《現代化學基礎實驗(第3版)》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。《現代化學基礎實驗(第3版)》由七部分組成,主要內容包括化學基本原理實驗和物理化學量的測定,常見元素及化合物的性質及離子(基團)的分離鑒定,化合物的制備、提純、分析檢測,化學及其技術在工業和日,常生活中的應用,基本儀器操作和基本實驗技術等。書后有參考文獻和附錄,《現代化學基礎實驗(第3版)》精心選編整合了無機化學(普通化學)、物理化學、分析化學、有機化學和儀器分析等課程的86個實驗,其中41個基礎實驗和26個應用實驗為各類專業的基礎化學實驗組合提供了較大的選擇空間,19個綜合實驗與設計研究實驗用于提高學生的綜合實驗技能和設計實驗能力。《現代化學基礎實驗(第3版)》可作為高等院校地質、礦產、石油、環境、冶金、材料等非化學化工專業本科生的基礎化學實驗教材,也可作為相關科研人員和教師的參考書。
《現代化學基礎實驗》第一版于2000年出版,經2005年修訂再版后,較好地滿足了高等學校基礎化學教學改革深化發展以及對大學生實踐能力培養的要求,得到了同行專家的好評和兄弟院校的支持,使用面不斷擴大。
按照非化學化工類工科專業對基礎化學教學基本要求,力圖更充分地體現高等教育改革精神,反映社會發展科技進步和基礎化學教學改革實踐的成果,本書作為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材再次修訂出版。
本書保持了第二版的體系和結構,并在此基礎上對教材內容做了相應的充實和調整。在前3章的內容中,增加了現代化學實驗基礎知識的介紹;加大了無機化學、有機化學和分析化學基礎實驗的比例,增加了物質合成制備和組成分析的內容,同時盡量介紹學校應用較廣的新型儀器和設備。在實驗內容方面,對基礎實驗和基本應用實驗的內容沒有做大的變動,主要結合教學實踐經驗總結,對一些實驗的試劑用量和具體操作進行了適當調整,增加了應用實驗、綜合實驗與設計研究實驗。根據理論教材的章節充實實驗,盡量做到普遍性、綜合性、先進性和趣味性相結合,有淺有深,深入淺出,以便不同學校與不同專業根據教學和學時的需要選擇實驗內容,以達到驗證理論、鞏固知識和實驗操作技能訓練的最佳組合。
第三版前言
第二版前言
第一版前言
緒論
0.1 化學基礎實驗的目的和要求
0.1.1 化學基礎實驗的目的
0.1.2 化學基礎實驗的要求
0.1.3 化學基礎實驗報告的要求和基本內容
0.2 化學實驗室規則和事故處理
0.2.1 實驗室工作規則
0.2.2 實驗室安全守則
0.2.3 常見事故的預防和簡單處理
0.2.4 化學實驗室“三廢”處理
第1章 化學基本實驗儀器及基本操作
1.1 基本實驗儀器
1.2 基本操作
1.2.1 玻璃儀器的洗滌
1.2.2 干燥
1.2.3 加熱
1.2.4 溶解、蒸發和結晶
1.2.5 液體體積的量度
1.2.6 化學藥品的取用
1.2.7 試紙的使用方法
1.2.8 固-液分離
1.2.9 分離與提純
第2章 常用測量儀器
2.1 稱量儀器
2.1.1 臺秤
2.1.2 半機械加碼電光天平
2.1.3 電子天平
2.2 酸度計
2.2.1 儀器工作原理
2.2.2 使用操作方法
2.3 分光光度計
2.3.1 儀器工作原理
2.3.2 722型光柵分光光度計
2.4 電導率儀
2.4.1 儀器工作原理
2.4.2 使用操作方法
2.5 電位差計
2.5.1 儀器工作原理
