不溶性杂质得到滤液。将滤液蒸发、浓缩至表面有晶体膜出现为止。冷却、结晶，经倾析或减压过滤得到固体产物。 为了加快反应速度，通常选用固体碎屑和较浓溶液反应。如硫酸铜制备：用铜屑和浓硫酸、浓硝酸混酸反应， Cu + 2HNO3 + H2SO4 = CuSO4 + 2NO2↑+ 2H2O 硫酸亚铁铵制备用铁屑和硫酸反应。反应可直接加热，如铜和混酸的反应，当反应速度减慢时可直接加热；也可用水浴加热，如铁和硫酸的反应在水浴上加热完成。由于水浴加热温度虽不是很高，但反应时间较长（铁和硫酸反应约45分钟），因此选用锥形瓶作反应容器，减少蒸发，并不时添加水补充蒸发掉的水分。普通过滤所需时间较长，溶液降温后，晶体有可能析出混入杂质沉淀中，应选用减压过滤，缩短过滤时间。如果获得的晶体不纯，如硫酸铜晶体中混有少量硝酸铜，可用重结晶的方法，提纯获得纯硫酸铜晶体。重结晶时选用热过滤，避免硫酸铜晶体过早析出。

33 四、物质的检验 1、检验原理和类型 物质检验的原理主要是根据物质性质中的个性（即区别其它物质所具有的特性），通过物质与某些试剂发生特性反应，依据实验现象，判定该物质的存在。这里物质的性质可以是化学性质也可以是物理性质，但一般情况下，物质的检验还是应该依据化学特性得出结论。 检验的步骤包括：①试剂编号；②固体试剂用蒸馏水配液；③分别取样，加入检验试剂；④加入其它试剂应重新取样⑤根据观察到的现象描述、分析、推断得出结论。 根据检验的不同要求，物质检验的类型可分为鉴别、鉴定和推断三种。①鉴别：根据物质的不同性质，用化学方法把几种物质区别分开。②鉴定③推断：根据已进行的检验反应、实验现象和已知物质的性质，分析推断被检物是何物质。

34 2、几种常见气体的检验 气体 简易检验方法 易混物质 H2 点燃，火焰呈淡蓝色，生成物只有水 CH4，CO Cl2
使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 O3，NO2 HCl 使湿润的蓝色石蕊试纸变红；遇NH3出白烟 CO2 ，SO2 H2S 使湿润的醋酸铅试纸变黑 CO 点燃，火焰呈淡蓝色，生成物只有CO2 CH4，H2 CO2 使澄清石灰水变浑浊 SO2 使品红溶液褪色，加热恢复红色 NO2 红棕色，溶于水变成无色 Br2 CH4 点燃，火焰呈淡蓝色 CO，H2 C2H4 使溴水、高锰酸钾溶液褪色 C2H2

35 3、常见阴离子鉴定 离子 加入试剂 现象 离子方程式 SO32- H2SO4、 品红 刺激性气味气体使品红褪色
SO32-+ 2H+ = SO2↑+ H2O S2O32- H2SO4 黄白色沉淀 S2O32-+ 2H+ = S↓+ SO2↑+ H2O S2－ Pb(Ac)2 溶液 黑色沉淀 Pb2+ + S2－= PbS↓ NO3- Cu、 浓H2SO4 加热，产生红棕色气体 Cu +2 NO3-+2H2SO4(浓)=Cu2++2 SO42-+2NO2↑+2 H2O NO2- 红棕色气体 NO2-+2H+ = NO↑+ NO2↑+ H2O PO42- AgNO3溶液、HNO3 黄色沉淀，溶于HNO3 PO42-+ 3Ag+ = Ag3PO4↓ Ag3PO4 + 3 H+ = 3Ag+ + H3PO4 SiO32- HCl 白色胶状沉淀 SiO32-+ 2H+ + H2O = H4SiO4↓

36 4、常见阳离子的鉴定 离子 加入试剂 现象 离子方程式
H+ ①紫色石蕊溶液 ②橙色甲基橙溶液 ①变红 ②变红 Na+ 在无色火焰上灼烧 火焰呈黄色 K+ 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈浅紫色 NH4+ 浓NaOH溶液 加热产生刺激性气味气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH4+ + OH－ = NH3↑+ H2O Fe2+ NaOH溶液 先产生白色沉淀，而后迅速变成灰绿色，最终变红棕色 Fe OH－ = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 Fe3+ ①KSCN溶液 ②NaOH溶液 ①溶液呈血红色 ②红褐色絮状沉淀 Fe2+ + SCN－ = [Fe(SCN)]2+ Fe2+ + 3OH－ = Fe(OH)3↓

