高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中水的妙用管窺

張守勛

【摘 要】水作為生命之源，不僅在人類生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中同樣離不開水。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)課程教學(xué)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，是對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證，學(xué)生可借助實(shí)驗(yàn)更好的理解化學(xué)現(xiàn)象和探究理論知識(shí)。而在很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)中都要用到水，對(duì)此本文通過(guò)對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中水的妙用進(jìn)行著重管窺，并提出一些個(gè)人看法僅供眾多同行參考。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)；水的妙用

在高中教育階段，化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在實(shí)驗(yàn)中水的應(yīng)用可謂是異常廣泛，特別是在化學(xué)反應(yīng)中離不開水，而且水在不同的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用也不同。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中水一般當(dāng)作溶劑使用，利用水配置出各種溶液，以及清洗儀器。不過(guò)水的應(yīng)用不僅僅局限于此，要結(jié)合水的特性巧妙運(yùn)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的多個(gè)方面，以此改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率。

一、水浴和水封

在高中化學(xué)課程教學(xué)中，不少實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件都離不開水浴加熱，像水解纖維多糖、制備酚醛樹脂時(shí)要用到100℃的沸水洗浴，沸水洗浴即為當(dāng)水的溫度升至最高100℃進(jìn)行洗浴。當(dāng)水的溫度不到100℃時(shí)的某個(gè)溫度段恒定是稱之為溫水洗浴，在制備硝基苯時(shí)水的溫度應(yīng)當(dāng)恒定在50至60℃之間；水解乙酸乙酯與蔗糖時(shí)要用到70至80℃的溫水洗??；測(cè)定硝酸鉀的溶解度時(shí)需在100℃攝氏度的環(huán)境下進(jìn)行。同時(shí)，水封在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也十分常用，主要用于藥品的保存，以免藥品與空氣接觸或揮發(fā)。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，不少藥品與藥劑的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)比較特殊，它們的保存方式同樣特殊，其中有的藥品與藥劑在存放時(shí)應(yīng)當(dāng)使用水的水封特性。諸如，液溴具有強(qiáng)烈的腐蝕性、揮發(fā)性和劇毒，是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中存放較為困難的一種藥劑，在常溫下假如不經(jīng)過(guò)特殊處理，液溴將會(huì)揮發(fā)出十分刺激、強(qiáng)烈的煙霧，嚴(yán)重污染環(huán)境與危害師生的身體健康。而利用水進(jìn)行水封可以解決問(wèn)題，因?yàn)橐轰宓拿芏缺人?，在水中的溶解度比較小，能夠有效減少揮發(fā)，從而避免有害物質(zhì)的揮發(fā)與產(chǎn)生，為學(xué)生帶來(lái)健康安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。又如，在存放白磷時(shí)，由于白磷的燃點(diǎn)極低30℃時(shí)就會(huì)燃燒，不過(guò)不溶于水，可以將少量白磷放置在廣口瓶中用冷水保存，借助水的覆蓋使其溫度不超過(guò)燃點(diǎn)，并與空氣隔絕，從而避免白磷揮發(fā)或自燃，有效降低物質(zhì)的損失，以及安全隱患的發(fā)生。

