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关键词:化学实验;实验教学;化学实验安全
化学是一门以实验为主,文字教育为辅的科学性学科,化学实验在化学教学中发挥的作用是举足轻重的。在化学实验室里,储存摆放着各种各样的化学药品,进行着各种化学试验。在试验过程中要接触一些易燃、易爆、有毒、有害、有腐蚀性药品,且经常使用水、气、火、电等,潜藏着诸如爆炸、着火、中毒、灼伤、割伤、触电等危险性事故,这些事故的发生常会给我们带来严重的人身伤害和财产损失。我们只有掌握相关的实验室安全知识以及事故发生时的应急处理知识,才能够正确、安全地使用化学药品及实验器械,从而可以尽可能的减少和避免实验室里安全事故的发生,即使在发生紧急事故时,也能够不慌不乱,把伤害和损失减少到最少程度。如何采取正确有效的措施,及时处理意外伤害,都是培养化学实验能力的关键组成成分。
一、培养学生的安全防范意识培养安全防范意识是顺利地完成实验的关键。一些实验安全事故的发生或多或少得影响着化学实验的正常进行。甚至一些学校为了避免学生受到这种负面影响所带来的伤害,采取了减少学生进行试验操作的措施。这种因噎废食的手段间接性的阻碍了化学实验的发展,局限了学生的思维空间和动手能力。其实只要我们能够正确的掌握实验操作过程,一般是能够避免这类事故的发生的。
二、熟记重要的安全操作轻拿玻璃仪器。蒸馏、分馏实验中,在烧杯底部加入少量碎瓷片,防止液体爆沸。制取有毒气体等,保持实验室的空气流通。用适当试剂将尾气吸收,以免污染环境。点燃可燃气体应验纯,以免与空气接触发生爆炸。部分氧化还原反应实验前,应先排出装置内的空气再进行加热,以免发生爆炸。用加热反应制取并用排水法收集气体完以后,应先撤去水中的导管,再撤走酒精灯,以免发生倒吸。稀释浓硫酸时,应将浓硫酸缓慢倒入水中,并用玻璃棒不断搅拌,以免液体飞溅烧伤实验者。药品用量宁少勿多,钠、钾等药品取量要适当,避免实验发生过于激烈,伤害实验者。各种有毒、易燃易爆的化学药品应妥善存放。废弃液体、有毒尾气妥当处理,不应直接倒进下水道以免造成环境污染。用高锰酸钾制取氧气试验时,试管应微向下倾斜,防止水流入试管发生爆炸。不使用任何无标签未经鉴定的试剂,溶液即配即用,不可以久置。没有做过的实验一定要查资料,或请教老师,不可以贸然进行试验。
三、正确规范取用实验药品固体药品的取用一般配有专业取用固体药品的钥匙,在没有具体用量说明下,一般取少量,即盖满试管底部即可。将试管稍微倾斜,再小心地将盛有固体药品的钥匙或者用纸条折成的纸槽送入试管底部,以免药品粘连在试管口或者试管壁上,再将试管直立起来。而有些块状反应物,则可以使用镊子夹取。液体药品的取用在没有说明具体用量要求情况下,一般取1-2mL。在往漏斗、烧杯等大口径的瓶里倒入液体时,应用玻璃棒引流。取用盛装在细口瓶里的药品时,将试剂瓶盖倒立地放在桌上,标签正对掌心拿起试剂瓶,瓶口紧挨倾下着的试管口将液体缓慢倒入试管内。清理残留在药瓶口的药品,避免侵蚀标签。药品取量要适当,实验以后剩余的药品不可以随意丢弃,不可以带出实验室,更不可以倒回试剂瓶,应该装进制定的容器内。同时很多实验药品是具有强腐蚀性、易燃易爆或毒性的,所以不可以凑近药品用鼻孔闻他的气味,不可以光着手接触实验药品,也不可以尝试任何实验药品,保证实验者自身安全。
【关键词】 实验室污染;绿色化实验;环保意识
【中图分类号】G63 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2013)17-0-01
化学是以实验为基础,通过学生对生活中各种化学物质的组成、性质、结构、变化规律等的研究和学习,培养他们科学探究素养的一门自然科学。如魔术般神奇的化学实验“喷雾写字”、“烧不坏的手帕”、“氨的喷泉实验”等在让学生着迷的同时,更重要的是让他们探究到了化学知识,用更加科学的眼光认识世界。
