化学实验是化学学习的重要组成部分,它不仅能帮助学生直观理解化学原理,还能培养动手能力和科学素养。然而,化学实验涉及各种化学品、仪器和操作过程,存在一定的安全风险。因此,在进行化学实验前,充分的预习和严格遵守安全规范至关重要。本文将详细介绍化学预习实验的操作注意事项、安全指南以及实用技巧,帮助学生安全、高效地进行实验。

一、化学实验前的预习准备

充分的预习是确保实验安全顺利进行的基础。预习不仅仅是阅读实验步骤,更是一个全面了解实验原理、潜在风险和应对措施的过程。

1.1 理解实验目的和原理

在开始实验前,必须明确实验的目的。是为了验证某个化学定律?还是为了学习某种仪器的使用方法?只有明确了目的,才能在实验过程中有的放矢,关注关键现象和数据。同时,要深入理解实验背后的化学原理,包括反应方程式、反应条件、反应物和生成物的性质等。例如,在进行“酸碱中和滴定”实验时,你需要理解酸碱中和反应的本质是H+和OH-结合生成水,以及指示剂在不同pH值下的变色原理。

1.2 熟悉实验步骤和流程

仔细阅读实验讲义,将实验步骤分解为若干个小环节,理清每个环节的操作要点和先后顺序。可以在脑海中模拟整个实验过程,或者用流程图的形式画出来。对于复杂的实验,可以尝试用自己的话复述一遍实验步骤,确保完全理解。例如,在进行“粗盐提纯”实验时,步骤包括溶解、过滤、蒸发、转移固体等,每个步骤都有具体的操作要求,如过滤时“一贴二低三靠”的原则。

1.3 了解所用化学品的性质

这是预习中至关重要的一环。你需要了解实验中用到的每一种化学品的物理性质(如颜色、状态、气味、溶解性、熔沸点等)和化学性质(如酸碱性、氧化还原性、稳定性、毒性、腐蚀性、易燃易爆性等)。特别要关注化学品的安全数据表(SDS),其中包含了化学品的详细安全信息。例如,浓硫酸具有强腐蚀性和脱水性,稀释时必须将浓硫酸缓慢加入水中并不断搅拌;金属钠遇水会发生剧烈反应并产生氢气,甚至可能燃烧或爆炸,因此必须保存在煤油中。

1.4 准备必要的仪器和设备

根据实验要求,列出所需仪器和设备的清单,并检查其是否完好、洁净。对于需要校准的仪器(如天平、pH计),要提前进行校准。确保实验台面整洁,有足够的空间放置仪器和试剂。例如,进行蒸馏实验时,需要检查蒸馏烧瓶、冷凝管、接液管、温度计等是否匹配,接口是否严密,冷凝水管道是否通畅。

1.5 预习安全知识和应急措施

针对本次实验可能遇到的安全风险,预习相应的安全注意事项和应急处理方法。例如,实验中是否会产生有毒气体?是否需要在通风橱中进行?如果发生火灾、化学品溅洒、割伤等意外,应该如何处理?要熟悉灭火器、洗眼器、急救箱等安全设施的位置和使用方法。

二、化学实验操作注意事项

在实验过程中,严格遵守操作规范是保障安全的关键。以下是一些通用的操作注意事项。

2.1 个人防护装备(PPE)的正确使用

进入实验室,必须穿戴好个人防护装备,这是保护自己的第一道防线。

  • 实验服:应穿着合体的实验服,扣好纽扣,防止化学品溅到皮肤或衣物上。实验服不应穿出实验室。
  • 护目镜:在整个实验过程中,必须始终佩戴护目镜,保护眼睛免受化学品飞溅、玻璃碎片等伤害。即使在进行看似“安全”的操作时,也不能摘下。
  • 手套:根据接触的化学品性质选择合适的手套。例如,接触有机溶剂时常用丁腈手套,接触强酸强碱时可能需要使用耐酸碱手套。注意,手套是一次性的,不能重复使用,且不能戴着手套触摸门把手、手机等公共物品,以免造成污染。
  • 防护鞋:应穿着能包裹脚面的鞋子,避免穿凉鞋、高跟鞋,防止重物砸伤或化学品溅洒。
  • 长发处理:长发必须扎起或盘起,避免接触化学品或卷入仪器。

2.2 化学品的取用与存放

  • 液体试剂的取用
    • 取用少量液体时,使用胶头滴管。滴管不能倒置,不能接触容器口或内壁,用完后应立即放回原处(如果是专用滴管)或清洗干净。
    • 取用一定体积的液体时,使用量筒。读数时,视线应与凹液面最低处保持水平。
    • 取用大量液体或配制溶液时,可直接倾倒。倾倒时,标签应朝向手心,瓶口紧挨容器口,缓慢倾倒,防止液体溅出。倒完后,立即盖好瓶盖。
  • 固体试剂的取用
    • 块状固体用镊子夹取,一横二放三慢竖(即将试管横放,用镊子将固体放入试管口,再慢慢竖立试管,使固体缓缓滑入试管底部)。
    • 粉末状固体用药匙或纸槽送入,一斜二送三直立(即将试管倾斜,用药匙或纸槽将粉末送入试管底部,再直立试管)。
  • 试剂存放
    • 试剂瓶标签应清晰,写明试剂名称、浓度、配制日期等。
    • 易挥发、易见光分解的试剂应密封并存放在阴凉避光处(如棕色瓶)。
    • 强酸强碱应分开存放,且远离易燃易爆品。
    • 实验室内不得存放过量试剂,用完的试剂应及时归位。

