文科化學實驗（簡體書）

《文科化學實驗》是面向高校文科專業學生使用的化學實驗教材，是在浙江大學出版社出版的《化學與人類文明實驗指導書》基礎上重新全面改版編著而成的。《文科化學實驗》以緒論、化學與生活、化學與環境、化學與健康、化學與日用品、趣味化學等相關領域知識為主線，精選了34個實驗，書後還附有3個附錄。
《文科化學實驗》適合經濟與管理、人文與社會科學、外語和藝術等文科專業大學一、二年級學生使用，也可供相關老師及實驗室人員參考。·

《文科化學實驗》適合經濟與管理、人文與社會科學、外語和藝術等文科專業大學一、二年級學生使用，也可供相關老師及實驗室人員參考。

前言
第一章 緒論
第一節 文科化學實驗目的、學習方法和要求
一、文科化學實驗目的
二、文科化學實驗學習方法
三、文科化學實驗要求
第二節 實驗室安全和“三廢”處理
一、實驗室安全
二、實驗室“三廢”處理
第三節 實驗室基本知識及操作
一、實驗室用水的質量要求
二、化學試劑的規格
三、玻璃儀器的洗滌
四、化學試劑的取用
五、常見玻璃儀器的使用
第四節 實驗數據處理
一一、誤差
二、名詞解釋
三、有效數字和數值計算

第二章 化學與生活
實驗一 摻假牛奶的快速鑒別
實驗二 真假蜂蜜的鑒定
實驗三 日常食品中微量有害元素的鑒定
實驗四 日常食品中微量營養元素的鑒定
實驗五 天然維生素與維生素片劑中維生素C含量的比較和測定
實驗六 雞蛋殼中鈣含量的測定

第三章 化學與環境
實驗七 飲用水總硬度的測定
實驗八 化肥的真假鑒別與氮肥中氮含量的測定
實驗九 高錳酸鹽指數的測定
實驗十 模擬地球溫室效應
實驗十一 飲用水氯化物的測定
實驗十二 家庭裝修室內空氣中甲醛含量的測定

第四章 化學與健康
實驗十三 檢驗吸煙
實驗十四 檢驗喝酒
實驗十五 食醋中總酸量的測定
實驗十六 複方黃連素片中鹽酸小檗堿含量的測定
實驗十七 胃舒平藥片中Al2O3和MgO含量的測定
實驗十八 茶葉中分離和鑒定某些元素

第五章 化學與日用品
實驗十九 自製牙膏
實驗二十 洗衣粉中聚磷酸鹽含量的測定
實驗二十一 液體洗衣劑的配製
實驗二十二 指甲油的配製
實驗二十三 自製固體酒精
實驗二十四 粗鹽的提純和檢驗

第六章 趣味化學
實驗二十五 茶水墨水—茶水
實驗二十六 彩色溫度計的製作
實驗二十七 魔棒點燈
實驗二十八 雞蛋潛水
實驗二十九 噴霧作畫
實驗三十 指紋鑒定
實驗三十一 吹氣生火
實驗三十二 藍色振盪實驗
實驗三十三 建造“水中花園”
實驗三十四 自製酸堿指示劑

附錄
附錄一 元素的相對原子質量
附錄二 市售常用酸堿試劑的濃度和含量
附錄三 常用儀器設備的使用方法
一、TG328B半自動電光分析天平
二、FA1604型電子天平
三、pHS—3C型酸度計
四、721型分光光度計
五、DDS—307型電導率儀
六、SDC—Ⅱ數字電位差綜合測試儀
七、SWC—Ⅱ數字貝克曼溫度計
八、WZZ—2B型自動旋光儀
參考文獻·

