高中化学实验中水的妙用管窥

张守勋

【摘 要】水作为生命之源，不仅在人类生活、生产中应用广泛，在高中化学实验教学中同样离不开水。实验教学是高中化学课程教学的关键构成部分，是对理论知识的验证，学生可借助实验更好的理解化学现象和探究理论知识。而在很多化学实验中都要用到水，对此本文通过对高中化学实验中水的妙用进行着重管窥，并提出一些个人看法仅供众多同行参考。

【关键词】高中化学实验；水的妙用

在高中教育阶段，化学是一门以实验为基础的学科，在实验中水的应用可谓是异常广泛，特别是在化学反应中离不开水，而且水在不同的化学实验中的作用也不同。在高中化学实验中水一般当作溶剂使用，利用水配置出各种溶液，以及清洗仪器。不过水的应用不仅仅局限于此，要结合水的特性巧妙运用到化学实验的多个方面，以此改善实验教学质量和效率。

一、水浴和水封

在高中化学课程教学中，不少实验的反应条件都离不开水浴加热，像水解纤维多糖、制备酚醛树脂时要用到100℃的沸水洗浴，沸水洗浴即为当水的温度升至最高100℃进行洗浴。当水的温度不到100℃时的某个温度段恒定是称之为温水洗浴，在制备硝基苯时水的温度应当恒定在50至60℃之间；水解乙酸乙酯与蔗糖时要用到70至80℃的温水洗浴；测定硝酸钾的溶解度时需在100℃摄氏度的环境下进行。同时，水封在高中化学实验教学中也十分常用，主要用于药品的保存，以免药品与空气接触或挥发。在高中化学实验室中，不少药品与药剂的化学性质与物理性质比较特殊，它们的保存方式同样特殊，其中有的药品与药剂在存放时应当使用水的水封特性。诸如，液溴具有强烈的腐蚀性、挥发性和剧毒，是高中化学实验中存放较为困难的一种药剂，在常温下假如不经过特殊处理，液溴将会挥发出十分刺激、强烈的烟雾，严重污染环境与危害师生的身体健康。而利用水进行水封可以解决问题，因为液溴的密度比水大，在水中的溶解度比较小，能够有效减少挥发，从而避免有害物质的挥发与产生，为学生带来健康安全的实验环境。又如，在存放白磷时，由于白磷的燃点极低30℃时就会燃烧，不过不溶于水，可以将少量白磷放置在广口瓶中用冷水保存，借助水的覆盖使其温度不超过燃点，并与空气隔绝，从而避免白磷挥发或自燃，有效降低物质的损失，以及安全隐患的发生。

二、水洗和水集

在高中化学实验教学中水洗较为常见，主要作用有以下三个，其一，用水清洗实验仪器和装置。其二，通过水洗的方法祛除一些难溶于水气体中的易溶雜质，像一氧化氮气体中的二氧化氮杂质，原因是二氧化氮可以与水发生化学反应生成硝酸和一氧化氮，而一氧化氮则不溶于水。其三，用水洗涤沉淀，例如，在常见的“过滤”实验操作中，针对各种过滤器与容器中的沉淀物需要洗涤，在洗涤时可使用蒸馏水来进行。具体方法是：在过滤器与容器中倒入适量的蒸馏水，直至蒸馏水将沉淀完全淹没，适当晃动清洗，如此反复操作几次即可清除沉淀。同时，在高中化学实验教学中，可利用水集的方法制取和存放一些不溶于水的气体。水集就是排水集气法的简称，在初中阶段学生就学习过用排水集气法制取氢气，高中化学实验涉及到的气体除氢气之外，还有一氧化氯、二氧化硫、甲醛和氧气等。某些气体在水中具有一定的溶解度，或多或少都会溶解一部分，不过可以在水中加入部分物质用以降低这些气体的溶解度。像在用排饱与食盐水法制取和收集氯气时，可将氯气收集到食盐水中，原因是氯气虽然溶于水，但是在饱和的食盐水中溶剂度极低，几乎可忽略不计，再将排水法升级利用饱和食盐水制取氯气。这样可以将氯气和水完全隔离，避免在水中溶解，从而解决氯气溶于水的难题，而且制取过程更加安全，制出的氯气也更加纯净。

三、鉴别和水冷

在高中化学实验教学实践中，可以将水巧妙用来鉴别化学物质，针对化学物质在水中的密度或溶解度的不同进行鉴别。像溴乙烷、乙醇、苯三瓶没有标签的无色液体，可以用水来鉴别。由于溴乙烷的密度比水大，沉于水底的即为溴乙烷；极易溶于水的是乙醇；苯的密度比水小，所以漂浮在水面上的则为苯。同时，可结合化学物质的溶解性和溶解过程中的热量变化进行鉴别。比如，使用水可鉴别碳酸钙、氯化钠、硝酸铵和氢氧化钠这四种物质，其中氢氧化钠溶于水时会放热，水温升高；硝酸铵溶于水时需吸热，水温降低；氯化钠溶于水时对温度无影响；碳酸钙则不溶于水。或者依据物质溶于水之后的溶液颜色进行鉴别与判断，像石蕊试剂的颜色为紫色；高锰酸钾是紫红色；氯化铁和硫酸铁是溶液呈现出黄色；氯化铜、硫酸铜则为蓝色溶液。另外，在高中化学实验中水可以当作冷却剂使用，冷凝管中通过气体可以用水吸热，以此降低温度将气体凝结。在分馏、蒸馏，以及有物质挥发与长时间加热的化学实验中，挥发物和馏出物应当冷却，这就需要在冷凝管中注入水，通过水的流动来冷却。比如，在利用蒸馏乙醇制取无水乙醇时，应增设无水氯化钙的干燥管，将水当作干燥剂使用，以此确保实验在无水条件下进行，以免因水分进入到实验装置中出现实验误差或污染试剂。

四、总结

在高中化学实验教学活动中，水可谓是无处不在、无处不用，教师可充分结合水的化学性质和物理性质，将水巧妙运用到化学实验中，借此优化实验教学环境，引领学生更好的学习和理解实验，使其意识到水的作用和价值，进而帮助他们养成良好的化学素养和严谨的科学态度，最终提高整体学习效果和质量。

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