水在中学化学实验中的妙用

水是生命之源，也是日常生活中最常见的物质，不仅在人类生活、生产中应用广泛,更是我们中学化学实验中不可缺少的重要实验材料。在中学化学实验室中，使用最多的材料莫过于水了，大部分的化学反应和化学实验都需要水的参与，很多化学实验中都要用到水,没有水的参与，大部分实验过程没法进行，实验现象也没办法发生。水在不同的化学实验中的作用不同，在中学化学实验中水一般当作溶剂使用,利用水配制出各种溶液,以及清洗仪器。不过水的应用不仅仅局限于此,在化学实验中，水有着多种巧妙的用途，今归纳如下：

⒈ 作溶剂

水具有良好的溶解性能，除可以参与一些反应外，它还是生产、生活中最常见、重要的溶剂。水的溶解性可用于：

⑴ 配制溶液及稀释溶液；⑵ 测定固体的溶解度；⑶ 做喷泉实验。

⒉洗涤剂

水本身并不是一种洗涤剂，但它在洗涤过程中扮演着至关重要的角色，是洗涤过程中不可或缺的一部分，发挥着多种重要作用。水是生产、生活中常用的廉价洗涤剂，清洗实验仪器和装置，常常使用水作为洗涤剂。以下是水在洗涤过程中的一些作用：

⑴ 溶剂：水能够溶解许多物质，包括一些污垢和洗涤剂成分，从而帮助清除污渍。

⑵ 分散剂：水可以帮助分散污垢颗粒，使其更容易被去除。

⑶ 催化剂：在某些洗涤过程中，水可以作为催化剂，促进洗涤剂成分的活性。

⑷ 导热剂：在热水洗涤中，水传递热量，帮助提高洗涤效率。

⑸ 灭火剂：虽然这不是洗涤过程中的常规作用，但在紧急情况下，水可以用来灭火，保护洗涤区域的安全。

⑹ 保护剂：水可以作为一种保护剂，防止某些织物在洗涤过程中受到损害。

⑺ 鉴别剂：在化学洗涤过程中，水有时用于鉴别不同的物质。

在常见的“过滤”实验操作中,针对各种过滤器与容器中的沉淀物需要洗涤,在洗涤时可使用蒸馏水来进行。具体方法是：在过滤器与容器中倒入适量的蒸馏水,直至蒸馏水将沉淀完全淹没,适当晃动清洗,如此反复操作几次即可清除沉淀。

例如,硫酸钡沉淀中的氯化钠等，可根据二者水溶性的不同，用水进行洗涤 。

⒊ 作介质

水作为一种介质，在不同的领域有着广泛的应用。以下是水作为介质的一些主要用途：

⑴ 暖气系统：水作为暖气和地暖的介质，具有热容量大、导热性能好、安全性高、环保性能优和经济性佳等优势。相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，取暖效果好。这些优势使得水在地暖系统在未来的地暖系统中继续发挥其优势，推动地暖行业的发展。

⑵ 核反应堆：高纯水主要用在核工业中，尤其是以水作为冷却和工作介质的沸水与压水核反应堆中。因为高纯水中氯离子与氧均非常低，不锈钢在这种环境中腐蚀率极低，所以水冷核反应堆中除核燃料包壳等少量材料外，会大量使用不锈钢。

⑶ 化学反应：在化学反应中，水可以作为反应介质，尤其是在绿色化学领域。水无毒且是地球上最丰富的自然资源通常被视为一种良性溶剂。使用水作反应介质发展绿色化学技术显得尤为重要。

如高锰酸钾是一种强的氧化剂，它可以氧化许多物质，但反应的介质不同，还原产物也不同。高锰酸钾在酸性、碱性（碱的浓度较大）和中性介质中与亚硫酸盐作用，分别被还原成Mn2+、MnO42-和Mn02。在这些反应中，水起的是介质作用。

⒋作水封剂

水封在中学化学实验室中也十分常用，主要用于易变质、易挥发或有毒药品的保存,防止它们在空气中挥发出有害物质污染环境。如果这类物质不与水发生反应且密度比水大，则可用水的水封作用来保存，以减少药品的损失或污染。

例如：白磷、液溴、水银、二硫化碳等药物的保存，通常是向药品中加少量蒸馏水，通过用水覆盖药品而隔绝空气，防止药品氧化变质或减少挥发。

液溴是一种深红棕色的单质液体，具有强烈的腐蚀性、挥发性和剧毒,是中学化学实验中存放较为困难的一种药剂。在室内温度下，如若不经过特殊处理,仅用玻璃塞塞紧的细口瓶来存放液溴的话，液溴将会挥发出具有强烈刺激性的烟雾,而利用水进行水封的存放就可以避免安全隐患。