然而,光环的下面存在着阴影,神奇过后是实验带来的废弃物。这些废弃物是一种不容忽视的污染源,大致有三类。第一类是废液包括实验后的残液、失效的贮藏液、清洗仪器后的洗液等。其污染成分是有机物(苯及同系物、醛类等)、重金属离子(Cu2+、Ag+、Hg2+、Ba2+)、酸液(盐酸、硫酸等)、碱液(氢氧化钠等)。废液大多具有毒性、腐蚀性:如苯酚的毒性非常强,极少量就会造成湖泊里的鱼类大量死亡;苯是大家熟知的致癌物。第二类是废气包括甲醛、苯系物蒸气、酸雾、有机溶剂蒸气和汞蒸气等。它们对人体几乎都有伤害:如硫化氢是一种剧毒气体,较多的硫化氢会造成人中度甚至死亡;甲醛会刺激眼睛和呼吸道;除苯是致癌物质外,其它的苯系物几乎都有不同程度的毒性。这些有毒、有害的气体被排放出去还会污染周围空气。第三类是固体废弃物包括过量的反应物、实验生成物、消耗的实验用品(PH试纸、过滤纸等)、破损的实验仪器(玻璃器皿、玻璃温度计等)、失效的化学试剂等。其中包括各类化学污染物,尤其是过期失效的化学试剂,处理稍有不慎,很容易导致严重的污染事故。小小的化学实验室,居然能产生这么多种类复杂繁多的污染物。
化学教学中至少有一半的知识须通过实验引入。随着课程改革的实施,学生的实验动手次数还在增加。据有关资料统计,目前我国拥有普通高中一万多所,初中五万多所。中学化学实验所产生的废物,如果不加处理就排放的话,其有毒有害物的排放量就相当大了。但学校实验室却没有设置专门的废物处理装置系统,一般废弃物未经处理就被冲入下水道,废气则是通过抽气管被排放到空气中,这对环境和人类的污染可想而知了。
对中学化学实验进行绿色化设计是当下减少实验室污染的最有效的途径。通过近年来的摸索,我对化学实验绿色化的问题作了一些探究,寻找到了以下几条途径:
一、尽可能减少药品用量
中学化学以定性实验居多,定量实验较少。我们在保证实验效果的前提下,可以尽量减少试剂的用量。选用小型号的反应仪器装置,操作时用胶头滴管滴加液体试剂代替倾倒、用药匙的小匙取用固体药品,可以达到尽可能减少药品用量的目的。例如:二氧化碳与水的反应,用100ml的软质塑料瓶比用500ml的瓶子试剂用量大大减少;浓硫酸的脱水性实验,用20ml的烧杯,蔗糖10g,浓硫酸5ml,就可以使药品用量减半;一定物质的量浓度溶液配制实验,用100ml容量瓶是1000ml容量瓶药品用量的1/10。
二、采用微型仪器实验
对于不用加热的开放实验,用表面皿或点滴板代替传统的试管、烧杯、烧瓶等大体积容器,使实验小型化、微型化,试剂用量大幅度减少,可以达到最大程度减少药品用量的目的。特别是学生分组探究实验,采用表面皿或点滴板进行,是减少污染的最佳途径、是一个值得推广的好方法。如:酸、碱、盐的性质实验,绝大多数都可以在点滴板或表面皿中进行。初中化学新教材中已经提到――微型化学实验消耗药品少,所用仪器和操作简单,污染也少,符合绿色化学的理念。
三、开发绿色实验
绿色化学实验的目标和任务不是被动地治理污染,而是主动地减少和消除实验室的化学污染。我们在设计实验方案时要增强环保意识,精选实验内容,改进实验方式,开发绿色实验,在满足实验效果的前提下,用无毒害的反应物代替有毒害的反应物;用产生无毒害生成物的药品代替产生有毒害生成物的药品,采取切实可行的有效措施防止和消除实验室造成的环境污染。例如:实验室以过氧化氢分解制氧气取代氯酸钾或高锰酸钾分解的方法,不仅可以实现原料和反应过程的绿色化和零排放,不需加热还可以达到节能的效果,可谓一举两得;溶液的导电性实验,用硝酸钠和稀硝酸代替盐酸和氯化钠,既达到了实验的目的,又避免了在通电时产生有害的氯气而污染环境。
四、对危险、反应条件苛刻、污染严重、仪器试剂价格昂贵,又找不到合适替代品的实验,运用多媒体教学制成课件或观看实验录像,不失为一个环保的好方法。例如:氢气的爆鸣实验、硝酸与铜反应、苯的性质实验等。
五、妥善处理实验废弃物
实验后的废弃物应当根据其具体情况分别处理。比如:氯气、二氧化硫、硫化氢等尾气可以用碱液吸收;氢气、一氧化碳等尾气可以采用点燃的方法。无毒的废液用碳酸钠或醋酸调节其PH在7左右再排放;含重金属离子的废液可加碱或硫化钠使其沉积,再过滤分离,残渣埋于地下。而对于实验废渣尽可能再生利用,不能再生利用的有毒物要远离生活区深埋。
