绪论
一、无机化学实验概述
无机化学实验是化学及相关专业本科生进入大学后必修的**门专业基础实验课程,其目的是培养学生严谨的科学态度、实事求是的工作作风、良好的实验室工作习惯及*立思考的能力、创新意识和探索精神,主要任务是使学生正确地掌握无机化学实验的基本操作和基本技能。学生通过实验,可以加深对基本原理和基础知识的理解和掌握,增强运用所学理论解决实际问题的能力;学会正确观察化学反应现象以及数据处理方法;初步具有*立进行实验工作的能力,为进一步学习后续化学课程和参加工作打下良好的基础。
二、无机化学实验的基本要求
通过无机化学实验课程的学习,加深对无机化学基本概念、基本理论和基础知识的理解,并能在实验中验证和运用理论知识,解释实验现象,从而将理论与实验相结合,形成系统的专业知识。
通过无机化学实验基本操作的系统训练,掌握规范的无机化学实验基本操作技能,学会使用常用仪器。
能客观地描述实验现象,正确记录和处理实验数据,定量/定性地分析实验结果,并撰写实验报告;通过综合性、设计性实验,学会查阅文献、设计实验方案和动手实验;通过分析判断、推断结论、归纳总结等训练,提高分析问题、解决问题和*立工作的能力,逐渐形成学科思维。
养成整洁、严肃、认真的实验习惯,以及实事求是、科学严谨的作风;具备团队合作、实验探究和反思意识;树立安全意识、环保意识和可持续发展理念。
三、实验室基础知识
1. 实验室规则
各类实验室因为实验目的、实验仪器、实验项目不同,实验室规则略有差异。一般意义上的实验室规则包含以下几方面内容:
(1)学生应预习与实验有关的理论知识,明确实验目的、实验原理、实验仪器及原理,熟悉实验操作步骤和规程,没有预习的学生不得进行实验。学生应准备实验记录本,每次实验应提前进入实验室,做好实验准备工作。
(2)学生在教师的指导下按照实验教材进行实验。若需要做规定内容以外的实验或对原实验进行改进,应先将实验方案提交实验教师审定,经教师同意并在教师指导下进行实验操作。实验过程中如遇疑难问题,应及时请教教师。
(3)正确使用实验室仪器设备、药品、实验材料及用具,节约使用水、电、气。
(4)使用剧毒、易燃、易爆的药品应提前做好各种预案,并对废弃物进行回收处理。
(5)废液、废渣不能随意倒入下水道,应倒入指定地点,以便集中处理。
(6)实验结束时,学生应做好实验台面的整理、清洁工作,并将实验原始记录交实验指导教师,经检查、签字后方能离开实验室。值日生应进行实验室的清洁及整理工作。
(7)如果学生操作失误导致仪器损坏,应按赔偿制度处理。
(8)实验室属于重点防护场所,非实验时间严禁随意进入;实验时间内,非实验人员不得入内;不得把实验室的任何物品带出实验室。
2. 实验室安全知识
化学实验室是安全防护的重点场所,进行实验时必须具有安全意识。要严格遵守水、电、气及各种仪器、药品的安全使用规则,重视实验的安全操作,以防意外事故的发生。
(1)学生应了解实验室各类危险物品的基本知识,遇到问题要保持冷静,采取适当的方法妥善处理。
(2)实验室用电时,应先检查电源及用电器是否正常,如存在问题应先行排除。不得用湿手、湿物接触电源。操作中应先接好线路、仪器,再接通电源,实验完成后应先切断电源,再拆除线路及仪器。
(3)水、电、气使用完毕后应立即关闭;物品不得乱扔,可燃物品要远离火源。
(4)严禁在实验进行时离开实验室;观察实验现象时,在能够观察清楚实验现象的前提下,眼睛尽量远离实验观察点;实验时不允许随意混合各种化学药品,以免发生意外;做危险实验时,应戴上防爆、防毒面具。
(5)产生有毒气体的实验应在通风橱内或通风处进行,以防中毒事故发生。