37 Al3+ ①NaOH溶液 ②氨水 ①适量白色絮状沉淀，过量溶解 ②适量白色絮状沉淀，过量不溶 Al3+ + 3OH－ = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH－ = AlO2-+ 2H2O Al3+ + 3NH3·H2O=Al(OH)3↓ +3 NH4+ Cu2+ NaOH溶液 蓝色胶状沉淀，加热变黑色 Cu OH－ = Cu(OH)2↓ Cu(OH)2=CuO + H2O Zn2+ ②适量白色絮状沉淀，过量溶解 Zn OH－ = Zn(OH)2↓ Zn(OH)2 + 2 OH－ = ZnO22-+ 2H2O Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2↓ +2NH4+ Zn(OH)2+4NH3= [ Zn(NH3)4]2++2OH－ Pb2+ ①H2S ②NaOH溶液 ①黑色沉淀 ②适量白色沉淀，过量沉淀溶解 Pb2+ + H2S = PbS↓+ 2H+ Pb OH－ = Pb(OH)2↓ Pb(OH)2+2OH－ = PbO22-+ 2H2O Hg2+ ②黄色沉淀 Hg2+ + H2S = HgS↓+ 2H+ Hg OH－ = Hg(OH)2↓ Hg(OH)2 = HgO + H2O Cd2+ H2S 黄色沉淀 Cd2+ + H2S = CdS↓+ 2H+ Cr3+ 适量灰绿色沉淀，过量沉淀溶解，溶液呈亮绿色 Cr OH－ = Cr(OH)3↓ Cr(OH)3 + OH－ = CrO2-+ 2H2O

38 五、实验设计 实验设计是根据实验试题的要求，由学生自己设计实验方案，选择实验器材、药品、确定实验步骤、分析实验结果的过程。在整个设计过程中，要认真审题，明确实验目的，结合已知条件，将基本知识、技能灵活应用。 从历届奥赛实验题来看，大部分合成、制备题中得到的产品，需要参赛选手进行精制、提纯、或对产品进行质量鉴定、分析，需要你自己设计实验，选择仪器规格、试剂等。对一些未知物质的鉴别等只有目的要求，需要参赛选手自己设计实验方案、选择实验方法等来完成考核的内容。 设计性实验是克服学生普遍存在的理论高分，实验低能的有效手段。

39 【例题1】完成下列操作应选择什么仪器（括号内为备选仪器）。
（1）称量1.500gNaCl固体（a.分析天平，b.托盘天平） （2）量取18.0mL盐酸（a.100mL量筒，b.20mL量筒，c.20mL移液管） （3）量取18.0mL高锰酸钾溶液（a.20mL量筒，b.25mL碱式滴定管，c. 25mL酸式滴定管） （4）配制100mL0.1mol·L－1NaOH溶液（a.100mL量筒，b.100mL容量瓶，c.10mL移液管） （5）灼烧NaHCO3制纯碱（a.瓷坩埚，b.石英坩埚，c.铁坩埚） （6）定量测定结晶水合物的结晶水（a.试管，b.坩埚，c.蒸发皿） 【分析】：选择仪器应考虑：①根据操作要求的数量和精确度选择量程范围合适、精确度一致的仪器，试题（2）中由于100mL量筒精确度比20 mL量筒低，故选择后者；②还要考虑仪器使用的要求。试题（3）中因高锰酸钾与橡胶反应，故只能选择酸式滴定管。 【解析】：（1）a （2）b （3）c （4）b （5）c （6）b