可喜的是,初中化学新版教材中渗透了环保教育,增添了环保题材。实验的设置上也体现了绿色化实验的理念。教师在课堂上应注重培养学生的环保意识,把绿色化学教育渗透到化学实验室。实验后要求学生把废液、废渣倒到指定的容器尽可能回收利用或作妥善处理。减少有害气体的任意挥发,将其尽可能作化学处理。让我们师生共同树立起绿色化学和环境保护的理念,不断改良现行实验,关心和重视绿色化学实验室的建设。
参考文献
[1]隋良永:《化学实验创新中的绿色化学理念》人教网,2011(10)
关键词: 化学实验室污染 产生原因 防治措施
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验是检验化学知识的标准,是培养学生观察能力、动手能力、分析解决问题能力和创新能力的重要手段。傅鹰曾说:“只有实验才是化学的最高法庭。”几乎每天都有大批师生在进行化学实验,过程中用到的有毒、有害的试剂和药品,产生的有毒、有害气体,直接影响了实验人员的身心健康。同时,这些有毒、有害物质无组织地排放,给排放区附近造成了严重的环境污染。可以说:几乎每个化学实验室都是一个小小的环境污染源。如何处理化学实验室污染物,是摆在我们面前的一个急待解决的问题。
1.化学实验室污染产生的主要原因
1.1化学实验人员的环境保护意识不强。
首先由于部分实验管理人员的环境保护意识十分薄弱,对实验室试剂和药品缺乏科学的统筹管理,一次性采购过多的实验试剂和药品,致使实验室每年都会把大量过期药品和试剂倒入下水道或埋入地下,对环境产生直接危害。其次,学生存在试剂用量越大,实验现象越明显的思想,大量使用试剂,造成试剂浪费和环境污染。并且绝大多数实验人员认为化学实验室对环境产生的污染与工业生产相比算不了什么,实验过程中随意把废液倒入下水道、固体废物扔进垃圾桶,直接排放有毒、有害气体,忽略了化学实验重复量大,日积月累对环境污染危害大的特点。
1.2化学实验室污染治理经费投入不足。
目前由于化学实验室经费不足,对化学实验室的经费预算通常只是针对实验室仪器、设备和试剂,而没有对实验室污染控制条件的预算。因此实验室没有直接处理实验废物的能力,普遍采用通风橱和换气扇来减轻室内空气污染,转移废气,不能达到有效消除或减少污染的目的,造成环境污染。
1.3化学实验室污染防治法规制度不全。
目前尚未有专门针对化学实验室污染防治的法律法规和技术标准,对化学实验室污染的防治、废物处理处置及排放等事项没有明确规定。绝大多数化学实验室也没有专门设置废物处理处置系统,一般实验室废物都直接通过下水道或排气管道排放,严重污染环境,缺乏对化学实验室污染问题的监督管理。
2.减少化学实验室污染的主要措施
2.1增强实验室人员的环保意识。
增强实验人员的环保意识,是保护环境、减少实验污染的先决条件。实验室管理人员要从我做起,加强对国家有关政策和法规的学习,熟悉各种废弃物排放标准,具有一定的实验室“三废”治理的能力,言传身教,帮助学生形成良好的环境保护意识和责任感,强化学生节约药品的意识,做到能少用的一定要少用,能回收的一定要回收,能循环使用的一定要循环使用。对于有些没有指明药品浓度的实验,应该对药品浓度进行探索和改进,达到既节约药品、保证实验效果,又减少环境污染的目的。同时由于对化学废物的处理是一种经历学习、运用和解决实际问题的教与学的过程,而这种生动的教学,更能激发学生的学习兴趣,特别是对于帮助学生形成保护环境的责任感具有十分重要的意义。
2.2加强化学药品和试剂的管理。
化学实验室中大多数试剂和药品危险性大,若管理或取用不当就会带来事故隐患,造成环境污染。国家有关部门应认真研究实验室的污染特点和防治途径,提出操作性强、简便实用的技术规范。同时,化学实验室必须建立健全规章制度,加强对化学试剂和药品的管理,坚持“安全第一”的思想,把试剂和药品按类分层存放。储存危险试剂和药品的柜子实行双人双锁管理,严格试剂和药品的入库管理和规范登记。领取一般试剂和药品时,必须填写单据,单据的填写内容应包括:试剂和药品的名称、质量、用途、领用的时间、领用人和实验管理人员签名等内容。若领用剧毒药品,则必须建立申请、审批、领用人、实验管理人员和实验室主任三人同时登记制度。
