水在中學化學實驗中的妙用

水是生命之源，也是日常生活中最常見的物質，不僅在人類生活、生產中應用廣泛,更是我們中學化學實驗中不可缺少的重要實驗材料。在中學化學實驗室中，使用最多的材料莫過于水了，大部分的化學反應和化學實驗都需要水的參與，很多化學實驗中都要用到水,沒有水的參與，大部分實驗過程沒法進行，實驗現象也沒辦法發生。水在不同的化學實驗中的作用不同，在中學化學實驗中水一般當作溶劑使用,利用水配制出各種溶液,以及清洗儀器。不過水的應用不僅僅局限于此,在化學實驗中，水有著多種巧妙的用途，今歸納如下：

⒈ 作溶劑

水具有良好的溶解性能，除可以參與一些反應外，它還是生產、生活中最常見、重要的溶劑。水的溶解性可用于：

⑴ 配制溶液及稀釋溶液；⑵ 測定固體的溶解度；⑶ 做噴泉實驗。

⒉洗滌劑

水本身并不是一種洗滌劑，但它在洗滌過程中扮演著至關重要的角色，是洗滌過程中不可或缺的一部分，發揮著多種重要作用。水是生產、生活中常用的廉價洗滌劑，清洗實驗儀器和裝置，常常使用水作為洗滌劑。以下是水在洗滌過程中的一些作用：

⑴ 溶劑：水能夠溶解許多物質，包括一些污垢和洗滌劑成分，從而幫助清除污漬。

⑵ 分散劑：水可以幫助分散污垢顆粒，使其更容易被去除。

⑶ 催化劑：在某些洗滌過程中，水可以作為催化劑，促進洗滌劑成分的活性。

⑷ 導熱劑：在熱水洗滌中，水傳遞熱量，幫助提高洗滌效率。

⑸ 滅火劑：雖然這不是洗滌過程中的常規作用，但在緊急情況下，水可以用來滅火，保護洗滌區域的安全。

⑹ 保護劑：水可以作為一種保護劑，防止某些織物在洗滌過程中受到損害。

⑺ 鑒別劑：在化學洗滌過程中，水有時用于鑒別不同的物質。

在常見的“過濾”實驗操作中,針對各種過濾器與容器中的沉淀物需要洗滌,在洗滌時可使用蒸餾水來進行。具體方法是：在過濾器與容器中倒入適量的蒸餾水,直至蒸餾水將沉淀完全淹沒,適當晃動清洗,如此反復操作幾次即可清除沉淀。

例如,硫酸鋇沉淀中的氯化鈉等，可根據二者水溶性的不同，用水進行洗滌 。

⒊ 作介質

水作為一種介質，在不同的領域有著廣泛的應用。以下是水作為介質的一些主要用途：

⑴ 暖氣系統：水作為暖氣和地暖的介質，具有熱容量大、導熱性能好、安全性高、環保性能優和經濟性佳等優勢。相同質量的水和其它物質比較，降低相同的溫度，水放出的熱量多，取暖效果好。這些優勢使得水在地暖系統在未來的地暖系統中繼續發揮其優勢，推動地暖行業的發展。

⑵ 核反應堆：高純水主要用在核工業中，尤其是以水作為冷卻和工作介質的沸水與壓水核反應堆中。因為高純水中氯離子與氧均非常低，不銹鋼在這種環境中腐蝕率極低，所以水冷核反應堆中除核燃料包殼等少量材料外，會大量使用不銹鋼。

⑶ 化學反應：在化學反應中，水可以作為反應介質，尤其是在綠色化學領域。水無毒且是地球上最豐富的自然資源通常被視為一種良性溶劑。使用水作反應介質發展綠色化學技術顯得尤為重要。

如高錳酸鉀是一種強的氧化劑，它可以氧化許多物質，但反應的介質不同，還原產物也不同。高錳酸鉀在酸性、堿性（堿的濃度較大）和中性介質中與亞硫酸鹽作用，分別被還原成Mn2+、MnO42-和Mn02。在這些反應中，水起的是介質作用。

⒋作水封劑

水封在中學化學實驗室中也十分常用，主要用于易變質、易揮發或有毒藥品的保存,防止它們在空氣中揮發出有害物質污染環境。如果這類物質不與水發生反應且密度比水大，則可用水的水封作用來保存，以減少藥品的損失或污染。

例如：白磷、液溴、水銀、二硫化碳等藥物的保存，通常是向藥品中加少量蒸餾水，通過用水覆蓋藥品而隔絕空氣，防止藥品氧化變質或減少揮發。

液溴是一種深紅棕色的單質液體，具有強烈的腐蝕性、揮發性和劇毒,是中學化學實驗中存放較為困難的一種藥劑。在室內溫度下，如若不經過特殊處理,僅用玻璃塞塞緊的細口瓶來存放液溴的話，液溴將會揮發出具有強烈刺激性的煙霧,而利用水進行水封的存放就可以避免安全隱患。

