第一部分化学实验的基本知识、基本方法与基本技木
第1章绪论
1.1基础化学实验课程的教学目的
化学是在原子、分子及分子以上层次研究物质及其变化过程的基础科学,是一门理论与实验并重、富有创造性的中心学科。化学实验是化学学科形成和发展的基础,是检验化学科学理论知识是否正确的标准和手段。考虑到化学各分支学科的相互交叉和紧密融合,基础化学实验作为理工科高等院校化工、材料、药学、生命科学等专业的主要基础课程,已经打破了原四大化学实验分科设课的界限。作为一个整体,统一按照制备、结构、性能的基本关系,突出化学实验技能的培养’重新组织实验教学,强化对化学实验基本原理的掌握和对化学实验基本方法和技术的运用。通过实验教学达到以下目的:
(1)通过“基本实验一系列实验一综合实验”三个层次的实验教学,加深对化学基础理论的理解和运用,强化化学基础理论与实践的结合,提高学生的综合能力和实践能力,培养学生的创新精神和团队协作意识。
(2)熟练掌握化学实验的基本技能;树立“安全化学、绿色化学”的意识和可持续发展的理念。
(3)初步了解化学研究或化学品设计、生产、开发和应用等的基本方法和手段,培养学生以化学实验为工具获取新知识的能力。
(4)掌握必要的信息技术,能够获取、加工和应用相关的化学信息。学生经过严格的实验训练后,具有一定的查阅、收集和处理化学信息的能力,分析和解决较复杂问题的实践能力,并初步具备自主学习、自我发展的能力。
1.2基础化学实验课程的要求
为了达到上面提出的课程目标,学生应在以下环节严格要求自己。
1.实验前的预习
明确实验目的和原理,所用仪器、使用方法和注意事项’药品或试剂的等级、物化性质(熔点、沸点、折射率、密度、毒性与安全等数据),实验装置’实验步骤。要做到心中有数’避免边做实验边翻书的“照方抓药”式实验。实验前认真地完成预习报告。预习报告应简明扼要,切忌照抄书本。实验过程或步骤可以用框图或箭头等符号表示。
2.学习方法
本书所选的基本实验是在教学过程中多年使用较为成熟的,因而容易得出结果,但不要认为生产或科研中的实际问题都可以如此顺利地解决,应当多问几个为什么。对于综合实验,更要明白解决问题的思路。为了培养创新和开拓意识,还安排了部分设计实验,对这部分实验,首先要明确需要解决的问题;然后根据所学的知识(必要时应当查阅文献资料)和实验室能提供的条件选定实验方法,并深入研究这些方法的原理、仪器、实验条件和影响因素’以此作为设计方案的依据;*后写出预习报告并和指导教师讨论、修改,定稿后即可实施。所选的题目较为简单,目的是给学生在“知识”和“应用”之间架设一座“能力”的桥梁。
3.实验记录
实验过程中要如实准确记录并妥善保存原始数据,不能随意记在纸片上,更不能涂改。对可疑数据,如确知原因,可用铅笔轻轻圈去;否则应用统计学方法判断取舍,必要时应补做实验核实,这是科学态度的具体体现。实验结束后,实验记录请指导教师签字,留作撰写实验报告的依。
4.实验报告
实验报告不仅是概括与总结实验过程的文献性资料,而且是学生以实验为工具,获取化学知识实际过程的模拟,同样是实验课程的基本训练内容。实验报告从一定角度反映了一个学生的学习态度、实验水平与能力。实验报告的格式与要求,在不同的学习阶段略有不同,但基本应包括:实验目的’实验简明原理,实验仪器(厂家、型号、测量精度),药品(纯度、等级及物理性质),实验装置(画图表示),原始数据记录表(附在报告后),实验现象与观测数据,实验结果(包括数据处理,必要时用列表或作图形式表达),讨论。
