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摘要:
化學這門學科主要以實驗為主,化學實驗屬于我們探究物質性質、研究化學原理的一個途徑,因此考查學生對化學實驗掌握的情況,也就成為了考試中的重點內容。因此,筆者探究了在進行化學實驗時怎樣對實驗條件進行控制,望學生可以更好的掌握實驗規律,以便在考試中取得一個滿意的成績。
關鍵詞:
探究;化學實驗;實驗條件;控制策略
化學實驗中物質變化必須具備的外部因素就是實驗條件,物質所具有的性質需要在特點的條件下才能夠顯示出來,其中有些反應需要對反應條件進行控制,甚至在進行同一個實驗時,如果控制的條件存在誤差,那么物質的反應過程以及最終產物都有可能出現變化。按照實驗需要對實驗條件進行科學控制,能夠使式樣的成功幾率變大。筆者重點討論了控制實驗條件的方法,具體如下。
1控制反應物
1.1控制反應物的濃度
例如,在進行氫氣制取時,選用稀硫酸就能夠達到實驗目的,而進行銅和硫酸反應實驗室時,必須應用濃硫酸才能夠順利完成實驗。又如制取氯氣時,必須應用濃鹽酸。
1.2控制反應物的純度
例如,在氫氣制取時,需要應用到稀硫酸和鋅粒,為了可以快速發生反應,應該使用含有一定雜質的鋅粒做實驗,使其可以構成原電池,進而加快反應[1]。而在作鋅、銅原電池實驗時,使用的鋅純度必須非常的高,這樣才能使實驗成功。
1.3控制反應物的狀態
控制反應物狀態主要目的就是對反應速率進行控制,例如:制取二氧化碳氣體時,因為粉末狀的碳酸鈉會與稀鹽酸快速發生反應,很難對其進行控制,因此,應該選取塊狀的碳酸鈉來做實驗,這樣反應的氣流才不會過快。而在制取氨氣時,為了使反應物的實際接觸面積變大,加快反應速度,通常都會應用粉末狀的堿石灰與NH4Cl進行反應。
2控制外界條件
2.1對溫度進行控制
通常情況下控制實驗溫度的方式有很多種,如,水浴加熱、間接加熱、沙浴加熱、直接加熱等。有少部分實驗必須還需要應用冷凝等降溫方式進行降溫處理。一般情況下加熱的儀器包括酒精噴燈和酒精燈[2]。譬如:實驗室制氯氣、氧氣、甲烷、氨氣等氣體時必須進行加熱處理。銀鏡反應過程中乙酯需要應用水浴的方法進行加熱;又如制溴苯時,需要應用蒸餾法來將物質分離開,這就需要應用冷凝控制。
2.2對光照進行控制
光照應該屬于熱反應,有一些物質在光照的條件下就會發生反應,例如,氯氣和甲烷、氯氣和氫氣等在光照下就會反應。還有如果將液溴和甲苯放在陽光下,就會發生甲基取代反應。因為HNO3以及HClO和AgNO3等這些物質見光就會產生分解,所以一定要將他們放在棕色試劑瓶中進行保存。
2.3對點燃進行控制
點燃一般都是對可燃物質講的,如果想要可燃物質達到某一溫度,就需要將該物質點燃,而還需注意的是這里的點燃不同于加熱。例如:鎂和鈉在氯氣中都能夠進行燃燒。
2.4對壓強進行控制
氣體反應通常就需要對壓強進行控制,例如:噴泉實驗,要檢查氣體裝置的氣密性,就是利用控制壓強變化完成的。在對有氣體參與的可逆反應時,就需要對壓強進行控制,以觀察實驗現象,然后歸納結果。
2.5對催化劑進行控制
催化劑主要的作用就是對化學反應速率進行控制,通常是加快反應速率。我們經常接觸實驗有很多,如過氧化氫分解以及實驗室制氧氣時,就需要應用二氧化錳做催化劑[3]。又如制溴苯時,溴和鐵粉反應會生成FeBr3,而FeBr3就是能夠起到催化劑的作用。
3控制反應過程中的介質條件
3.1對溶液的酸堿性進行控制
在一部分有機實驗中就需要嚴格控制溶液的酸堿性,例如:檢驗鹵代烴中存在的鹵原子時,應該先把鹵代烴進行水解處理,然后在水解溶液中加入適當的HNO3酸化,最后在加入適當的AgNO3溶液,這樣可以防止堿性環境下水解后出現Ag2O褐色沉淀,對實驗結果造成干擾。又如醛類物質和Cu(OH)2反應實驗時,在制備Cu(OH)2的過程中一定要多加入NaOH,這樣才能保證實驗的成功。
3.2對溶液的導電性進行控制
電解水試驗過程中,為了提高溶液的導電性,一般需要在水中加入一定量的稀NaOH和稀硫酸,這不會對結果造成影響。
3.3對溶劑進行控制
化學實驗中溶劑所起到的作用也不容忽視,例如:HCl這種氣體在有機溶劑苯中不會產生導電性,而在水中溶解就能夠表現出極強的導電性質。例如:如果將鹵代烴防止在兩種不相同的溶劑中,就會發生不相同的反應,產生兩種一致的產物。
4結語
總而言之,想要對化學反應進行研究,就必需重視實驗條件的控制,特別是在實際生產和生活中,按照實際要求選擇不同的條件,對反應進行有效控制,能夠使獲得令人滿意的效果。
作者:楊爽 單位:錦州市疾病預防控制中心
參考文獻:
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[3]曹小華,周德志,王萍萍等.大學化學實驗ATDE創造性思維教學模式探索與實踐[J].化學教育,2013,34(7):67~69,75.