第一章 緒 論
第一節 文科化學實驗目的、學習方法和要求
一、文科化學實驗目的
化學是一門實踐性很強的學科。文科化學實驗是文科化學理論教學不可缺少的重要組成部分。學生通過獨立地實驗操作、實驗現象觀察、實驗數據記錄與處理、實驗報告撰寫等各方面的訓練而獲得感性認識，可對所學到的基本概念與基本理論進行驗證、鞏固、深化和提高，以便正確地掌握化學實驗的基本操作技能，正確地使用一些常用儀器測量實驗數據，正確地處理所得數據和表達實驗結果。掌握一些日常食品的質量鑒定、物質含量的測定、日用化學品的配制和趣味化學實驗等。培養學生的創新能力和獨立思考、分析問題、解決問題的能力，培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度。最終目的是通過實驗培養文科學生的學習興趣，提高教學質量和學生的動手能力。相信文科學生通過這些化學實驗的訓練，自然會喜歡化學。
二、文科化學實驗學習方法
學生要獨立完成實驗任務，達到教學大綱的要求，實驗效果與正確的學習態度和學習方法密切相關，應抓住以下三個環節。
（一）預習
預習是實驗前必須完成的準備工作，是做好實驗的前提，但是，這個環節往往沒有引起學生的足夠重視，甚至不預習就進實驗室，對實驗目的、原理和內容不清楚，結果是浪費時間和藥品。為了確保實驗質量，實驗前任課教師要檢查每個學生的預習情況，對沒有預習或預習不合格者，任課教師有權不讓學生參加本次實驗，學生應聽從教師的安排。預習應達到下面六點要求：
1.認真閱讀實驗教材和有關參考資料。
2.明確實驗目的、了解實驗原理、熟悉實驗內容和步驟。
3.預習有關的基本實驗操作、儀器使用和實驗注意事項。
4.估計實驗中可能發生的現象和預期結果。
5.掌握實驗數據的處理方法和計算公式。
6.寫出預習報告。預習報告是進行實驗的依據，因此預習報告應簡明扼要，包括簡要的原理、實驗步驟（用框圖或箭頭表示）、需要記錄的實驗現象和測量數據的表格。
（二）實驗
實驗是培養學生獨立工作和思維能力的重要環節，必須認真、獨立完成。應做到以下三點要求：
1.按照實驗教材上規定的方法、步驟、試劑用量和加入順序，認真操作，仔細觀察實驗現象，耐心等待，一絲不茍，如實而詳細地將實驗現象和數據記錄在預習報告中，這是養成良好科學習慣的必需素質。
2.在實驗中如遇到實驗現象與理論不相符合，力求自己解決。首先應認真分析操作過程，檢查試劑是否加錯、試劑濃度是否正確、是否嚴格按照書上的操作順序。自己實在解決不了，為了正確說明問題，應在教師指導下重做或補充進行某些實驗，養成自覺探究、解決問題的習慣。
3.養成良好的科學習慣，遵守實驗室工作規則。實驗過程中應始終保持桌面布局合理、環境整齊和清潔。實驗結束后，要清洗用過的玻璃儀器，擺放好試劑架上的試劑瓶和其他物品，整理并擦干凈臺面上儀器，最后清潔桌面、地面和水槽，經指導老師檢查合格后再離開實驗室。
（三）實驗報告
實驗報告是每次實驗的記錄、概括和總結，它反映了學生的學習態度、知識水平和實驗操作能力，必須及時、獨立和嚴肅認真地如實填寫。合格的實驗報告包括以下五部分內容：
1.實驗目的和簡要的實驗基本原理。
2.實驗內容或步驟要求簡明扼要，采用表格、框圖、符號等形式來清晰明確地表示，千萬不能全盤抄書。
3.實驗現象和數據記錄。實驗現象要表達正確，數據記錄要根據所用儀器的精密度，保留正確的有效數字。絕不允許主觀臆造，抄襲別人的作業。
4.給予簡明解釋、結論和數據處理。化學現象的解釋最好寫出主要反應方程式，另加文字簡要敘述。結論要精練、完整和表達清晰。若數據處理使用圖表，圖表要規范合理、最后數據計算結果要準確。
