人教版高中化学必修一教材中重要实验详解

人教版高中化学必修一教材中重要实验详解
一、高一化学实验教学目标
1.了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法。

包含：用于加热的仪器、计量仪器、分离物质的仪器、存放药品的仪器、夹持仪器、支垫的仪器、取用药品的仪器、用于连接的仪器、收集器等。

2.了解常见化学试剂的存放。

包含：需用特殊试剂瓶保存的试剂、需密封保存的试剂等。

3.了解化学基本实验操作。

包含①药品的取用②给药品加热③装置的气密性检验④仪器的连接⑤仪器的洗涤⑥溶液的配置（配置物质的量浓度一定的溶液）⑦物质的分离与提纯：过滤、重结晶（结晶）、萃取、蒸馏（分馏）⑧常见事故的处理
4.了解常见离子和常见物质的检验。

包含常见离子：H+、Na+、K+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Al3+、OH-、CO32-、SO42-、Cl-等；常见气体：CO2、Cl2、NH3、SO2等。

5.了解常见物质的制备。

包含氢氧化铁胶体、氢氧化铝、氢氧化亚铁、硅酸、氯气、氨气等物质的制备。

6.能综合运用所学知识设计、评价或改进实验方案；了解控制实验条件的方法；分析或处理数据，得出合理结论；识别典型的实验仪器装置图。

二、高一年级典型化学实验
【混合物的分离和提纯】
1.过滤
（1）定义：分离不溶于液体的固体和液体的混合物。

（2）装置及操作要领：
2.蒸发
（1）定义：将溶液浓缩、溶剂汽化或溶质以晶体析出的方法。

（2）装置及操作要领：
——玻璃棒的作用：搅拌。

加热蒸发皿使液体蒸发时，要用玻璃棒搅
拌，防止局部温度过高，造成液滴飞溅。

——蒸发皿可直接加热，盛液量不超过其容积的2/3。

——当蒸发皿出现较多固体时，停止加热，利用余热蒸干。

（3）蒸发过程中的两种结晶方式：
①蒸发结晶：通过减少溶剂而使溶液达到过饱和，从而析出晶体，如除去NaCl晶体中混有的KNO3.
②冷却结晶：通过降温而使溶质溶解度降低，从而析出晶体，如除去KNO3晶体中混有的NaCl。

3.蒸馏
（1）定义：利用混合物中各组分的沸点不同，除去难挥发或不挥发的杂质。

（2）仪器装置：
（3）注意事项：
①温度计的水银球与蒸馏烧瓶支管口下沿平齐；②加沸石（或碎瓷片）；
③冷凝水“低进高出”；④不可蒸干
4、萃取和分液
（1）定义：用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法叫做萃取。

将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液。

（2）操作方法：
①将要萃取的溶液和萃取剂依次从分液漏斗上口倒入，其量不超过分液漏斗容积的2/3，盖好玻璃塞进行振荡。

②振荡时右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，将分液漏斗倒转过来振荡，使两种液体充分接触；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，待液体分层后进行分液，分液时下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。

（3）选用萃取剂时必须满足的3个条件：
①萃取剂与原溶剂（一般是水）互不相容。

②萃取剂和溶质不发生反应。

③溶质在萃取剂中的溶解度要远大于其在原溶剂（一般是水）中的溶解度。

5.重结晶
（1）定义：将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶出来的过程。

（2）实验操作：
①将需要纯化的化学试剂溶解于沸腾或接近沸腾的适宜溶剂中；
②将热溶液趁热过滤，以除去不溶的杂质；
③将滤液静置，使其缓慢冷却结晶；
④滤出晶体，必要时用适宜的溶剂洗涤晶体。

（3）正确地选择重结晶的溶剂：
①不与产品发生化学反应；
②高温时，产品在溶剂中的溶解度较大，而在低温时则很小；
③杂质的溶解度或是很大（欲纯化的试剂结晶析出时，杂质留在母液中）或是很小（杂质在热过滤时被除去）；
④沸点不宜太高，以免该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体表面而不易被除尽。

【配制一定物质的量浓度的溶液】
1.步骤：（1）计算（2）称量（3）溶解（4）转移：待烧杯中溶液冷却至室温后转移（5）洗涤（6）定容：将蒸馏水注入容量瓶，当液面离刻度线1— 2cm 时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至凹液面最低点与刻度线在同一水平线上（7）摇匀：盖好瓶塞，上下颠倒、摇匀（8）
装瓶贴标签：标签上注明药品的名称、浓度。

配制过程示意图：
2. 所用仪器：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、（量筒）、100mL容量瓶、胶头滴管
3. 注意事项：
(1) 容量瓶：只有一个刻度线且标有使用温度和量程规格，只能配制瓶上规定容积的溶液。

（另外使用温度和量程规格还有滴定管、量筒）
(2) 常见的容量瓶：50 mL、100mL、250mL、500mL、1000mL。

若配制480mL与240mL
溶液，应分别用500mL容量瓶和250mL容量瓶。

写所用仪器时，容量瓶必须注明规格。

(3) 容量瓶查漏方法：向容量瓶内加少量水，塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的五指托住瓶底，把瓶倒立过来，如不漏水，正立，把瓶塞旋转1800后塞紧，再倒立若不漏水，方可使用。

（分液漏斗与滴定管使用前也要查漏）
(4) 误差分析
【Fe(OH)3胶体的制备】
1.步骤：向沸水中加入FeCl3的饱和溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热。

