高中化學實驗中水的妙用管窺

張守勛

【摘 要】水作為生命之源，不僅在人類生活、生產中應用廣泛，在高中化學實驗教學中同樣離不開水。實驗教學是高中化學課程教學的關鍵構成部分，是對理論知識的驗證，學生可借助實驗更好的理解化學現象和探究理論知識。而在很多化學實驗中都要用到水，對此本文通過對高中化學實驗中水的妙用進行著重管窺，并提出一些個人看法僅供眾多同行參考。

【關鍵詞】高中化學實驗；水的妙用

在高中教育階段，化學是一門以實驗為基礎的學科，在實驗中水的應用可謂是異常廣泛，特別是在化學反應中離不開水，而且水在不同的化學實驗中的作用也不同。在高中化學實驗中水一般當作溶劑使用，利用水配置出各種溶液，以及清洗儀器。不過水的應用不僅僅局限于此，要結合水的特性巧妙運用到化學實驗的多個方面，以此改善實驗教學質量和效率。

一、水浴和水封

在高中化學課程教學中，不少實驗的反應條件都離不開水浴加熱，像水解纖維多糖、制備酚醛樹脂時要用到100℃的沸水洗浴，沸水洗浴即為當水的溫度升至最高100℃進行洗浴。當水的溫度不到100℃時的某個溫度段恒定是稱之為溫水洗浴，在制備硝基苯時水的溫度應當恒定在50至60℃之間；水解乙酸乙酯與蔗糖時要用到70至80℃的溫水洗浴；測定硝酸鉀的溶解度時需在100℃攝氏度的環境下進行。同時，水封在高中化學實驗教學中也十分常用，主要用于藥品的保存，以免藥品與空氣接觸或揮發。在高中化學實驗室中，不少藥品與藥劑的化學性質與物理性質比較特殊，它們的保存方式同樣特殊，其中有的藥品與藥劑在存放時應當使用水的水封特性。諸如，液溴具有強烈的腐蝕性、揮發性和劇毒，是高中化學實驗中存放較為困難的一種藥劑，在常溫下假如不經過特殊處理，液溴將會揮發出十分刺激、強烈的煙霧，嚴重污染環境與危害師生的身體健康。而利用水進行水封可以解決問題，因為液溴的密度比水大，在水中的溶解度比較小，能夠有效減少揮發，從而避免有害物質的揮發與產生，為學生帶來健康安全的實驗環境。又如，在存放白磷時，由于白磷的燃點極低30℃時就會燃燒，不過不溶于水，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燃點，并與空氣隔絕，從而避免白磷揮發或自燃，有效降低物質的損失，以及安全隱患的發生。

二、水洗和水集

在高中化學實驗教學中水洗較為常見，主要作用有以下三個，其一，用水清洗實驗儀器和裝置。其二，通過水洗的方法祛除一些難溶于水氣體中的易溶雜質，像一氧化氮氣體中的二氧化氮雜質，原因是二氧化氮可以與水發生化學反應生成硝酸和一氧化氮，而一氧化氮則不溶于水。其三，用水洗滌沉淀，例如，在常見的“過濾”實驗操作中，針對各種過濾器與容器中的沉淀物需要洗滌，在洗滌時可使用蒸餾水來進行。具體方法是：在過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，適當晃動清洗，如此反復操作幾次即可清除沉淀。同時，在高中化學實驗教學中，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稱，在初中階段學生就學習過用排水集氣法制取氫氣，高中化學實驗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，或多或少都會溶解一部分，不過可以在水中加入部分物質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，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，再將排水法升級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

在高中化學實驗教學實踐中，可以將水巧妙用來鑒別化學物質，針對化學物質在水中的密度或溶解度的不同進行鑒別。像溴乙烷、乙醇、苯三瓶沒有標簽的無色液體，可以用水來鑒別。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，可結合化學物質的溶解性和溶解過程中的熱量變化進行鑒別。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，其中氫氧化鈉溶于水時會放熱，水溫升高；硝酸銨溶于水時需吸熱，水溫降低；氯化鈉溶于水時對溫度無影響；碳酸鈣則不溶于水。或者依據物質溶于水之后的溶液顏色進行鑒別與判斷，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出黃色；氯化銅、硫酸銅則為藍色溶液。另外，在高中化學實驗中水可以當作冷卻劑使用，冷凝管中通過氣體可以用水吸熱，以此降低溫度將氣體凝結。在分餾、蒸餾，以及有物質揮發與長時間加熱的化學實驗中，揮發物和餾出物應當冷卻，這就需要在冷凝管中注入水，通過水的流動來冷卻。比如，在利用蒸餾乙醇制取無水乙醇時，應增設無水氯化鈣的干燥管，將水當作干燥劑使用，以此確保實驗在無水條件下進行，以免因水分進入到實驗裝置中出現實驗誤差或污染試劑。

四、總結

在高中化學實驗教學活動中，水可謂是無處不在、無處不用，教師可充分結合水的化學性質和物理性質，將水巧妙運用到化學實驗中，借此優化實驗教學環境，引領學生更好的學習和理解實驗，使其意識到水的作用和價值，進而幫助他們養成良好的化學素養和嚴謹的科學態度，最終提高整體學習效果和質量。

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