40 【例题2】玻璃仪器被下列物质沾污后，可用何种洗涤剂洗去，写出有关反应式。若无法用洗涤剂使容器复原者，请注明原因。
①盛石灰水后的沾污②长期盛放硫酸亚铁溶液的试剂瓶③碘的沾污④用硫代硫酸钠与硫酸反应测化学反应速率的容器⑤附有银镜的试管⑥用高锰酸钾制氧气后的试管⑦长期盛强碱试剂的试剂瓶变毛了⑧用硝酸银溶液检验氯离子的试管 【解析】：①HCl CaCO3 + HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ ②HCl Fe(OH)3 +HCl = FeCl3 + 3H2O ③C6H6 溶解；KI溶解 KI + I2 = KI3 ④CS2 溶解； NaOH，加热 6NaOH + 3S =2Na2S + Na2SO3 + 3H2O ⑤HNO3 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O ⑥浓HCl MnO2 + HCl = MnCl2 +Cl2↑+ 2H2O ⑦无法用洗涤剂使“毛”玻璃复原，因玻璃被碱液腐蚀。 ⑧氨水 AgCl + 2NH3·H2O = Ag(NH3)2Cl +2H2O

41 【例题3】实验室用氯化钙固体和其他有关试剂（因为硝酸银价格昂贵不能使用），制取一定量纯净的硝酸钙固体。
（1）写出表示制取规程中反应原理的化学方程式。 （2）简述实验操作步骤（不要求回答使用的仪器，但要求回答试剂的用量是少量、适量还是过量）。 A． ；B． ； C． ；D． 。 【分析】：要使可溶性的氯化钙转化为可溶性的硝酸钙，因不能使用价格昂贵的硝酸银，所以一步完成转化是不可能的，只有先转化成碳酸钙过渡一下。 【解析】：（1）CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑ (2)A.用蒸馏水完全溶解CaCl2后，加入足量Na2CO3溶液。 B．将反应后的溶液过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀至无Cl－。 C．加入足量HNO3溶液，使沉淀完全溶解。 D．将溶解后的溶液蒸发、结晶。

42 【例题4】市售乙醛通常为40%左右的乙醛溶液。久置的乙醛溶液会产生分层现象，上层为无色油状液体，下层为水溶液。据测定，上层物质为乙醛的化合物(C2H4O)n，它的沸点比水的沸点高，分子中无醛基。乙醛在溶液中易被氯化。为从变质的乙醛溶液中提取乙醛（仍得到溶液），可用如下原理：(C2H4O)n+H+=nC2H4O。 （1）先把混合物分离得到(C2H4O)n；将混合物放入 分液漏斗，分层清晰后，分离操作是 。 （2）证明是否已有部分乙醚被氧化的实验操作和现象是 。 （3）若将少量乙醚溶液滴入浓硫酸中，生成黑色物质。请用化学方程式表示这一过程： 。 （4）提取乙醚的装置如图：烧瓶中放的是(C2H4O)n和6mol·L－1 H2SO4的混合液，锥形瓶中放蒸馏水。加热至混合液沸腾，(C2H4O)n缓慢分解，生成的气体导入锥形瓶的水中。 ①用冷凝管的目的是 ，冷凝水的进口是 （填“a”或“b”）。 ②锥形瓶内导管口出现的气泡从下上升到液面的过程中，体积越来越小，直至完全消失，这现象说明乙醛的何种物理性质？ 。当观察到导管中的气流已很小时，必要的操作是 。 ③若n = 3则(C2H4O)n的结构简式是： 。 【解析】：（1）打开分液漏斗活塞，将下层液体放入烧杯内，把上层液体从分液漏斗上口倒出。 （2）取少量下层水溶液，滴加石蕊试液，如果溶液呈红色，说明部分乙醛已被氧化。 （3）CH3CHO + H2SO4(浓) → 2C↓+ SO2↑+ 3H2O （4）①使水蒸气冷凝回流，防止硫酸浓度变大，以免乙醛 被氧化；b。 ②易溶于水，及时撤除导管，防止发生倒吸现象。 ③

43 【例题5】工业产品碳酸钠中，常混有氯化钠，测定碳酸钠质量分数的仪器装置图如下：
供选用的试剂有：NaOH溶液、饱和石灰水、蒸馏水、浓硫酸、稀硫酸、浓盐酸、稀盐酸、硝酸、碱石灰、无水氯化钙、无水硫酸铜、试样（含有少量氯化钠的碳酸钠）。请回答： （1）各有关仪器中使用的药品作用： A ，作用 ；B ，作用 ； C ，作用 ；D ，作用 ； E ，作用 ；F ，作用 。 （2）实验步骤（至得到实验数据为止）： ①称量：称试样质量及装有干燥剂的球形干燥管的质量，并记录数据；② ；③ ；④ ；⑤ ； ⑥ ；⑦ 。