(6)实验室内严禁吸烟、饮食,有毒药品不得入口和接触伤口;嗅闻气体应采用扇闻方式进行。
(7)遵守防火规则,熟悉消防器材的存放位置和使用方法。
3. 实验室意外事故的处理
进入实验室之前,应熟悉实验室各种意外事故的处理方法。若实验过程中发生意外事故,不要慌张,应沉着、冷静,采取正确的方法迅速处理。
(1)烫伤的处理。若烫伤处皮肤未破裂,可涂碳酸氢钠饱和溶液或涂抹烫伤膏;若伤处皮肤有破损,可涂抹紫药水,再涂烫伤膏;若伤势较重,可撒消炎药粉或涂烫伤膏,用油纱绷带包扎。
(2)酸腐蚀伤的处理。先用大量水冲洗,然后涂抹碳酸氢钠油膏,伤势严重时应立即送医院急救。如果酸液溅入眼中,先用大量水长时间冲洗,然后用3%碳酸氢钠溶液冲洗,昀后用清水洗眼,并送医院治疗。
(3)碱腐蚀伤的处理。应立即用大量水冲洗,然后用2%乙酸溶液、1%柠檬酸或硼酸饱和溶液冲洗,再用水冲洗。如果碱液溅入眼中,先用大量水冲洗,再用硼酸溶液冲洗,并送医院治疗。
(4)割伤的处理。若伤口内有碎片,应先挑出碎片,立即用药棉揩净伤口,涂抹龙胆紫药水,必要时撒上消炎药粉,再用纱布包扎。如果伤势较严重,先用医用酒精在伤口周围擦洗消毒,然后立即送医院治疗。
(5)磷烧伤的处理。用1%硫酸铜、1%硝酸银或浓高锰酸钾溶液处理伤口后进行包扎,严重时应送医院治疗。
(6)吸入有毒气体的处理。吸入Cl2、HCl、Br2蒸气时,可吸入少量乙醇和乙醚的混合蒸气解毒,同时到室外呼吸新鲜空气,但注意Cl2及Br2中毒时,不可进行人工呼吸;吸入H2S感到不适时,应立即到室外呼吸新鲜空气。
(7)火灾的处理。一旦发生火灾,必须**时间撤离。在确保安全的情况下,可采取措施防止火灾蔓延,移走易燃物品、切断电源等,并参与灭火。灭火时应采用合适的灭火器材和方法。例如,乙醇等有机溶剂引起着火时,应立即用湿布或沙土等扑灭,若火势较大,可使用CCl4灭火器、CO2或泡沫灭火器;若某些化学药品着火,不可用水扑救,因水能与金属钾、钠发生剧烈的反应而造成更大的火灾;若遇电器设备着火,必须使用CCl4灭火器或CO2灭火器,绝对不可用水或泡沫灭火器,以免引起触电事故;当衣服着火时,切勿惊慌乱跑,应尽快脱下衣服或就地卧倒滚灭。
(8)触电事故的处理。*先应切断电源,利用绝缘物将触电者与电源分开,必要时进行人工呼吸。若事故严重,应立即送医院治疗。
4. 废液处理
化学实验应建立绿色化学理念。实验室产生的废气、废液、废渣大多是有毒物质,其中还有些是剧毒物质和致癌物质,若不加处理就排放,不仅会造成环境污染,还会危害人类健康。因此,必须采取积极措施进行无害化处理以减少污染,或进行回收利用。
常见废液的处理方法有以下几种:
(1)废酸、废碱的处理。应分开储存,可采用中和法处理,条件允许时可加以回收利用。
(2)含铬废液的处理。含铬废液通常是Cr(Ⅵ)的化合物,可采用还原沉淀法处理。一般是在含铬废液中加入还原剂,如硫酸亚铁、亚硫酸钠或废铁屑,在酸性条件下将有毒的Cr(Ⅵ)还原为低毒的Cr(Ⅲ),再加入氢氧化钙或石灰等,调节pH使Cr(Ⅲ)形成低毒的Cr(OH)3沉淀,经静置或过滤分离,清液达标后排放,残渣可综合利用或与煤渣一起焙烧处理后填埋。
(3)含汞废液的处理。汞在废液中主要以Hg22.和Hg2.两种形式存在,含汞废液毒性极大,可采用絮凝沉淀法处理。通常先将废液调至pH为8~10,加入过量硫化钠,使各种形态的汞转化成难溶解的硫化汞沉淀,再加入硫酸亚铁处理过量的硫化钠,生成的硫化亚铁作为共沉淀剂吸附悬浮在水中难以沉降的硫化汞而使其沉降,经静置或过滤分离,清液达标后排放。少量残渣可填埋处理,大量残渣可焙烧回收汞或制成汞盐利用。