要养成专心致志地观察实验现象的良好习惯,在需要等待的时间内不能做其他事情。善于观察、勤于思考、正确判断是能力的体现。
处理实验数据时,宜用列表法、作图法,具有普遍意义的图形还可以回归成经验公式’得出的结果应尽可能地与文献数据进行比较。通过这种形式培养学生科学的思维模式,锻炼文献和文表。
对实验结果进行讨论是实验报告的重要组成部分,往往也是*精彩的部分。它包括实验的心得(指经提炼后学术性的体会,并非泛泛的性性表达),做好实验的关键所在,实验结果的可靠程度与合理性评价,以及对实验现象的分析与解释。如能进一步提出改进意见,或提出另一种更好的合成路线或方案等,就是创新思维’是创新能力的表现。当然,一般情况下的讨论是的,有些是的"但重要的是有识地培养思考分的,其是培养发散性思维和收敛性思维的模式’为具有真正的创新性思维打基础。
下面以无机制备和测定等实验报告的格式为例,为低年级学生提供示范。高年级学生可参照前面的要求,并在教师指导下拟定实验报告格式。
1.3实验报告格式举例
一年级化学实验大致可分为三种类型:无机制备实验、测定性实验和验证性实验。制备实验主要写出物质制备原理、流程、原料量、产量、产率、产品质量及性质等。原料经多步实验操作和处理过程,*终得到产品。一般流程可用“框图”表示,每一操作可作为一个“框图”。性质测定实验主要是测定数据及数据处理过程。所有原始数据都要准确无误,计算时应该有具体数据处理过程。验证性实验主要是对物质性质的验证,可加深对无机反应原理和物质性质的理解。一般可分为实验步骤、实验现象、反应方程式及解释、结论等。在实验报告中要注意这四部分一一对应。
“无机制备实验”报告格式示例
一、实验目的(略)
二、制备反应式及有关计算(原料、产量)(略)
三、简略实验步骤
四、实验结果
五、问题与讨论
“无机测定性实验”报告格式示例
一、实验目的(略)
二、简略实验步骤
三、数据记录与结果处理
“无机验证性实验”报告格式示例
一、实验目的(略)
二、实验步骤
三、问题与讨论
第2章化学实验的基本知识
2.1化学实验基本知识
2.1.1化学实验规则
(1)实验前必须认真预习,明确实验目的和要求,掌握实验的基本原理,了解实验操作技术和基本仪器的使用方法,熟悉实验内容以及注意事项,写好预习报告。
(2)实验过程中应严格遵守实验室规则,在教师的指导下正确操作,独立、认真地进行实验。仔细观察并记录实验现象和数据。爱护仪器,节约药品、水、电和气体。
(3)实验后须及时处理实验数据,认真分析实验现象,对实验结果进行讨论和总结,根据不同的实验要求写出不同格式的实验报告。实验结束后做好实验室的整理工作。
(4)严格遵守实验室安全制度和规定。
2.1.2化学实验安全规则
(1)必须熟悉实验室的环境,了解与安全有关的一切设施(如电闸、水管阀门、气体阀门、急救箱和消防用品等)的位置和使用方法。离开实验室前,仔细检查水、电和气体阀门是否。
(2)实验室内药品严禁任意混合,更不能品尝其味道。试剂、溶剂的瓶盖、瓶塞不能混用。
(3)实验室内禁止饮食、吸烟及保存食物。实验时须保持安静,禁止打闹。使用有毒试剂(如氟化物、氰化物、铅盐、钡盐、六价铬盐、汞的化合物和砷的化合物等)时’剩余药品或废液应倒入回收瓶中集中处理。
(4)能产生有毒、有剌激性气味气体(如硫化氢、一氧化碳、氯气、二氧化硫等)的实验必须在通风厨内进行。
