基本实验操作(取用、加热、过滤、蒸发)Basic Lab Techniques (Handling, Heating, Filtering, Evaporating)

AP 科学实践 2 · 提问与方法约 25 分钟

学习目标

  • 正确取用固体和液体药品
  • 正确读取量筒的读数,理解俯视、仰视带来的误差
  • 说出加热、过滤、蒸发的操作要点

前置知识

  • 实验室安全与常见仪器(1.1.2)

取用药品

固体

  • 粉末状:用药匙或纸槽,“一斜、二送、三直立”。先把试管倾斜,把药品送到试管底部,再把试管慢慢竖直。
  • 块状:用镊子,“一横、二放、三慢竖”。先把试管横放,把药品放在管口,再把试管慢慢竖起,让药品缓缓滑到底部,以免打破试管底。

液体

  • 倾倒:瓶塞倒放在桌上;标签朝向手心(防止残留的液体流下来腐蚀标签);瓶口紧挨试管口,慢慢倒入。
  • 少量滴加:用胶头滴管,垂直悬空在容器口正上方滴加,不能伸进容器里,也不能碰到器壁。

没有说明用量时,液体取 1–2 mL,固体只需盖满试管底部。

量筒的读数

量筒要放平,视线与量筒内凹液面的最低处保持水平,再读数。如果视线不水平:

  • 俯视(从上往下看):读数偏大。
  • 仰视(从下往上看):读数偏小。

拖动下面的滑块,把眼睛移高或移低,看视线怎样落到刻度上:

动手试试:选一种仪器,拖动滑块改变视线高度
012345678910
仰视平视俯视

结论量筒读数时,俯视读数偏大,仰视读数偏小。

原因量筒的刻度从下往上越来越大。俯视时视线向下斜,在到达凹液面最低处之前,先碰到外壁上更高处的刻度,所以读数偏大。

注意:如果是“量取一定体积的液体”(比如要量出 6 mL),情况正好反过来:俯视时以为到了 6 mL,实际量少了;仰视时实际量多了。

加热

  • 用酒精灯的外焰加热。
  • 给试管里的液体加热:液体不超过试管容积的 1/3;试管夹夹在离管口约 1/3 处;试管倾斜约 45°;先来回移动试管预热,再集中加热;管口不能对着自己或别人。
  • 给试管里的固体加热:管口略向下倾斜,防止冷凝水倒流到热的试管底部,使试管炸裂。

过滤

过滤用来把不溶于水的固体和液体分开,比如除去泥水里的泥沙。要点可以记成“一贴、二低、三靠”:

分步解析
  1. 一贴:滤纸紧贴漏斗内壁,中间不留气泡,否则过滤很慢。
  2. 二低:滤纸边缘低于漏斗边缘;液面低于滤纸边缘,防止液体从滤纸和漏斗之间流下去。
  3. 三靠:烧杯口紧靠玻璃棒;玻璃棒下端轻靠三层滤纸的一边;漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,防止液体飞溅。

过滤前,要先把圆形滤纸折好再放进漏斗。折好的滤纸一边三层、一边一层,“三靠”里说的“三层滤纸的一边”就是这样来的:

图:滤纸的折法

① 取一张圆形滤纸,沿虚线对折

② 对折成半圆后,再沿虚线对折

③ 折成四分之一圆,一共四层

④ 从一边拨开一层,打开成圆锥:一边三层,一边一层

⑤ 放进漏斗,用少量水润湿,使它紧贴漏斗内壁;玻璃棒靠在三层的一边

三层的一边比较厚,玻璃棒靠在这里引流,不容易把滤纸戳破。

蒸发

用蒸发皿蒸发溶液得到固体,比如从食盐水里得到食盐:

  • 加热时用玻璃棒不断搅拌,防止局部温度过高,使液滴飞溅。
  • 出现较多固体时就停止加热,用余热把剩下的水蒸干。
  • 刚加热过的蒸发皿很烫,要用坩埚钳夹取,放在陶土网上。

例题:量筒读错了两次

某同学用量筒量取液体。第一次仰视,读数为 20 mL;倒出一部分后,第二次俯视,读数为 12 mL。他实际倒出的液体比 8 mL 多、少还是相等?

分步解析
  1. 第一次仰视。 仰视读数偏小,所以开始时的实际体积大于 20 mL。
  2. 第二次俯视。 俯视读数偏大,所以剩下的实际体积小于 12 mL。
  3. 结论。 倒出的体积 = 开始的体积 − 剩下的体积,大于 20 − 12 = 8 mL。所以实际倒出的液体多于 8 mL。
练一练:下面的操作正确吗?
  1. 倾倒液体时,把瓶塞正放在桌面上
  2. 读量筒时,视线与凹液面最低处保持水平
  3. 用胶头滴管滴加液体时,把滴管伸进试管里
  4. 给试管里的液体加热,液体不超过试管容积的 1/3
  5. 过滤时,液面高过滤纸边缘
  6. 蒸发时,等水完全蒸干再停止加热
  7. 向试管里加块状固体时,先把试管横放

常见误区

误区 1:俯视、仰视记反。 读数时记住“俯大仰小”:俯视读数偏大,仰视读数偏小。

误区 2:过滤时用玻璃棒在漏斗里搅拌。 这样会戳破滤纸。过滤时玻璃棒只用来引流。

误区 3:给试管里的固体加热时管口朝上。 管口要略向下倾斜,防止冷凝水倒流使试管炸裂。

即时小测

用量筒量液体,俯视读数为 30 mL,液体的实际体积

过滤时,玻璃棒的作用是?

小结

  • 粉末状固体“一斜二送三直立”,块状固体“一横二放三慢竖”;倾倒液体时瓶塞倒放、标签朝手心;滴管垂直悬空。
  • 量筒读数:视线与凹液面最低处水平;读数时俯视偏大、仰视偏小。
  • 加热用外焰,试管里的液体不超过 1/3,管口不对人;加热固体时管口略向下。
  • 过滤“一贴二低三靠”;蒸发时不断搅拌,出现较多固体就停止加热。
通往 AP(以后再看)

AP 实验会用到更精确的量取工具:移液管、滴定管、容量瓶。读数同样要平视凹液面最低处,还要估读一位(1.1.5 会讲)。AP 实验题常问“某个操作错误会让测得的结果偏大还是偏小”,思路和今天的量筒读数一样。

练一练这一章:模块 1 · 化学是什么 · 10 道题

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