高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――實(shí)驗(yàn)安全

實(shí)驗(yàn)安全是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容，因?qū)嶒?yàn)時(shí)常被忽視，使相關(guān)考題具有了一定難度。

●難點(diǎn)磁場(chǎng)

請(qǐng)?jiān)囎鱿铝蓄}目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的基本操作及安全知識(shí)的敘述，正確的是(填序號(hào))________。

A.將玻璃管折斷時(shí)，須將挫痕向外，拇指在內(nèi)，其余四指在外，用三分推力、七分拉力折斷玻璃管

B.附著于試管內(nèi)壁上的硫，可用熱堿液洗滌

C.干燥SO2時(shí)，可以將其通過盛有濃H2SO4的U型干燥管

D.切割白磷時(shí)，必須用鑷子夾取，置于桌面的玻璃片上，小心用小刀切割

E.實(shí)驗(yàn)時(shí)，萬一酒精被打翻引起酒精燃燒，應(yīng)立即用濕布蓋住火焰

F.萬一金屬鎂失火燃燒，不可用CO2撲滅，但可用CCl4撲滅

●案例探究

[例題]在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，可以得到鐵的氧化物，該氧化物又可以經(jīng)過此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細(xì)的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性，在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒，所以俗稱“引火鐵”。請(qǐng)分別用圖43―1中示意的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和6 mol?L－1鹽酸，其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去)。

圖43―1

填寫下列空白：

(1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑是________；燒瓶B的作用是________；燒瓶C的作用是________；在試管D中收集得到的是________。

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，U型管G中應(yīng)加入的試劑是________；長(zhǎng)頸漏斗H中應(yīng)加入________。

(3)兩套裝置中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是(填該儀器對(duì)應(yīng)的字母)________。

(4)燒瓶Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液，其目的是________。

(5)試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。

(6)為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須________；E管中的反應(yīng)開始后，在F出口處應(yīng)________。

命題意圖：考查學(xué)生區(qū)分并選擇實(shí)驗(yàn)裝置完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)驗(yàn)問題的能力。

知識(shí)依托：H2的制法、除雜、干燥及有關(guān)性質(zhì)，F(xiàn)e與H2O(g)的反應(yīng)，原電池原理，實(shí)驗(yàn)安全常識(shí)。

錯(cuò)解分析：不能區(qū)分兩套裝置而錯(cuò)解，不了解原電池原理而錯(cuò)解，不了解實(shí)驗(yàn)安全裝置而錯(cuò)解。

解題思路：有關(guān)反應(yīng)為：①3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2↑，②Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O，③Zn＋2HCl====ZnCl2＋H2↑。

題中兩個(gè)裝置圖，非常相似，因此具有一定迷惑性。由于圖(1)中長(zhǎng)頸漏斗和燒瓶可產(chǎn)生H2，因而此裝置適合反應(yīng)②的發(fā)生(突破口)。所以A中放置的是Fe粉。那么B中必須盛水，且應(yīng)予以加熱，以產(chǎn)生水蒸氣，使①反應(yīng)發(fā)生。顯然，當(dāng)B中出氣不均，發(fā)生倒吸時(shí)，C的作用顯露出來：安全瓶。D中應(yīng)為H2。若用C來提供水蒸氣，則水蒸氣無法到達(dá)A中，因?yàn)閺腃向右裝置密封。

產(chǎn)生的H2中混有H2O(g)和HCl氣體是顯然的，G中應(yīng)加堿性干燥劑，為減少HCl的揮發(fā)，H中應(yīng)加稀鹽酸。制取H2時(shí)，加入CuSO4，活潑金屬與被置換出并覆蓋在其表面上的Cu形成原電池可加快產(chǎn)出H2的速率。

F處導(dǎo)出的H2，應(yīng)予以驗(yàn)純，否則點(diǎn)燃酒精燈加熱E，可能發(fā)生爆炸。

答案：(1)Fe粉      用來產(chǎn)生H2O(g)  防止倒吸(或用作安全瓶)     H2

(2)NaOH(s)(或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑)     6 mol?L－1 HCl(aq)

(3)A、B、E

(4)加快H2產(chǎn)生速率

(5)Fe3O4＋4H2=====3Fe＋4H2O

(6)收集并檢驗(yàn)H2純度        點(diǎn)燃H2

●錦囊妙計(jì)

常見實(shí)驗(yàn)安全裝置有以下幾種：

1.防倒吸安全裝置

圖43―2

2.防堵塞安全裝置

圖43―3

3.防倒火安全裝置

圖43―4

4.防污染安全裝置

圖43―5

●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.(★★★)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，必須注意安全，下列說法正確的是(填寫標(biāo)號(hào))________。

