化学实验基本操作练习

 一、实验目的

1、了解几种加热灯具的性能和特点,学会正确的使用方法。               

2、了解几种常见的玻璃材料的性能,学会鉴别玻璃材料的一些简易方法。

          3、学会玻管的切割、弯曲、拉细、封口、吹制等基本加工方法。

 二、实验用品

    酒精喷灯、煤气灯、丁烷灯、细玻管、粗玻管、石棉网、镊子、三角锉刀(或小砂轮)、洗耳球、火柴、螺丝帽、螺丝钉、平头老虎钳、乳胶滴头。

 三、实验操作练习

    1、加热灯具的使用练习

  1)检查煤气灯橡皮管的连接是否正常,煤气开关是否处于关闭状态,煤气灯的空气门是否也处于关闭状态;在酒精喷灯中加入适量的工业酒精;在丁烷灯内注足丁烷液体。将酒精喷灯和丁烷灯的气门关闭。

  2)逐一对每一种灯具做点燃和调试火焰的操作练习。要求一次就点燃灯焰,点燃灯具后要求先产生小焰文火,再旋转燃气门逐渐调大火焰,然后旋转空气门调出各灯具的最高火焰。要求在调试中不产生熄火和内缩火现象。点火、调焰的练习结束后,熄火,并将各开关恢复到原状。

    2、细玻璃管的折断

  把玻璃管平放在桌子的边缘,左手紧按玻璃管要截断的近旁,右手拿三角钢锉,让锉棱紧压在要截断的地方,用力向前或向后在玻璃管上锉出一道凹痕,注意不要来回拉锉。也可以用小砂轮代替三角钢锉,右手拿小砂轮,左手紧按住玻璃管,将要截断的部位沿着小砂轮转动。锉出来的凹痕要和玻璃管垂直,这样折断面才能平整。再在凹痕处用水润湿一下,两手平持玻璃管,凹痕向外,两个拇指在凹痕对面轻轻加压,同时两手轻轻一拉,玻璃管就截成两段。

    3、玻璃管的弯曲

   弯曲时先按所需要长度截一段玻璃管,用布擦净,在需要弯曲处用粉笔做好记号,小火预热需弯曲处,然后调节火焰,斜持玻璃管在氧化焰中加热(也可用“鱼尾”罩罩在煤气灯上以扩大加热面积),缓慢而均匀地转动玻璃管(两手用力一定要均匀,否则玻璃管容易在火焰中扭曲)。当玻璃管红软时离开火焰,按照需要弯成一定角度,同时检查角度是否正确、玻璃管是否在同一平面上,如不符合要求,趁玻璃管尚软还没有定型时纠正,然后置于石棉网上冷却。

操作时要注意:¬要弯的角度愈小(如60角,U型管等),玻璃管的受热面积就愈要大,也就是两手持玻璃管应更倾斜些。如果受热面积小或转动不均匀,弯曲时玻璃管容易瘪。­弯曲时两手握住玻璃管的上部,玻璃管的弯曲部分放在两手中间的下方,均匀向中间用力,使玻璃管呈“V”字形。

    4、玻璃管的熔光

   把待熔光的截断面斜插在煤气灯的氧化焰中加热,并不时地缓缓转动,直到截面光滑。熔光后把玻璃管放在石棉网上冷却。

    5、拉制毛细管(内径0.10.15厘米)

   取一根长约20厘米的细玻璃管,在火焰上加热。加热的方法和玻璃管的弯曲相同,但加热时两手要平持玻璃管,玻璃管的受热面积不能太大,受热的时间要长些。待玻璃管烧到红热快要变形时离开火焰,沿水平方向慢慢地向两边拉开,边拉边转动,直到所需要的细度,趁玻璃管尚软没有定型,一手拿玻璃管,让它自然下垂,直到平直定型。冷却后把玻璃管的拉细处沿着小砂轮转动,折断后即得1520厘米长的毛细管,把它截成两根,封闭一端,即制成测定熔点的毛细管。

