**篇 化学实验基础知识
化学是一门在分子和原子水平上研究物质的性质、组成、结构、变化、制备及其应用,以及物质间相互作用关系的科学。作为一门极其重要的基础学科,化学与人类的衣、食、住、行及能源、信息、材料、国防、环境、医药等方面都有密切联系,在社会与经济发展及人类生活中,都起着不可或缺的重要作用。无论过去和现在,化学一直是科学研究中*受重视也是产生影响*大的学科之一。
化学与医学、药学之间存在着非常密切的关系。英文单词“chemist”不仅有化学家的意思,也有药剂师的意思。因为很多化学家自身也是药剂师或医学工作者,如成功分离单质氟的法国化学家、诺贝尔化学奖获得者莫瓦桑(Moissan),以及发现氯气的瑞典化学家舍勒(Scheele)等。事实上,有很多化合物或单质,如硝酸、单质碘等,*初都是由医学工作者或药剂师发现的。在临床上具有重要意义的渗透压和溶液的浓度、温度之间的关系则由荷兰化学家范托夫(van’t Hoff)提出,并于1901 年因其对渗透压和化学动力学等方面做出的重要贡献成为**位诺贝尔化学奖的获得者。化学与医学、药学始终相辅相成,相互促进,共同发展。因此医学、药学相关专业的学生,需要学会用化学等基础学科的理论、方法和思维解决医学、药学领域出现的问题。
我国著名无机化学家、化学教育家、中国科学院院士戴安邦教授曾认为实验教学是实施全面化学教育的有效形式。化学是一门以实验为基础的学科,化学实验不仅是化学理论产生的基础,也是检验化学原理准确与否的唯一标准。
(梁凤英)
**章 化学实验室规则及安全知识
**节 化学实验及其作用
实验教学在化学教学中具有课堂讲授不能代替的特殊作用,有助于发挥学生的主观能动性。化学实验不仅可以使学生切实掌握化学科学的基础知识和基本实验技能,更重要的是可以培养学生观察、分析、解决问题的能力及实事求是的科学态度和勇于开拓的创新精神。
一、化学实验是激发学生学习兴趣的有效方法
化学科学的形成和发展都离不开实验。通过实验,可以使学生感受到“学以致用”的成就感与实验过程的“无限可能”,从而有利于激发学生学习化学的兴趣,使学生不断产生好奇心和兴趣点,形成主动学习化学的内在动力。通过实验,学生可以探究自己还未认识的世界,逐渐形成化学概念,理解和巩固化学知识,掌握实验技能,拓宽知识面,培养观察能力、思维能力、实验能力和探究能力,*终学会科学研究的方法。
二、化学实验有助于学生形成化学概念、理解和巩固化学知识
化学概念是用简练的语言高度概括出来的,常包括定义、原理、反应规律等。学生形成化学概念,感知是**要素。实验教学具有理论教学所无法比拟的“真实感”,使学生通过视觉、听觉、嗅觉来形成感性认识,有助于学生形成科学思维,加深对反映物质特性的化学概念的理解。学生通过对自己的实验结果进行讨论和分析,可进一步理解和巩固化学知识。
三、化学实验能提高学生的操作能力、实验技能
化学实验中,学生可以学习各种仪器设备的操作,通过对实验的观察和记录,提高操作能力、实验技能。同时,化学实验有助于培养学生的设计实践、综合协调能力,以及实事求是、细致严谨的科学研究态度。
四、 化学实验是培养学生科学的思维方法和创造性思维的极佳载体
古人云:“授人以鱼,不如授人以渔。”知识本身在人的头脑中存留的时间可能不会太长,而思维方法却可以长期有效,甚至使人终身受益。化学实验在内容上可以由浅入深、由表及里,使学生的思维从表象到本质、从感性到理性,具体、全面、深入地认识物质及其变化的本质和内在规律性,从而培养科学的思维方法。化学学科的魅力之一在于“变化”,化学实验可以把“变化”展现得淋漓尽致。通过化学实验,学生既可以感受到“异*同工”,也能够体会“意出望外”。根据多样化的实验设计可以得到多样化的结果,有利于培养学生的创新性思维。