2.3改进实验装置,规范实验操作。
化学实验总是伴随气、液或固体产物的生成,且反应物或产物中多数是有毒或有害的物质。因此在不影响实验结果的前提下改进实验装置,规范实验操作,可以有效地减少环境污染。如:二氧化硫漂白性,还原性,以及其水溶液具有酸性的演示实验,一般的实验方法存在药品用量大,使用仪器多,实验时间长,实验过程中有二氧化硫和硫化氢逸出,造成了严重的环境污染。若采用下图所示的实验装置[1],可有效地解决上述问题。
1.无水亚硫酸钠+浓 2.湿润的蓝色试纸 3.吸有品红溶液的滤纸条 4.吸有高锰酸钾溶液的滤纸条 5.吸有硫化钠溶液的滤纸 6.吸有氢氧化钠溶液的脱脂棉 7.细玻璃管 8.粗玻璃管
图1 密闭式二氧化硫系统演示实验装置图
在粗玻璃管的外壁上从下往上依次用透明胶带分别粘牢如图所示的4条纸环,放入盛放无水亚硫酸钠的大试管中,实验时沿粗玻璃管内壁滴一点浓硫酸,立即塞上上述带有单孔橡皮塞的球形干燥管,观察纸环颜色变化。实验后期用酒精灯烘烤品红溶液退色的滤纸环处的试管壁,观察颜色变化。此实验装置将二氧化硫的制取和性质实验集中在1个密闭式的仪器内完成,实验装置简单、实用,实验现象明显,药品用量小,有效地防止了二氧化硫和硫化氢等有毒气体对环境的污染。同时规范了学生在药品的取用、称量、液体的量取等方面的操作,提高了实验的成功率,避免重复实验,既减少了药品的使用量,又减轻了污染。
2.4引入微型实验,开发虚拟实验。
微型化学实验是化学实验方法的一项重要发展和改革。其定义为:在微型化的仪器中进行的化学实验,其实际用量比对应常规实验少90%以上(或为常规实验的十分之一或千分之一)。由于微型实验仪器微型化,试剂用量小,同时减少了试剂在器皿上的附着量,现象明显、便于操作、适用性强,是实现化学实验室绿色化的重要手段。
对于一些因受客观条件限制而难以进行的实验,如:臭氧的制备;瞬间变化的实验,如钾与水的反应;高速微观世界的实验,如:原电池和电解池的工作原理等,可以开展虚拟实验。虚拟实验就是利用计算机作为载体,通过安装虚拟实验软件,即可进行直观性的、形象性的虚拟化学实验。虚拟实验除了具有直观、形象外,还可在计算机上进行反复实验,包括对比实验,有利于促进学生发散思维,准确地得到实验结论,实现了药品的“零投入”和废物的“零排放”,是化学实验室建设的一个特色方向。
2.5注重实验废品回收和再利用。
每次化学实验结束都会有很多废品,大多数都被直接倒入了下水道或垃圾桶,严重污染环境。若加以回收和再利用,则不仅减少了污染,还节约了资源。如可以向含银的废液中加入过量的氯化钠,搅匀,放置3~4小时。再取其少量废液并加入少量氯化钠,检验沉淀作用是否完全。若沉淀完全,过滤,用氨水溶解氯化银沉淀。待沉淀溶解完全后,向该溶液中放入适量的细铜丝或薄铜片,加盖密闭,在室温下放置24天以上,除去过量的铜,便可得到比较纯的金属银[2]。再比如对于口部和底部磨破的试管,可以用三角锉截去,制成双通反应管和短试管。一些玻璃药品包装瓶具有多种容量,可根据实验要求计算出某容量下配制这种试剂所需药品的量,每次配制这种试剂时就可以直接称取一定量的药品加入瓶中,用去离子水稀释即可[3]。不仅对玻璃药品瓶进行了再利用,同时还大大提高了实验管理人员配制试剂的速度。
3.结语
总之,化学实验室污染与防治是永远值得关注的问题。实验人员必须树立绿色化学理念,本着“谁污染,谁处理”的原则,规范实验操作,引入微型化实验、注重虚拟实验的开发,尽量避免化学实验室对环境的污染。同时,国家有关部门必须完善管理制度,加强对化学实验室的科学管理,采取有效措施,建立全面、系统的治理方案,为有效减少环境污染提供保障。
参考文献:
[1]熊言林.化学教学论实验[M].合肥:安徽大学出版社,2004:50-53.
[2]陈章映.实验室废液中银的回收及利用[J].遵义科技,2004(4):56.
[3]赵素瑞.樊娟.化学实验室废弃物的回收利用[J].中国卫生检验杂志,2008(5):18.
