第 37 章 · 常用仪器与基本操作

项目	内容
课标主题	必修 · 主题 1 化学科学与实验探究（化学实验；科学态度与安全意识）；必修 · 主题 5 化学与社会发展（安全与规则意识）
人教版（2019）	分散在各册的实验、“实验活动”和“方法导引”里；实验安全图标和常见危险化学品标志在必修第一册介绍（具体页码以所用教材为准）
考试地位	选择题常有一道“实验操作或装置正误判断”；实验大题每年必考，仪器名称、操作目的、读数和误差、安全措施几乎每题都有一两个空
前置知识	初中化学的实验基本操作（取用药品、加热、过滤、蒸发、检查气密性）；第 1 章物质的量浓度（1.5 节）

实验大题里最容易丢的分，往往不是原理想不通，而是“仪器名称写错一个字”“操作目的答不到点上”“读数多保留或少保留了一位”。这一章把高中要用的仪器和八种基本操作逐一讲清：每个规定背后是什么原因，违反了会出什么事。只要记住原因，陌生装置里的操作也能推出来。物质检验用什么试剂见第 38 章，气体的制备和装置连接见第 39 章，定量实验和误差计算见第 40 章，本章只讲仪器和操作本身。

37.1 知识点一览

知识点	一句话	考试中
37.2 常用仪器的名称与用途	按能否加热、能否作反应容器、用于哪种分离来分组记；仪器名称一字不差	必考，实验题的仪器名称空
37.3 计量仪器的精度与读数	托盘天平 $0.1\ \mathrm{g}$、量筒 $0.1\ \mathrm{mL}$、滴定管 $0.01\ \mathrm{mL}$；容量瓶只有一条刻线；仰视俯视的偏差看刻度方向	常考，读数记录和误差判断
37.4 加热、溶解与仪器的洗涤	外焰加热、先预热；固体管口略向下；浓硫酸沿器壁注入水中；洗净的标准是水膜均匀	常考，操作正误判断
37.5 过滤、沉淀的洗涤与干燥	一贴二低三靠；洗涤是向过滤器中加水浸没沉淀、自然流下、重复 2～3 次	必考，流程题和实验题的答题句式
37.6 蒸发与结晶	蒸发皿可直接加热，用玻璃棒搅拌，出现较多固体时停止加热；溶解度随温度变化大的用冷却结晶	常考，“操作 → 目的”的设问
37.7 蒸馏	温度计水银球在支管口处，冷凝水下进上出，加沸石防暴沸	常考，装置图找错、补全
37.8 萃取与分液	萃取剂与原溶剂互不相溶、溶质在其中溶解度大得多；下层从下口放出，上层从上口倒出	常考，选萃取剂、判断上下层
37.9 药品的取用与保存	固体用药匙或镊子，液体倾倒或滴加；按“见光分解、与玻璃反应、与空气反应”三类记保存的例外	常考，选择题判断保存方法
37.10 实验安全与事故处理	可燃性气体先验纯，加热防倒吸和暴沸，酸碱沾皮肤先用大量水冲洗	常考，常和其他操作一起考

37.2 常用仪器的名称与用途

说明

宏观：实验室的仪器看着多，其实按三个问题分组就清楚了：能不能加热、能不能当反应容器、用在哪一步（反应、计量、分离、收集）。

可加热仪器分两类：

• 直接加热：试管、蒸发皿、坩埚（还有燃烧匙）。它们要么小而薄（试管），要么是瓷质耐热的（蒸发皿、坩埚）。
• 垫陶土网加热（旧教材和部分试题叫“石棉网”，作用相同）：烧杯、烧瓶（圆底烧瓶、蒸馏烧瓶）、锥形瓶。它们底面积大，直接用火焰烧会受热不均而炸裂，垫网让热量分散开。

不能加热的仪器：量筒、容量瓶、滴定管（计量仪器）、集气瓶、漏斗、试剂瓶。

分离用的仪器：

操作	主要仪器
过滤	漏斗（普通漏斗）、烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈）
蒸发	蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台（带铁圈）
蒸馏	蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管（尾接管）、锥形瓶、酒精灯
萃取、分液	分液漏斗、烧杯、铁架台（带铁圈）

其他：长颈漏斗（向反应器中添加液体，下端要插入液面以下）；分液漏斗也常用来控制滴加速度（气体发生装置里，见第 39 章）；球形干燥管、U 形管装固体干燥剂；集气瓶收集气体或作洗气瓶；坩埚灼烧固体（配坩埚钳、泥三角）。

微观：仪器的规定都能从材质和形状推出来。玻璃是热的不良导体，局部受热时内外膨胀不一致而产生应力，这就是“大底面积的玻璃仪器要垫网”“加热前先预热”“热的玻璃仪器不能骤冷”的共同原因。计量仪器的容积是在 $20\ ^\circ\mathrm{C}$ 下校准的，受热后玻璃膨胀、冷却后不一定复原，刻度就不准了，所以计量仪器都不能加热。

符号：本知识点没有化学方程式，“符号”在这里是规范的仪器名称。答题时写蒸馏烧瓶（带支管）不写“烧瓶”，写直形冷凝管不写“冷凝器”，写分液漏斗不写“漏斗”，写坩埚不写“坩锅”，写容量瓶要带规格（“$250\ \mathrm{mL}$ 容量瓶”）。

使用场景

• 实验题给装置图，问“仪器 a 的名称” → 先看形状特征（有没有支管、有没有旋塞、球形还是直形）→ 写规范名称，带规格的写规格。
• 选择题问“下列仪器能直接加热的是”“加热时需要垫陶土网的是” → 按材质和底面积分组判断 → 直接加热只有试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙。
• 实验题问“完成某操作还缺少的玻璃仪器” → 按操作列出全套仪器，对照题目已给的找出缺的 → 只写玻璃仪器（铁架台、坩埚钳不是玻璃仪器）。

注意点

• 量筒、容量瓶都不能作反应容器，也不能用来溶解或稀释；溶解在烧杯里做。
• 烧杯可以作反应容器，加热时垫陶土网。
• 例外：坩埚加热时不垫陶土网，直接放在泥三角上用火焰灼烧，因为灼烧要高温。
• 例外：瓷坩埚含 $\ce{SiO2}$，不能用来熔融 $\ce{NaOH}$、$\ce{Na2CO3}$ 等碱性物质（$\ce{SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O}$），熔融碱要用铁坩埚。
• 长颈漏斗没有活塞，下端必须插入液面以下（液封），否则生成的气体会从漏斗逸出；分液漏斗有活塞，下端不必插入液面。
• 冷凝管有两种：直形冷凝管用于蒸馏（斜放），球形冷凝管用于回流（竖放）。球形冷凝管不能斜放用来蒸馏，因为冷凝液会积在球泡里流不下来。
• 坩埚取放用坩埚钳，灼烧后放在陶土网上冷却，不能直接放在实验台上（会烫坏台面，也可能骤冷炸裂）。

原理解释

为什么底面积大的玻璃仪器要垫网：玻璃导热差，火焰直接烧烧杯底时，被烧的那一小块温度骤升、迅速膨胀，周围还是冷的，膨胀不一致就产生裂纹（关键一步：危险来自“不均匀”而不是“温度高”，所以解决办法是让受热均匀——垫网、预热、外焰来回移动都是这个道理）。试管细而薄，管壁各处温差小，预热后可以直接加热。

为什么计量仪器不能加热：容量瓶、滴定管、量筒的刻度是在规定温度（一般是 $20\ ^\circ\mathrm{C}$）下标定的，仪器上就印着这个温度。加热会使玻璃变形、容积改变，以后再量就不准；量热溶液也不行，液体冷却后体积会缩小。

例题

例 1　（场景：看图写仪器名称）下图是实验室常用的几种仪器。写出蒸馏时用来盛放待蒸馏液体的仪器名称、冷凝蒸气的仪器名称，以及分液时使用的仪器名称。

解：

判断依据：按形状特征认仪器——支管、旋塞、夹套是三个最明显的标志。

盛放待蒸馏液体的是蒸馏烧瓶（瓶颈上有一根斜向下的支管，蒸气从支管导出）；冷凝蒸气的是直形冷凝管（内管外有夹套，夹套上两个口通冷却水）；分液用分液漏斗（球形或梨形，有上口塞和下端旋塞）。

容易卡在：把蒸馏烧瓶写成“圆底烧瓶”。圆底烧瓶没有支管，不能用于蒸馏。

例 2　（场景：哪些仪器能加热）下列仪器中，既能直接加热、又能用于灼烧固体的是（　）。

A. 烧杯　B. 蒸发皿　C. 坩埚　D. 锥形瓶

解：C。

判断依据：直接加热的只有试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙；灼烧固体（高温加热到恒重、使固体分解）用坩埚。

A、D 加热时要垫陶土网；B 蒸发皿能直接加热，但它用来蒸发溶液，浅口大开口，不用于高温灼烧固体；C 坩埚放在泥三角上直接灼烧。

例 3　（场景：补全缺少的玻璃仪器）用 $\ce{NaCl}$ 固体配制 $100\ \mathrm{mL}\ 1.00\ \mathrm{mol/L}$ 的 $\ce{NaCl}$ 溶液，已有托盘天平、药匙、烧杯、量筒，还缺少的玻璃仪器是什么？

解：

判断依据：按操作顺序列仪器——称量（托盘天平、药匙）→ 溶解（烧杯、玻璃棒）→ 转移（玻璃棒引流、$100\ \mathrm{mL}$ 容量瓶）→ 定容（胶头滴管）。

还缺：玻璃棒、$100\ \mathrm{mL}$ 容量瓶、胶头滴管。

容易卡在：漏写容量瓶的规格，或把“药匙”“托盘天平”也写上（它们不是玻璃仪器）。配制步骤和误差分析见第 40 章。

常用推论

• “能直接加热”的四种：试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙；“垫网加热”的三类：烧杯、烧瓶、锥形瓶；其余玻璃仪器一律不加热。由本节原理解释（受热均匀、计量准确）推出。
• 名称里带“量”“定容”意思的仪器（量筒、容量瓶、滴定管）都不能加热，也都不能作反应容器。
• 有旋塞的漏斗（分液漏斗）能控制液体流速和流量；没有旋塞的长颈漏斗要液封。

易错点

• 错在哪：把直形冷凝管写成“冷凝器”，蒸馏烧瓶写成“烧瓶”。 为什么错：规范性错误。答卷按教材名称给分，名称不完整或错一个字不给分。 正确做法：记全称：蒸馏烧瓶、直形冷凝管、球形冷凝管、分液漏斗、长颈漏斗、坩埚、蒸发皿。
• 错在哪：认为烧杯不能加热。 为什么错：记忆性错误。烧杯能加热，只是要垫陶土网。 正确做法：区分“不能加热”和“不能直接加热”。
• 错在哪：在量筒里稀释浓硫酸。 为什么错：理解性错误。稀释放热，量筒不能受热；量筒也不是溶解、反应的容器。 正确做法：在烧杯里稀释，冷却后再转移。

直观理解

把仪器想成三种角色：“锅”（试管、烧杯、烧瓶、蒸发皿、坩埚，用来装着加热和反应）、“尺”（量筒、容量瓶、滴定管、天平，只管量，不能加热也不能当锅）、“筛”（漏斗、分液漏斗、冷凝管，管分离）。拿到一件仪器先问它是哪种角色，能不能加热、能不能装反应物就有答案了。

