| Core | Supplement |
|---|---|
| 1 Name appropriate apparatus for the measurement of time, temperature, mass and volume, including: (a) stop-watches (b) thermometers (c) balances (d) burettes (e) volumetric pipettes (f) measuring cylinders (g) gas syringes | |
| 2 Suggest advantages and disadvantages of experimental methods and apparatus | |
| 3 Describe a: (a) solvent as a substance that dissolves a solute (b) solute as a substance that is dissolved in a solvent (c) solution as a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent (d) saturated solution as a solution containing the maximum concentration of a solute dissolved in the solvent at a specified temperature (e) residue as a substance that remains after evaporation, distillation, filtration or any similar process (f) filtrate as a liquid or solution that has passed through a filter |
实验技术与化学分析
IGCSE 化学 · 第 12 主题
13:26
Experimental Techniques
You are handed an unknown white powder and a colourless solution. No labels. How do you find out what they are? Chemistry gives you a detective's toolkit: add…
英文讲解 · 内嵌中英文字幕
12.1
实验设计
大纲
来源:剑桥国际大纲
Apparatus
你应当知道对每种测量用哪一件仪器:
| 测量 | 仪器 |
|---|---|
| 时间 | 秒表(stop-watch) |
| 温度 | 温度计(thermometer) |
| 质量 | 天平(balance) |
| 体积(精确) | 滴定管(burette)或移液管(volumetric pipette) |
| 体积(粗略) | 量筒(measuring cylinder) |
| 气体的体积 | 注射器(gas syringe) |
Key words
这些词在整个实用化学中被使用:
- 一个溶剂(solvent)是一种溶解一个溶质的物质。
- 一个溶质(solute)是溶解在溶剂中的物质。
- 一个溶液(solution)是一个或多个溶质溶解在一个溶剂中的一个混合物。
- 一个饱和溶液(saturated solution)容纳在一个给定温度会溶解的最大量的溶质。
- 一个残渣(residue)是蒸发、蒸馏或过滤后留下的物质。
- 一个滤液(filtrate)是已通过一个过滤器的液体。
探索
Experiment design route
Follow a fair test from question to reliable conclusion.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| stop-watch/stɒp wɒtʃ/ | 秒表 | miǎo biǎo |
| thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ | 温度计 | wēn dù jì |
| balance/ˈbæləns/ | 天平 | tiān píng |
| burette/bjʊəˈret/ | 滴定管 | dī dìng guǎn |
| volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ | 移液管 | yí yè guǎn |
| measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ | 量筒 | liáng tǒng |
| gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ | 注射器 | zhù shè qì |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | 溶剂 | róng jì |
| solute/ˈsɒljuːt/ | 溶质 | róng zhì |
| solution/səˈluːʃn/ | 溶液 | róng yè |
| saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ | 饱和溶液 | bǎo hé róng yè |
| residue/ˈresɪdjuː/ | 残渣 | cán zhā |
| filtrate/ˈfɪltreɪt/ | 滤液 | lǜ yè |
12.2
酸碱滴定
大纲
| Core | Supplement |
|---|---|
| 1 Describe an acid–base titration to include the use of a: (a) burette (b) volumetric pipette (c) suitable indicator | |
| 2 Describe how to identify the end-point of a titration using an indicator |
来源:剑桥国际大纲
一次滴定(titration)找到与另一个反应的一个溶液的确切体积。
- 用一个移液管(volumetric pipette)把一个固定体积的一个溶液量入一个烧瓶。
- 加几滴一个合适的指示剂(indicator)。
- 从一个滴定管(burette)慢慢地加另一个溶液,直到颜色刚好改变。