一、常用仪器及分类
1.常用仪器
(1)试管――化学实验中最常用的仪器,常用作反应容器,加热少量固体或液体,收集少量气体等。
使用时要注意以下事项:盛取液体时体积不超过其容积的1/3;受热时试管口不能对着任何人(也不能对着自己);加热盛有固体的试管时,管口稍向下倾斜;加热时要预热,加热后不能骤冷等。
(2)烧杯――用来配制溶液和作为较大量试剂的反应容器。
在加热时要垫上石棉网,因为酒精灯火焰不能将其底部完全包住,不能使其均匀受热。
(3)量筒――主要用于量取一定体积的液体。
使用时要注意以下事项:量取液体体积时,量筒必须放在平稳的地方;读数时视线要与量筒内液体凹液面的最低处保持水平;若仰视,读数比实际体积偏小;若俯视,读数比实际体积偏大。
(4)集气瓶――主要用于收集或储存少量气体,也用来做一些有气体参与的化学反应,但不能直接对其加热。
集气瓶的外观与广口瓶极为相似,但它们磨砂部位不同,集气瓶的磨砂部分位于瓶口表面(正好与玻璃片的磨砂面相吻合),广口瓶的磨砂部分位于瓶颈内壁(刚好与玻璃瓶塞表面的磨砂面完全吻合),用手触摸瓶口或瓶颈即可分辨两者。
(5)酒精灯――实验室最常用的加热仪器。
要用外焰加热物质,因为外焰燃烧充分、温度高;要提高火焰的温度,可在酒精灯上加防风罩,既防风又具有“拔火”作用;酒精灯在燃烧时不慎翻倒,应立即用湿抹布扑盖。
使用时要注意“三不”:不可向燃着的酒精灯内添加酒精;不可用燃着的酒精灯直接点燃另一盏酒精灯(一般用火柴点燃);不可用嘴吹灭酒精灯(应用灯帽盖灭)。
(6)胶头滴管和滴瓶――胶头滴管主要用于吸取和滴加少量液体,滴瓶用于盛放液体药品。与滴瓶配套的胶头滴管每次用后不要冲洗,直接放回原滴瓶即可。
使用胶头滴管时要注意以下问题:拿――用中指和无名指夹住滴管的颈部(即胶头与玻璃管的连接处);捏――用食指和拇指轻捏胶头,从而排出空气或挤出液体;滴――将胶头滴管移到容器口稍上方,然后轻捏胶头使液体悬空滴入容器内;忌――将胶头滴管的末端伸入容器内,在溶液中排出空气。
(7)铁架台――用于固定和夹持各种仪器,铁圈可代替漏斗架使用。常用于过滤、加热等实验操作,是物理、化学实验中使用最广泛的仪器之一。
(8)漏斗――用作加液器,将液体注入小口径容器中;常与滤纸组合成过滤器,用于分离液体与固体的混合物。
(9)试管夹――用于夹持试管。
(10)玻璃棒――在很多实验中具有不同的作用
2.常用仪器的分类
(1)能被直接加热的:试管、蒸发皿、燃烧匙。
(2)不能被直接加热的:烧杯、烧瓶、锥形瓶等(它们的底面积比较大,受热时必须垫上石棉网)。
(3)不能被加热的:集气瓶、水槽、漏斗、量筒等。
(4)用于称量和量取的:托盘天平、量筒和量杯等。
(5)用于取药品的:胶头滴管、药匙和镊子等。
(6)用于夹持或支撑的:铁架台(含有铁圈或铁夹)、试管夹、坩埚钳等。
(7)能盛装液体加热的:试管、烧杯、烧瓶、蒸发皿等。
(8)能盛装固体加热的:试管、燃烧匙等。
(9)分离液体及加液的:普通漏斗(末端斜口)、长颈漏斗(末端平口)、分液漏斗(末端斜口、带有玻璃旋塞)。
(10)存放药品的:广口瓶存放固体药品,细口瓶和滴瓶存放液体药品,集气瓶存放气体,茶色的试剂瓶盛放见光易分解的药品。
(11)加热的:酒精灯(温度能达到600℃)、酒精喷灯(温度能达到1000℃)。
二、化学实验基本操作
1.药品的取用
(1)取用原则:不能用手接触药品;不能品尝药品味道;不能凑近容器口闻药品气味;严格按规定的量取药,若无规定应取最少量(液体1~2mL,固体盖满试管底部);用剩的药品,不能放回原瓶,只能放入指定容器。
(2)取用方法:粉末状固体用药匙或小纸槽,按“一横、二送、三直立”的操作要求将其送入试管底部;块状固体用镊子夹取,按“一斜、二送、三慢竖”的操作要求使其滑入试管底部;少量的液体可用胶头滴管直接取用(20滴约为1mL),较多的液体多用倾倒法(瓶塞倒放在桌面上,标签向着手心,瓶口紧靠容器口),一定量的液体使用量筒量取。
2.药品的称量
使用托盘天平称量药品时,除了遵守物理实验中的一些基本要求外,还要注意:药品不能直接放在托盘上称量,一般放在称量纸上称量(两个托盘中各放一张大小、质量相同的称量纸);易潮解或具有腐蚀性的药品(如氢氧化钠),放在小烧杯中称量。
3.物质的加热
常用酒精灯、酒精喷灯加热物质。加热时要注意:要先给受热容器预热,然后再给药品加热;若容器外壁有水,加热前须擦拭干净;加热后的玻璃仪器,不能立即用冷水冲洗。
4.连接仪器
