1 3min内氯水制
在Br2、I2的提取和Fe2+转化为Fe3+等实验时, 必须用新制的氯水, 这是因为溶解在水中的氯气与水发生反应, 生成盐酸和次氯酸。
次氯酸不稳定, 逐渐分解转变为很稀的盐酸。
2HCl O=2HCl+O2↑ (光照)
新制氯水, 通常是用二氧化锰与浓盐酸混合后加热, 将产生的氯气直接通入水中制得, 这种方法不仅操作烦琐、过程费时, 而且会有大量氯气扩散到空气中, 对人体造成伤害。若把二氧化锰改用为氯酸钾, 以锥形瓶作反应容器, 用气球作贮气装置, 让氯气始终处在封闭环境这种氯水制备方法, 既快速又环保。具体操作过程如下:
取两个100m L的锥形瓶, 一个装入0.5g氯酸钾晶体, 另一个装入二分之一体积的水, 在装有氯酸钾的锥形瓶中, 加入5m L浓盐酸, 将一只大小适宜的气球套在锥形瓶瓶颈上, 利用气球口部的弹性自然固定;双手紧捂锥形瓶, 利用掌心温度加热, 气球快速膨胀, 当胀大到一定程度后, 在距锥形瓶瓶口上方约1cm处, 用棉线将气球系紧;左手取下气球, 右手将一橡皮塞迅速塞紧锥形瓶口, 把贮有氯气的气球, 套在另一个装有水的锥形瓶颈上, 解开棉线, 反复振荡, 即得黄色较深的新制氯水, 整个操作过程用时不足3min (气球及锥形瓶内多余的氯气, 用浓氢氧化钠溶液处理) 。
2 1min内浊水净
在义务教育教科书九年级化学中, 关于明矾净水实验的描述为:“取3个烧杯, 各盛大半烧杯浑浊的天然水 (湖水、河水或井水等) , 向其中两个烧杯中各加入3药匙明矾粉末, 搅拌溶解后, 静置, 观察现象。”该实验的目的, 是通过浊水中加入明矾比未加入要澄清些的事实, 使学生知道明矾有“一定”净水作用;明矾净化后的水仍显浑浊, 有必要进一步处理, 自然过渡到过滤操作的学习。在教学中, 实验往往耗时太长, 现象不够明显, 严重地影响了当堂教学任务的顺利完成。
我们知道, 明矾溶于水后发生电离:
电离出的Al3+发生水解反应, 生成Al (OH) 3 (胶体) :
Al (OH) 3胶粒具有吸附能力, 能凝聚水中的悬浮物并使之沉降。然而, 在外界条件不变的情况下, Al3+水解程度很小, Al (OH) 3胶粒含量不多, 在浊水中加入一定量的明矾时, 净水效果不是想像中的立竿见影。理论上讲, 当水中加入足量的明矾时, Al3+浓度增大, Al3水解平衡向右移动, Al (OH) 3胶粒含量随之增多, 但增加的量不大, 何况明矾在水中的溶解能力不强, 如20℃时, 其溶解度仅为4.9g。因此, 试图通过在浊水中加入大量明矾, 达到快速净水的目的, 不可采用。
当水中的Al (OH) 3胶粒含量一定时, 水的浊度大小、悬浮物质颗粒组成和性质, 对明矾净水也将产生影响。笔者经过多次的实验探究, 发现用“积尘水”替代浑浊的天然水, 能有效地解决明矾快速净水问题。
用湿润的棉帕 (或抹布) 擦拭门窗、桌面、地板等物件表面上积淀的灰尘, 取少量水搓洗附有大量“积尘”的棉帕 (或抹布) , 即得灰黑色的“积尘水”;取2个烧杯, 各盛“积尘水”50m L, 向其中一个烧杯中加入少量 (0.1g) 明矾粉末, 搅拌溶解后, 静置;对两个烧杯内的液体进行对比观察, 半分钟时, 就可观察到加有明矾的液体比未加的要澄清。该法用时短、操作简单易行、现象清楚, 只要“积尘水”达到较高浊度, 定会屡试不爽。
3 1s内气泡排
酸碱中和滴定是中学化学中的重要实验, 其中涉及滴定管的“排气泡”操作, 在高中《化学反应原理》一书中, 特别指出了“排气泡”的方法, 即向滴定管中“注入所要盛装的酸、碱溶液至滴定管‘0’刻度以上2~3m L, 用滴定管夹固定好滴定管。轻轻转动酸式滴定管的活塞或轻轻挤压碱式滴定管的玻璃球, 使滴定管的尖嘴部分充满液体、无气泡, 调整管中液面至‘0’或‘0’刻度以下, 记录读数V0”。但在实际操作中发现, 用上述方法, 难以将酸式滴定管尖嘴部分的气泡或空气柱排除。一些资料上, 介绍了诸如“橡皮管捏挤法”“仿碱式滴定管法”“逆流充液法”“双管互动法”等方法, 虽然行之有效, 但必定需要增添一些辅助措施, 其“排气泡”的效率不高。如果将盛装有酸溶液的滴定管倾斜合适的角度, “排气泡”操作就可迎刃而解。具体操作方法如下:
向酸式滴定管中, 注入所要盛装的酸溶液, 其体积应超过酸式滴定管“0”刻度以上4~5m L;将酸式滴定管倾斜, 使它与桌面呈约45°夹角;眼睛注视酸式滴定的尖嘴部分, 快速旋转活塞, 当尖嘴内的气泡或空气柱全部逐出时, 立即关闭活塞。该“排气泡”方法, 耗时不过1s, 用去酸液仅2m L左右, 成功率几乎是100%, 且剩余酸液仍超出酸式滴定管“0”刻度2m L以上, 十分方便调液。
化学实验需要技巧, 技巧不是凭空而得, 必须讲究一定的方法。坚持实验预做制, 通过实验预做, 能及时发现问题, 促使我们去寻找解决问题的办法。
摘要：本文介绍了中学化学实验中关于氯水新制、明矾净水、酸式滴定管尖嘴气泡排除的“快速”方法, 旨在说明化学实验应善用技巧, 才能有效地提高实验效率。
关键词：氯水,积尘水,排气泡,快速
参考文献
[1] 课程教材研究所.化学课程教材研究开发中心.化学:九年级上册.人民教育出版社, 2012:75.
[2] 化学:化学反应原理.4版.凤凰出版传媒集团, 江苏教育出版社, 2009:74.