5.問題討論。對實驗中遇到的問題提出自己的看法，或分析產生誤差的原因，或對實驗方法、實驗內容等提出意見。此項內容的評分作為實驗附加分的依據。
三、文科化學實驗要求
1.實驗前認真預習實驗內容，弄清實驗目的、原理、步驟、試劑藥品性質、儀器使用方法和實驗注意事項，并撰寫預習報告。提前10分鐘進實驗室，在指定位置進行實驗，離開實驗室必須經實驗老師允許。
2.遵守實驗室安全規則，接受老師指導。翔實而準確地記錄實驗現象和數據，實驗過程中應始終保持實驗室整潔和安靜，做到有條不紊、節約藥品、愛護儀器和注意安全。損壞儀器要按規定及時賠償，不準在實驗室內吃東西和喝水，實驗過程中應防止腐蝕、有毒試劑濺到皮膚上，如出現意外應及時處理。
3.實驗結束后將自己記錄的實驗現象和數據交實驗老師檢驗。打掃實驗室衛生，將實驗臺、試劑瓶、試管架等打掃干凈，實驗老師檢查合格后才能離開實驗室。
4.按時交實驗報告，實驗報告格式要規范或按實驗老師的要求寫，要求文字簡明，結論明確，書寫認真，最好能寫出自己的獨立見解作為實驗報告的亮點。
第二節 實驗室安全和“三廢”處理
一、實驗室安全
在化學實驗中，常常會使用一些易燃、易爆、有腐蝕性和劇毒的化學藥品以及時時都要接觸水、火、電，所以實驗安全非常重要，不能麻痹大意。實驗前一定要預習，充分了解每次實驗中所用到的化學藥品的性能以及可能存在的各種各樣的危險。實驗過程中要集中精力，將安全放在首要位置，經常保持警惕，消滅各種不安全的因素和隱患，并及時妥善地處理所發生和發現的各種意外事故，把損失減到最小。請同學們嚴格遵守以下操作規程和安全守則：
1.嚴禁在實驗室內吸煙、飲食和打鬧。
2.水、電、氣使用完畢立即關閉。實驗室所有藥品、儀器不得帶出室外。
3.洗液、濃酸、濃堿具有強腐蝕性，應避免濺落在皮膚、衣服和書本上，更應防止濺入眼睛里。
4.能產生有刺激性或有毒氣體（如H2S、Cl2、SO2等）的實驗應在通風櫥內進行。有機溶劑（如苯、丙酮、乙醚等）易燃，使用時要遠離火源，最好在通風櫥內進行操作。
5.加熱、濃縮液體時要十分小心。加熱試管時，不要將試管口對著自己或別人，也不要俯視正在加熱的液體，以防液體濺出傷人。濃縮液體時，特別是有晶體出現之后，要不停地攪拌，不能離開。
6.當需要借助于嗅覺判別氣體時，決不能直接對著試劑瓶口或試管口嗅聞氣體，應用手輕拂氣體，把少量氣體扇向自己再聞。不允許用手直接拿取固體藥品。
7.有毒試劑（如氰化鉀、汞鹽、鉛鹽、鋇鹽、重鉻酸鉀等）不得入口或接觸傷口，也不能隨便倒入下水道，應統一回收處理。在不了解化學藥品性質時，禁止任意混合各種試劑藥品，以免發生意外事故。
8.實驗完畢，應將實驗室整理干凈，檢查水、電、氣等是否關閉，洗凈雙手后才能離開實驗室。
9.滅火常識。物質燃燒需要空氣和一定的溫度，所以通過降溫或者將燃燒的物質與空氣隔絕，能達到滅火的目的。可采取：
（1）停止加熱和切斷電源，防止火勢蔓延。
（2）用濕布、石棉布或沙子滅火。
（3）使用滅火器等措施滅火。
10.實驗室中一般傷害的簡單救護有以下七種。
（1）割傷：首先挑出傷口異物，然后涂上紅藥水或紫藥水，再用紗布包扎，必要時送醫院診治。
（2）燙傷：切忌用水沖洗，可在燙傷處涂抹燙傷藥（如紅花油），不要把燙的水泡挑破，嚴重者送醫院治療。
（3）酸傷：先用大量水沖洗，然后用飽和碳酸氫鈉溶液或稀氨水沖洗，最后再用水沖洗。
（4）堿傷：先用大量水沖洗，再用3%～5%醋酸溶液或3%硼酸溶液沖洗，最后再用水沖洗。