关联知识点

• 后续：37.3 计量仪器的精度与读数；37.5–37.8 各种分离操作用到的仪器。
• 后续：第 39 章气体的制备与实验装置，发生装置和洗气瓶、干燥管的用法。
• 常一起考：第 40 章溶液配制，“还缺少的玻璃仪器”是固定设问。

37.3 计量仪器的精度与读数

说明

宏观：同样是“量”，不同仪器能量到的最小单位不同，记录数据时的小数位数必须和仪器精度一致。高中要求的精度如下表。

仪器	读数精度	“0”刻度	刻度方向	使用要点
托盘天平	$0.1\ \mathrm{g}$	在标尺（游码）的最左端	—	左物右码；称前调零；易潮解、有腐蚀性的药品（$\ce{NaOH}$）放在小烧杯里称
量筒	$0.1\ \mathrm{mL}$	没有“0”刻度	下小上大	选量程“大而近”（量 $9.5\ \mathrm{mL}$ 用 $10\ \mathrm{mL}$ 量筒）；量出式，倒出后不用洗涤残液
滴定管	$0.01\ \mathrm{mL}$	在上方	上小下大	用前检漏、用待装液润洗；读两次数相减；最下端有一段没有刻度
容量瓶	只能配出瓶上标的体积	没有“0”刻度	只有一条刻线	瓶上标有温度、容积、刻度线；用前检漏；不能溶解、加热、长期存放溶液
温度计	视具体规格	在中间偏下（有负温度）	下小上大	量液体温度时水银球浸入液体但不碰器壁；蒸馏时水银球在支管口处

微观：读数精度由仪器的最小分度决定：滴定管最小分度是 $0.1\ \mathrm{mL}$，在两条刻线之间还能估读一位，所以记到 $0.01\ \mathrm{mL}$。量筒的分度随规格变化（$10\ \mathrm{mL}$ 量筒一般 $0.2\ \mathrm{mL}$，$100\ \mathrm{mL}$ 量筒一般 $1\ \mathrm{mL}$），表中”$0.1\ \mathrm{mL}$“是高中题目对常用小规格量筒的默认约定；题目给出大量筒的分度时，按分度定读数位数。

读数的视线：读液体体积时，视线要与凹液面的最低处保持水平（平视）。视线偏高叫俯视，偏低叫仰视。

符号：记录数据的位数体现精度：托盘天平称 $5.9\ \mathrm{g}$（不写 $5.85\ \mathrm{g}$），量筒量 $13.6\ \mathrm{mL}$，滴定管读 $22.40\ \mathrm{mL}$（末位 0 不能省）。滴定管用掉的体积 $V = V_\text{末} - V_\text{初}$。

使用场景

• 题目问“用什么仪器量取 $25.00\ \mathrm{mL}$ 溶液”或“下列数据合理的是” → 看数据的小数位数 → 两位小数的体积只能是滴定管（或移液管），一位小数的质量是托盘天平。
• 题目给滴定管初读数和末读数，或给液面位置的图，问消耗多少毫升 → 两次读数相减，结果保留两位小数。
• 题目说“读数时仰视（俯视）”，问读数或所配溶液浓度偏大还是偏小 → 先看刻度方向判断读数偏大偏小，再看这个读数进入哪一步（量取、定容、滴定）。

注意点

• 量筒没有“0”刻度，最下面的刻度从量程的约十分之一处开始；容量瓶只有一条刻线，不能量取任意体积。
• 滴定管“0”刻度在上，最大刻度线以下到尖嘴还有一段无刻度，所以 $50\ \mathrm{mL}$ 滴定管装满放出的液体大于 $50\ \mathrm{mL}$。
• 例外：量筒和滴定管刻度方向相反，同样是俯视，量筒读数偏大，滴定管读数偏小。
• 例外：托盘天平“左物右码”放反时，如果没有用游码，称得的质量不变；用了游码，实际质量 = 砝码 − 游码，偏小。
• 酸式滴定管（玻璃旋塞）不能装碱性溶液（碱与玻璃中的 $\ce{SiO2}$ 反应，旋塞会粘住）；碱式滴定管（橡胶管加玻璃珠）不能装 $\ce{KMnO4}$ 等强氧化性溶液和有机溶剂（会腐蚀橡胶）。实验室也有聚四氟乙烯旋塞的滴定管，酸碱都能装；考题仍按酸式、碱式区分作答。
• 量筒是“量出式”，倒出液体后壁上残留的液体已经扣除在刻度里，不能再用水冲洗倒入（否则多了）。

原理解释

仰视俯视为什么偏：刻度刻在靠近眼睛的那一侧管壁上。眼睛对准的是“管壁上的刻度”和“液面最低处”连成的一条线。平视时这条线水平，读到的刻度就是液面高度；俯视时眼睛在上方，视线斜向下穿过管壁，碰到管壁的位置比液面高；仰视则比液面低（关键一步：俯视读到的是液面上方的刻度、仰视读到的是液面下方的刻度，这一点和仪器无关；读数偏大还是偏小，取决于上方的刻度数字大还是小）。量筒数字下小上大，上方刻度数字大，俯视偏大；滴定管数字上小下大，上方刻度数字小，俯视偏小。

为什么滴定管能读到 $0.01\ \mathrm{mL}$：滴定管细（内径约 $1\ \mathrm{cm}$），$0.1\ \mathrm{mL}$ 对应的液柱高度约 $1\ \mathrm{mm}$，两条刻线之间能用眼睛估读十分之一；量筒粗，同样体积对应的高度小得多，只能读到 $0.1\ \mathrm{mL}$。

例题

例 1　（场景：由数据判断仪器）下列实验数据记录合理的是（　）。

A. 用托盘天平称取 $11.70\ \mathrm{g}\ \ce{NaCl}$ B. 用 $10\ \mathrm{mL}$ 量筒量取 $7.50\ \mathrm{mL}$ 稀硫酸 C. 用酸式滴定管量取 $20.00\ \mathrm{mL}$ 稀盐酸 D. 用 $100\ \mathrm{mL}$ 量筒量取 $5.2\ \mathrm{mL}$ 盐酸

解：C。

判断依据：数据的小数位数要和仪器精度一致；量筒选“大而近”的量程。

A 托盘天平只到 $0.1\ \mathrm{g}$；B 量筒只到 $0.1\ \mathrm{mL}$；D 量 $5.2\ \mathrm{mL}$ 应选 $10\ \mathrm{mL}$ 量筒，用 $100\ \mathrm{mL}$ 量筒误差太大；C 滴定管读到 $0.01\ \mathrm{mL}$，盐酸用酸式滴定管，合理。

例 2　（场景：滴定管两次读数相减）用 $0.1000\ \mathrm{mol/L}$ 的 $\ce{NaOH}$ 溶液滴定某盐酸，碱式滴定管的初读数为 $0.50\ \mathrm{mL}$，终点时末读数为 $20.60\ \mathrm{mL}$。求消耗 $\ce{NaOH}$ 溶液的体积和 $\ce{NaOH}$ 的物质的量。

解：

找关系：$V = V_\text{末} - V_\text{初}$；$n = cV$（第 1 章 1.5 节）。

列式：$V = 20.60\ \mathrm{mL} - 0.50\ \mathrm{mL}$；$n(\ce{NaOH}) = 0.1000\ \mathrm{mol/L} \times V$。

计算：$V = 20.10\ \mathrm{mL} = 0.02010\ \mathrm{L}$；$n(\ce{NaOH}) = 0.1000 \times 0.02010 = 2.010 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol}$。

检验：体积保留到 $0.01\ \mathrm{mL}$，四位有效数字，与浓度的四位有效数字一致；末读数大于初读数，因为滴定管刻度上小下大。

容易卡在：把初读数当成 $0$，直接用 $20.60\ \mathrm{mL}$。初读数不一定在“0”刻度，必须两次相减。

例 3　（场景：仰视俯视的偏差方向）（1）用量筒量取液体时俯视读数，读得 $10.0\ \mathrm{mL}$，实际量取的液体体积比 $10.0\ \mathrm{mL}$ 大还是小？（2）滴定结束读末读数时俯视，测得的消耗体积偏大还是偏小？

解：

判断依据：俯视读到的是液面上方的刻度（本节原理解释）。

（1）俯视读到的刻度在液面上方，量筒上方数字大，读数偏大；读数是 $10.0\ \mathrm{mL}$ 时，实际液面在 $10.0$ 刻度下面，实际体积小于 $10.0\ \mathrm{mL}$。

（2）滴定管上方数字小，俯视末读数偏小，$V = V_\text{末} - V_\text{初}$ 偏小，测得的消耗体积偏小。

另一种解法：画一条示意图——画出管壁、液面和从上方斜射下来的视线，看视线碰到的刻度是哪个数。这比记口诀可靠：口诀“量筒俯大仰小”一旦记反就全错，画图三秒钟就能现场推出来，而且对任何刻度方向的仪器都适用。考场上记得清就用口诀，不确定就画图。

容易卡在：（1）“读数偏大”和“实际量取的体积偏小”是同一件事的两种说法，题目问哪个就答哪个。

常用推论

• 量筒：俯视读数偏大、仰视读数偏小；按读数去量取一定体积时，俯视量少了、仰视量多了。滴定管：俯视读数偏小、仰视读数偏大。由本节原理解释推出。
• 容量瓶定容时俯视，液面在刻线以下，溶液体积偏小，浓度偏大；仰视则浓度偏小（由 $c = \dfrac{n}{V}$，详见第 40 章）。
• $50\ \mathrm{mL}$ 滴定管中液面在 $a\ \mathrm{mL}$ 刻度处，管内液体体积大于 $(50 - a)\ \mathrm{mL}$（尖嘴部分无刻度）。

易错点

• 错在哪：滴定管读数记成 $20.6\ \mathrm{mL}$。 为什么错：规范性错误。滴定管读到 $0.01\ \mathrm{mL}$，末位的 0 表示精度，不能省。 正确做法：记 $20.60\ \mathrm{mL}$。
• 错在哪：把量筒的“俯视偏大”直接套到滴定管上。 为什么错：理解性错误。两种仪器刻度方向相反，偏差方向也相反。 正确做法：先确定“俯视读到上方刻度”，再看上方数字大还是小。
• 错在哪：用容量瓶量取 $25\ \mathrm{mL}$ 溶液，或在 $500\ \mathrm{mL}$ 容量瓶里配 $480\ \mathrm{mL}$ 溶液。 为什么错：记忆性错误。容量瓶只有一条刻线，只能配出瓶上标注体积的溶液。 正确做法：量取用滴定管或移液管；配 $480\ \mathrm{mL}$ 选 $500\ \mathrm{mL}$ 容量瓶，按 $500\ \mathrm{mL}$ 计算（见第 1 章 1.5 节）。

直观理解

俯视像从楼上往下看，看到的是“高处”；仰视像从楼下往上看，看到的是“低处”。高处的数字大还是小，看仪器怎么标：量筒像楼层，越往上越大；滴定管像水桶里放掉了多少水，越往下放得越多。

关联知识点

• 前置：第 1 章 1.5 物质的量浓度（配制时称量、量取的精度）。
• 后续：第 40 章定量实验，配制和滴定的误差分析都从读数偏差出发。
• 后续：第 26 章中和滴定，滴定管的检漏、润洗、读数。
• 关联：有效数字的规则见第 40 章；《高中物理知识点梳理》里测量工具的读数和估读一位是同一个道理。