2.5.2 使用操作方法
2.6 阿貝折光儀
2.6.1 儀器工作原理
2.6.2 使用操作方法
第3章 實驗誤差及數據處理
3.1 誤差及其表示方法
3.1.1 誤差類別及減少誤差的方法
3.1.2 誤差的表示方法
3.2 有效數字及其運算規則
3.2.1 有效數字
3.2.2 有效數字的運算規則
3.3 實驗數據的處理與結果表達
3.3.1 實驗數據的處理
3.3.2 實驗結果的表達
3.4 實驗報告示例
3.4.1 測量實驗——乙酸電離度和經驗電離平衡常數的測定
3.4.2 性質實驗——電離平衡
3.4.3 制備實驗——硫酸亞鐵銨的制備
3.4.4 分析實驗——溶液配制和滴定操作練習
第4章 實驗
4.1 基礎實驗
實驗一 分析天平稱量練習
實驗二 溶液配制和滴定操作練習
實驗三 物質結構與性質的關系
實驗四 物質性質與周期律
實驗五 分子結構和晶體結構模型
實驗六 配位化合物的生成和性質
實驗七 電離平衡
實驗八 溶解平衡
實驗九 氧化還原反應及電極電勢的測定
實驗十 膠體的性質
實驗十一 鹵素及其化合物
實驗十二 過氧化氫及硫的化合物
實驗十三 碳、硅、硼、氮、磷
實驗十四 錫、鉛、銻、鉍
實驗十五 鉻、錳
實驗十六 鐵、鈷、鎳
實驗十七 銅、銀、鋅、鎘、汞
實驗十八 烴、醇、醛的性質及反應
實驗十九 酚的性質
實驗二十 羧酸及羧酸衍生物的性質
實驗二十一 糖類
實驗二十二 糖的重要性質與鑒定
4.2 物理化學量的測量
實驗二十三 純液體飽和蒸氣壓的測定
實驗二十四 摩爾氣體常量的測定
實驗二十五 燃燒焓的測定
實驗二十六 化學反應摩爾焓變的測定
實驗二十七 乙酸電離度和電離平衡常數的測定
實驗二十八 鐵(Ⅲ)與磺基水楊酸配合物的組成和穩定常數的測定
實驗二十九 二組分金屬相圖
實驗三十 雙液系氣-液平衡相圖
實驗三十一 苯酚-水二元系統相圖
實驗三十二 電解質溶液電導的測定
實驗三十三 原電池電動勢的測定
實驗三十四 化學反應速率及活化能的測定
實驗三十五 一級反應——蔗糖的轉化
實驗三十六 二級反應——乙酸乙酯皂化反應
實驗三十七 過氧化氫的催化分解
實驗三十八 鎳在H2SO4溶液中的極化曲線的測定
實驗三十九 碘酸銅溶度積的測定
交驗四十 溶液表面吸附及表面張力的測定
實驗四十一 固體比表面積的測定
第5章 應用實驗
5.1 物質的制備及提純技術
實驗四十二 硫酸亞鐵銨的制備
實驗四十三 去離子水的制備與檢驗
實驗四十四 水熱法制備納米SnO2微粉
實驗四十五 正溴丁烷的制備
實驗四十六 乙酸乙酯的制備
實驗四十七 肉桂酸的制備
實驗四十八 溶膠的制備及聚沉值的測定
實驗四十九 碘鹽的制備與檢驗
5.2 物質組成分析與結構表征
實驗五十 堿灰中總堿度的測定(酸堿滴定法)
實驗五十一 混合堿的測定(雙指示劑法)
實驗五十二 銨鹽中氨的測定(甲醛法)
實驗五十三 水的總硬度及鈣離子含量的測定
實驗五十四 鉛、鉍混合液中鉛、鉍含量的連續測定
實驗五十五 過氧化氫含量的測定
實驗五十六 鐵礦石中鐵含量的測定(重鉻酸鉀法)
實驗五十七 鋁鹽中鋁含量的測定(置換滴定法)
實驗五十八 硫酸銅中銅含量的測定(碘量法)
實驗五十九 水中微量氟的測定(離子選擇性電極法)
實驗六十 食鹽中氯含量的測定(電位滴定法)
實驗六十一 鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵
實驗六十二 鋼鐵中錳含量的測定
實驗六十三 比色法測定水果(或蔬菜)中維生素C的含量