一些复杂的化学实验,需要将不同的仪器连接成一套完整的装置。
(1)连接方向:从左至右,从下至上(拆开装置则从右至左、从上至下)。
(2)连接方法:把导气管插入乳胶管时,要先把玻璃管的插入端用水润湿,然后稍稍用力插入;把导气管插入橡皮塞时,先用水湿润插入端,再稍稍用力转动插入;在容器口塞入橡皮塞时,应把橡皮塞慢慢转动着塞入容器口,切不可把容器放在桌子上再使劲塞进塞子。
5.检查装置气密性
首先要设法封闭排气口使装置密闭,再设法改变装置内部的气压(多采用加热、注水、鼓气或抽气等措施),最后根据是否出现“压强差”现象(如气液交界处是否冒气泡、玻璃管中是否产生水柱、容器内液面是否下降、软胶管是否变瘪等),即可作出装置是否漏气的判断。
下面以初中化学常见实验装置为例,说明装置气密性的检查方法。
图1(1)手捂法(见图1)。
先将导管的一端浸入水中,用手紧贴容器外壁,稍停片刻,若导管口有气泡冒出,就说明装置不漏气。若是冬天检查装置气密性,可以快速搓手,以提高手温。
图2(2)注水法(见图2)。
先把弹簧夹夹到橡皮管上,再从长颈漏斗口向锥形瓶里加适量水,若停止加水后长颈漏斗管内的水柱不下降,则装置不漏气。
(3)冷却法。
首先将导气管口浸入水中,然后用冰冷的毛巾捂住试管(或将试管浸在冷水中),若有水进入导气管里形成一段水柱,则装置气密性良好。
(4)鼓气法(见图3、图4)。
在图3中,先从长颈漏斗口向锥形瓶里注水使漏斗末端液封,再用长短合适的软胶管把锥形瓶的导气管口与注射器吸入口连接起来,然后慢推注射器活塞鼓气,若此时长颈漏斗管内形成了一段稳定的水柱,就说明装置气密性良好。在图4中,用一根长约10cm的软胶管,把导气管口与注射器吸入口连接起来,慢推注射器活塞鼓气,推动一小段距离后松开手,若此时活塞仍能返回原刻度处,则装置不漏气。
图3 图4(5)抽气法。
抽气法与鼓气法有异曲同工之妙。先以图3为例,慢慢外拉注射器活塞抽气,若此时长颈漏斗末端冒气泡,则说明气密性良好。再以图4为例,用一根长短合适的软胶管把导气管口与注射器吸入口连接起来,然后慢慢外拉注射器活塞抽气,若此时软胶管变瘪,则说明装置不漏气。
(6)浸水法(见图5、图6)。
在图5中,先将弹簧夹夹在软胶管上,稍稍用力将干燥管细管竖直浸入水下合适的深度,如果水很难进入细管内,则装置不漏气。在图6中,先将弹簧夹夹在软胶管上,再把长颈漏斗的口竖直倒立水中,稍稍用力将长颈漏斗口浸入水下合适的深度,如果水很难进入漏斗内,则装置不漏气(可事先在漏斗内塞一小团干燥的纸巾,漏斗从水中取出后纸巾仍然干燥)。
图5 图6 6.浓酸、浓碱的使用
浓酸、浓碱都具有腐蚀性,所以使用时要特别小心。
(1)如果不慎将较多的酸(或碱)液泼到实验台上,应立即用适量的碳酸氢钠溶液(或稀醋酸)中和,然后用水冲洗,再用抹布擦干。如果只是少量的酸或碱溶液滴到实验台上,应用湿抹布擦净,再用水冲洗抹布。
(2)如果少量的酸沾到皮肤或衣服上,要立即用较多的水冲洗(如果是浓硫酸,必须迅速用大量的水冲洗),再涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液;如果碱液溅到皮肤上,应立即用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
7.洗涤仪器
(1)洗干净的标志:内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下。
(2)一般清洗:倾倒废液注水水冲口朝下放置晾干。
(3)难溶物洗涤:一般不易洗掉的物质要用试管刷刷洗;如果是油脂附着在管壁上,可以先用热的碳酸钠溶液洗涤,再水洗;如果是氧化物、碱、盐附着在管壁上,可以先使用稀盐酸浸泡,再水洗。
三、疑难解答
1.使用量筒的注意事项
(1)向量筒里注入液体时,应用左手拿量筒,使量筒略倾斜,右手拿试剂瓶,使瓶口紧挨着量筒口,将液体缓缓倒入。待注入的量接近所需刻度时,把量筒放平,改用胶头滴管滴加到所需要的体积。
(2)注入液体后,稍等片刻,使附着在内壁上的液体流下来,再读出刻度值,否则读出的数值偏小。因为量筒属于粗量器,所以读数时无需估读。
(3)量筒的刻度是20℃时的体积数。如果温度升高,量筒发生热膨胀,容积会增大。显然,量筒是不能加热的,也不能用于量取过热的液体,更不能在量筒中进行化学反应或配制溶液。
(4)从量筒中倒出液体后,不要用水冲洗量筒,因为制造量筒时已经考虑到“液体壁挂”;相反,如果冲洗反而使所取液体体积偏大。当然,如果要用该量筒再量取别的液体,就必须用水冲洗干净。