37.4 加热、溶解与仪器的洗涤

说明

宏观：加热和溶解是几乎每个实验都有的操作，规定很多，但都是为了三件事：不炸裂、不飞溅、不伤人。

加热：

• 酒精灯：用外焰加热（外焰温度最高）；酒精不超过灯容积的 $\dfrac{2}{3}$；用火柴点燃，禁止用燃着的酒精灯去点另一盏；用灯帽盖灭，不能用嘴吹。
• 试管加热：先预热（来回移动使受热均匀），再集中加热；试管外壁要干燥；用试管夹夹在离管口约 $\dfrac{1}{3}$ 处。
  • 加热液体：液体不超过试管容积的 $\dfrac{1}{3}$，试管与桌面约成 $45^\circ$，管口不对着自己和别人。
  • 加热固体：管口略向下倾斜。
• 水浴加热：需要受热均匀、温度不超过 $100\ ^\circ\mathrm{C}$ 时用（如银镜反应、制硝基苯时控制温度），温度计插在水浴里。

溶解：固体在烧杯里溶解，用玻璃棒搅拌加速；浓硫酸的稀释：把浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，不能把水倒进浓硫酸。

仪器的洗涤：一般先用水冲洗，再用试管刷刷洗；难溶的污物用试剂溶解（附着的油脂用热的纯碱溶液，附着的 $\ce{MnO2}$ 用热的浓盐酸，附着的银用稀硝酸）。洗净的标准：内壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下。

微观：加热固体管口向下，是因为固体（含结晶水或吸附水）受热产生的水蒸气在管口较冷处凝结成水，若管口向上，冷水会倒流到灼热的试管底部，局部骤冷而炸裂。浓硫酸溶于水时，$\ce{H2SO4}$ 分子和水分子结合成水合物，放出大量热；浓硫酸密度（约 $1.84\ \mathrm{g/cm^3}$）比水大，水倒进去会浮在上面，在表面局部沸腾，带着酸液飞溅。

符号：常见的加热分解反应，如 $\ce{2KMnO4} \xlongequal{\Delta} \ce{K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}$、$\ce{2NaHCO3} \xlongequal{\Delta} \ce{Na2CO3 + CO2 ^ + H2O}$，都是固体加热，管口要略向下。

使用场景

• 装置图里是“试管加热固体”（$\ce{KMnO4}$ 制 $\ce{O2}$、$\ce{NH4Cl}$ 与 $\ce{Ca(OH)2}$ 制 $\ce{NH3}$、$\ce{NaHCO3}$ 分解），问装置的错误或操作目的 → 查管口是否略向下 → 答“防止冷凝水倒流使试管炸裂”。
• 题目问“稀释浓硫酸的操作”或判断稀释操作的正误 → “酸入水、沿器壁、慢慢倒、不断搅” → 写出完整答题句式。
• 题目问“如何判断仪器洗净”或“附着某物质的试管怎样洗” → 洗净标准是水膜均匀；污物按它的性质选能溶解它的试剂。

注意点

• 外焰温度最高，焰心温度最低；试管底部碰到灯芯会因骤冷炸裂。
• 给试管加热时，试管外壁有水要先擦干，否则受热不均炸裂。
• 例外：加热固体管口向下，但加热液体时管口向上倾斜约 $45^\circ$（液体会流出来），两者不能混。
• 例外：$\ce{NH4Cl}$ 和 $\ce{Ca(OH)2}$ 制氨气、$\ce{KClO3}$ 和 $\ce{MnO2}$ 制氧气都是固体加热，管口都要略向下；但“草酸晶体受热分解”这类熔点低、受热先熔化的固体，装置要改成管口略向上，防止熔化的液体流到管口（陌生情境题会给出熔点信息）。
• 热的玻璃仪器不能马上用冷水冲洗，也不能放在冷的湿台面上。
• 稀释浓硫酸、溶解 $\ce{NaOH}$ 固体都放热，要冷却到室温后再转入容量瓶（否则冷却后溶液体积缩小，浓度偏大，见第 40 章）。

原理解释

外焰为什么温度最高：外焰与空气接触充分，酒精燃烧完全，放热最多；焰心是刚汽化、还没来得及燃烧的酒精蒸气，温度最低。这是实验事实，可以用一根火柴梗横放在火焰中约 $1\ \mathrm{s}$ 观察：两端（外焰处）先炭化，中间（焰心处）几乎不变。

浓硫酸为什么“酸入水”：放热的多少只取决于溶解的量，关键是热量在哪里放出（关键一步：酸慢慢加入大量水中时，每一小股酸都被大量水包围，热量被水吸收并通过搅拌散开；水加入酸中时，少量的水浮在密度大的浓硫酸表面，热量集中在这一薄层，使水立刻沸腾，带着酸飞溅出来）。

洗净的标准为什么是水膜均匀：干净的玻璃表面能被水润湿，水铺成一层均匀的膜；有油污的地方水润湿不了，就聚成水滴或成股流下。

例题

例 1　（场景：固体加热的管口方向）实验室用加热 $\ce{KMnO4}$ 的方法制取 $\ce{O2}$，装置中试管口略向下倾斜，其目的是什么？试管口放一团棉花的目的是什么？

解：

操作 → 目的：

• 试管口略向下倾斜 → 防止冷凝水倒流到热的试管底部，使试管炸裂。
• 试管口放一团棉花 → 防止加热时 $\ce{KMnO4}$ 粉末进入导管。

反应：$\ce{2KMnO4} \xlongequal{\Delta} \ce{K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}$。

三查：K 2、Mn 2、O 8 两边相等；Mn 从 $+7$ 降到 $+6$ 和 $+4$，得 $1 + 3 = 4$ 个电子，O 从 $-2$ 升到 0，2 个 O 失 4 个电子，电子守恒；条件加热，$\ce{O2}$ 标 ↑。

容易卡在：只答“防止试管炸裂”，没说清“冷凝水倒流”这个原因。答题要写出“为了避免什么 → 导致什么后果”。

例 2　（场景：稀释浓硫酸）用浓硫酸配制稀硫酸时，应如何稀释？若把水倒入浓硫酸中，会有什么后果？

解：

操作 → 目的：“将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。“沿内壁、慢慢加是让每一份酸都被大量水包围，搅拌是让热量及时散开；稀释后冷却至室温再转入容量瓶。

若把水倒入浓硫酸，水浮在浓硫酸表面（水的密度小），溶解放出的热使水局部沸腾，酸液飞溅，可能伤人。

例 3　（场景：仪器的洗涤）做完下列实验后，试管内壁附有物质，应选用什么试剂洗涤？（1）$\ce{KMnO4}$ 分解后残留的 $\ce{MnO2}$；（2）银镜反应后附着的银；（3）附着的硫黄。

解：

判断依据：用能把污物转化为可溶物的试剂；按污物的性质选。

（1）热的浓盐酸：$\ce{MnO2 + 4HCl(\text{浓})} \xlongequal{\Delta} \ce{MnCl2 + Cl2 ^ + 2H2O}$，$\ce{MnO2}$ 转化为可溶的 $\ce{MnCl2}$（生成 $\ce{Cl2}$，要在通风处做）。

（2）稀硝酸：$\ce{3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO ^ + 2H2O}$，银被氧化为可溶的 $\ce{AgNO3}$。

（3）$\ce{CS2}$（硫易溶于 $\ce{CS2}$），或热的 $\ce{NaOH}$ 溶液：$\ce{3S + 6NaOH} \xlongequal{\Delta} \ce{2Na2S + Na2SO3 + 3H2O}$。

三查：（1）Mn 1、O 2、H 4、Cl 4，Mn 得 2 个电子、2 个 Cl 失 2 个电子；（2）Ag 3、N 4、O 12、H 4，Ag 失 3 个电子、N 从 $+5$ 到 $+2$ 得 3 个；（3）S 3、Na 6、O 6、H 6，2 个 S 得 4 个电子到 $-2$，1 个 S 失 4 个电子到 $+4$，歧化反应电子守恒。

常用推论

• 判断加热固体装置是否正确，只看两点：管口略向下、导管不要伸入试管太长（刚露出橡胶塞即可，便于气体导出）。
• “冷却后再转移”“冷却后再称量”“冷却后再读体积”：凡是热胀冷缩会影响结果的定量操作，都要先冷却到室温。
• 洗涤污物的思路是“让它变成可溶物”：碱性氧化物、碳酸盐用稀盐酸；不活泼金属用稀硝酸；油脂用热的纯碱溶液（碱性使油脂水解，见第 34 章）。

易错点

• 错在哪：加热 $\ce{NaHCO3}$ 时试管口向上。 为什么错：理解性错误。分解生成的水在管口凝结，倒流回热的管底使试管炸裂。 正确做法：加热固体，管口略向下倾斜。
• 错在哪：答“稀释浓硫酸时把浓硫酸倒入水中”，漏了“沿器壁慢慢加入、不断搅拌”。 为什么错：规范性错误。高考评分要求四个要素：酸入水、沿器壁、慢慢、搅拌。 正确做法：写完整句式。
• 错在哪：用嘴吹灭酒精灯。 为什么错：吹气可能把火焰压进灯内，引燃灯内的酒精蒸气。 正确做法：用灯帽盖灭，盖灭后再提起灯帽一次再盖上（防止冷却后灯帽内压强减小而难以打开）。

直观理解

所有加热规定都可以归结为一句话：“别让玻璃一边冷一边热。“预热、外焰来回移动、垫网、擦干外壁、管口向下防冷水倒流、不碰灯芯，全是同一个原因。

关联知识点

• 后续：第 39 章气体的制备，固固加热型发生装置。
• 后续：第 40 章溶液配制，“冷却后再转移”的误差分析。
• 关联：第 10 章浓硫酸的性质（吸水性、溶于水放热）。

37.5 过滤、沉淀的洗涤与干燥

说明

宏观：过滤用来分离不溶性固体和液体。滤纸的孔能让溶液里的分子、离子通过，挡住固体颗粒。

操作要点：一贴、二低、三靠。

• 一贴：滤纸紧贴漏斗内壁，中间不留气泡（留气泡会使过滤变慢）。
• 二低：滤纸边缘低于漏斗口；漏斗里的液面低于滤纸边缘（否则液体从滤纸和漏斗壁之间流下，没有经过过滤）。
• 三靠：盛待过滤液体的烧杯口紧靠玻璃棒；玻璃棒下端轻靠在三层滤纸的一边；漏斗下端管口紧靠烧杯内壁（使滤液沿器壁流下，不飞溅，也加快过滤）。

沉淀的洗涤：过滤得到的沉淀表面附着溶液里的可溶性杂质，要洗掉。方法：“向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作 2～3 次。”

检验是否洗净：“取最后一次洗涤液少许于试管中，加入某试剂，若无某现象，则说明已洗净。“检验的是附着溶液里最有代表性的离子，选什么试剂见第 38 章。

沉淀和晶体的干燥：在空气中晾干，或用滤纸吸干，或在干燥器中干燥；受热稳定的可以在烘箱里低温烘干。

微观：滤纸是纤维交织成的多孔材料，孔径比溶液中的离子、分子大得多，比沉淀颗粒小。胶体粒子（直径 $1$～$100\ \mathrm{nm}$）也能透过滤纸（第 3 章），所以过滤分不开胶体和溶液。

符号：过滤本身没有反应。常见的过滤对象是沉淀反应的产物，如 $\ce{Ba^2+ + SO4^2- = BaSO4 v}$、$\ce{Mg^2+ + 2OH- = Mg(OH)2 v}$。