實驗六十四 日常食品的質量檢測
實驗六十五 紫外分光光度法測定苯酚
實驗六十六 氣相色譜法測定丁醇中少量甲醇
實驗六十七 化學需氧量(COD]Mn)的測定
第6章 綜合實驗與設計研究實驗
6.1 綜合實驗
實驗六十八 含鉻廢水的處理
實驗六十九 從茶葉中提取咖啡因
實驗七十石 油產品的酸值測定和閃點測定
實驗七十一 材料表面的電化學處理
實驗七十二 納米TiO2的合成與表征
實驗七十三 TiO2光催化降解2,4,6-三硝基甲苯
實驗七十四 無機抗菌材料的制備
實驗七十五 三乙二酸根合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備及其組成的測定
實驗七十六 溫致變色
實驗七十七 化學發光材料的合成及應用
實驗七十八 B-Z振蕩反應
實驗七十九 微波法合成淀粉接枝丙烯酸高吸水性樹脂
6.2 設計研究實驗
實驗八十 校園水質綜合評價
實驗八十一 室內空氣質量的評價
實驗八十二 氧化銅礦制備硫酸銅
實驗八十三 含鎳廢渣中提取硫酸鎳及含量測定
實驗八十四 植物葉綠體色素的提取、分離及鑒定
實驗八十五 從天然芒硝制取無水硫酸鈉
實驗八十六 從菱鋅礦制備鋅系列化合物
參考文獻
附錄
附錄Ⅰ 不同溫度下水的飽和蒸氣壓
附錄Ⅱ 化學試劑的規格
附錄Ⅲ 常用酸堿溶液及配制(15℃)
附錄Ⅳ 弱電解質在水溶液中的標準解離常數
附錄Ⅴ 難溶電解質的標準溶度積常數
附錄Ⅵ 標準電極電勢
附錄Ⅶ 某些離子和化合物的顏色
附錄Ⅷ 配離子標準穩定常數
附錄Ⅸ 常用指示劑
附錄Ⅹ 常見離子的鑒定
當溶液的濃度很低或物質的溶解度較大時,為了能從中析出該物質的晶體或增大濃度,需對溶液進行蒸發、濃縮。蒸發水溶液一般用蒸發皿,蒸發有機溶劑則在錐形瓶中進行。
在無機制備中,蒸發、濃縮一般在水浴上進行。當溶液濃度很低,且物質對熱的穩定性較好時,可先放在低溫電爐上或在石棉網上用煤氣燈直接加熱蒸發,然后放在水浴上加熱蒸發。蒸發皿內所盛放的液體不應超過其容量的2/3。當水分不斷蒸發,溶液就不斷濃縮,蒸發到一定程度后冷卻,就可析出晶體。
有機溶劑的蒸發應在通風櫥中進行,根據溶劑的沸點和易燃性,注意選用合適的溫度。最常用的是水浴,切不可用煤氣燈直接加熱有機溶劑。蒸發時須用沸石,以防止暴沸。
結晶與重結晶
晶體析出的過程稱為結晶。當溶液蒸發到一定濃度后冷卻,即有晶體析出。結晶時要求物質溶液的濃度達到飽和程度。物質在溶液中的飽和程度與物質的溶解度和溫度有關。晶體的大小與溶質的溶解度、溶液濃度、冷卻速度等因素有關。如果希望得到較大顆粒狀的晶體,則不宜蒸發至太濃,此時溶液的飽和程度較低,結晶的晶核少,晶體易長大。反之,溶液飽和程度較高,結晶的晶核多,晶體快速形成,得到的是細小晶體。從純度來看,緩慢生長的大晶體純度較低,而快速生成的細小晶體純度較高。因為大晶體的間隙易包裹母液或雜質,因而影響純度;但晶體太小且大小不均勻時,易形成糊狀物,夾帶母液較多,不易洗凈,也影響純度。因此晶體顆粒要求大小適中且均勻,才有利于得到純度較高的晶體。
如果第一次結晶所得物質的純度不符合要求,可進行重結晶。其方法是在加熱的情況下使被純化的物質溶于盡可能少的水中,形成飽和溶液,并趁熱過濾,除去不溶性雜質,然后使濾液冷卻,被純化物質即結晶析出,而雜質則留在母液中,過濾便得到較純凈的物質。若一次重結晶還達不到要求,可以再次重結晶。重結晶是提純固體物質常用的重要方法之一,它適用于溶解度隨溫度有顯著變化的化合物的提純。