(5)量筒没有0刻度,其最小刻度在下面。最小刻度一般等于最大刻度的1/10(比如,10mL量筒的最小刻度是1mL,500mL量筒的最小刻度是50mL)。
2.广口瓶、集气瓶、细口瓶的区别
(1)广口瓶的特点是瓶口相对较大;广口瓶的磨砂部位在瓶颈的内壁,这样便于跟磨砂的瓶塞严密吻合,从而起到密封的作用。因为取用(或回收)固体药品都要借助于镊子、药匙等工具,而固体药品一般没有挥发性,所以为方便取用,固体药品一般保存在广口瓶里。同样的道理,家中的米桶、盐罐子、固体调料瓶等都是大口的容器。
(2)集气瓶在外观上与广口瓶极为相似,但集气瓶的磨砂部位在瓶口表面,这便于跟磨砂的玻璃片相互吻合,从而起到密封的作用。集气瓶的规格与实际容积不一致,在涉及集气瓶内气体(或液体)体积时,必须知道不同规格的集气瓶的实际容积(可以采用水量法测量实际容积),如规格125mL的实际容积约是150mL,规格250mL的实际容积约是320mL,规格500mL的实际容积约是620mL(生产厂家不同该数据也不太一样)。
(3)细口瓶的特点是瓶口相对较小。因为取用(或回收)液体药品大多是直接倾倒,而液体药品又极易挥发,所以它一般保存在细口瓶里,这样既防止挥发,又便于取用。同样的道理,家中的油瓶、酱油壶、酒瓶子、花露水瓶等也都是细口的容器。
四、例题导学
【例题】(2015・安徽)下列实验操作符合安全要求的是( )
A.验证氢气的可燃性 B.闻气体气味
C.移走蒸发皿 D.稀释浓硫酸
【解析】点燃氢气前必须验纯,否则极易发生爆炸;闻药品的气味时,应“扇气入鼻”,千万不能把鼻子凑到容器口直接去闻气体,否则极易中毒;加热的蒸发皿很烫,不能直接用手移走,应该用坩埚钳夹取;浓硫酸溶于水会放出大量的热,而且水的密度比浓硫酸的密度小,若将水倒入浓硫酸中,水会浮在浓硫酸上面并沸腾,极易造成酸液飞溅,所以稀释浓硫酸一定要将浓硫酸沿着容器壁慢慢倒入水中,并用玻璃棒不断搅拌(以使热量迅速散失)。
【答案】D
五、对点训练
1.下列仪器名称,书写正确的是( )
A.椎形瓶 B.胶头滴管
C.铁夹台D.封液漏斗
2.下列仪器中,能直接使用酒精灯加热的有( )
①试管 ②集气瓶 ③瓷质蒸发皿 ④量筒 ⑤烧杯 ⑥燃烧匙 ⑦石棉网
论文摘要:实验室作为实验教学的主要载体,其建设和管理的好坏,直接关系到教学质量的优劣。为了保证教学的正常进行,首要解决的是实验室的安全问题。从实验室安全制度的管理,落实,实验室安全设施的建设及实验室的安全教育几个方面阐述了如何做到实验室的安全管理,以保证良好的教学质量。
实验室作为实验教学的主要载体,其建设和管理的好坏,直接关系到教学质量的优劣。近年来,中职生普遍素质较差,学习能力和自觉性低下,由于扩招的影响,学生人数较多,实验室相对比以前拥挤。因此,为了保证教学的正常进行,为了保证良好的教学质量,首要解决的是实验室的安全问题。
我校是国家级重点中专学校,各类实验室基本健全、初具规模。在实验室建设过程中,我校首先本着“安全第一”的原则,结合“实用、合理、节约、环保”等原则,从规章制度、人员安排、实验室场所、设备、仪器、药品等方面都做了一些探索,特别是安全措施方面。
1、领导重视,制度落实,人员安排到位
在化学实验室建设过程中,为了预防和减少化学实验中引发的急性化学中毒事故,提高师生应对急性化学中毒突发性事件的处置能力,在安全保卫部门的帮助下,特制定了应急预案。预案包括以下内容:
第一、可能引起急性化学中毒事故的原因
第二、预防办法
第三、处置程序
(1)及时报告
(2)启动应急处理小组
(3)现场抢救:
(4)做好调查取证工作,保护好现场及有关证据。
(5)按校内学生意外、伤害事故处理应急预案进行操作。
(6)保险介人。
(7)必要时警方介人。
除了应急预案以外,每个实验室还制定有实验室安全操作规程、实验室管理人员一览表等。实行专人管理,对危险化学品实行专人、专柜、加锁的措施。我校还建立了一支责任心强、业务素质高的实验室管理队伍,实验人员持证上岗,安全意识强,实验室管理井井有条。
2、实验室场所分布合理、物尽其用,防微杜渐,避免事故发生
实验室的配套设施比较完善,实验准备和学生实验室分开设置,不同的仪器有不同的柜子存放,实验操作的台面我们采用的是耐酸耐碱材料,清洁起来非常方便。天平室和精密仪器室则采用的是防震的大理石材料,装饰既美观又实用。