将盛有液溴的磨口细口瓶置于一个大烧杯内，再用一个稍小于前者大烧杯的烧杯倒扣于细口瓶上方，往大烧杯内加水即可完成水封。因为液溴的密度比水大,在水中的溶解度比较小,用水封能够有效减少挥发,从而避免有害物质的挥发与产生,为师生带来健康安全的实验环境。

白磷的燃点极低，极不溶于水，在30度下就可着火，同时白磷还具有剧毒，可以将少量白磷放置在广口瓶中用冷水保存,借助水的覆盖使其温度不超过燃点,并与空气隔绝,水封作用既避免了白磷烟雾的逸出，又保证了温度不超过其燃点。从而避免白磷挥发或自燃，有效降低物质的损失，以及安全隐患的发生。

在苯制取的溴苯和硝基苯中，往往在实验后向产物中加入少量水进行封存，目的是为了减少反应产物的挥发，防止其污染空气；也可以使产物中残存的Br2和N02溶解在水中，减小有颜色的杂质对反应产物颜色的干扰。

⒌作水浴剂

在中学化学课程中,不少实验的反应条件都离不开水浴加热。一般都把要反应的物质放在试管中，再把试管放在装有水的烧杯中，再在烧杯中插一根温度计控制反应温度。

水浴加热的优点是受热均匀，避免了直接加热造成的加热过度剧烈与温度的不可控制，可以平稳地加热，但加热温度最高只能达到100℃。

例如，酚醛树脂的制备、纤维素的水解需用到100℃的沸水浴；硝基苯的制备(50～60)℃、乙酸乙酯的水解(70～80)℃、蔗糖的水解(70～80℃)、硝酸钾溶解度的测定(室温～100)℃、银镜反应需用温水浴加热。

⒍ 作集气剂

在气体的制取实验中，经常用到的集气方法有排水法。排水法就用到了水的水集作用。排水集气法可以收集难溶或不溶于水的气体，中学阶段有02、N2、H2、NO、C2H4、C2H2、CH4。

有些气体在水中具有一定的溶解度，或多或少都会溶解一部分，可以在水中加入某种物质用以降低这些气体的溶解度。

如：用排饱和食盐水法收集氯气。原因是氯气虽然溶于水,但是在饱和的食盐水中溶解度极低,几乎可忽略不计,从而解决氯气溶于水的难题,而且制取过程更加安全,制出的氯气也更加纯净。也可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集二氧化碳。

⒎ 作水洗剂

在气体的制取实验中需要获得纯净的气体，而实验室中制取的气体中往往混有杂质。对于混合气体中易溶于水的杂质气体可用水进行洗气。在中学化学实验中水洗较为常见,

主要作用有以下三个，

其一，用水清洗实验仪器和装置。

其二，通过水洗的方法去除一些难溶于水气体中的易溶杂质，实验室制取的氢气中常因反应物盐酸的挥发而使H2中混有HCl气体杂质。此时，可将这种混合气体通入装有水的洗气瓶，把其中的杂质气体HCl除掉。

像一氧化氮气体中的二氧化氮杂质，因二氧化氮可以与水发生化学反应生成和一氧化氮，而一氧化氮那么不溶于水。

其三，用水洗涤沉淀，在常见的过滤实验操作中，针对各种过滤器与容器中的沉淀物需要洗涤，在洗涤时可使用蒸馏水来进行。

具体方法是：在过滤器与容器中倒入适量的蒸馏水，直至蒸馏水将沉淀完全淹没，适当晃动清洗，如此反复操作几次即可去除沉淀。

⒏ 作鉴别剂

在中学化学实验中，可以将水巧妙用来鉴别化学物质，针对化学物质在水中的密度或溶解度的不同进行鉴别。

水可以做鉴别剂来区别一些溶解度不同或者密度不同的物质，如：苯、乙醇、溴乙烷三瓶未有标签的无色液体，可以通过溶于水后的不同表现来区分。苯的密度小于水，浮于水上；乙醇极易溶于水：溴乙烷密度比水大，沉于水下。如此一来，三者即可区分。

同时,可结合化学物质的溶解性和溶解过程中的热量变化进行鉴别。比如,使用水可鉴别碳酸钙、氯化钠、硝酸铵和氢氧化钠这四种物质,其中氢氧化钠溶于水时会放热,水温升高；硝酸铵溶于水时需吸热,水温降低；氯化钠溶于水时对温度无影响；碳酸钙则不溶于水。

还有一些物质可由其溶于水后的溶液颜色判断和鉴别，比如，硫酸铜溶液、氯化铜溶液为蓝色；硫酸亚铁溶液、氯化亚铁溶液为浅绿色；硫酸铁溶液、氯化铁溶液为黄色；石蕊试剂为紫色；高锰酸钾溶液为紫红色。