(4)含重金属离子废液的处理。通常采用沉淀法处理:一般加入碱或消石灰、硫化钠处理,使重金属离子生成难溶、低毒的氢氧化物沉淀或硫化物沉淀,经过滤分离,清液达标后排放。
(5)综合废液的处理。互不作用的废液可用铁粉处理,通常将废液pH调节为3~4,加入铁粉,搅拌一定时间,再用碱调节pH为9左右,加入高分子混凝剂进行沉淀,经分离后清液可排放,沉淀物按废渣处理。
(6)含重金属的有机废液的处理。一般采用焚烧和氧化方法,先将重金属离子转化成无机盐,再作为无机废液处理。
四、无机化学实验的学习方法
无机化学实验是大学化学实验的开端,具有一定的启蒙性。认真学好该课程对后续化学实验课程的学习以及在大学期间参加科研实践都具有重要的意义。无机化学实验的一般步骤如下。
1. 预习
认真预习是做好实验的前提。根据教材实验指导板块完成预习环节。
预习实验时,要认真钻研实验内容,明确实验要求,理解实验原理,熟悉实验步骤,熟悉实验仪器的使用与实验相关的技术、注意事项以及实验数据的处理要求,并查阅相关文献资料。通过自己的思考,简明扼要地写出预习心得、需注意的事项和疑问。
2. 实验过程
严格按照实验内容完成实验,同时完成实验原始记录。
实验原始记录是来自实验者的直接记录,包括实验步骤、每步操作所观察到的现象,以及实验中测得的各种数据、实验操作中的失误。实验原始记录要求及时、准确、完整。鼓励学生在与教师充分交流的情况下,对部分实验内容进行探究性改进。实验完成后,应洗净实验仪器,整理、清洁实验台面,并做好实验室清洁和整理工作。
注意:实验数据记录必须反映实验仪器的准确度,现象记录要求涉及颜色、物态、气味等。实验原始记录不能用铅笔书写,数据不得涂改。
3. 实验报告
实验报告是真实实验情况的客观撰写,是科学训练的重要环节。要求内容真实、条理清楚、简明扼要。
实验报告包括:实验目的、实验原理、实验试剂与仪器、实验内容、实验安全(包括药品及实验操作)、实验现象与原始记录、数据处理、实验结果、实验讨论或结论。
数据处理:根据原始记录,将观察到的现象和测得的原始数据整理后写入报告中。对于定量实验,按照误差分析要求进行数据处理。
实验结果:对于无机制备实验,其结果主要是产量和产率;对于无机测定实验,其结果主要是测定结果和数据误差;对于无机性质实验,其结果主要是对物质性质的归纳和总结。
实验讨论或结论:针对影响实验结果的主要因素进行分析,结合自己的实验情况对实验结果进行解释,提出对实验方法及装置的改进建议。
化学实验报告通常有一定的书写规范。无机化学实验报告的格式依据无机化学实验类型不同略有差异。无机化学实验通常有三种类型:制备实验、测定实验、性质实验。
1)制备实验报告参考格式
无机化学实验——制备实验报告
实验名称__实验室__成绩__
姓名__学号__专业__组别__
室温__气压__实验日期__年_月_日 指导教师__
实验目的:
实验原理:
实验步骤及现象:
实验结果:(产品性状描述、产品质量、产率)
问题及讨论:(针对实验各步骤讨论实验方法和实验具体情况对产率的影响等)
思考题和习题:
2)测定实验报告参考格式
无机化学实验——测定实验报告
实验名称__实验室__成绩__
姓名__学号__专业__组别__
室温__气压__实验日期__年_月_日 指导教师__
实验目的:
实验原理:
实验步骤:
实验数据及处理:(实验数据记录及测定值计算;结果有文献值需计算相对平均误差,结果无文献值需计算相对平均偏差)
问题及讨论:(针对实验各步骤讨论实验方法和实验具体情况对相对误差或相对偏差的影响等)
思考题和习题:
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