终点(end-point)是指示剂变色的时刻,它显示反应恰好完成。你读滴定管以求加入的体积。
探索
Acid–base titrations
pH jumps at the equivalence point
Track the pH as base is added — it leaps through neutral at the equivalence point.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | 滴定 | dī dìng |
| indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ | 指示剂 | zhǐ shì jì |
| end-point/end pɔɪnt/ | 终点 | zhōng diǎn |
12.3
色谱法
大纲
| Core | Supplement |
|---|---|
| 1 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble coloured substances, using a suitable solvent | 3 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble colourless substances, using a suitable solvent and a locating agent Knowledge of specific locating agents is not required |
| 2 Interpret simple chromatograms to identify: (a) unknown substances by comparison with known substances (b) pure and impure substances | 4 State and use the equation for $R_{\text{f}}$: $$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$ |
来源:剑桥国际大纲
纸色谱法(paper chromatography)分离一个可溶物质的混合物。你把一个混合物的斑点放在纸底部附近,然后把纸立在一个溶剂中。随着溶剂沿纸上升,物质移动不同的距离,所以它们分离。
- 对有色物质你能直接看到斑点。
- 对无色物质你必须喷一个显色剂(locating agent)以使斑点显现。
完成的纸是一个色谱图(chromatogram)。你可以用它来:
- 通过与已知物质比较来识别一个未知物质;
- 判断一个物质是否纯(一个纯物质只给一个斑点)。
你也可以计算一个斑点的 $R_{\text{f}}$ 值:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$
例题。 在一张色谱图上,溶剂前沿从基线上升了 8.0 cm,一个斑点移动了 6.0 cm。求它的 $R_{\text{f}}$ 值。
$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$
两个距离都从基线(那条铅笔线)开始量,斑点的距离要量到斑点的中心。$R_{\text{f}}$ 没有单位,而且它总是小于 1,因为斑点不可能比带着它走的溶剂走得更远 - 答案大于 1 说明两个距离除反了。
探索
Chromatography route
Watch a mixture separate as the solvent front moves.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ | 纸色谱法 | zhǐ sè pǔ fǎ |
| locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ | 显色剂 | xiǎn sè jì |
| chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ | 色谱图 | sè pǔ tú |
12.4
分离与提纯
大纲
| Core | Supplement |
|---|---|
| 1 Describe and explain methods of separation and purification using: (a) a suitable solvent (b) filtration (c) crystallisation (d) simple distillation (e) fractional distillation | |
| 2 Suggest suitable separation and purification techniques, given information about the substances involved | |
| 3 Identify substances and assess their purity using melting point and boiling point information |
来源:剑桥国际大纲
你基于混合物选择一个方法:
| 方法 | 用来分离 |
|---|---|
| 溶解在一个合适的溶剂中,然后过滤(filtration) | 一个不溶固体从一个液体 |
| 结晶(crystallisation) | 一个可溶固体从它的溶液 |
| 蒸馏(simple distillation) | 一个溶剂(液体)从一个溶液 |
| 分馏(fractional distillation) | 两个或更多沸点不同的液体 |
你可以用一个物质的熔点(melting point)和沸点(boiling point)检查它的纯度:一个纯物质在尖锐、固定的温度熔化和沸腾,而杂质降低熔点并提高沸点。
探索
Separation method lab
Choose the method that matches the mixture.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| filtration/fɪlˈtreɪʃn/ | 过滤 | guò lǜ |
| crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ | 结晶 | jié jīng |
| simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ | 蒸馏 | zhēng liú |
| fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ | 分馏 | fēn liú |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | 熔点 | róng diǎn |
| boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ | 沸点 | fèi diǎn |
12.5
离子与气体的鉴定
大纲
| Core | Supplement |
|---|---|
| 1 Describe tests to identify the anions: (a) carbonate, $\text{CO}_3^{2-}$, by reaction with dilute acid and then testing for carbon dioxide gas (b) chloride, $\text{Cl}^-$, bromide, $\text{Br}^-$, and iodide, $\text{I}^-$, by acidifying with dilute nitric acid then adding aqueous silver nitrate (c) nitrate, $\text{NO}_3^-$, reduction with aluminium foil and aqueous sodium hydroxide and then testing for ammonia gas (d) sulfate, $\text{SO}_4^{2-}$, by acidifying with dilute nitric acid and then adding aqueous barium nitrate (e) sulfite, $\text{SO}_3^{2-}$, by reaction with acidified aqueous potassium manganate(VII) | |
| 2 Describe tests using aqueous sodium hydroxide and aqueous ammonia to identify the aqueous cations: (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chromium(III), $Cr^{3+}$ (e) copper(II), $Cu^{2+}$ (f) iron(II), $Fe^{2+}$ (g) iron(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$ | |
| 3 Describe tests to identify the gases: (a) ammonia, $NH_3$, using damp red litmus paper (b) carbon dioxide, $CO_2$, using limewater (c) chlorine, $Cl_2$, using damp litmus paper (d) hydrogen, $H_2$, using a lighted splint (e) oxygen, $O_2$, using a glowing splint (f) sulfur dioxide, $SO_2$, using acidified aqueous potassium manganate(VII) | |
| 4 Describe the use of a flame test to identify the cations: (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) barium, $Ba^{2+}$ (f) copper(II), $Cu^{2+}$ |
来源:剑桥国际大纲
Tests for anions
一个阴离子(anion)是一个负离子。
| 阴离子 | 测试 | 结果 |
|---|---|---|
| 碳酸盐(carbonate,$\text{CO}_3^{2-}$) | 加稀酸 | 起泡;气体使石灰水变乳白(二氧化碳(carbon dioxide)) |
| 氯化物(chloride,$\text{Cl}^-$) | 加稀硝酸(nitric acid),然后硝酸银(silver nitrate) | 白色沉淀 |
| 溴化物(bromide,$\text{Br}^-$) | 加稀硝酸,然后硝酸银 | 奶油色沉淀 |
| 碘化物(iodide,$\text{I}^-$) | 加稀硝酸,然后硝酸银 | 黄色沉淀 |
| 硝酸盐(nitrate,$\text{NO}_3^-$) | 加铝(aluminium)箔和氢氧化钠(sodium hydroxide),加热 | 放出氨气(ammonia) |
| 硫酸盐(sulfate,$\text{SO}_4^{2-}$) | 加稀硝酸,然后硝酸钡(barium nitrate) | 白色沉淀 |
| 亚硫酸盐(sulfite,$\text{SO}_3^{2-}$) | 加酸化的高锰酸钾(potassium manganate(VII)) | 紫色褪去 |
Tests for cations
一个阳离子(cation)是一个正离子。加氢氧化钠水溶液,或氨水溶液,并看构成的沉淀(precipitate)。
| 阳离子 | 与氢氧化钠 | 与氨水溶液 |
|---|---|---|
| 铝($\text{Al}^{3+}$) | 白色,在过量中溶解 | 白色,保持 |
| 铵(ammonium,$\text{NH}_4^+$) | 加热时氨气 | — |
| 钙(calcium,$\text{Ca}^{2+}$) | 白色,保持 | 没有沉淀 |
| 铬(III)(chromium,$\text{Cr}^{3+}$) | 绿色,在过量中溶解 | 绿色,保持 |
| 铜(II)(copper,$\text{Cu}^{2+}$) | 浅蓝色,保持 | 浅蓝色,溶解成深蓝 |
| 铁(II)(iron,$\text{Fe}^{2+}$) | 绿色,保持 | 绿色,保持 |
| 铁(III)($\text{Fe}^{3+}$) | 红棕色,保持 | 红棕色,保持 |
| 锌(zinc,$\text{Zn}^{2+}$) | 白色,在过量中溶解 | 白色,在过量中溶解 |