2.3 仪器的正确使用

  • 玻璃仪器:使用前检查是否有裂纹或破损。加热玻璃仪器时,必须垫上石棉网(烧杯、烧瓶等),使其受热均匀,防止炸裂。烧得很热的玻璃仪器不能直接放在实验台上,要垫上石棉网或放入干燥器中冷却。洗涤玻璃仪器时,要根据污物性质选择合适的洗涤剂,如碱性残留用酸洗,油污用热碱或洗涤剂洗,最后都要用蒸馏水冲洗干净。
  • 加热操作
    • 给液体加热时,液体体积不超过试管容积的1/3,试管口不对人。
    • 给固体加热时,试管口略向下倾斜。
    • 使用酒精灯时,要用火柴点燃,不能用另一个燃着的酒精灯去点燃。熄灭时,要用灯帽盖灭,不能吹灭。酒精灯内的酒精量不应超过2/3。
    • 使用水浴加热时,要确保水位足够高,且水量充足。
  • 天平的使用:称量前要调零,称量时“左物右码”,化学药品不能直接放在天平托盘上,应放在称量纸或小烧杯中。称量完毕,砝码归位,游码归零。

2.4 实验过程中的操作规范

  • 保持实验台面整洁:实验过程中,及时清理洒落的试剂、破碎的玻璃碎片等。实验结束后,彻底清理实验台面。
  • 有序操作:按照实验步骤有序进行,不要急于求成。对于需要加热、反应时间较长的步骤,要耐心等待,不要离开实验台。
  • 观察现象:仔细观察实验过程中的颜色变化、气体产生、沉淀生成、温度变化等现象,并及时记录。
  • 节约原则:本着节约的原则使用试剂和水、电等资源。例如,取用试剂时,应遵循“宁少勿多”的原则,不够可以再取,但取多了会造成浪费和污染。
  • 禁止行为
    • 严禁在实验室内饮食、喝水、化妆。
    • 严禁将实验试剂带出实验室。
    • 严禁嬉戏打闹、追逐奔跑。
    • 严禁私自混合试剂,进行未经批准的实验。
    • 实验废液、废物不能直接倒入水槽或垃圾桶,必须分类收集在指定的废液桶或废物盒中。

三、化学实验安全指南

安全是化学实验的生命线。以下是一些关键的安全指南,必须牢记于心。

3.1 化学品安全

  • 识别危险化学品:学会识别常见的危险化学品标志,如易燃、易爆、腐蚀性、毒性、放射性等。
  • 了解化学品毒性:即使是常见的化学品,也可能有毒性。例如,氯化钡有毒,苯是致癌物。在使用任何化学品前,都要了解其毒性及侵入途径(吸入、食入、皮肤接触)。
  • 防止化学品泄漏:取用和存放化学品时要小心,防止泄漏。如果发生泄漏,应立即根据化学品的性质采取相应措施,如用沙土覆盖、用吸收剂吸收等,并及时报告老师。

3.2 火灾与爆炸预防

  • 远离火源:实验室内的所有火源(如酒精灯、电炉、打火机等)都应与易燃易爆化学品保持安全距离。
  • 加热注意事项:加热易燃液体时,必须使用水浴或油浴,严禁直接用明火加热。蒸馏易燃液体时,要加入沸石防止暴沸,且冷凝水要提前开通。
  • 防止静电:在倾倒易燃液体或使用易产生静电的设备时,要注意防止静电积累,如接地良好。
  • 爆炸预防:进行有可能产生爆炸的实验时(如氢气的制备和性质),必须严格按照操作规程进行,确保装置气密性良好,且要在通风橱中进行,周围无火源。

3.3 电气安全

  • 检查电器设备:使用电器设备前,检查电线是否破损、插头是否完好、接地是否良好。
  • 防水防潮:电器设备应远离水源,避免在潮湿的环境中使用,防止触电。
  • 正确操作:按照操作规程使用电器设备,不要超负荷使用电源插座。实验结束后,及时关闭电器设备电源。

3.4 玻璃仪器安全

  • 小心使用:玻璃仪器易碎,使用时要轻拿轻放。
  • 处理破损:如果玻璃仪器破损,不要用手直接捡拾,要用镊子或扫帚清理,并放入指定的废物盒中。
  • 加热注意:加热玻璃仪器时,要均匀加热,防止因温差过大而炸裂。