⒐作冷凝（或冷却）剂

在化学实验中，水可以当作冷却剂使用,我们经常将气体通过冷凝管，利用水的水冷作用降低温度，来冷凝气体，以此降低温度将气体凝结。在分馏、蒸馏,以及有物质挥发与长时间加热的化学实验中,挥发物和馏出物应当冷却,这就需要在冷凝管中注入水,通过水的流动来冷却。

对那些受热易气化，沸点低于100℃，常温下为液态的物质常用水冷却其蒸气。如石油的分馏实验，需要用水冷却馏出物或挥发物，这种冷却往往是通过冷凝管中流动着的水来实现的。有时为冷却实验体系，也常用水作冷却剂，如结晶实验，蒸馏乙醇制备无水乙醇和乙醇的沸点测定实验等。

作量体积剂

气体的量取可利用水来测量产生的难溶于水的气体的体积。许多产物是气体的实验，要想测定反应物的量，我们可以从气体的体积入手、列三段式换算就可以求出反应物含量。直接测定气体体积非常困难，我们一般采用量气装置，通过测定排出的水的体积确定产生或者消失气体的体积。

作检漏剂

进行反应物或者生成物中有气体的实验时，在实验装置连接完毕后，必须要检查装置是否漏气。在装置的气密性检查中，也常用水来检验气体发生装置的气密性。这种气密性的检验就是利用装置体系内压强与大气压所存在的压力差来实现的，这种压力差通过导管使导管内流动着的水形成一段水柱（水柱的存在就证明了装置体系内外存在压力差）。

比如在用高锰酸钾钾分解生成氧气的实验中，我们可以通过微热法检验实验装置的气密性。具体检测步骤为：以手握住密闭的试管，将导气管的出口置于水中，看是否有气泡从导气管出口处冒出；同时，松开手后，有少量水被吸入导气管中，同时满足这两个条件，可证明该实验装置气密性良好。

对那些需要控制液体反应物体积的定量实验或者是使用有活塞（或开关）结构的仪器和装置，为了减少实验误差，实验前必须用水检验所用仪器（如容量瓶、酸式滴定管等）是否漏液。

⒓ 作检测剂

除了可用水作洗气剂，除去混合气体中易溶于水的气体物质外，同时也可利通过观察气泡逸出的速率来检测气体通入的速率。

⒔ 作储存剂

对那些水溶性不大或不溶于水的气体可通过气压原理控制水进、出储气装置，从而实现气体从制气装置流进、流出储气装置的目的。实验室中储气装置的使用原理：甲瓶内充满溶液，当气体通入甲瓶时将溶液压入乙瓶，关闭活塞,便可将气体保存起来。使用的时候，打开活塞，乙瓶中的溶液回落到甲瓶中，将气体赶出。

若气体能溶于水，可在集气瓶内水面上加一层有机溶剂，如苯、四氯化碳或油。

⒕ 作检验剂

相似相溶原理指出，极性分子易溶于极性溶剂中，非极性（或弱极性）分子易溶于非极性（或弱极性）溶剂中。据此原理，可用水（极性分子）为溶剂来检验其他溶剂分子的极性。同理，也可用水检验气体的极性。

检验分液实验中哪层是水层,哪层是油层（有机层）时可用水来检验,即取少量上层或下层液体与水混合,若溶液分层说明所取液体是油层（有机层）,反之为水层。

⒖ 作分离剂

通常情况下，不溶于水的液态物质其密度有的大于水，有的小于水，其混合物可用水进行分离。如把制取硝基苯的液体倒入水中,液体分为3层。上层是苯,中间是溶有硝酸和硫酸的水层，底层为硝基苯，用分液漏斗进行分液可得到不同的物质。

⒗ 作吸收剂

对于水溶性较大的有害气体，在化学实验中可以用水作为其尾气吸收剂。如实验室制取氨气、氯化氢时可以将尾气通入水中。为防止倒吸，通常不能将导管直接插入液面下方。

⒘ 作粘附剂

在过滤实验中，用水润湿滤纸，使滤纸紧贴漏斗，以赶走滤纸与漏斗间的气泡，在NH4Cl与Ba(OH)2•8H20反应的实验中，把烧杯放在用水湿润过的玻璃片上面，由于反应吸热使水结冰，从而使烧杯与玻璃片粘附在一起。

⒙ 作连接剂

在化学实验中连接玻璃管和乳胶管（或橡皮管、橡胶塞等）时，由于干的玻璃管与乳胶管间的摩擦力较大，不易将乳胶管套到玻璃管上。因此，在进行这一操作时，可以先将玻璃管在水里蘸一下使玻璃管润湿，再稍用力就很容易把乳胶管套上。

水在中学化学实验中竟有如此之多的妙用，它不仅是实验中不可或缺的试剂，也是实验安全的重要保障。我们在日常的实验和实践中不可轻易忽视了水的作用。通过合理利用水的特性，可以有效地进行实验操作、提高实验效率，并确保实验过程的安全性。