    6、制滴管

  取一根长约24厘米的细玻璃管,在中间加热并拉细,方法和拉制毛细管相同,但不要拉得太长太细。截成两段后,稍微烧一下尖嘴使之光滑,再把粗的一端烧软,并立即垂直地往石棉网上轻轻一压。或者进行翻边,即把粗的一端管口倾斜地放在煤气灯的氧化焰中加热,不时地缓缓转动到红软。离开火焰,把镊子尖端(只能用镊子尖端,否则玻璃管管口翻成的喇叭口太大)放在玻璃管口,并继续转动玻璃管,使玻璃管口向外翻出。冷却后安上乳胶滴头,即成滴管。

    7、自制玻璃燃烧匙

    方法一:取一根直径0.60.8厘米、长为30厘米的玻璃管,一端用火加热,使底部封闭,离开火焰后迅速用平头老虎钳把加热部位钳扁(一次不行,可再次加热钳扁)。然后把扁平部置于火焰上加强热至红软状,再迅速放在一只六角螺丝帽上,另用一只直径小于螺丝帽内径的螺丝钉,一边用力向螺丝帽内揿下去,使压扁部位揿有个凹坑,一边把玻璃管向上竖直,使凹坑面与玻璃管成90度。略退火(使其慢而均匀地降温,必要时可用小火均匀加热),即成一只玻璃燃烧匙(见右图)。

    方法二:取一根直径0.60.8厘米、长为30厘米的玻璃管(九五料),一端用强火加热,使底部均匀封闭并至红软状,离开火焰后迅速在另一端吹气,使加热端鼓起一个直径约1.52厘米的玻璃球。将玻璃球的一面靠近火焰,使约1/3面积接触火焰,片刻后离开火焰,迅速在另一端轻轻地吸气,玻璃球的1/3立即陷进去形成了一个凹坑,该凹坑由内外二层玻璃组成。再在凹坑根部的玻管上加强热至红软状,镊子夹住凹坑,慢慢把加热部位略拉细再把拉细处弯成90度。一只双层的玻璃燃烧匙就制成了(见右图)。该燃烧匙壁薄且有二层,加热燃烧时不易破裂。

    8、自制试管

    截一根直径1.51.8厘米、长约30厘米的粗玻璃管(可以作两支试管),强热中部,呈红软时拉成两根。左手拿一根,一边慢慢地均匀转动玻璃管,一边对拉成圆锥形的一端加强热。当玻璃烧熔时,右手用镊子不断拉去多余的玻璃(要沿水平方向拉,否则试管底会歪斜)。在玻璃烧熔后自行收缩时离开火焰,轻轻向管内吹气、使管底圆润,然后退火(使试管徐徐降温,必要时可用小火加温),以防试管自行裂开。

    四、说明:

    1、酒精喷灯有座式和挂式两种。座式酒精喷灯的底座为一个酒精储槽,底座上面有一个带螺旋的酒精加入孔。酒精加入量不要超过容积2/3,加好后要拧紧旋盖。点燃时先向环形凹槽内注入2/3容积的酒精并点燃,依靠酒精燃烧的热量加热灯管并使里面酒精汽化,酒精蒸汽由灯管内小孔喷出,这时可用火柴在管口点燃。灯管旁有空气调节器,可以控制燃烧程度和火焰温度。需熄火时,用石棉网盖住管口,同时打开灯座上的螺旋盖,放出酒精蒸汽后再拧紧即可。挂式酒精喷灯工作原理与座式相同,但酒精储存在由橡皮管和灯连接的园罐里。改变酒精储罐所挂的高度,可以调节导入灯管的酒精压力。这种灯的火焰温度较高,其点火及调节火焰温度的方法同上。需熄火时只要关闭酒精储罐下面的活栓,火焰就自行熄灭。

    2、煤气灯也可分托盘式煤气灯和本生灯两种,结构大同小异,但原理相同,使用方法也相近。点燃煤气灯时先关闭空气门,再打开煤气开关,慢慢旋开煤气门,让煤气通入灯管,立即用火柴在管口点燃。此时产生的火焰温度不高,逐渐打开空气门,即能逐渐提高火焰的温度。当关闭煤气门后,火即自行熄灭。煤气灯使用方便,火焰温度也高,是玻管加工最佳的选择。煤气灯在使用时如空气门调得过大,会造成缩火现象,火焰缩入管内燃烧,使灯管温度不断上升,极易造成烫伤事故。所以当看到火焰颜色变绿,或听到不正常的哨叫声时,就应马上关掉煤气灯,等灯管冷却后再重新点燃。