3.5 应急处理措施

  • 火灾处理:小面积火灾可用湿布、沙土或灭火器扑灭。酒精灯着火,用湿布盖灭。身上着火,就地打滚压灭,切勿奔跑。立即报告老师,并拨打火警电话。
  • 化学品溅洒
    • 皮肤溅洒:立即脱去被污染的衣物,用大量流动清水冲洗至少15分钟,然后根据化学品性质进行处理(如酸用3%-5%的碳酸氢钠溶液冲洗,碱用2%的硼酸溶液冲洗)。严重者立即就医。
    • 眼睛溅洒:立即用洗眼器冲洗,冲洗时要睁开眼睑,转动眼球,冲洗至少15分钟。然后立即就医。
  • 割伤:先用消毒棉签清理伤口,然后用碘伏消毒,贴上创可贴或包扎。如果伤口较深或出血不止,应立即就医。
  • 中毒:如果吸入有毒气体,应立即将患者转移到空气新鲜处,解开衣领,保持呼吸通畅。如果食入有毒物质,应立即催吐(腐蚀性物质除外),并携带化学品标签立即就医。

四、实用技巧分享

除了严格遵守规范,掌握一些实用技巧能让实验过程更顺畅、结果更准确。

4.1 玻璃仪器的洗涤技巧

  • 油污清洗:对于附着在玻璃仪器上的油污,可先用热的纯碱溶液(碳酸钠溶液)或洗衣粉刷洗,再用清水冲洗,最后用蒸馏水润洗2-3次。
  • 难溶物清洗:对于一些难溶的沉淀,如银镜反应后的试管,可用稀硝酸加热清洗;对于二氧化锰沉淀,可用浓盐酸加热清洗。清洗时要注意安全,佩戴手套和护目镜。
  • 检查是否洗净:玻璃仪器洗涤干净的标准是:内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股流下,而是均匀分布形成一层水膜。

4.2 试剂配制的技巧

  • 浓硫酸的稀释:一定要将浓硫酸沿器壁缓慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌,使产生的热量迅速扩散。切不可将水倒入浓硫酸中,否则会因剧烈放热导致酸液飞溅伤人。
  • 溶液的配制:配制一定物质的量浓度的溶液时,溶解固体或稀释浓溶液要在烧杯中进行,并用玻璃棒搅拌。冷却至室热后,再转移到容量瓶中,并用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2-3次,将洗涤液也转移到容量瓶中。定容时,当液面离刻度线1-2cm时,改用胶头滴管滴加,直至凹液面最低处与刻度线相切。

4.3 加热与冷却的技巧

  • 加热均匀:加热试管中的液体时,先使试管底部均匀受热,然后集中加热液体中下部,并不时上下移动试管。加热烧杯、烧瓶中的液体时,必须垫上石棉网。
  • 冷却方法:需要快速冷却时,可将容器放入冷水中,但要注意防止水进入容器内。对于易挥发的液体,冷却时要密封。

4.4 过滤与蒸发的技巧

  • 过滤:遵循“一贴二低三靠”的原则。“一贴”是指滤纸紧贴漏斗内壁,无气泡;“二低”是指滤纸边缘低于漏斗边缘,液面低于滤纸边缘;“三靠”是指烧杯口紧靠玻璃棒,玻璃棒末端紧靠三层滤纸处,漏斗下端管口紧靠烧杯内壁。
  • 蒸发:蒸发时,要用玻璃棒不断搅拌,防止局部过热导致液滴飞溅。当蒸发皿中出现较多固体时,停止加热,利用余热将剩余液体蒸干。

4.5 实验记录与数据处理的技巧

  • 及时记录:实验现象和数据要立即记录在实验记录本上,不要凭记忆事后补记。记录要真实、准确、完整,包括实验时间、条件、现象、数据等。
  • 有效数字:读取和记录数据时,要注意有效数字的位数。例如,量筒的读数要读到最小刻度的下一位(估读位)。
  • 数据处理:实验结束后,对数据进行整理、计算、分析,绘制图表,得出结论。如果数据有异常,要分析原因,必要时重做实验。

4.6 实验废弃物的处理技巧

  • 分类收集:实验废弃物必须分类收集,不能混放。一般分为有机废液、无机废液、固体废弃物、尖锐废弃物(如碎玻璃)等。
  • 无害化处理:对于一些无毒无害的废弃物,如氯化钠溶液,可以稀释后直接倒入下水道。但对于含有重金属、强酸强碱、有机溶剂等的废弃物,必须倒入指定的废液桶,由专业人员处理。
  • 节约环保:在保证实验效果的前提下,尽量减少试剂用量,体现绿色化学的理念。

五、总结

化学实验是一项严谨的科学活动,安全是前提,规范是保障,技巧是提升。通过充分的预习,我们可以做到心中有数;严格遵守操作注意事项和安全指南,我们可以最大程度地避免事故;掌握实用技巧,我们可以让实验过程更加高效、准确。希望每一位同学都能在化学实验中,既能探索科学的奥秘,又能保障自身的安全,收获知识与成长。记住,安全第一,预防为主!