操作要点：四步曲：①先煮沸，②加入饱和的FeCl3溶液，③再煮沸至红褐色，④停止加热2.涉及的化学方程式：Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3（胶体）+3H+
【钠和水反应的探究】
现象与解释：（1）钠与水剧烈反应，浮在水面上，熔化成小球在水面上游动，伴有“嘶嘶”的响声，溶液颜色变成红色。

说明钠的密度比水小，钠与水反应有气体产生，是放热反应。

（2）试管口向下移近酒精灯火焰时，有轻微的爆鸣声，说明生成的气体是氢气。

化学方程式为：2Na +2H2O=2NaOH + H2↑
【焰色反应】
1.步骤：洗—烧—蘸—烧—洗—烧
2.该实验用铂丝或铁丝
3.焰色反应可以是单质，也可以是化合物，是元素的物理性质
4.Na ，K 的焰色：黄色，紫色（透过蓝色的钴玻璃）
5.某物质作焰色反应，有黄色火焰一定有Na ，可能有K
【铁与水蒸气的反应】
在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气。

用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火
现象与解释：红热的铁能跟水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声，这是氢气。

化学方程式为：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4＋4H 2
【Fe(OH)2的制备】
1.实验现象：挤入NaOH 溶液有白色沉淀产生。

2.化学方程式为：Fe 2++2OH -=Fe(OH)2
3.注意事项：（1）所用亚铁盐溶液必须是新制的，NaOH 溶液必须煮沸 （2）滴定管须插入液面以下
（3）往往在液面上加一层油膜，如苯或植物油等（以防止被氧气氧化）
【硅酸的制备】
方法一、稀盐酸和硅酸钠反应
1、步骤：在试管中加入3—5mL 饱和Na 2SiO 3溶液，滴入1—2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液颜色变浅并接近消失时停止。

2、现象：有透明的硅酸凝胶形成
3、化学方程式：NaSiO 3+2HCl= H 2SiO 3↓+2NaCl （强酸制弱酸）
4、 NaSiO 3溶液由于SiO 32-水解而显碱性，从而使酚酞试液呈红色。

方法二、向硅酸钠溶液中通入二氧化碳 化学方程式：Na 2SiO 3+CO 2+H 2O= H 2SiO 3↓+Na 2CO 3
【卤族元素】
实验1：取干燥和湿润的有色布条各一条，分别放入两个集气瓶中，然后通入Cl2，观察发生的现象。

现象与解释：干燥的布条没有褪色，湿润的布条褪色了。

说明氯气和水反应生成的HClO具有强氧化性，能使某些染料和有机色素褪色。

实验2：氯气的制法
1.工业制取：电解饱和食盐水法（氯碱工业）：电解的化学方程式为：2NaCl+2H2O通电2 NaOH+Cl2↑+H2↑
2.实验室制取：药品选择→发生装置→性质检验装置→收集装置→尾气处理装置
化学方程式：MnO2 +4HCl(浓)MnCl2 +Cl2↑+2H2O
还可用KMnO4或KClO3代替MnO2，而且不用加热
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2↑
【二氧化硫的漂白性】
实验：将SO2气体通入装有品红溶液的试管里→观察品红溶液颜色的变化→给试管加热→观察溶液发生的变化。

现象与解释：向品红溶液中通入SO2后，品红溶液的颜色逐渐褪去；当给试管加热时，溶液又变为红色。

实验说明，SO2具有漂白性，SO2跟某些有色物质化合生成不稳定的无色物质。

（化合漂白）
【SO2的制备及性质的探究】
实验原理：Na2SO3+H2SO4 =Na2SO4+SO2↑+H2O
装置1中验证二氧化具有酸性氧化物的性质，装置2中验证二氧化具有漂白性，装置3中验证二氧化具有氧化性SO2+2H2S=2H2O+3S↓，装置4中验证二氧化具有还原性
5SO2+2MnO4-+2H2O =5SO42-+2Mn2++4H+ ，装置5是吸收二氧化硫，防止污染空气
【氨气的实验室制法】
1.反应原理：2NH 4Cl+Ca(OH)2 =====△
CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 2.收集：向下排空气法（管口塞一团棉花，避免空气对流）
3.验满：①将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明氨气已收集满 ②将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，出现大量白烟，则证明氨气已收集满
4.干燥方法：碱石灰干燥（不能用无水氯化钙）
5.装置图：固体和固体加热制气体的装置，与制氧气的相同，试管口向下倾斜 拓展：浓氨水滴到生石灰或烧碱中制氨气，或浓氨水直接加热也可制氨气
6.尾气处理：浓硫酸
【喷泉实验 】
1.实验原理：氨气极易溶于水，挤压胶头滴管，少量的水即可溶解大量的氨气（1：700），使烧瓶内压强迅速减小，外界大气压将烧杯中的水压入上面的烧瓶， 故NH 3、HCl 、 HBr 、HI 、 SO 2 等气体均能溶于水形成喷泉。

2.实验现象：产生红色喷泉（氨气溶于水形成碱性溶液，酚酞遇碱显红色）
3.实验关键：①氨气应充满 ②烧瓶应干燥 ③装置不得漏气
4.实验拓展：CO 2、H 2S 、Cl 2 等与水不能形成喷泉，但与NaOH 溶液可形成喷泉
【铜与浓硫酸反应】
1. Cu+2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4+SO 2↑+2H 2O
2. 现象：加热之后，试管B 中的品红溶液褪色，像试管A 中加水溶液变成蓝色。