（5）吸入溴蒸氣、氯氣、氯化氫、硫化氫、一氧化碳等有毒氣體后，應立即離開實驗室，轉移到空氣新鮮的地方。
（6）觸電：迅速切斷電源，如不能切斷電源，要用木棍挑開電線或戴上絕緣橡皮手套，使觸電者脫離電源，切不可用手去拉觸電者。把觸電者轉移到空氣新鮮的地方，解開衣服，使其全身舒展，必要時進行人工呼吸等急救措施。
（7）中毒：誤吞毒物，最常用的急救方法是給中毒者先服催吐劑如肥皂水，或給予面粉和水、雞蛋白、牛奶、食用油等緩和刺激，然后用手指伸入喉部以促使嘔吐，立即送醫院治療。若有毒物質濺入眼睛或皮膚上，要用大量水沖洗。
二、實驗室“三廢”處理
實驗室實際上是一個典型的小型污染源，尤其是城區和居民區附近的實驗室對環境危害特別大。因為很多實驗室的下水道與居民的下水道相通，實驗中產生的污染物常有腐蝕性、劇毒性和致癌性物質的存在，這類污染物直接通過下水道排放會形成交叉污染，最后流入河中或者滲入地下，危害人體健康和安全，所以實驗室的“三廢”處理工作是實驗室的重要組成部分。實驗室的污染物種類復雜、品種多、毒害大，應根據具體情況，分別制訂處理方案。污染物的一般處理原則是：分類收集、存放，分別集中處理。盡可能采用廢物回收或固化、焚燒處理。在實際工作中選擇合適的方法進行檢測，盡可能減少廢物量、減少污染。最終廢棄物排放應符合國家有關環境排放標準。
（一）廢氣的處理
產生少量有毒氣體的實驗應在通風櫥內進行，通過排風設備排到室外，避免污染室內空氣。通風櫥排氣口應以保證對外排氣不影響附近居民的身心健康為原則，排氣口朝向應避開居民點并有一定的高度，使之易于擴散。產生毒氣量大的實驗必須備有吸收或處理裝置，如二氧化碳、氧化氮、二氧化硫、氯氣、硫化氫、氟化氫等可用導管通入堿液中，使其大部分被吸收后再排出，一氧化碳可點燃轉成二氧化碳，可燃性有機廢液可在燃燒爐中通入氧氣使之完全燃燒。
（二）廢液的處理
1.低濃度含酚廢液加次氯酸鈉或漂白粉使酚氧化為二氧化碳和水。高濃度含酚廢液用乙酸丁酯萃取，重新蒸餾回收酚。
2.濃度較稀的氰化物廢液，先用氫氧化鈉溶液調節pH在10以上，再加入3%的高錳酸鉀使氰化物氧化分解。氰化物含量高的廢液用堿性氧化法處理，即pH在10以上再加入次氯酸鈉使氰化物氧化分解。
3.含汞鹽的廢液先調節pH在8～10，加入過量硫化鈉，使其生成硫化汞沉淀，再加入共沉淀劑硫酸亞鐵，硫酸亞鐵將水中的懸浮物硫化汞微粒吸附而共沉淀，排放清液，殘渣再制成汞鹽或深埋。需注意該操作一定要在通風櫥內進行。
4.鉻酸洗液如失效變綠，可濃縮冷卻后加入高錳酸鉀粉末氧化，用砂芯漏斗濾去二氧化錳沉淀后即可重新使用。失效的廢洗液用廢鐵屑還原殘留的Cr6+為Cr3+，再用廢堿液中和成低毒的Cr（OH）3沉淀。
5.含砷廢液中加入氧化鈣，調節pH為8，生成砷酸鈣和亞砷酸鈣沉淀，或調節pH在10以上，加入硫化鈉與砷反應，生成難溶、低毒的硫化物沉淀。
6.含鉛、鎘的廢液，用氫氧化鈣（消石灰）將pH調至8～10，使Pb2+、Cd2+生成Pb（OH）2和Cd（OH）2沉淀，再加入硫酸亞鐵作為共沉淀劑，產生的殘渣深埋于地下。
7.綜合廢水處理。互不作用的廢液混合后可用鐵粉處理，調節pH＝3～4，加入鐵粉，攪拌30分鐘，用堿調節pH≈9，繼續攪拌10分鐘，加入高分子混凝劑進行沉淀。排放清液，沉淀物按廢渣處理。