总之,化学学科的教学是离不开化学实验的,学生自己探究、自己发现的乐趣是任何外来的奖励无法比拟的。实验能充分发挥学生的主动性、创造性,是传递知识、培养能力、形成价值观的极佳的载体,它以其丰富的内涵在化学教学中发挥着*特的功能和作用。正确认识化学实验的多种教育教学功能,对于深化化学实验教学理论,全面提高教学质量,培养学生科学的实验素养,树立学生科学的人生观,具有重要的理论与实践意义。
(梁凤英)
第二节 化学实验室的一般规则及安全知识
化学实验室是开展化学实验的重要场所,实验过程涉及许多仪器、设备、化学试剂甚至有毒的药品。保护好教师与学生的人身安全、维持实验室设备的完好无损、安全防火和保护环境是贯穿整个实验过程的重要任务及必须掌握的内容。所以,在进入实验室之前,每个人都有必要学习化学实验室的重要安全守则和规章制度。
一、教学用化学实验室一般规则
1. 实验前做好预习和实验准备工作,理解并掌握实验原理与相关理论知识,熟悉实验内容,明确实验要求。
2. 按时上下课,不迟到、不早退、不旷课,有事先请假。
3. 不准穿背心、短裤、拖鞋进实验室,实验时穿工作服。
4. 实验室内禁止吸烟、饮食。
5. 实验前清点本次实验所用仪器是否齐全、完整,并将各种实验用具在实验台上按一定的位置放好。
6. 实验时集中精神,严格按照操作规则操作,仔细观察实验现象,如实详细地做好记录。
7. 实验中保持实验室内及实验台的清洁,保持肃静,不得大声喧哗,不得随处乱跑。
8. 爱护实验器材,节约使用试剂。实验器材若有损坏,应及时报告老师,进行妥善处理。公用仪器使用结束,应清洁干净,并立即送回原处。
9. 加强环境保护意识,实验中产生的废液、废渣不得随意丢弃,应按教师要求倒入指定废液缸或收集桶。
10. 实验完毕,应将所用仪器清洗干净,将实验器材、试剂放回原处。打扫卫生,关闭水、电、门、窗。
二、化学安全常识
1. 预防有毒试剂中毒 化学实验中有些试剂是有毒试剂,这些有毒试剂一旦进入人体后,对人的身体健康会造成严重影响。因此在实验操作中应该掌握必要的安全知识,熟悉化学实验的基本操作技能,了解所用化学试剂的性质,严格按操作规程操作。化学试剂中毒一般有3 种途径:通过呼吸道中毒;通过消化道中毒;通过接触中毒。
(1)通过呼吸道中毒:通过呼吸道吸进有毒气体、粉尘、蒸气、烟雾,能引起呼吸系统中毒,这种中毒比较常见,如吸入氯气、一氧化碳、硫化氢气体和溴、苯、甲苯等蒸气。中毒后的主要症状有胸闷、咳嗽、头痛、头晕等。呼吸道轻度中毒者应立即停止实验,离开现场,到室外呼吸新鲜空气;对于重度中毒者,应立即将其抬到空气新鲜的地方,供氧,或采取人工呼吸和相应的治疗措施。
(2)通过消化道中毒:学生在实验时,由于操作不规范手被化学试剂污染。若实验后不洗手,化学试剂在吃饭或饮水时进入消化道,导致中毒。这类中毒以粉剂化学试剂较为常见,如汞盐、铅盐、铜盐等。防止这类中毒发生*重要的有效办法是实验结束时一定要洗干净手。如果发生急性中毒,一定要将中毒者移到有新鲜空气的地方,设法使其呕吐,然后送医院。
(3)通过接触中毒:有些化学试剂触及皮肤,或蒸气、烟雾、粉尘触及眼、鼻、喉等器官黏膜会产生刺激,甚至中毒,如苯胺等可通过皮肤、黏膜吸收中毒,较长期接触者应定期到医疗部门检查。
2. 消防知识 一般有机物,特别是有机溶剂,大多容易着火,其蒸气或其他可燃性气体、固体粉末等(如氢气、一氧化碳、苯、面粉)与空气按一定比例混合后,当有火花时(点火、电火花、撞击火花)就会引起燃烧或猛烈爆炸。万一发生火灾,要沉着、快速处理,*先要切断热源、电源,把附近的可燃物品移走,再针对燃烧物的性质采取适当的灭火措施,但不可抱着燃烧物往外跑,因为跑动时空气更流通,会烧得更猛。
常用的灭火措施有以下几种,使用时要根据火势大小、燃烧物的性质、周围环境和现有条件进行选择。