为了保障实验课的有序进行,我们日常非常重视对学生实验课的规范教育。对上课用的试剂和仪器除了要求按正确的方法使用外,特别强调安全意识和环保意识的培养,使学生懂安全,自发地保证安全,保护公共财产,养成严谨认真、实事求是的科学态度和良好的行为习惯。要使学生养成在做任何实验时,心中都有节约的观念、环保的理念、安全的意识,必须从小事做起,从一点一滴上开始陶冶和训练。首先教师要起到一个很好的示范作用,这样对学生起到一个潜移默化的影响,然后实验中再从严要求。这包括在实验态度上养成严谨、认真、客观、从容的品质;药品按规定用量取用、实验操作规范,遵守实验守则,不随意带出药品、不能品尝药品,不私自做有危险性实验,不随意倾倒实验垃圾,节约水、电、酒精燃料、试纸、滤纸等,爱护实验仪器,实验后按要求对实验后的剩余物进行处理、洗涤实验仪器,收拾实验台面,整齐摆放好实验器皿、药品等。特别是对于化学实验室产生的废液中往往含有酸、碱、重金属化合物以及氰化物、含砷化合物等,一般实验室的废液都排人下水道,这样不仅会对环境造成极大的危害,而且会淡化学生的环保意识,养成不良的习惯,影响绿色化学意识的培养与绿色化学技术的发展。在实验教学中把好的经验传给学生,对废弃物进行无害化处理。比如用中和法中和酸性或碱性废水,利用萃取法将可溶性废物在两相中溶解度不同回收酚类和重金属等。这样既可培养学生绿色化学意识又可使学生学习绿色化学的实用技术,还可以节约资源、变废为宝、变害为利。
通过实验室管理人员与教师共同辅导学生实验课,密切注视每个学生的实验过程,发现错误及时纠正,防微杜渐,避免了事故发生。
比如,酒精灯使用时,经常有操作不熟练或者粗心大意的同学会引起台面着火。有一次在梭酸的性质实验中,刚做完草酸的脱梭反应后,由于学生没有等试管冷却就开始洗涤,导致试管有一条小裂缝,加热时,试管爆裂,试剂流到了酒精灯和台面上,顿时,台面烧了起来,学生慌忙中又把酒精灯撞到了地上,地面上也开始着火。我们平时一直要求点酒精灯之前,一定要在旁边准备好湿布,于是很多同学和老师,马上用大量的湿布把火迅速盖灭了。
3、药品的安全管理
根据实验课的特点,尽管危险品用量不大,但是品种繁多,使用频率高,因此药品的安全管理非常重要。为了确保药品本身安全和不受污染,在试剂存放过程中,根据试剂的不同特性分别在密闭、避光、低温、通风、隔离防火等情况下,尽量互不干扰,互不影响,并贴上标签,方便查找和使用。我们应该知道常识易爆混和物。
实验室中不仅经常使用易燃、易爆、自燃以及强氧化剂等类药品,而且还要经常进行加热、灼烧、蒸馏等实验操作,存在着火的可能,因此要了解和掌握有关防火、灭火的知识和技术。
(1)防火
加热易燃试剂时,必须用水浴、油浴等加热,绝不能用明火。如果加热温度有可能达到被加热物质的沸点,则必须加人沸石,以防爆沸。
使用易挥发可燃试剂(如乙醇、乙醚、丙酮等)时,要尽量防止挥发,保持室内通风,绝不能在明火附近倾倒、转移这类试剂。
配置灭火器材,定期检查其性能。
(2)灭火
实验室如果着火,应根据情况进行灭火,常用的灭火剂有水、沙、二氧化碳灭火器、四氯化碳灭火器、泡沫灭火器和干粉灭火器等。可根据起火的原因选择使用:①金属钠、钾、镁、铝粉、电石、过氧化钠着火,应用干沙灭火;②比水轻的易燃液体,如汽油、笨、丙酮等着火,可用泡沫灭火器。③有灼烧的金属或熔融物的地方着火时,应用干沙或干粉灭火器。
4、各种有毒气体的中毒症状和安全防护措施
有毒气体的中毒症状及防护措施见表1
5、在实验教学中充分关注安全
对于实验教材中不利于安全或者是没有详细说明安全事项的实验,实验老师一般会结合学生的实际,在不影响教学内容和目标的前提下,尽量开展绿色实验,或者补充说明注意事项,使实验过程既安全又环保,还有利于师生身体健康。
比如:《有机化学》实验中,很多实验我校都作了一些改动。蒸馏的操作实验中,为了使学生安全学会操作,我们分两步进行,第一步先用水来自制蒸馏水,第二步才用试剂进行课程规定的实验。这样在学生做第一步的时候,基本上是安全的,方便学生在掌握基本操作和熟悉仪器的基础上,有效地进行第二步的实验。而且这个实验我们把酒精灯改成电炉,把圆底烧瓶改成平底烧瓶,学生安装起来更方便,实验效果更好。类似这样的改动很多,有些是学生提出的,从而也锻炼了学生的思维,鼓励了学生动手的积极性。
6、实验课后的废液安全排放问题
实验室中各类酸、碱的用量很大,一般的废液浓度小,可以直接排放。浓度较高的酸碱废液,分开存放,定期将废液中和至ph值在6. 5一8. 5之间后,再经稀释可安全排放。
7、结语