二、水洗和水集

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中水洗較為常見，主要作用有以下三個(gè)，其一，用水清洗實(shí)驗(yàn)儀器和裝置。其二，通過(guò)水洗的方法祛除一些難溶于水氣體中的易溶雜質(zhì)，像一氧化氮?dú)怏w中的二氧化氮雜質(zhì)，原因是二氧化氮可以與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，而一氧化氮?jiǎng)t不溶于水。其三，用水洗滌沉淀，例如，在常見的“過(guò)濾”實(shí)驗(yàn)操作中，針對(duì)各種過(guò)濾器與容器中的沉淀物需要洗滌，在洗滌時(shí)可使用蒸餾水來(lái)進(jìn)行。具體方法是：在過(guò)濾器與容器中倒入適量的蒸餾水，直至蒸餾水將沉淀完全淹沒，適當(dāng)晃動(dòng)清洗，如此反復(fù)操作幾次即可清除沉淀。同時(shí)，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可利用水集的方法制取和存放一些不溶于水的氣體。水集就是排水集氣法的簡(jiǎn)稱，在初中階段學(xué)生就學(xué)習(xí)過(guò)用排水集氣法制取氫氣，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及到的氣體除氫氣之外，還有一氧化氯、二氧化硫、甲醛和氧氣等。某些氣體在水中具有一定的溶解度，或多或少都會(huì)溶解一部分，不過(guò)可以在水中加入部分物質(zhì)用以降低這些氣體的溶解度。像在用排飽與食鹽水法制取和收集氯氣時(shí)，可將氯氣收集到食鹽水中，原因是氯氣雖然溶于水，但是在飽和的食鹽水中溶劑度極低，幾乎可忽略不計(jì)，再將排水法升級(jí)利用飽和食鹽水制取氯氣。這樣可以將氯氣和水完全隔離，避免在水中溶解，從而解決氯氣溶于水的難題，而且制取過(guò)程更加安全，制出的氯氣也更加純凈。

三、鑒別和水冷

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，可以將水巧妙用來(lái)鑒別化學(xué)物質(zhì)，針對(duì)化學(xué)物質(zhì)在水中的密度或溶解度的不同進(jìn)行鑒別。像溴乙烷、乙醇、苯三瓶沒有標(biāo)簽的無(wú)色液體，可以用水來(lái)鑒別。由于溴乙烷的密度比水大，沉于水底的即為溴乙烷；極易溶于水的是乙醇；苯的密度比水小，所以漂浮在水面上的則為苯。同時(shí)，可結(jié)合化學(xué)物質(zhì)的溶解性和溶解過(guò)程中的熱量變化進(jìn)行鑒別。比如，使用水可鑒別碳酸鈣、氯化鈉、硝酸銨和氫氧化鈉這四種物質(zhì)，其中氫氧化鈉溶于水時(shí)會(huì)放熱，水溫升高；硝酸銨溶于水時(shí)需吸熱，水溫降低；氯化鈉溶于水時(shí)對(duì)溫度無(wú)影響；碳酸鈣則不溶于水?；蛘咭罁?jù)物質(zhì)溶于水之后的溶液顏色進(jìn)行鑒別與判斷，像石蕊試劑的顏色為紫色；高錳酸鉀是紫紅色；氯化鐵和硫酸鐵是溶液呈現(xiàn)出黃色；氯化銅、硫酸銅則為藍(lán)色溶液。另外，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中水可以當(dāng)作冷卻劑使用，冷凝管中通過(guò)氣體可以用水吸熱，以此降低溫度將氣體凝結(jié)。在分餾、蒸餾，以及有物質(zhì)揮發(fā)與長(zhǎng)時(shí)間加熱的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，揮發(fā)物和餾出物應(yīng)當(dāng)冷卻，這就需要在冷凝管中注入水，通過(guò)水的流動(dòng)來(lái)冷卻。比如，在利用蒸餾乙醇制取無(wú)水乙醇時(shí)，應(yīng)增設(shè)無(wú)水氯化鈣的干燥管，將水當(dāng)作干燥劑使用，以此確保實(shí)驗(yàn)在無(wú)水條件下進(jìn)行，以免因水分進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)裝置中出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差或污染試劑。

四、總結(jié)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，水可謂是無(wú)處不在、無(wú)處不用，教師可充分結(jié)合水的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，將水巧妙運(yùn)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，借此優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，引領(lǐng)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)和理解實(shí)驗(yàn)，使其意識(shí)到水的作用和價(jià)值，進(jìn)而幫助他們養(yǎng)成良好的化學(xué)素養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，最終提高整體學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊喜輝.淺談高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體措施[J].課程教育研究，2016（27）：40-41

[2]仲國(guó)新.新課改背景下提升高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2016（03）：10

[3]曾春森.新課改背景下的高中化學(xué)教育教學(xué)反思[J].新課程學(xué)習(xí)（上），2014（01）：95endprint