使用场景

• 题目问过滤操作的错误、或“过滤后滤液仍浑浊的原因” → 对照一贴二低三靠逐条查 → 浑浊的原因是滤纸破损、液面高于滤纸边缘或仪器不干净。
• 流程题或实验题问“如何洗涤沉淀”“洗涤的目的” → 写洗涤的答题句式；目的是除去沉淀表面附着的可溶性杂质。
• 题目问“用冰水（或乙醇）洗涤的目的” → 看产品的溶解性 → 冰水减少产品溶解损失；乙醇既减少溶解损失，又易挥发、便于干燥。

注意点

• 玻璃棒的作用是引流，不能在漏斗里搅拌（会戳破滤纸）。
• 洗涤时也不要用玻璃棒搅拌沉淀，让水自然流下。
• 过滤后滤液仍浑浊，要再过滤一次，并查明原因。
• 例外：$\ce{KMnO4}$、浓硝酸、浓碱等强腐蚀性溶液会腐蚀滤纸，不能用普通滤纸过滤，要用玻璃砂漏斗。
• 例外：溶解度随温度升高明显增大的产品，要防止过滤时冷却析出，常要“趁热过滤”（见 37.6 节）；而易溶于水的产品洗涤要用冰水或乙醇，不用常温的大量蒸馏水。
• 含结晶水或受热易分解的晶体（$\ce{CuSO4.5H2O}$、$\ce{FeSO4.7H2O}$）不能高温烘干，用滤纸吸干或低温干燥。

原理解释

为什么洗涤要“浸没、自然流下、重复 2～3 次”：沉淀表面附着的是母液，其中杂质的浓度和母液相同。每洗一次，相当于用少量水把附着液稀释后滤走（关键一步：多次少量比一次大量洗得干净。设每次沉淀表面残留的液体体积为 $v$，加水体积为 $V$，一次洗涤后残留的杂质只剩原来的 $\dfrac{v}{v + V}$；用同样多的水分三次洗，剩下 $\left(\dfrac{v}{v + V/3}\right)^3$，比一次洗小得多）。浸没是为了让每个颗粒表面都被冲到；自然流下是为了不破坏滤纸、不让沉淀穿滤。

为什么用乙醇洗：很多无机盐在乙醇中的溶解度比在水中小得多，洗涤时损失少；乙醇沸点低（$78\ ^\circ\mathrm{C}$）、易挥发，晶体表面的乙醇很快挥发掉，不用加热就能干燥，适合含结晶水、受热易分解的晶体。

例题

例 1　（场景：过滤操作的正误与滤液浑浊）某同学过滤粗盐水后，发现滤液仍然浑浊。可能的原因有哪些？应该怎样处理？

解：

现象 → 原因 → 结论：滤液浑浊说明有固体颗粒没被滤纸挡住。

可能的原因：（1）滤纸破损（如用玻璃棒在漏斗内搅拌戳破）；（2）漏斗内液面高于滤纸边缘，液体从滤纸与漏斗壁之间流下；（3）承接滤液的烧杯不干净。

处理：查明原因并改正后，再过滤一次。

例 2　（场景：洗涤沉淀的句式）用 $\ce{BaCl2}$ 溶液沉淀某溶液中的 $\ce{SO4^2-}$，过滤得到 $\ce{BaSO4}$ 沉淀。写出洗涤沉淀的操作，以及检验沉淀是否洗净的方法。

解：

操作 → 目的：

• 洗涤：“向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作 2～3 次。“目的是除去沉淀表面附着的 $\ce{BaCl2}$ 等可溶性杂质。
• 检验：“取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀硝酸酸化的 $\ce{AgNO3}$ 溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已洗净。“附着液里有过量的 $\ce{BaCl2}$，检验 $\ce{Cl-}$ 最灵敏：$\ce{Ag+ + Cl- = AgCl v}$。

容易卡在：检验时取的是“沉淀”或“滤液”。要取最后一次的洗涤液，滤液里本来就有大量杂质离子。检验试剂的选择（为什么加稀硝酸）见第 38 章。

例 3　（场景：洗涤剂的选择）制备的 $\ce{FeSO4.7H2O}$ 晶体过滤后，用少量冰水洗涤，再用乙醇洗涤。分别说明两次洗涤的目的。

解：

操作 → 目的：

• 冰水洗涤 → 除去晶体表面附着的可溶性杂质，同时温度低、$\ce{FeSO4}$ 溶解度小，减少晶体的溶解损失。
• 乙醇洗涤 → 除去晶体表面的水；$\ce{FeSO4.7H2O}$ 在乙醇中溶解度很小，损失少；乙醇易挥发，晶体能很快干燥，避免加热烘干时失去结晶水或 $\ce{Fe^2+}$ 被氧化。

常用推论

• 洗涤目的的答题模板：“除去 ×× 表面附着的 ××（可溶性杂质）”；用冰水加“减少 ×× 的溶解损失”；用乙醇再加“乙醇易挥发，便于晶体干燥”。
• 检验洗净的答题模板：“取最后一次洗涤液少许于试管中，加入 ××，若无 ×× 现象，则说明已洗净。“检验的离子选附着液中浓度大、检验灵敏的那一种。
• 多次少量洗涤优于一次大量洗涤，推导见本节原理解释。

易错点

• 错在哪：过滤时用玻璃棒在漏斗里搅拌以加快过滤。 为什么错：理解性错误。玻璃棒会戳破湿滤纸，固体漏入滤液。 正确做法：玻璃棒只用于引流，靠在三层滤纸一边。
• 错在哪：检验沉淀洗净时“取少量沉淀加入试剂”。 为什么错：规范性错误。沉淀本身就含被检验的元素（如 $\ce{BaSO4}$），无法判断表面是否还有杂质。 正确做法：取最后一次洗涤液检验。
• 错在哪：答“漏斗下端紧靠烧杯外壁”或漏答。 为什么错：记忆性错误。三靠里的第三靠是内壁。 正确做法：漏斗下端管口紧靠烧杯内壁。

直观理解

过滤像用漏勺捞饺子：漏勺（滤纸）要平整不破（一贴、不戳）；汤不能漫过漏勺边（二低）；倒的时候顺着勺子边慢慢倒（三靠）。洗涤像涮碗：少量多次比一盆水泡一次干净。

关联知识点

• 前置：第 3 章分散系与胶体（胶体粒子能透过滤纸）。
• 后续：第 38 章物质的检验与分离提纯，洗涤液的检验试剂、过滤在除杂中的应用。
• 后续：第 13 章无机化工流程，“过滤、洗涤、干燥”是流程末端的固定组合。
• 后续：第 41 章学生必做实验“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”。

37.6 蒸发与结晶

说明

宏观：从溶液中得到固体溶质有两条路：蒸发结晶（把溶剂蒸干，适合溶解度随温度变化不大的物质，如 $\ce{NaCl}$）和冷却结晶（加热浓缩成热的饱和溶液后降温，适合溶解度随温度升高明显增大的物质、含结晶水的物质或受热易分解的物质，如 $\ce{KNO3}$、$\ce{CuSO4.5H2O}$）。

蒸发的操作要点：

• 蒸发皿放在铁圈上直接加热，液体不超过蒸发皿容积的 $\dfrac{2}{3}$。
• 用玻璃棒不断搅拌，防止局部温度过高造成液滴飞溅。
• 当蒸发皿中出现较多固体时停止加热，利用余热把剩余的水蒸干。
• 热的蒸发皿用坩埚钳取下，放在陶土网上，不能直接放在实验台上。

冷却结晶的固定组合：“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥”。

微观：溶液蒸发时溶剂分子离开，溶质微粒浓度增大，超过溶解度后溶质微粒聚集成晶体析出。不同物质的溶解度随温度变化不同：$\ce{KNO3}$ 从 $20\ ^\circ\mathrm{C}$ 约 $31.6\ \mathrm{g}$ 升到 $100\ ^\circ\mathrm{C}$ 约 $246\ \mathrm{g}$，$\ce{NaCl}$ 只从约 $36.0\ \mathrm{g}$ 升到约 $39.8\ \mathrm{g}$（均指每 $100\ \mathrm{g}$ 水）。

符号：结晶水合物在加热时会失去结晶水，如 $\ce{CuSO4.5H2O} \xlongequal{\Delta} \ce{CuSO4 + 5H2O}$，这就是含结晶水的晶体不能蒸干的原因。

使用场景

• 题目问“从 ×× 溶液中得到 ×× 晶体的操作” → 看产品是否含结晶水、是否受热分解、溶解度随温度变化大不大 → 选蒸发结晶或“蒸发浓缩、冷却结晶”。
• 题目问蒸发操作中玻璃棒的作用、何时停止加热 → “搅拌，防止局部过热造成液滴飞溅”；“出现较多固体时停止加热，用余热蒸干”。
• 两种可溶物混在一起，问怎样提纯其中一种（$\ce{KNO3}$ 中混有少量 $\ce{NaCl}$，或反过来） → 看要的是哪种、它的溶解度曲线陡还是平 → 要陡的那种用冷却结晶，要平的那种用蒸发结晶、趁热过滤。

注意点

• 蒸发皿是瓷质的，可以直接加热，但不能骤冷。
• 例外：得到含结晶水的晶体（$\ce{CuSO4.5H2O}$、$\ce{FeSO4.7H2O}$、明矾）不能蒸干，蒸干会失去结晶水。
• 例外：蒸发 $\ce{FeCl3}$、$\ce{AlCl3}$、$\ce{MgCl2}$ 等易水解的盐溶液，水解生成的 $\ce{HCl}$ 挥发，最后得到氢氧化物或氧化物，要在 $\ce{HCl}$ 气流中蒸发（原理见第 27 章）。
• 例外：易被氧化的物质（$\ce{FeSO4}$、$\ce{Na2SO3}$）蒸发时会被空气氧化，要控制条件（如加少量铁粉、在惰性气氛中）。
• 停止加热的时机是“出现较多固体”，不是“完全蒸干”：蒸干时固体会因过热而迸溅，也可能分解。

原理解释

为什么溶解度曲线决定结晶方法：冷却结晶能析出多少，取决于高温和低温下的溶解度之差。$\ce{KNO3}$ 从 $100\ ^\circ\mathrm{C}$ 冷到 $20\ ^\circ\mathrm{C}$，每 $100\ \mathrm{g}$ 水能析出约 $214\ \mathrm{g}$；$\ce{NaCl}$ 只能析出约 $4\ \mathrm{g}$（关键一步：溶解度曲线越陡，降温析出得越多，冷却结晶越有效；曲线平的物质降温几乎不析出，只能靠减少溶剂，即蒸发结晶）。溶解度数据见初中化学教材的溶解度表和溶解度曲线。

为什么混合物中少量杂质留在母液里：$\ce{KNO3}$ 中混有少量 $\ce{NaCl}$ 时，冷却结晶析出的是大量 $\ce{KNO3}$；$\ce{NaCl}$ 量少，在低温下远没有饱和，留在母液里。反过来 $\ce{NaCl}$ 中混有少量 $\ce{KNO3}$ 时，蒸发时 $\ce{NaCl}$ 先饱和析出，而 $\ce{KNO3}$ 在高温下溶解度很大，留在热溶液里，所以要趁热过滤，避免冷却后 $\ce{KNO3}$ 也析出。