將盛有液溴的磨口細口瓶置于一個大燒杯內，再用一個稍小于前者大燒杯的燒杯倒扣于細口瓶上方，往大燒杯內加水即可完成水封。因為液溴的密度比水大,在水中的溶解度比較小,用水封能夠有效減少揮發,從而避免有害物質的揮發與產生,為師生帶來健康安全的實驗環境。

白磷的燃點極低，極不溶于水，在30度下就可著火，同時白磷還具有劇毒，可以將少量白磷放置在廣口瓶中用冷水保存,借助水的覆蓋使其溫度不超過燃點,并與空氣隔絕,水封作用既避免了白磷煙霧的逸出，又保證了溫度不超過其燃點。從而避免白磷揮發或自燃，有效降低物質的損失，以及安全隱患的發生。

在苯制取的溴苯和硝基苯中，往往在實驗后向產物中加入少量水進行封存，目的是為了減少反應產物的揮發，防止其污染空氣；也可以使產物中殘存的Br2和N02溶解在水中，減小有顏色的雜質對反應產物顏色的干擾。

⒌作水浴劑

在中學化學課程中,不少實驗的反應條件都離不開水浴加熱。一般都把要反應的物質放在試管中，再把試管放在裝有水的燒杯中，再在燒杯中插一根溫度計控制反應溫度。

水浴加熱的優點是受熱均勻，避免了直接加熱造成的加熱過度劇烈與溫度的不可控制，可以平穩地加熱，但加熱溫度最高只能達到100℃。

例如，酚醛樹脂的制備、纖維素的水解需用到100℃的沸水浴；硝基苯的制備(50～60)℃、乙酸乙酯的水解(70～80)℃、蔗糖的水解(70～80℃)、硝酸鉀溶解度的測定(室溫～100)℃、銀鏡反應需用溫水浴加熱。

⒍ 作集氣劑

在氣體的制取實驗中，經常用到的集氣方法有排水法。排水法就用到了水的水集作用。排水集氣法可以收集難溶或不溶于水的氣體，中學階段有02、N2、H2、NO、C2H4、C2H2、CH4。

有些氣體在水中具有一定的溶解度，或多或少都會溶解一部分，可以在水中加入某種物質用以降低這些氣體的溶解度。

如：用排飽和食鹽水法收集氯氣。原因是氯氣雖然溶于水,但是在飽和的食鹽水中溶解度極低,幾乎可忽略不計,從而解決氯氣溶于水的難題,而且制取過程更加安全,制出的氯氣也更加純凈。也可用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集二氧化碳。

⒎ 作水洗劑

在氣體的制取實驗中需要獲得純凈的氣體，而實驗室中制取的氣體中往往混有雜質。對于混合氣體中易溶于水的雜質氣體可用水進行洗氣。在中學化學實驗中水洗較為常見,

主要作用有以下三個，

其一，用水清洗實驗儀器和裝置。

其二，通過水洗的方法去除一些難溶于水氣體中的易溶雜質，實驗室制取的氫氣中常因反應物鹽酸的揮發而使H2中混有HCl氣體雜質。此時，可將這種混合氣體通入裝有水的洗氣瓶，把其中的雜質氣體HCl除掉。

像一氧化氮氣體中的二氧化氮雜質，因二氧化氮可以與水發生化學反應生成和一氧化氮，而一氧化氮那么不溶于水。

其三，用水洗滌沉淀，在常見的過濾實驗操作中，針對各種過濾器與容器中的沉淀物需要洗滌，在洗滌時可使用蒸餾水來進行。

具體方法是：在過濾器與容器中倒入適量的蒸餾水，直至蒸餾水將沉淀完全淹沒，適當晃動清洗，如此反復操作幾次即可去除沉淀。

⒏ 作鑒別劑

在中學化學實驗中，可以將水巧妙用來鑒別化學物質，針對化學物質在水中的密度或溶解度的不同進行鑒別。

水可以做鑒別劑來區別一些溶解度不同或者密度不同的物質，如：苯、乙醇、溴乙烷三瓶未有標簽的無色液體，可以通過溶于水后的不同表現來區分。苯的密度小于水，浮于水上；乙醇極易溶于水：溴乙烷密度比水大，沉于水下。如此一來，三者即可區分。

同時,可結合化學物質的溶解性和溶解過程中的熱量變化進行鑒別。比如,使用水可鑒別碳酸鈣、氯化鈉、硝酸銨和氫氧化鈉這四種物質,其中氫氧化鈉溶于水時會放熱,水溫升高；硝酸銨溶于水時需吸熱,水溫降低；氯化鈉溶于水時對溫度無影響；碳酸鈣則不溶于水。

還有一些物質可由其溶于水后的溶液顏色判斷和鑒別，比如，硫酸銅溶液、氯化銅溶液為藍色；硫酸亞鐵溶液、氯化亞鐵溶液為淺綠色；硫酸鐵溶液、氯化鐵溶液為黃色；石蕊試劑為紫色；高錳酸鉀溶液為紫紅色。

⒐作冷凝（或冷卻）劑

在化學實驗中，水可以當作冷卻劑使用,我們經常將氣體通過冷凝管，利用水的水冷作用降低溫度，來冷凝氣體，以此降低溫度將氣體凝結。在分餾、蒸餾,以及有物質揮發與長時間加熱的化學實驗中,揮發物和餾出物應當冷卻,這就需要在冷凝管中注入水,通過水的流動來冷卻。