(5)有机溶剂大多易燃如卩乙醚、苯、乙醇、丙酮等),不能用烧杯等敞口容器盛装,装有易燃有机溶剂的容器不得靠近火源,更不能直接加热易燃溶剂。回流或蒸馏溶剂时应放沸石,防止液体过热暴沸,引起火灾。切勿将易燃溶剂倒人废液缸内,用过的溶剂要回收。
(6)使用具有强腐蚀性的浓酸、浓碱、溴、洗液时,应避免接触皮肤和溅在衣服上,更要注意保护眼睛’实验过程中需穿实验服,必要时应佩戴防护眼镜。
(7)加热、浓缩液体时,不能俯视正在加热的液体,以免溅出的液体灼伤眼、脸。加热试管中的液体时’不能将试管口对着人。需要借助于嗅觉鉴别少量气体时,应用手把少量气体轻轻地。
(8)使用电器设备时’不要用湿手接触仪器’以防触电,用后拔下电源插头。
(9)为了避免实验室发生大量溢水事故,应注意水槽的清洁,保持下水道畅通’废纸、玻璃等物应扔人废物筐中。冷凝管的冷却水不宜开得过大,避免水压过高弹开橡皮管而跑水。
2.1.3化学实验常见安全事故类型及意外事故的处理
1.化学实验常见安全事故
化学实验室常见的安全事故类型主要有火灾、爆炸、毒害物污染、细菌或病毒感染、机械电气伤人等。
1)火灾
火灾在高校实验室事故案例中并不鲜见。其主要类型及直接诱因有:
(1)电气火灾,这类火灾占实验室火灾的大多数,过载、短路、违规操作是这类火灾发生的主要诱因。
(2)化学品火灾,主要是由化学品使用或储存不当引起的,由于许多化学品具有易燃、易爆性,一旦发生火灾,火势迅猛,难以控制,危害性大。
(3)操作不慎或违规吸烟使火源接触易燃物导致的火灾等。
2)爆炸
性事故多发生在具有易燃易爆化学品或存有压力容器的实验室,主要类型有可燃气体爆炸、化学品爆炸、活泼金属爆炸、高压容器爆炸、粉尘爆炸等。导致这类事故的主要原因有:
(1)操作不当,引燃易燃蒸气导致爆炸。
(2)操作不慎,使爆炸品受热、撞击、摩擦等弓丨发的爆炸。
(3)易燃易爆药品储存不当,造成泄漏引发的爆炸。
(4)高压装置操作不当或使用不合格产品引发的物理爆炸。
(5)在密闭或狭小容器中进行反应,反应产生的热量或大量气体释放不出去导致的爆炸。
(6)加错试剂,形成爆炸反应或形成爆炸混合物,引发爆炸。
(7)用普通冰箱储存闪点低的有机试剂引发的冰箱爆炸等。
(8)实验室火灾事故中引发的爆炸。
3)物
有毒药品或反应产生的有毒物质的泄漏、外流是导致这类事故的直接原因,其主要表现为:
(1)使用有毒试剂时,疏于防护或违规操作造成的急、慢性中毒。
(2)操作失误造成的中毒。
(3)设备老化、故障导致有毒物质的泄漏引起的中毒污染。
(4)排风不利引起的有毒气体中毒污染。
(5)管理不善引起有毒物质的外流造成的污染或被投毒弓丨发的毒害事故等。
(6)环保观念淡薄,随意排放实验废液、废气及固体废弃物造成的环境污染等。
4)机械电气伤人
机电伤人事故多发生在有高速旋转或冲击运动的机械实验室,或有带电作业的电气实验室,如操作不当或缺失防护造成的挤压、甩抛及碰撞伤人;违规操作、设备老化或设备故障造成的触电、漏电事故等。
2.化学实验意外事故的处理
(1)割伤:伤口内若有异物,应先取出,然后涂上红药水或贴上创可贴,必要时送医院救治。
(2)烫伤:用大量水冲洗,切勿把烫起的水泡挑破,可在烫伤处涂上烫伤膏。
(3)酸(或碱)灼伤:酸(或碱)洒到皮肤上时,先用大量水冲洗,再用饱和碳酸氢钠(或乙酸溶液)冲洗弓*后再用水冲洗,涂敷氧化锌软膏(或硼酸软膏)。
展开