例题

例 1　（场景：选结晶方法）从 $\ce{CuSO4}$ 溶液中得到胆矾（$\ce{CuSO4.5H2O}$）晶体，应采用的操作是什么？为什么不能直接蒸干？

解：

判断依据：胆矾含结晶水，受热会失去结晶水。

操作：“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。”

不能蒸干的原因：蒸干时温度升高，$\ce{CuSO4.5H2O} \xlongequal{\Delta} \ce{CuSO4 + 5H2O}$，得到的是白色的无水 $\ce{CuSO4}$，而不是胆矾。

三查：Cu 1、S 1、O 9、H 10 两边相等；非氧化还原反应；条件加热。

例 2　（场景：蒸发操作的要点）蒸发 $\ce{NaCl}$ 溶液时，玻璃棒的作用是什么？什么时候停止加热？

解：

操作 → 目的：

• 用玻璃棒不断搅拌 → 使液体受热均匀，防止局部温度过高造成液滴飞溅。
• 当蒸发皿中出现较多固体时停止加热 → 利用蒸发皿的余热使剩余水分蒸干，避免固体过热迸溅。

例 3　（场景：两种可溶物的提纯）$\ce{KNO3}$ 中混有少量 $\ce{NaCl}$，怎样提纯 $\ce{KNO3}$？若 $\ce{NaCl}$ 中混有少量 $\ce{KNO3}$，怎样提纯 $\ce{NaCl}$？

解：

判断依据：$\ce{KNO3}$ 溶解度随温度升高明显增大，$\ce{NaCl}$ 变化很小（本节原理解释）。

（1）提纯 $\ce{KNO3}$：“加水溶解，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。”$\ce{KNO3}$ 大量析出，少量 $\ce{NaCl}$ 留在母液中。

（2）提纯 $\ce{NaCl}$：“加水溶解，蒸发结晶，趁热过滤，洗涤，干燥。”$\ce{NaCl}$ 析出，$\ce{KNO3}$ 在热溶液中溶解度大，留在滤液里；趁热过滤是为了防止温度降低后 $\ce{KNO3}$ 也析出。

另一种解法：只看“要的是谁”。要的物质溶解度受温度影响大，就用冷却结晶；受温度影响小，就用蒸发结晶，并且趁热过滤。主解法从溶解度数据讲原因，适合答“为什么”的设问；这条判断法一步出结论，适合选择题和只问操作的空。

常用推论

• 从溶液得晶体的选择：受热稳定且溶解度变化小 → 蒸发结晶；含结晶水、受热易分解或溶解度变化大 → 蒸发浓缩、冷却结晶；易水解的氯化物 → 在 $\ce{HCl}$ 气流中蒸发。
• “趁热过滤”的目的：防止某种溶质因温度降低而结晶析出（要么是防止杂质析出混入产品，要么是防止产品在过滤时析出造成损失），答题时要说清是哪一种。
• 蒸发皿中液体不超过 $\dfrac{2}{3}$；试管中加热液体不超过 $\dfrac{1}{3}$；蒸馏烧瓶中液体不超过 $\dfrac{2}{3}$。

易错点

• 错在哪：蒸发时把溶液完全蒸干再停止加热。 为什么错：理解性错误。固体过热会迸溅，有的还会分解。 正确做法：出现较多固体时停止加热，用余热蒸干。
• 错在哪：从 $\ce{FeSO4}$ 溶液得 $\ce{FeSO4.7H2O}$ 时答“蒸发结晶”。 为什么错：记忆性错误。含结晶水的晶体蒸干会失水，$\ce{Fe^2+}$ 还会被氧化。 正确做法：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
• 错在哪：提纯 $\ce{NaCl}$ 时冷却后再过滤。 为什么错：理解性错误。冷却后 $\ce{KNO3}$ 溶解度大幅下降，会和 $\ce{NaCl}$ 一起析出。 正确做法：蒸发结晶后趁热过滤。

直观理解

蒸发结晶像晒盐：把水全晒走，盐留下。冷却结晶像冬天蜂蜜结晶：热的时候溶得多，冷下来溶不下了，就析出来。谁的溶解度对温度“敏感”，谁就适合冷却结晶。

关联知识点

• 前置：初中化学的溶解度曲线；37.5 过滤与洗涤。
• 后续：第 27 章盐类水解（易水解盐溶液的蒸发）。
• 后续：第 13 章无机化工流程，“蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥”和“趁热过滤”的设问。
• 常一起考：第 38 章分离提纯方法的选择。

37.7 蒸馏

说明

宏观：蒸馏是把液体加热成蒸气，再冷凝成液体，用来分离沸点相差较大的互溶液体，或除去液体中难挥发、不挥发的杂质（如用自来水制蒸馏水）。

装置：蒸馏烧瓶（加沸石）→ 温度计 → 直形冷凝管 → 牛角管（尾接管）→ 锥形瓶（接收器），热源是酒精灯，蒸馏烧瓶垫陶土网加热。

操作要点：

• 烧瓶中液体的体积不超过容积的 $\dfrac{2}{3}$，也不少于 $\dfrac{1}{3}$。
• 加入沸石（或碎瓷片），防止暴沸。
• 温度计水银球位于蒸馏烧瓶支管口处，测的是蒸气的温度。
• 冷凝水下进上出（从冷凝管低处的口进，高处的口出）。
• 先通冷凝水，再加热；结束时先停止加热，再停冷凝水。

微观：加热时，沸点低的组分分子间作用力小，更容易离开液面成为蒸气；蒸气进入冷凝管被冷却水带走热量，重新凝结成液体流入接收器。温度计读数稳定在某一温度时，说明正在蒸出沸点为这个温度的组分。

符号：蒸馏是物理变化，没有化学方程式。分馏（如石油分馏）是多次的蒸馏，原理相同。

使用场景

• 装置图题问“指出装置中的错误”或“冷凝水从哪个口进” → 逐条核对：温度计位置、冷凝水方向、沸石、液体量、加热方式 → 冷凝水从低处的口进。
• 题目给几种液体的沸点和互溶性，问用什么方法分离 → 互溶且沸点相差较大（一般大于 $30\ ^\circ\mathrm{C}$）→ 蒸馏。
• 题目问“沸石的作用”“忘加沸石怎么办”“温度计水银球为什么在支管口” → 用本节原理解释的原因作答。

注意点

• 冷凝管用直形的，倾斜放置；球形冷凝管用于竖直回流，不用于蒸馏。
• 例外：用自来水制蒸馏水时，只要把水和难挥发的杂质分开，可以不用温度计（温度计的作用是判断蒸出的是哪一组分，制蒸馏水只有一种挥发组分）。
• 例外：忘加沸石时，不能在加热过程中直接补加（过热液体遇到沸石会突然剧烈沸腾），应先停止加热，冷却后再补加。
• 蒸馏装置的接收器（锥形瓶）不能用塞子塞住，整套装置不能是密闭体系，否则加热时压强增大会冲开塞子或炸裂。
• 若要测液体的温度（如控制反应温度），水银球要插入液体中；蒸馏测蒸气温度，水银球在支管口。温度计的位置由“测谁的温度”决定。

原理解释

温度计为什么放在支管口：从支管口离开烧瓶、进入冷凝管的蒸气，就是将被收集的物质（关键一步：要知道正在收集的是哪一组分，就要测离开烧瓶的那股蒸气的温度；水银球插到液体里测的是液体温度，比蒸气温度高，放得太高又测不到蒸气的真实温度）。

冷凝水为什么下进上出：一是从下口进水，冷凝管夹套能充满水（从上口进水，水会直接从下口流走，夹套上部留有空气）；二是冷水从低端进、高端出，与蒸气流动方向相反（逆流），蒸气在出口端遇到的是最冷的水，冷凝更充分。

沸石为什么能防暴沸：沸石是多孔物质，孔中的空气受热形成小气泡，作为汽化中心，使液体平稳地生成气泡沸腾。没有汽化中心时，液体可能被加热到沸点以上而不沸腾（过热），然后突然大量汽化，即暴沸。过热和汽化中心属于物理学的相变知识，高中只要求记住作用。

例题

例 1　（场景：装置找错）某同学用下图所示装置蒸馏含少量难挥发杂质的乙醇，指出装置中的错误并说明理由。

解：

现象 → 原因 → 结论（逐项核对装置）：

（1）温度计水银球插入了液体中 → 测的是液体温度而不是蒸气温度 → 应位于蒸馏烧瓶支管口处。

（2）冷凝水从高处的口进、低处的口出 → 夹套不能充满水，冷凝效果差 → 应从低处的口进、高处的口出（下进上出）。

（3）烧瓶中没有加沸石 → 加热时可能暴沸 → 应加入沸石（或碎瓷片）。

容易卡在：只说“温度计位置不对”，没有写出正确位置。找错题的答题句式是”××错误，应 ×ד。

例 2　（场景：根据沸点选分离方法）已知乙醇沸点 $78\ ^\circ\mathrm{C}$，乙二醇沸点 $197\ ^\circ\mathrm{C}$，二者互溶。分离乙醇和乙二醇应采用什么方法？收集乙醇时温度计读数应约为多少？

解：

判断依据：互溶的两种液体，沸点相差约 $119\ ^\circ\mathrm{C}$，用蒸馏。

方法：蒸馏。收集乙醇时温度计（水银球在支管口处）读数约为 $78\ ^\circ\mathrm{C}$；温度明显上升时，说明乙醇已基本蒸完，应更换接收器。

例 3　（场景：沸石和操作顺序）蒸馏时（1）加入沸石的目的是什么？（2）加热一段时间后发现忘加沸石，应如何处理？（3）实验结束时，先停止加热还是先停冷凝水？

解：

操作 → 目的：

（1）加入沸石 → 防止暴沸。

（2）“立即停止加热，待液体冷却后再补加沸石。“若在液体过热时直接加入，会引起剧烈暴沸。

（3）先停止加热，再停冷凝水 → 停止加热后烧瓶中仍有蒸气产生一小段时间，冷凝水继续通着才能把它们冷凝下来，防止蒸气逸出。

常用推论

• 温度计位置的三种情况：测蒸气温度（蒸馏）→ 支管口处；测反应液温度（如乙醇制乙烯，$170\ ^\circ\mathrm{C}$）→ 插入液体中；测水浴温度（如制硝基苯）→ 插入水浴中。原则是“测谁插在谁里”。
• 凡是用到冷凝管（直形、球形、蛇形）的装置，冷却水一律下进上出，原因见本节原理解释。
• 先通水后加热、先停热后停水；“先 × 后 ד的顺序题，都按”保证该起作用的东西在整个过程中都在起作用“来推。

易错点

• 错在哪：蒸馏时把温度计插入液体中。 为什么错：理解性错误。蒸馏要监测的是被蒸出组分的蒸气温度。 正确做法：水银球位于蒸馏烧瓶支管口处。
• 错在哪：发现忘加沸石后立即打开塞子加入。 为什么错：液体已过热，加入沸石瞬间产生大量汽化中心，剧烈暴沸。 正确做法：停止加热，冷却后补加。
• 错在哪：用球形冷凝管做蒸馏。 为什么错：记忆性错误。球形冷凝管倾斜放置时冷凝液积在球泡里，流不下来。 正确做法：蒸馏用直形冷凝管，球形冷凝管用于竖直的回流装置。

直观理解

蒸馏像煮饭时锅盖上的水珠：水蒸气碰到凉的锅盖凝成水滴。冷凝管就是一个“一直保持凉”的长锅盖，冷水从下往上灌满夹套；温度计守在出口（支管口）上，看看现在跑出去的是谁。