44 【解析】： （1）A．饱和石灰水或NaOH溶液，吸收空气中的CO2； B．试样，产生CO2； C．稀H2SO4，或盐酸，使试样转化成CO2； D．浓H2SO4，干燥CO2气体； E．碱石灰（过量），吸收反应产生的CO2； F．空气；第一次鼓空气，以赶尽仪器装置中含有CO2的空气，第二次鼓空气，赶出残留在仪器装置中反应产生的CO2。 （2）②在接球形干燥管前，先检查装置的气密性； ③有关仪器中装上药品待用； ④打开甲、乙弹簧夹，用打气球鼓气，以赶尽装置中的CO2，然后接上已称量过装有吸收剂的球形干燥管； ⑤关闭甲弹簧夹，将分液漏斗中的稀H2SO4加到装有试样的反应容器（广口瓶）中； ⑥反应完全后，打开甲弹簧夹，用打气球鼓气，直至装置中的CO2全部赶出为止； ⑦称量干燥管质量并记录数据。

45 【例题6】实验室进行碘化氢和氯气间置换反应，实验步骤如下：
（1）制备碘化氢气体：将10g干燥的细碎的晶体碘与1g干燥的细碎白磷，在一定的容器内一定的环境中互相接触，可见到闪亮的光，然后加水约1mL，微热。将产生的气体通过装有粘附着潮湿红磷的短棒玻璃管的U型管后，用向上排气法收集500mL碘化氢。 （2）用等口径的250mL集气瓶，收集氯气（与收集HI时温度、压强相等），口对口将500mL碘化氢气体倒置在装氯气的集气瓶上。迅速抽去集气瓶上的玻璃片，在强光照射下，碘晶体如晶莹的紫色冰片纷纷落下。回答如下问题： （1）制碘化氢装置与下列哪种实验室制气装置相似（ ） A．KClO3和MnO2制O B．Zn和HCl制H2 C．MnO2和HCl制Cl D．乙醇与浓H2SO4制C2H4 （2）使用上述方法制HI时，最好是在装置中充满CO2气体。这是为了 ； （3）写出用上述方法制取HI的有关化学反应方程式为 ； （4）制HI时红磷作用 ；（5）写出制碘的方程式 ； （6）步骤（2）中氯气放在上方是否合适 （填“合适”“不合适”或“无所谓”）。这是因为 。

46 【分析】：此题是一道信息实验题，解题的方法是利用原有的知识基础，提取、加工、理解新情景显现的信息，上下关联，左右联系，再处理新信息，得出结论。
【解析】：（1）C （2）将反应气中的空气赶走，减少白磷在空气中燃烧。 （3）P4 + 6I2 = 4PI3 ，PI3 + 3H2O = H3PO3 + 3HI； （4）除去未反应的碘蒸气； （5）2HI + Cl2 = 2HCl + I2； （6）不合适。Cl2密度较HI小，放在下方，就要向上运动，HI密度较大，要向下运动，这就利于Cl2和HI充分接触，使反应速度加快。

47 【例题7】三份质量相同的氢氯化钠。第一份用赶掉二氧化碳的蒸馏水配制后立即用盐酸滴定，所耗盐酸体积为V1；第二份用未赶掉二氧化碳的蒸馏水配制后用盐酸滴定，消耗盐酸体积为V2；第三份在空气中放置一段时间（如15分钟）后，按第二份方式配制、滴定，消耗盐酸体积为V3。 （1）若用甲基橙做指示剂，则V1、V2、V3关系为： （2）若用酚酞做指示剂，则V1、V2、V3关系为： （3）若三种情况下配制溶液的体积相同，氢氧化钠浓度c1、c2、c3关系为： 【分析】：因甲基橙的变色范围（pH）：3.1~4.4，故消耗酸的量是相同的；若用酚酞做指示剂，用盐酸滴定三份氢氧化钠溶液。因酚酞的变色范围（pH）：8~10，此时待测液中的NaOH转变为NaCl，而Na2CO3转变为NaHCO3。故三份溶液消耗酸的量不同。 【解析】：（1）V1 = V2 = V3 （2）V1 ＞ V2 ＞ V3 （3）c1 ＞ c2 ＞ c3

48 心动不如行动！