(1)石棉布:适用于小火。用石棉布盖上以隔绝空气,就能灭火。如果火很小,用湿抹布或石棉板盖上即可。
(2)干砂土:一般装于砂箱或砂袋内。灭火时,不可猛烈倾倒或远距离抛撒,应轻轻倾倒、逐步推进。适用于不能用水扑救的火灾,但在火势很猛、面积很大的情况下效果欠佳。
(3)水:是常用的灭火物质,能使燃烧物的温度下降,但一般有机物着火不适用,在有机物与水不相溶又比水轻的情况下,有机物会浮在水面上继续燃烧。若燃烧物与水互溶或用水没有其他危险时方可用水灭火。在溶剂着火时,先用泡沫灭火器把火扑灭,再用水降温是有效的灭火方法。
(4)灭火毯:灭火毯由隔热耐火纤维制成。在无破损的情况下可重复使用,无有效期。在火灾初始阶段,可将灭火毯直接覆盖于火源,能够有效快速隔氧灭火。另外,在火灾逃生时,还可以将灭火毯裹于全身,以减少被烧伤的危险。
(5)干粉灭火器:干粉灭火器的主要灭火剂成分为磷酸铵盐,具有易流动性、干燥性,可有效扑救石油、有机溶剂等易燃液体、可燃气体和电气设备的初起火灾(图1-1-1)。
(6)泡沫灭火器:泡沫灭火器是实验室常用的灭火器材,使用时,把灭火器倒过来,对准火源喷射,生成二氧化碳及泡沫使燃烧物与空气隔绝而灭火,效果较好,不适用于带电设备火灾。
(7)二氧化碳灭火器:二氧化碳灭火器是在钢瓶中装入液态二氧化碳,灭火**章 化学实验室规则及安全知识时打开阀门,把喇叭口对准火源喷射出二氧化碳以灭火。二氧化碳灭火器在工厂、实验室都很适用,不损坏仪器,不留残渣,对于通电的仪器也可以使用,但金属
镁燃烧不适用(图1-1-1)。
(8)四氯化碳灭火器:四氯化碳沸点较低,喷出来后可形成重的惰性蒸气掩盖在燃烧物体周围,使燃烧物与空气隔绝而灭火。四氯化碳不导电,适于扑灭带电物体的火灾,但在高温时可分解出有毒气体,故在不通风的地方*好不用。另外,在有钠、钾等金属存在时不能使用,因为有引起爆炸的危险。
(9)水基型灭火器:灭火器的机制为物理灭火。灭火剂主要由碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂、阻燃剂等组成。该灭火剂可以渗透至木材、布匹等可燃物内部,即便火势较大未能全部扑灭,其药剂喷射的部位也可以有效地阻断火源,从而控制火的蔓延速度;对汽油、挥发性化学液体、药剂等具有隔离的作用,可在其表面形成水膜,即便水膜因外界因素遭到破坏,其*特的流动性也可使其迅速愈合,使火焰熄灭。水基型灭火器不受室内、室外、大风等环境的影响,灭火剂可以*大限度地作用于燃烧物表面(图1-1-1)。
(10)电路或电器着火时扑救的关键是切断电源,防止事态扩大。电器失火的*好灭火器是四氯化碳灭火器和二氧化碳灭火器。在失火和灭火过程中如果衣服燃烧,千万不要乱跑,这会导致空气的迅速流动而加强燃烧,应当躺下滚动,这样一方面可压熄火焰,另一方面也可避免火烧到头部。
3. 用电常识 安全用电主要包括下面几个方面的内容。
(1)防止触电:主要措施是不用潮湿的手接触电器,电源裸露部分应有绝缘装置;安装或修理电器时应先切断电源;实验时应先连接电路后再接通电源;实验结束时,先切断电源再拆线路。
(2)防止引起火灾:主要措施是使用的保险丝要与实验室允许的用电量相符;电线的安全通电量应大于用电功率;室内若有氢气、煤气等易燃易爆气体,应避免产生电火花;电器工作和开关电闸时,易产生电火花,要特别小心。
(3)防止短路:主要措施是线路中各接点应牢固,电路元件两端接头不要互相接触,以防短路;电线、电器不要被水淋湿或浸在导电液体中。
图1-1-1 常用灭火器
(4)电器仪表的安全使用:主要措施是在使用前,了解电器仪表使用的电源是交流电还是直流电,是三相电还是单相电,并了解电压的大小(380 V、220 V、110 V 或6
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