曹宏梅 赖红伟 陶然 王宇茁 姜涛
吉林医药学院,吉林 吉林 132013
通过系统的实验教学,不仅能够深化对理论知识的掌握和理解,激发学生的求知欲,还能培养学生的实践动手能力以及观察、分析和解决问题的能力。在化学实验教学过程中,试剂配制的合格与否是影响实验成败的关键。一些易变质和难配制的特殊试剂若保存或配制不当,则会使化学实验无法顺利进行,故特殊试剂的正确配制需引起相关人员的高度重视。笔者结合自身的实际工作经历和查阅的相关资料,针对如何配制化学实验中的特殊试剂,浅谈一些改进做法。
常见的易水解的盐类有强酸弱碱盐和强碱弱酸盐。配制以上溶液时,主要采取控制酸、碱环境来有效防止其水解,根据实际情况用浓酸或浓碱先溶解固体溶质,而后用蒸馏水稀释至所需体积。
AlCl3、FeCl3、NH4Cl、Al2(SO4)3和Pb(NO3)2等物质为强酸弱碱盐,要在酸性条件下配制以上物质的盐溶液。例如在配制1L0.1mol/LFeCl3溶液时,先要通过计算,将所需的FeCl3固体称量完毕后溶于适量浓盐酸中,后加蒸馏水稀释至所需体积。若不先加盐酸抑制FeCl3发生水解反应,则会有氢氧化铁胶体生成,使溶液变浑浊,进而影响实验教学的效果。
对于Na2S、NaAc、Na2CO3和KCN 等强碱弱酸盐来讲,要想配制该类物质的盐溶液,构建碱性环境进而防其水解是配制操作取得成功的前提。以配制1L0.05mol/L Na2S溶液为例。为了防止水解反应发生,常采用称取12.0 gNa2S·9H2O与2.0gNaOH固体溶于适量蒸馏水中,稀释至1L,混匀即得[1]。再如用新煮沸的冷蒸馏水配制0.1 mol/LNa2S2O3溶液时,由于Na2S2O3溶液在酸性环境中不能稳定存在,只能在中性或弱碱性条件下进行配制,因此在溶解硫代硫酸钠固体时,要加入少量碳酸钠与其一起溶解。
在空气中,一些具有还原性的试剂很容易被氧化,为防止氧化现象的发生,常把相应盐的纯金属单质加在配制好的试剂里。如:用煮沸过的冷蒸馏水配制FeSO4溶液时,在溶液中除了滴几滴硫酸防水解外,还要加入一些纯的无锈铁钉或铁粉防氧化,以上操作结束后,将配好的溶液密封保存备用。
有些性质活泼的试剂易与自身所含的杂质发生反应而变质,为了阻止其变质,在配制这类试剂时,可采取静置过滤的方法将杂质去除干净。例如市售的高锰酸钾中常含有加速其分解的少量杂质,为了有效排除杂质的干扰,通常按以下方法配制0.020mol/L KMnO4标准溶液:称取3.2 gKMnO4于烧杯中,加少量蒸馏水溶解后,用蒸馏水稀释至1L,盖上表面皿将溶液加热煮沸15min,冷却后转入棕色瓶中,密封摇匀,放于暗处两天以上,取上清液或用玻砂漏斗过滤,滤液贮存于棕色瓶内,密封保存于暗处。
有机化合物性质实验中所用的清蛋白与葡萄糖等溶液常温时储存易变质,在使用它们时,一方面要对其现用现配,给相关实验准备人员增加了无形的工作量。另一方面由于此类溶液不易保存,实验结束后的剩余液得全部弃去,造成不应该出现的浪费。为防试剂变质并延长试剂保质期,在配制这类试剂时,相关的保护措施一定要做到位,根据实际情况一般可采取添加适当防腐剂的方法来解决以上问题。有机化学实验所用的10%葡萄糖与清蛋白溶液的具体配制方法分别为:
10%葡萄糖溶液:将10.0g葡萄糖溶于90mL煮沸过的蒸馏水中,向溶液中加1滴甲醛后搅匀装瓶保存。
清蛋白溶液:用分离器把鸡蛋的蛋清和蛋黄分离后,用三层纱布过滤蛋清,将经煮沸过的冷蒸馏水与过滤后得到的蛋清清液按体积比2:1混合,为延长所配清蛋白溶液的保质期,将少量2%硼酸加入该溶液后搅匀即得清蛋白溶液。
配制化学试剂时通常所用的无机溶剂为蒸馏水,某些物质在蒸馏水中的溶解度小,若按常规的方法配制,会使配得的溶液浓度不达标,浪费化学试剂的同时还会影响实验教学效果和质量。为解决以上问题,需要采取适当的辅助措施,以达到增大溶解度的目的。
酚酞作为一种指示剂,在化学实验中被应用得十分广泛,由于其溶于乙醇而不溶于水,因此可将实验所用的0.5%酚酞指示剂的配制方法改进为:先用95%乙醇溶解2.5 g 酚酞,后用 95% 乙醇稀释至 500 mL。
由于碘较易溶于NaI或KI溶液,难溶于水,所以0.05 mol/L I2溶液是把I2溶于NaI或KI溶液中配制而成的,具体做法为:称取12.7 g碘和36.0 g碘化钾于烧杯中,用少量蒸馏水溶解后,加4滴浓HCl( 浓度为12mol/L),用蒸馏水稀释至1000mL,搅匀,用玻砂漏斗过滤,滤液置棕色瓶中,摇匀后密塞,置于阴凉处保存[2]。
淀粉为白色粉末,在冷水中不溶解,在热水中直接配制易结块,难于处理,配好的淀粉溶液保质期短。鉴于以上诸多因素的存在,采用以下操作配制1000g0.5%淀粉溶液,先根据所配溶液的浓度和质量,计算并称取可溶性淀粉5.0g于烧杯内,量取995ml蒸馏水,倒出少量蒸馏水于盛淀粉的烧杯内,将剩余蒸馏水煮沸,用玻璃棒将杯内的淀粉与水所形成的混合物搅成乳浊液后,在搅拌下将此液体倒入沸水中,加入H2BO31.5 g 和浓盐酸2.5 ml,继续搅拌煮沸3分钟,将配好的溶液冷却储存备用。此法配得的淀粉溶液保质期可达半年以上[3]。
总之,特殊试剂的正确配制是化学实验准备过程中的一个重要组成部分,是保证实验能够得以顺利进行的前提。所以,实验技术人员在配制试剂的过程中必须严格要求自己、积极思考、善于改进,不断提高实验教学质量。
[1]曾显林. 人教版化学新课标教材中几种常见溶液的配制方法[J]. 教学仪器与实验, 2010, 26(11): 27-28.
[2]董顺福,韩丽琴,赵文秀等. 大学化学实验[M]. 北京:高等教育出版社, 2012:161-162.
[3]黄云薇,艾平科,杨海贵等.做好化学实验准备工作总结[J]. 广州化工, 2012,40(11): 224-225.