关联知识点

• 前置：第 17 章分子间作用力与熔沸点（沸点高低的原因）。
• 后续：第 30 章有机物的分离提纯（蒸馏、分馏）；第 31 章石油的分馏。
• 后续：第 38 章分离提纯方法的选择。
• 关联：《高中物理知识点梳理》第 31 章分子动理论与物态变化（汽化、液化）。

37.8 萃取与分液

说明

宏观：萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解度不同，用一种溶剂（萃取剂）把溶质从另一种溶剂中提取出来。分液是把两种互不相溶、分层的液体分开。萃取之后一定要分液。典型例子：用 $\ce{CCl4}$ 萃取碘水中的 $\ce{I2}$，振荡静置后分层，下层是紫红色的 $\ce{I2}$ 的 $\ce{CCl4}$ 溶液，上层是颜色变浅的水层。

萃取剂的选择（三条）：

1. 萃取剂与原溶剂互不相溶；
2. 溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度；
3. 萃取剂与溶质、原溶剂不反应。

操作步骤：检漏 → 装液（待萃取液和萃取剂）→ 振荡（倒转分液漏斗，边振荡边打开旋塞放气）→ 静置分层 → 分液。

分液的要点：

• 分液前打开分液漏斗上口的玻璃塞（或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔），使漏斗内外压强相等，液体才能顺利流下。
• 下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。
• 下层液体放完立即关闭旋塞；分液漏斗下端管口紧靠烧杯内壁。

微观：$\ce{I2}$ 是非极性分子，$\ce{CCl4}$ 也是非极性分子，水是极性分子。按“相似相溶”，$\ce{I2}$ 在 $\ce{CCl4}$ 中的溶解度远大于在水中（第 17 章）。$\ce{CCl4}$ 与水互不相溶，密度（约 $1.59\ \mathrm{g/cm^3}$）比水大，所以在下层；苯、汽油的密度比水小，在上层。

符号：萃取常接在氧化之后，如从海带灰浸出液中提取碘：$\ce{2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O}$，再用 $\ce{CCl4}$ 萃取 $\ce{I2}$。

使用场景

• 题目问“能否用某溶剂萃取某溶液中的溶质” → 逐条查萃取剂三条件 → 尤其注意与水互溶的乙醇、乙酸不能作水溶液的萃取剂。
• 题目问分层后哪层在上、哪层什么颜色、目标物质从哪个口放出 → 比较萃取剂和水的密度 → 密度大的在下层，从下口放；密度小的在上层，从上口倒。
• 题目问分液漏斗的检漏、振荡放气、打开上口塞的目的 → 按“操作 → 目的”作答。

注意点

• 分液漏斗使用前要检漏：关闭旋塞，加入适量水，观察旋塞处是否漏水；塞上玻璃塞倒置，观察是否漏水，正立后将玻璃塞旋转 $180^\circ$ 再倒置观察。
• 例外：乙醇、乙酸、丙酮与水互溶，不能用来萃取水溶液中的溶质。
• 例外：$\ce{CCl4}$ 在下层，苯和汽油在上层，同样是萃取 $\ce{I2}$，有色层的位置相反。
• 例外：用裂化汽油（含碳碳双键）萃取溴水中的 $\ce{Br2}$ 不行，因为它会与 $\ce{Br2}$ 发生加成反应；要用直馏汽油。
• 振荡时会有溶剂挥发使漏斗内压强增大，必须及时放气，放气时下端管口斜向上，不对着人。

原理解释

为什么萃取能“搬走”溶质：溶质在两种互不相溶的溶剂间分配，达到平衡时两相中的浓度之比是一个常数（分配系数，大学物理化学的分配定律；高中不要求，但可以这样理解）。室温下 $\ce{I2}$ 在 $\ce{CCl4}$ 和水之间的分配比约为 85，这是文献值，教材不要求记（关键一步：分配比越大，一次萃取能转移到萃取剂中的溶质越多；所以萃取剂条件 2 要求“溶解度远大于”）。和洗涤一样，同样多的萃取剂分几次萃取，比一次萃取更完全。

为什么要打开上口塞：下层液体流出时，漏斗内液面下降，若上口密闭，漏斗内气体体积增大、压强减小，外界大气压会把液体“托住”，液体流不下来。打开上口塞（或凹槽对准小孔）让空气进入，内外压强相等。

为什么上层液体从上口倒出：下口的管子里还残留着下层液体，上层液体从下口放出会被污染。

例题

例 1　（场景：选萃取剂）下列溶剂能用来萃取碘水中的 $\ce{I2}$ 的是（　）。

A. 乙醇　B. 四氯化碳　C. 乙酸　D. 裂化汽油

解：B。

判断依据：萃取剂三条件——与水互不相溶、$\ce{I2}$ 在其中溶解度大得多、不与 $\ce{I2}$ 反应。

A、C 与水互溶，不分层；D 裂化汽油含不饱和烃，能与 $\ce{I2}$ 发生加成反应；B 与水不互溶，$\ce{I2}$ 在其中溶解度远大于在水中，不反应。

例 2　（场景：判断上下层和出口）用苯萃取溴水中的 $\ce{Br2}$，振荡、静置后，上层和下层各是什么？有色的那一层从分液漏斗的哪个口取出？

解：

判断依据：苯与水不互溶，密度（约 $0.88\ \mathrm{g/cm^3}$）比水小，在上层；$\ce{Br2}$ 在苯中溶解度远大于在水中。

上层是溴的苯溶液（橙红色），下层是水层（颜色变浅，接近无色）。先从下口放出水层，再把上层的溴的苯溶液从上口倒出。

容易卡在：套用“碘的四氯化碳溶液在下层”的结论。哪层在下取决于萃取剂的密度，不取决于溶质。

例 3　（场景：陌生萃取剂）环戊基甲醚（CPME）是一种新型绿色溶剂，密度约 $0.86\ \mathrm{g/cm^3}$，沸点 $106\ ^\circ\mathrm{C}$，在水中溶解度很小（约 $1.1\ \mathrm{g}$/$100\ \mathrm{g}$ 水），不与 $\ce{I2}$ 反应，$\ce{I2}$ 在其中易溶。（1）它能否代替 $\ce{CCl4}$ 萃取碘水中的 $\ce{I2}$？（2）分层后含 $\ce{I2}$ 的有机层在上层还是下层，从哪个口取出？（3）从萃取所得的有机层中回收 CPME，用什么方法？

解：

判断依据：萃取剂三条件（课本知识）；题给的密度、溶解性、沸点（题给信息）。

（1）能。题给信息：CPME 在水中溶解度很小（与水基本不互溶）、$\ce{I2}$ 在其中易溶、不与 $\ce{I2}$ 反应；对照课本知识的三条件，全部满足。

（2）题给信息：密度 $0.86\ \mathrm{g/cm^3}$，小于水；课本知识：密度小的液体在上层。所以有机层在上层，先从下口放出水层，再将有机层从上口倒出。

（3）蒸馏。CPME 沸点 $106\ ^\circ\mathrm{C}$（题给信息），与 $\ce{I2}$ 分离可用蒸馏回收溶剂（课本知识：分离沸点不同的互溶物用蒸馏，37.7 节）。

容易卡在：（1）看到“溶解度约 $1.1\ \mathrm{g}$“就以为它”溶于水”。萃取要求的是“互不相溶或微溶、能分层”，微溶不影响分层。

常用推论

• 常见萃取剂的位置：$\ce{CCl4}$（密度比水大）在下层；苯、汽油、己烷、乙酸乙酯（密度比水小）在上层。
• 卤素在有机溶剂中的颜色：$\ce{I2}$ 在 $\ce{CCl4}$ 或苯中紫红色；$\ce{Br2}$ 在 $\ce{CCl4}$ 或苯中橙红色。
• “萃取 → 分液 → 蒸馏”是从水溶液中提取有机溶质或卤素单质并回收溶剂的固定三步。
• 多次萃取优于一次萃取，道理和 37.5 节“多次少量洗涤”相同。

易错点

• 错在哪：用酒精萃取碘水中的碘。 为什么错：记忆性错误。酒精与水互溶，不分层，无法分液。 正确做法：用 $\ce{CCl4}$、苯或直馏汽油。
• 错在哪：分液时上层液体也从下口放出。 为什么错：下口管内残留下层液体，上层液体会被污染。 正确做法：下层从下口放出，上层从上口倒出。
• 错在哪：分液时液体流不下来，以为旋塞坏了。 为什么错：理解性错误。上口塞没打开，漏斗内压强小于大气压。 正确做法：打开上口玻璃塞，或使塞上凹槽对准漏斗口小孔。

直观理解

萃取像用油去吸走水里的“油溶性”颜料：颜料更喜欢油，油又不和水混，静置后颜料就跟着油浮上去（或沉下去）。哪层在上只看谁轻；颜料在哪层只看它更喜欢谁。

关联知识点

• 前置：第 17 章分子的极性与“相似相溶”。
• 后续：第 7 章卤素单质在有机溶剂中的颜色；第 12 章海水提溴、海带提碘。
• 后续：第 30 章有机物的分离提纯（萃取）。
• 后续：第 13 章无机化工流程中的萃取与反萃取。

37.9 药品的取用与保存

说明

宏观：取用药品的原则是“不污染试剂、不浪费、不伤人”；保存药品的原则是“按它会和什么起反应来防”。

固体的取用：

• 粉末状：用药匙或纸槽送入试管底部，再把试管直立（防止药品沾在管壁上）。
• 块状或颗粒状：用镊子夹取，试管横放，把药品放在管口，再慢慢竖起，使药品缓缓滑到管底（防止打破管底）。

液体的取用：

• 倾倒：瓶塞倒放在桌上（防止污染瓶塞进而污染试剂）；标签向着手心（防止残液流下腐蚀标签）；瓶口紧挨试管口，缓缓倒入。
• 滴加：胶头滴管垂直悬空在试管口上方，不能伸入试管内或接触管壁（防止污染滴管，进而污染试剂瓶）。
• 没有说明用量时，液体取 $1$～$2\ \mathrm{mL}$，固体只需盖满试管底部。

保存的一般原则：固体放在广口瓶中，液体放在细口瓶中；见光易分解的放棕色瓶、置于阴凉处；碱性溶液用橡胶塞；强氧化性物质和有机溶剂用玻璃塞。

按“会和什么反应”分类的保存方法：

会和什么反应	物质	保存方法	原因
见光、受热分解	浓硝酸、$\ce{AgNO3}$（溶液和固体）、氯水、$\ce{AgBr}$、$\ce{KMnO4}$ 溶液	棕色瓶，置于冷暗处	$\ce{4HNO3} \xlongequal{\text{光照}} \ce{4NO2 ^ + O2 ^ + 2H2O}$
与玻璃（$\ce{SiO2}$）反应	$\ce{NaOH}$、$\ce{Na2CO3}$、$\ce{Na2SiO3}$ 等碱性溶液	玻璃瓶，橡胶塞	生成的 $\ce{Na2SiO3}$ 有黏性，把玻璃塞和瓶口粘住
与玻璃反应	氢氟酸	塑料瓶	$\ce{SiO2 + 4HF = SiF4 ^ + 2H2O}$，会腐蚀玻璃
与水、氧气剧烈反应	钠、钾	保存在煤油中	隔绝空气和水；密度比煤油大，沉在底部
与水、氧气反应	锂	封存在石蜡中	锂的密度（约 $0.53\ \mathrm{g/cm^3}$）比煤油小，会浮起来
在空气中自燃	白磷	保存在水中	着火点低（约 $40\ ^\circ\mathrm{C}$），不与水反应，密度比水大
易挥发	液溴	棕色细口瓶，水封，玻璃塞	溴易挥发，在水中溶解度小、密度比水大，水层盖住溴；溴会腐蚀橡胶
易被氧化	$\ce{FeSO4}$ 溶液	加少量铁粉（还加少量稀硫酸）	$\ce{2Fe^3+ + Fe = 3Fe^2+}$ 把被氧化生成的 $\ce{Fe^3+}$ 还原
吸水、吸收 $\ce{CO2}$	$\ce{NaOH}$ 固体、漂白粉、碱石灰、浓硫酸	密封	$\ce{Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 v + 2HClO}$，漂白粉失效