A.不慎將酸濺到眼中，應(yīng)立即用水沖洗，邊洗邊眨眼睛

B.不慎將濃堿溶液沾到皮膚上，要立即用大量水沖洗，然后涂上硼酸溶液

C.如果苯酚濃液沾到皮膚上，應(yīng)立即用酒精洗

D.配制硫酸溶液時(shí)，可先在量筒內(nèi)加入一定體積的水，再在攪拌下慢慢加入濃硫酸

2.(★★★★)工業(yè)上生產(chǎn)鹽酸，必須先合成氯化氫氣體，生產(chǎn)中得到的氯化氫氣體中或多或少都會(huì)含有生成氯化氫的一種反應(yīng)物，將該混合物用蒸水吸收可得一定濃度的純鹽酸，此過程中逸出的氣體可以循環(huán)利用。

(1)寫出工業(yè)電解食鹽水制取H2和Cl2的化學(xué)方程式：________。

(2)工業(yè)上要得到純鹽酸并保障工人工作安全，如何合成氯化氫是關(guān)鍵的一步。則下列合成氯化氫氣體的方法能達(dá)到生產(chǎn)目的的是________。

A.點(diǎn)燃H2和Cl2的混合物，二者體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)比為1∶1最合適。

B.點(diǎn)燃H2和Cl2的混合物，二者體積(同溫同壓下測(cè)定)比不應(yīng)為1∶1。

C.純凈的H2在過量的Cl2中安靜地燃燒。

D.純凈的Cl2在過量的H2中安靜地燃燒。

3.(★★★★)已知H2的爆炸極限是4.0%~74%(體積分?jǐn)?shù))。某H2中含有0.8%(體積分?jǐn)?shù))的O2，甲學(xué)生用它還原CuO，設(shè)計(jì)了如圖43―6所示裝置(夾持裝置已略去)：

圖43―6

請(qǐng)回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)開始，應(yīng)將酒精燈放在a管的________

A.左端                         B.中間                         C.右端

然后，使酒精燈緩緩向另一端移動(dòng)，以保證CuO完全被還原。

(2)a管右端略向下傾斜的原因是_______________。

a管中石棉絨的作用是                       。

b管中Cu網(wǎng)的作用是                       。

(3)經(jīng)觀察黑色CuO已完全變?yōu)榧t色，能否表明CuO已完全被還原為Cu，為什么？

4.(★★★★★)1，2―二溴乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑。常溫下它是無色液體，密度為2.18 g?mL－1，沸點(diǎn)為131.4℃，熔點(diǎn)為9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有機(jī)溶劑。在實(shí)驗(yàn)室中可以用如圖43―7所示裝置制備1，2―二溴乙烷。其中分液漏斗和燒瓶a中裝有乙醇和濃硫酸的混合液，試管d中裝有液溴(表面覆蓋少量水)。

圖43―7

填寫下列空白：

(1)寫出本題中制備1，2―二溴乙烷的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式①                     ，②                             。

(2)安全瓶b可以防止倒吸，并可以檢查實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管d是否發(fā)生堵塞。請(qǐng)寫出發(fā)生堵塞時(shí)瓶b中的現(xiàn)象：                               。

(3)容器c中NaOH溶液的作用是：_____________。

(4)某學(xué)生在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用一定量的液溴，當(dāng)溴全部褪色時(shí)，所消耗乙醇和濃硫酸混合液的量，比正常情況下超出許多。如果裝置的氣密性沒有問題，試分析其可能的原因。

難點(diǎn)磁場(chǎng)

提示：①盛有濃H2SO4的U型管，氣體無法通過。②切割白磷應(yīng)在水下進(jìn)行。③Mg可奪去CO2中的O，就能奪取CCl4中的Cl。

答案：ABE

殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.ABC

2.提示：不論H2在Cl2中燃燒，還是Cl2在H2中燃燒，都是H2和Cl2的反應(yīng)，反應(yīng)的溫度條件是相同的；前者產(chǎn)生的HCl中混有一定的Cl2，后者產(chǎn)生的HCl中混有一定量的H2；HCl(Cl2)溶于水得到鹽酸和氯水的混合液，HCl(H2)溶于水得到純鹽酸，H2循環(huán)利用。

答案：(1)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH  (2)D

3.提示：反應(yīng)后的氣體中O2的體積分?jǐn)?shù)增大，為防止還原的Cu被氧化，還原宜從左向右進(jìn)行。

石棉絨疏松，可使CuO與H2接觸的更充分，有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。

b管中H2的體積分?jǐn)?shù)有可能達(dá)到爆炸極限，Cu網(wǎng)可使多余的熱量迅速散失，防止回火爆炸。

Cu2O也是紅色的，也是H2還原CuO的一種產(chǎn)物。

答案：(1)A

(2)防止生成的H2O(g)冷凝回流炸裂玻璃管使CuO與H2充分接觸防止回火，引發(fā)爆炸。

(3)否，因?yàn)榱硪贿�原產(chǎn)物Cu2O也是紅色的。

4.提示：1，2―二溴乙烷熔點(diǎn)低(9.79℃)，在D中遇冷能變?yōu)楣腆w，堵塞氣路。若氣路被堵塞，則b中氣壓增大，這時(shí)b中直管內(nèi)液面就會(huì)上升，甚至?xí)�有液體從此噴出，從而可以保障實(shí)驗(yàn)安全。