    3、丁烷灯原先是专用于金属焊接或切割的银焊枪,经化学教师对其造型略做改进后,目前在我国中学化学实验中已成为高温加热的灯具之一。其优点是携带方便,点火简易,火焰温度高。丁烷灯的底座是储放丁烷液的储气管。加液时只需将市售的丁烷气罐的尖嘴插入底座下方的进气孔中维持510秒钟即可(加气时进气孔要向上方)。灯的中部有一个控制燃气流量的旋转式阀门,用它可控制火焰的大小。灯的上方有三支火焰喷头,外围有一个空气阀门,用它可调节火焰温度的高低。

 三种加热灯具的某些性能、特点及售价的对照表

加热灯具

灯具

售价

点火

使

燃料

耗值

高温火焰中

氧化焰的温度

用于玻管加热的效果

煤气灯

最低

方便

必须在有煤气源的室内

便宜

1560

最好,可进行试管封底的加工等

酒精喷灯

较高

不便

可四处携带

中等

1000

勉强可以,且只能加工细玻管,加热时间长

丁烷灯

最高

方便

可四处携带

较贵

1400

较好,但加热时间比煤气灯略长些

    4、对玻璃管及其它玻璃材料和器皿进行加工时,要注意玻璃材料的特性。常见的玻璃材料有GG-17料、95料、81料及普通料。实验室中不少质量较好的硬质试管及烧杯等器皿常为GG-17料和95料。这类器皿都标有厂名或商标以及有关的等级、标称、容量和单位等字样、符号。有些没有任何商标和标记的试管、烧杯则常为质地较差的普通料(大多为回炉料),不能加强热。一般细玻璃管为95料,也有81料和普通料。81料和普通料熔点较低,加工比较方便,但由于其热膨胀系数较大,强热骤冷,容易破裂。95料及GG-17料热膨胀系数小,加强热时不易破裂,但加工的难度较大,且价格较贵。如果希望玻璃的热膨胀系数更小些,还可选用石英玻璃管,例如用于焰色反应的铂丝,其后面的玻璃柄即可选用石英玻璃,否则实验时靠近铂丝一端的玻璃因骤冷骤热极易破裂。再如,如果要在一般玻璃导管口引燃氢气,玻璃中的钠会产生干扰使火焰呈黄色,而选用石英玻璃管则可清晰地看到蓝色火焰。但石英玻璃管的价格更贵。识别玻璃材料特性的方法很多,最简单的为加热法和目测法。加热法是利用各类玻璃软化温度的不同,将玻璃管置于酒精喷灯上加热,如不久即软化而弯曲的为软质的普通料。普通料玻璃中钠的含量较高,所以软化温度较低,对其加热不久,喷灯火焰就因受钠的干扰而呈黄色。而硬质的95料、GG-17料加热时不易软化,要使之变红软状,需要较长的加强热时间,而且一旦离开火焰其又会较快的变硬。81料玻璃的软化温度介于95料和普通料之间。目测法是对玻璃进行颜色比较,如果一根玻璃管或一支试管垂直放置时,可从其横切面的上方向下观察(以增加观察的厚度),GG-17料、95料玻璃为无色或微黄或金黄色,如雀巢咖啡瓶的玻璃颜色。而普通料的颜色为青色或淡绿色,如有些装水果的广口瓶或浆糊瓶的玻璃颜色。81料的颜色介于两者之间。一般地说,颜色深,则软化温度低,热膨胀系数大,价格便宜。而颜色越淡,软化温度越高,价格也较贵(当然,这里所述仅对一般而言,例如目前市场上有一种无色软质玻璃容易混淆,鉴别时需加以注意)。另外,不同料的玻璃密度也有差异,一般硬质玻璃密度较小,普通玻璃密度较大,同样长短的玻璃管用手掂量一下就可以比较出质量的差异。常见几种玻璃的主要化学成分及其特性可参见下表。

常见几种玻璃的主要化学成分及其特性

玻璃名称

SiO2 (%)

B2O3 (%)

Al2O3 (%)

软化温度(℃)

膨胀系数(a/℃)

GG-17

80.5

12.75

2

820

3.2×10-6

95

78.4

14.2

1.7

750

3.9×10-6

81

74.5

8

5

670

5.0×10-6

普通料

74.6

0.7

3

650

8.5×10-6

石英

99.95

/

/

1650

5.5×10-7

 

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