對那些受熱易氣化，沸點低于100℃，常溫下為液態的物質常用水冷卻其蒸氣。如石油的分餾實驗，需要用水冷卻餾出物或揮發物，這種冷卻往往是通過冷凝管中流動著的水來實現的。有時為冷卻實驗體系，也常用水作冷卻劑，如結晶實驗，蒸餾乙醇制備無水乙醇和乙醇的沸點測定實驗等。

作量體積劑

氣體的量取可利用水來測量產生的難溶于水的氣體的體積。許多產物是氣體的實驗，要想測定反應物的量，我們可以從氣體的體積入手、列三段式換算就可以求出反應物含量。直接測定氣體體積非常困難，我們一般采用量氣裝置，通過測定排出的水的體積確定產生或者消失氣體的體積。

作檢漏劑

進行反應物或者生成物中有氣體的實驗時，在實驗裝置連接完畢后，必須要檢查裝置是否漏氣。在裝置的氣密性檢查中，也常用水來檢驗氣體發生裝置的氣密性。這種氣密性的檢驗就是利用裝置體系內壓強與大氣壓所存在的壓力差來實現的，這種壓力差通過導管使導管內流動著的水形成一段水柱（水柱的存在就證明了裝置體系內外存在壓力差）。

比如在用高錳酸鉀鉀分解生成氧氣的實驗中，我們可以通過微熱法檢驗實驗裝置的氣密性。具體檢測步驟為：以手握住密閉的試管，將導氣管的出口置于水中，看是否有氣泡從導氣管出口處冒出；同時，松開手后，有少量水被吸入導氣管中，同時滿足這兩個條件，可證明該實驗裝置氣密性良好。

對那些需要控制液體反應物體積的定量實驗或者是使用有活塞（或開關）結構的儀器和裝置，為了減少實驗誤差，實驗前必須用水檢驗所用儀器（如容量瓶、酸式滴定管等）是否漏液。

⒓ 作檢測劑

除了可用水作洗氣劑，除去混合氣體中易溶于水的氣體物質外，同時也可利通過觀察氣泡逸出的速率來檢測氣體通入的速率。

⒔ 作儲存劑

對那些水溶性不大或不溶于水的氣體可通過氣壓原理控制水進、出儲氣裝置，從而實現氣體從制氣裝置流進、流出儲氣裝置的目的。實驗室中儲氣裝置的使用原理：甲瓶內充滿溶液，當氣體通入甲瓶時將溶液壓入乙瓶，關閉活塞,便可將氣體保存起來。使用的時候，打開活塞，乙瓶中的溶液回落到甲瓶中，將氣體趕出。

若氣體能溶于水，可在集氣瓶內水面上加一層有機溶劑，如苯、四氯化碳或油。

⒕ 作檢驗劑

相似相溶原理指出，極性分子易溶于極性溶劑中，非極性（或弱極性）分子易溶于非極性（或弱極性）溶劑中。據此原理，可用水（極性分子）為溶劑來檢驗其他溶劑分子的極性。同理，也可用水檢驗氣體的極性。

檢驗分液實驗中哪層是水層,哪層是油層（有機層）時可用水來檢驗,即取少量上層或下層液體與水混合,若溶液分層說明所取液體是油層（有機層）,反之為水層。

⒖ 作分離劑

通常情況下，不溶于水的液態物質其密度有的大于水，有的小于水，其混合物可用水進行分離。如把制取硝基苯的液體倒入水中,液體分為3層。上層是苯,中間是溶有硝酸和硫酸的水層，底層為硝基苯，用分液漏斗進行分液可得到不同的物質。

⒗ 作吸收劑

對于水溶性較大的有害氣體，在化學實驗中可以用水作為其尾氣吸收劑。如實驗室制取氨氣、氯化氫時可以將尾氣通入水中。為防止倒吸，通常不能將導管直接插入液面下方。

⒘ 作粘附劑

在過濾實驗中，用水潤濕濾紙，使濾紙緊貼漏斗，以趕走濾紙與漏斗間的氣泡，在NH4Cl與Ba(OH)2?8H20反應的實驗中，把燒杯放在用水濕潤過的玻璃片上面，由于反應吸熱使水結冰，從而使燒杯與玻璃片粘附在一起。

⒙ 作連接劑

在化學實驗中連接玻璃管和乳膠管（或橡皮管、橡膠塞等）時，由于干的玻璃管與乳膠管間的摩擦力較大，不易將乳膠管套到玻璃管上。因此，在進行這一操作時，可以先將玻璃管在水里蘸一下使玻璃管潤濕，再稍用力就很容易把乳膠管套上。

水在中學化學實驗中竟有如此之多的妙用，它不僅是實驗中不可或缺的試劑，也是實驗安全的重要保障。我們在日常的實驗和實踐中不可輕易忽視了水的作用。通過合理利用水的特性，可以有效地進行實驗操作、提高實驗效率，并確保實驗過程的安全性。