微观：每一种特殊的保存方法都对应一个化学性质：$\ce{HNO3}$ 中 N–O 键在光照下易断裂而分解；$\ce{SiO2}$ 是酸性氧化物，能被碱溶解；$\ce{HF}$ 中 F 与 Si 结合成稳定的气态 $\ce{SiF4}$；钠的最外层只有 1 个电子，极易失去，与水、氧气都迅速反应。

符号：

• $\ce{2AgNO3} \xlongequal{\text{光照}} \ce{2Ag + 2NO2 ^ + O2 ^}$
• $\ce{2HClO} \xlongequal{\text{光照}} \ce{2HCl + O2 ^}$（氯水久置变成稀盐酸）
• $\ce{SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O}$
• $\ce{2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ^}$、$\ce{4Na + O2 = 2Na2O}$

使用场景

• 选择题问“下列试剂保存方法正确的是” → 对每种物质问“它会和什么反应”（光、玻璃、空气、水）→ 对应到瓶的颜色、塞子材质、液封。
• 题目给一种陌生试剂的性质（见光分解、腐蚀橡胶、与水反应），问怎样保存 → 按性质套用一般原则 → 写出瓶、塞、环境三方面。
• 题目问取用操作的正误（滴管伸入试管、瓶塞正放、剩余药品放回原瓶） → 对照取用规定 → 说出违反后的后果。

注意点

• 实验剩余的药品不能放回原瓶（防止污染试剂），也不能随意丢弃，要放入指定容器。
• 例外：钠、钾、白磷等用剩后要放回原瓶，因为它们随意丢弃会引起火灾或爆炸，而且纯度不易被污染。
• 例外：胶头滴管一般垂直悬空滴加，但制备 $\ce{Fe(OH)2}$ 时，要把吸有 $\ce{NaOH}$ 溶液的长胶头滴管伸入 $\ce{FeSO4}$ 溶液液面以下再挤出，防止 $\ce{Fe(OH)2}$ 被空气氧化（$\ce{4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3}$）。
• 例外：浓硝酸用棕色瓶，并且要用玻璃塞，不能用橡胶塞（浓硝酸有强氧化性，会腐蚀橡胶）。
• 例外：$\ce{NaOH}$ 溶液用玻璃瓶装没问题（反应很慢），只是塞子要用橡胶塞；而氢氟酸连瓶子都不能用玻璃。
• 有机溶剂（苯、汽油、$\ce{CCl4}$）会使橡胶溶胀，用玻璃塞。
• 不能用手接触药品，不能把鼻孔凑到容器口闻气味（用手轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔），不能尝药品的味道。

原理解释

保存方法的统一思路：药品变质只有几条路——见光或受热分解、与空气中的 $\ce{O2}$、$\ce{H2O}$、$\ce{CO2}$ 反应、挥发、与容器材料反应（关键一步：先问“它会和什么起反应”，再问“用什么把那个东西挡住”。光用棕色瓶挡；空气和水用煤油、石蜡、水封或密封挡；容器材料的问题换材料——碱换橡胶塞、氢氟酸换塑料瓶、强氧化剂和有机溶剂换玻璃塞）。

钠为什么能保存在煤油中：钠不与煤油反应；钠的密度（$0.97\ \mathrm{g/cm^3}$）比煤油（约 $0.8\ \mathrm{g/cm^3}$）大，沉在煤油底部，与空气和水隔绝。锂的密度比煤油小，会浮出液面，所以改用石蜡封存。

例题

例 1　（场景：判断保存方法）下列试剂的保存方法正确的是（　）。

A. 浓硝酸保存在带橡胶塞的棕色细口瓶中 B. 氢氟酸保存在带玻璃塞的细口玻璃瓶中 C. 金属钠保存在煤油中 D. $\ce{NaOH}$ 溶液保存在带玻璃塞的细口瓶中

解：C。

判断依据：先问每种物质会和什么反应，再对应保存方法。

A 浓硝酸见光分解要用棕色瓶，但它有强氧化性会腐蚀橡胶，要用玻璃塞；B 氢氟酸与 $\ce{SiO2}$ 反应，$\ce{SiO2 + 4HF = SiF4 ^ + 2H2O}$，要用塑料瓶；D $\ce{NaOH}$ 与玻璃塞中的 $\ce{SiO2}$ 反应生成有黏性的 $\ce{Na2SiO3}$，要用橡胶塞；C 钠与煤油不反应、密度比煤油大，正确。

例 2　（场景：陌生试剂的保存）过氧乙酸是常用的消毒剂，性质如下：见光或受热易分解；有强氧化性，能腐蚀橡胶；易挥发。应如何保存过氧乙酸溶液？

解：

判断依据：按“会和什么反应”套用保存的一般原则。

• 见光、受热易分解（题给信息）→ 用棕色细口瓶，放在阴凉处（课本知识：见光分解的物质用棕色瓶）。
• 强氧化性、腐蚀橡胶（题给信息）→ 用玻璃塞，不用橡胶塞（课本知识：浓硝酸、$\ce{KMnO4}$ 溶液同理）。
• 易挥发（题给信息）→ 密封保存。

答：密封保存在带玻璃塞的棕色细口瓶中，置于阴凉处。

另一种解法：找一个性质相同的熟悉物质“类比”。过氧乙酸“见光分解 + 强氧化性 + 易挥发”和浓硝酸一模一样，浓硝酸怎么存它就怎么存。逐条推导适合性质不完全对应的陌生物质；类比法快，但前提是能找到性质完全一致的熟悉物质。

例 3　（场景：取用操作的正误）指出下列操作的错误并说明后果：（1）向试管中滴加液体时，滴管伸入试管内；（2）倾倒液体时，瓶塞正放在桌上，标签朝外；（3）把块状大理石直接投入竖直的试管中。

解：

操作 → 目的（逐项说明正确操作的目的）：

（1）滴管应垂直悬空在试管口上方 → 防止滴管接触试管内壁被污染，再伸入试剂瓶时污染试剂。

（2）瓶塞应倒放 → 防止瓶塞沾上桌面的杂质，盖回时污染试剂；标签应向着手心 → 防止残液流下腐蚀标签。

（3）应将试管横放，用镊子把大理石放在试管口，再把试管慢慢竖起 → 防止块状固体砸破试管底部。

常用推论

• 塞子选择口诀的来源：碱性溶液 → 橡胶塞（碱与玻璃反应）；强氧化剂、有机溶剂 → 玻璃塞（腐蚀或溶胀橡胶）。两者都用细口瓶。
• 需要用棕色瓶的：浓硝酸、$\ce{AgNO3}$、氯水（含 $\ce{HClO}$）、$\ce{AgBr}$ 和 $\ce{AgI}$、$\ce{KMnO4}$ 溶液、$\ce{H2O2}$ 溶液——共同点是见光分解。
• 需要液封的：钠、钾（煤油）；白磷（水）；液溴（水）。液封物质的共同要求是“不与被保存物反应，且能把它与空气隔开”。

易错点

• 错在哪：认为“用剩的药品一律不能放回原瓶”。 为什么错：记忆性错误。钠、钾、白磷用剩后必须放回原瓶。 正确做法：一般药品放入指定容器；钠、钾、白磷放回原瓶。
• 错在哪：说液溴保存在带橡胶塞的试剂瓶中。 为什么错：溴会腐蚀橡胶。 正确做法：棕色细口瓶、玻璃塞、水封。
• 错在哪：说”$\ce{NaOH}$ 溶液不能用玻璃瓶保存”。 为什么错：理解性错误。问题出在磨口玻璃塞与瓶口之间生成 $\ce{Na2SiO3}$ 粘住，瓶身反应很慢，没有影响。 正确做法：玻璃瓶、橡胶塞。

直观理解

保存药品像给不同的人安排住处：怕光的住“棕色房间”（棕色瓶）；怕空气的“泡在油里或水里”（煤油、水封）；咬玻璃的换“塑料房”（氢氟酸）；会把门粘住的换“橡胶门”（碱）；会啃橡胶门的换“玻璃门”（强氧化剂、有机溶剂）。

关联知识点

• 前置：第 6 章钠的性质；第 7 章氯水的成分；第 11 章硝酸的不稳定性；第 12 章 $\ce{SiO2}$ 的性质（与碱、与 $\ce{HF}$ 反应）。
• 后续：第 8 章 $\ce{Fe(OH)2}$ 的制备（防氧化的操作）。
• 常一起考：37.10 实验安全（钠着火、白磷的处理）。

37.10 实验安全与事故处理

说明

宏观：实验安全靠两件事：预防（知道哪里会出事，事先采取措施）和处理（出了事知道第一步做什么）。教材在实验旁用图标提示安全要求（如护目镜、明火、热烫、排风、洗手等，各版本图标种类略有不同），化学品的包装上有危险化学品标志（易燃、腐蚀、有毒、爆炸等）。

预防的要点：

• 防爆炸：点燃可燃性气体（$\ce{H2}$、$\ce{CO}$、$\ce{CH4}$）前先验纯；用 $\ce{H2}$、$\ce{CO}$ 还原金属氧化物时，先通气体排净空气再加热。
• 防倒吸：加热制气体用排水法收集时，实验结束先把导管移出水面，再熄灭酒精灯；吸收极易溶于水的气体（$\ce{HCl}$、$\ce{NH3}$）用倒扣漏斗或安全瓶（见第 39 章）。
• 防暴沸：加热液体加沸石；稀释浓硫酸“酸入水”。
• 防中毒：有毒气体（$\ce{Cl2}$、$\ce{SO2}$、$\ce{NO2}$、$\ce{CO}$、$\ce{H2S}$）在通风橱中制取，尾气要处理（见第 39 章）。
• 防火：酒精灯规范使用；易燃有机物远离明火。
• 废液处理：分类收集，不倒入下水道。

事故处理：

事故	处理方法	原因
酒精灯打翻在桌上着火	用湿抹布盖灭	隔绝空气并降温；不能用水浇，酒精与水互溶，会随水流散
金属钠、钾着火	用干燥的沙土盖灭	不能用水（钠与水反应生成 $\ce{H2}$），也不能用泡沫或 $\ce{CO2}$ 灭火器
浓硫酸沾到皮肤上	立即用大量水冲洗，再涂上 $3\%$～$5\%$ 的 $\ce{NaHCO3}$ 溶液	大量水把酸冲走并带走热量；$\ce{NaHCO3}$ 中和残留的酸
浓碱沾到皮肤上	立即用大量水冲洗，再涂上 $1\%$ 的硼酸溶液	弱酸中和残留的碱
酸或碱溅入眼睛	立即用大量水冲洗，边洗边眨眼睛，不能用手揉；必要时就医	稀释并冲走，揉眼会加重损伤
烫伤	先用大量冷水冲洗降温，再涂烫伤药膏	迅速降低皮肤温度
水银（汞）洒落	尽量收集，再在残留处撒上硫粉	$\ce{Hg + S = HgS}$，生成不挥发的 $\ce{HgS}$