Tests for gases
| 气体 | 测试 | 结果 |
|---|---|---|
| 氨气($\text{NH}_3$) | 潮湿的红色石蕊(litmus)纸 | 变蓝 |
| 二氧化碳($\text{CO}_2$) | 通入石灰水(limewater) | 变乳白 |
| 氯气(chlorine,$\text{Cl}_2$) | 潮湿的石蕊纸 | 被漂白成白色 |
| 氢气(hydrogen,$\text{H}_2$) | 一根点燃的木条 | 以一声尖叫的爆鸣燃烧 |
| 氧气(oxygen,$\text{O}_2$) | 一根发光的木条 | 重新点燃 |
| 二氧化硫($\text{SO}_2$) | 酸化的高锰酸钾 | 紫色褪去 |
Flame tests
一个焰色试验(flame test)通过一些金属阳离子给一个火焰的颜色来识别它们:
| 阳离子 | 火焰颜色 |
|---|---|
| 锂(lithium,$\text{Li}^+$) | 红 |
| 钠(sodium,$\text{Na}^+$) | 黄 |
| 钾(potassium,$\text{K}^+$) | 淡紫(紫) |
| 钙($\text{Ca}^{2+}$) | 橙红 |
| 钡(barium,$\text{Ba}^{2+}$) | 浅绿 |
| 铜(II)($\text{Cu}^{2+}$) | 蓝绿 |
探索
Ion and gas test lab
Match test observations to the ion or gas present.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| anion/ˈænaɪən/ | 阴离子 | yīn lí zi |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 碳酸盐 | tàn suān yán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
| chloride/ˈklɔːraɪd/ | 氯化物 | lǜ huà wù |
| nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ | 硝酸 | xiāo suān |
| silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸银 | xiāo suān yín |
| bromide/ˈbrəʊmaɪd/ | 溴化物 | xiù huà wù |
| iodide/ˈaɪədaɪd/ | 碘化物 | diǎn huà wù |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸盐 | xiāo suān yán |
| aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ | 铝 | lǚ |
| sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ | 氢氧化钠 | qīng yǎng huà nà |
| ammonia/æˈməʊnɪə/ | 氨气 | ān qì |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 硫酸盐 | liú suān yán |
| barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸钡 | xiāo suān bèi |
| sulfite/ˈsʌlfaɪt/ | 亚硫酸盐 | yà liú suān yán |
| potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ | 高锰酸钾 | gāo měng suān jiǎ |
| cation/ˈkætaɪən/ | 阳离子 | yáng lí zi |
| precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ | 沉淀 | chén diàn |
| ammonium/æˈməʊnɪəm/ | 铵 | ǎn |
| calcium/ˈkælsɪəm/ | 钙 | gài |
| chromium/ˈkrəʊmɪəm/ | 铬 | gè |
| copper/ˈkɒpə/ | 铜 | tóng |
| iron/ˈaɪən/ | 铁 | tiě |
| zinc/zɪŋk/ | 锌 | xīn |
| litmus/ˈlɪtməs/ | 石蕊 | shí ruǐ |
| limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ | 石灰水 | shí huī shuǐ |
| chlorine/ˈklɔːriːn/ | 氯气 | lǜ qì |
| hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ | 氢气 | qīng qì |
| oxygen/ˈɒksɪdʒn/ | 氧气 | yǎng qì |
| flame test/fleɪm test/ | 焰色试验 | yàn sè shì yàn |
| lithium/ˈlɪθɪəm/ | 锂 | lǐ |
| sodium/ˈsəʊdɪəm/ | 钠 | nà |
| potassium/pəˈtæsɪəm/ | 钾 | jiǎ |
| barium/ˈbeərɪəm/ | 钡 | bèi |
12.5
考试技巧
- 按测量挑选仪器:一个滴定管或移液管用于精确体积、一个量筒用于粗略体积、一个注射器用于气体体积、一个天平用于质量。
- $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$,所以它总是小于 1。一个纯物质给一个单一的斑点。
- 学习阴离子测试:一个碳酸盐起泡而气体使石灰水变乳白;卤化物与硝酸银给氯化物白色、溴化物奶油色、碘化物黄色沉淀;一个硫酸盐与硝酸钡给一个白色沉淀。
- 学习气体测试:氢气给一声尖叫的爆鸣、氧气重新点燃一根发光的木条、二氧化碳使石灰水变乳白、氯气漂白潮湿的石蕊、氨气使潮湿的红色石蕊变蓝。
- 对于阳离子,加氢氧化钠并读沉淀颜色:铜(II)浅蓝、铁(II)绿、铁(III)红棕。
本主题的互动课程
逐步学习,并即时检测练习。