8.有機溶劑的回收。實驗用過的有機溶劑有些可以回收。回收有機溶劑通常先在分液漏斗中洗滌，將洗滌后的有機溶劑進行蒸餾或分餾處理加以精制、純化。整個回收過程應在通風櫥中進行。回收所得有機溶劑純度較高，可供實驗室重復使用。如乙醚：將乙醚廢液置于分液漏斗中，先用水洗一次、中和后用0.5%高錳酸鉀溶液洗至紫色不褪，再用水洗，接著用0.5%～1%硫酸亞鐵溶液洗滌，以除去過氧化物。水洗后用氯化鈣干燥、過濾、蒸餾，收集33.5～34.5℃餾分使用。其他廢液如氯仿、乙醇、四氯化碳等都可以通過水洗后再用試劑處理，最后通過蒸餾收集沸點附近的餾分，得到可再用的溶劑。
（三）固體廢物的處理
實驗中出現的固體廢棄物不能隨便亂扔，以防發生事故。能放出有毒氣體或能自燃的危險廢物不能丟進廢品箱內或排入下水管道中。不溶于水的固體廢棄物不能直接倒入垃圾桶，必須將其在適當的地方燒掉或用化學方法處理成無害物。碎玻璃和其他有棱角的銳利廢料，不能丟進廢紙簍內，應收集于特殊廢品箱內處理。
（四）國外實驗室污染治理的現狀
在國外有專門的實驗室廢棄物處理站來集中收集處理，實驗室廢棄物集中處理站的管理嚴格、規范，安全環保意識極強。專門地點集中，專門房間、專門容器存放，專門人員管理，嚴格分區、分類，集中送特殊廢品處理場處理。各種廢棄物由各實驗室分類上交后，處理站要對上交來的廢棄物稱重后將信息存入計算機，再分類放到規定地方。例如，報廢放射源、廢機油、廢化學試劑、化學合成“三廢物”、化學品廢棄容器等都分類存放。廢棄物集中處理站設施完備、先進，安全可靠。為防止集中后的地下滲漏二次污染，設計時將處理站地下全部用水泥整體澆注。危險化學品、放射源存放在專門房間，有安全監控、排風系統。廢棄物集中處理站的費用由政府每年的經費預算中列支。可回收廢品被收購后所得資金則用于廢棄物集中處理站的進一步發展。
第三節 實驗室基本知識及操作
一、實驗室用水的質量要求
國家標準GB6682―86《實驗室用水規格》中明確了實驗室用三個等級凈化水的規格和相應的質量檢驗方法，應根據實驗工作的不同要求選用不同等級的水。一級水用于制備標準水樣或超痕量物質分析；二級水用于精確分析和研究工作；三級水用于一般實驗工作，也就是通常所說的去離子水或蒸餾水。常用蒸餾法、電滲析法和離子交換法制備實驗室用水。
實驗室用水的質量檢驗項目主要有：pH、電導率、可氧化物、吸光度、硅酸鹽、氯化物和金屬離子。一般三級實驗用水只測定去離子水或蒸餾水的pH和電導率。
由于空氣中CO2可溶于水，通常使去離子水或蒸餾水的pH＜7，規定pH在6.5～7.5都為合格。取兩支試管各加入10mL水，一支試管中滴加0.2%甲基紅2滴（pH變色范圍4.2～6.2），不得顯紅色；在另一支試管中滴加0.2%溴百里酚藍2滴（pH變色范圍6.0～7.6），不得顯藍色。
水的電阻率越高，表示水中的雜質離子越少，水的純度越高。25℃時，一般去離子水或蒸餾水的電阻率為1.0×106～10×106Ω?cm之間都為合格。電阻率大于10×106Ω?cm的水為高純水，高純水應保存在石英或塑料容器中。
二、化學試劑的規格
我國化學試劑屬于國家標準的標有GB代號，屬于原化工部標準的標有HG或HGB（暫行）代號。應該對試劑規格有正確的認識。常見試劑的質量分為優級純、分析純、化學純和生物試劑四種規格，詳見表1-1。
表1-1 我國化學試劑的等級及標志
級別一級品二級品三級品
純度分類優級純（保證試劑）分析純（分析試劑）化學純生物試劑
標簽顏色綠色紅色藍色咖啡色或玫紅色
符號GRARCPBR
應用范圍精確分析和研究工作一般分析和科研工業分析和實驗教學生化實驗
此外還有一些特殊要求的試劑，如“高純”試劑、“色譜純”試劑、“光譜純”試劑和“放射化學純”試劑等，這些都在標簽上注明。本著節約原則，應根據實驗要求，選用不同規格的試劑，既不超規格引起浪費，又不隨意降低規格影響分析結果的準確性。