微观：可燃性气体与空气（$\ce{O2}$）混合到一定比例范围（爆炸极限）内，点燃时反应在整个混合物中同时迅速进行，瞬间放出大量热、气体急剧膨胀，就是爆炸。纯的 $\ce{H2}$ 点燃时只在与空气接触的管口处安静燃烧。

符号：

• $\ce{2H2 + O2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{2H2O}$（混有空气时会爆炸）
• 钠着火时不能用 $\ce{CO2}$ 灭火：钠燃烧生成 $\ce{Na2O2}$，$\ce{2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2}$，放出的 $\ce{O2}$ 助燃。
• 涂 $\ce{NaHCO3}$ 中和残留的酸：$\ce{HCO3- + H+ = CO2 ^ + H2O}$

使用场景

• 实验题问“点燃 ×× 前应进行的操作”“先通气体再加热的目的” → 可燃性气体与空气混合遇火会爆炸 → 答“验纯”或“排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸”。
• 题目问“实验结束时先撤导管还是先熄灯” → 判断会不会倒吸 → 先撤导管后熄灯。
• 选择题给几种事故处理方法判断正误 → 对照事故处理表，特别注意不能用水的情况（钠着火、酒精着火）和“先用大量水冲洗”这一步。

注意点

• 浓硫酸沾到皮肤上，教材和考试的标准答法是先用大量水冲洗。不是“先用干布擦”也不是“直接涂 $\ce{NaHCO3}$”：大量的水能同时稀释、带走热量。
• 例外：一般着火可以用水灭，但钠、钾着火不能用水，酒精、汽油等有机物着火不宜用水（会随水漂散），电器着火先切断电源。
• 例外：$\ce{CO2}$ 灭火器不能扑灭钠、镁着火（$\ce{2Mg + CO2} \xlongequal{\text{点燃}} \ce{2MgO + C}$，镁能在 $\ce{CO2}$ 中燃烧）。
• 中和沾到皮肤上的酸碱，只能用弱碱（$\ce{NaHCO3}$）或弱酸（硼酸），不能用 $\ce{NaOH}$ 或盐酸，强酸强碱本身就有腐蚀性。
• 验纯的操作：用小试管收集一管气体，用拇指堵住管口，移近火焰，松开拇指点火，若发出尖锐的爆鸣声说明不纯，声音很小说明较纯。

原理解释

为什么可燃性气体要验纯：可燃性气体和空气混合，只要混合比例落在爆炸极限范围内（$\ce{H2}$ 在空气中的爆炸极限约为体积分数 $4\%$～$75\%$，文献值 $4.0\%$～$75.6\%$），点燃就会爆炸（关键一步：危险不在气体本身，而在“可燃气体 + 氧气”预先混合；纯气体只能在出口处和空气接触，燃烧被限制在火焰处，不会传进装置里）。所以加热前要排净装置中的空气，点燃前要验纯。

倒吸是怎么发生的：加热时装置内气体温度高、压强大；熄灭酒精灯后气体冷却收缩，装置内压强小于外界大气压，水槽中的水就被压进导管，倒流入热的试管使其炸裂。先撤导管，装置就与水槽断开了。

例题

例 1　（场景：可燃性气体的验纯与排空气）用 $\ce{H2}$ 还原 $\ce{CuO}$ 的实验中，为什么要先通 $\ce{H2}$ 一段时间再加热？实验结束时为什么要先停止加热、继续通 $\ce{H2}$ 至试管冷却？

解：

操作 → 目的：

• 先通 $\ce{H2}$ 再加热 → 排尽装置中的空气，防止 $\ce{H2}$ 与空气混合受热时发生爆炸。
• 先停止加热、继续通 $\ce{H2}$ 至冷却 → 防止生成的热的铜被空气重新氧化为 $\ce{CuO}$（$\ce{2Cu + O2} \xlongequal{\Delta} \ce{2CuO}$）。

反应：$\ce{CuO + H2} \xlongequal{\Delta} \ce{Cu + H2O}$。

三查：Cu 1、O 1、H 2 两边相等；Cu 从 $+2$ 降到 0 得 2 个电子，H 从 0 升到 $+1$，2 个 H 失 2 个电子；条件加热。

容易卡在：把“先通气体”的目的写成“检验装置气密性”。气密性在装药品前检查；先通气体是为了排空气防爆炸。

例 2　（场景：防倒吸的操作顺序）加热 $\ce{KMnO4}$ 制取 $\ce{O2}$，用排水法收集。实验结束时应先熄灭酒精灯还是先把导管移出水面？说明理由。

解：

现象 → 原因 → 结论：先熄灯时，试管内气体冷却、压强减小，水槽中的水会沿导管倒吸进热的试管，使试管炸裂。所以应先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。

例 3　（场景：事故处理的正误）下列事故处理方法正确的是（　）。

A. 金属钠着火，立即用泡沫灭火器灭火 B. 浓硫酸沾到皮肤上，立即用 $\ce{NaOH}$ 溶液冲洗 C. 酒精灯打翻在桌上着火，立即用湿抹布盖灭 D. 浓碱溅入眼中，立即用手揉眼并用稀盐酸冲洗

解：C。

判断依据：先看能不能用水、能不能用强酸强碱中和、第一步是不是“大量水冲洗”。

A 钠与水、$\ce{CO2}$ 都反应（$\ce{2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ^}$），要用干燥的沙土；B 应先用大量水冲洗，再涂 $3\%$～$5\%$ 的 $\ce{NaHCO3}$ 溶液，$\ce{NaOH}$ 本身有强腐蚀性；D 不能揉眼，应用大量水冲洗，边洗边眨眼，不能用酸冲洗；C 湿抹布隔绝空气，正确。

常用推论

• 实验中“先 × 后 ד的顺序：检查气密性 → 装药品；验纯（或排空气）→ 点燃（或加热）；先撤导管 → 后熄灯；先通冷凝水 → 后加热；先停热 → 后停气（或水）。每一条都能用”防止什么事故“推出来。
• 凡是题目问”××操作的目的“而涉及可燃性气体，答案里多半有”防止爆炸”；涉及排水法收集或气体溶于水，多半有“防止倒吸”。
• 中和沾到皮肤上的酸碱：先大量水，后弱碱（弱酸）。

易错点

• 错在哪：浓硫酸沾到皮肤上，先用干抹布擦去再冲水。 为什么错：记忆性错误。教材和考试的标准答法是立即用大量水冲洗；擦拭会延长接触时间，还可能把酸抹开。 正确做法：立即用大量水冲洗，再涂 $3\%$～$5\%$ 的 $\ce{NaHCO3}$ 溶液。
• 错在哪：钠着火用 $\ce{CO2}$ 灭火器。 为什么错：理解性错误。钠燃烧生成的 $\ce{Na2O2}$ 与 $\ce{CO2}$ 反应放出 $\ce{O2}$，反而助燃。 正确做法：用干燥的沙土盖灭。
• 错在哪：用 $\ce{H2}$ 还原 $\ce{CuO}$ 时先加热后通 $\ce{H2}$。 为什么错：$\ce{H2}$ 进入热的装置时与残留空气混合，可能爆炸。 正确做法：先通 $\ce{H2}$ 排尽空气（验纯），再加热。

直观理解

安全操作的顺序可以想成“开车”：上路前先检查（气密性、验纯），起步先放空气（排尽空气），停车先下高速再熄火（先撤导管再熄灯）。事故处理的第一反应是“大量水”——除了钠和酒精这两个“怕水”的特例。

关联知识点

• 前置：37.4 加热（防暴沸、防炸裂）；第 6 章钠的性质。
• 后续：第 39 章气体的制备，尾气处理和防倒吸装置。
• 常一起考：第 12 章化学品的合理使用；第 40 章实验方案的评价（安全性）。

37.11 知识点之间的关系

本章的知识点分三层：37.2、37.3 是“认识工具”（仪器名称、能否加热、计量精度）；37.4–37.8 是“使用工具”，其中加热、溶解、洗涤是各种实验共用的基础操作，过滤、蒸发、蒸馏、萃取分液是四种分离操作；37.9、37.10 是“贯穿始终的规矩”（药品怎么拿、怎么存、出事怎么办）。考题里最常见的是“给出要分离的混合物，选操作、说仪器、讲要点”，按下图选分离操作，再回到对应小节答仪器和要点。

37.12 自测

1. 下列仪器中，加热时需要垫陶土网的是：试管、烧杯、蒸发皿、锥形瓶、坩埚。
2. 蒸馏装置中，用于冷凝的仪器的规范名称是什么？
3. 用托盘天平称量 $\ce{NaOH}$ 固体时，为什么要放在小烧杯中称量？
4. 用量筒量取液体，仰视读数为 $8.0\ \mathrm{mL}$，实际液体体积比 $8.0\ \mathrm{mL}$ 大还是小？
5. 滴定管初读数 $1.20\ \mathrm{mL}$，末读数 $23.45\ \mathrm{mL}$，放出液体多少毫升？
6. 加热 $\ce{NH4Cl}$ 和 $\ce{Ca(OH)2}$ 固体混合物制 $\ce{NH3}$ 时，试管口应怎样倾斜？为什么？
7. 写出过滤操作中“三靠”的内容。
8. 从 $\ce{KNO3}$ 溶液中得到 $\ce{KNO3}$ 晶体（含少量 $\ce{NaCl}$ 杂质）的操作是什么？
9. 蒸馏时冷凝水应从哪里进、哪里出？
10. 用 $\ce{CCl4}$ 萃取碘水中的碘，静置后下层是什么颜色？下层液体从哪个口取出？
11. 实验室中氢氟酸应保存在什么容器中？用方程式说明原因。
12. 点燃 $\ce{H2}$ 前必须进行的操作是什么？

答案：1. 烧杯、锥形瓶；2. 直形冷凝管；3. $\ce{NaOH}$ 易潮解且有腐蚀性，直接放在纸上会粘在纸上并腐蚀托盘；4. 大（仰视读到液面下方的刻度，读数偏小，实际体积大于读数）；5. $22.25\ \mathrm{mL}$；6. 略向下倾斜，防止生成的水在管口冷凝后倒流使试管炸裂；7. 烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃棒下端靠在三层滤纸处，漏斗下端管口紧靠烧杯内壁；8. 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；9. 从下口（低处的口）进，上口（高处的口）出；10. 紫红色，从下口放出；11. 塑料瓶，$\ce{SiO2 + 4HF = SiF4 ^ + 2H2O}$，氢氟酸会腐蚀玻璃；12. 检验 $\ce{H2}$ 的纯度（验纯）。

37.13 深入阅读

• 国家中小学智慧教育平台：有人教版高中化学各册的实验演示视频，可以看到过滤、蒸馏、萃取分液的真实操作。
• 人民教育出版社：人教版高中化学教材的出版方，可查电子教材里各册实验活动和实验安全图标的原文。
• PubChem · 实验室化学品安全摘要：查任一化学品的危险性、储存条件和急救措施（英文），能看到本章保存方法和事故处理的依据。
• 维基百科 · 蒸馏：蒸馏装置各部分的作用、分馏与减压蒸馏的原理和图示。