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化学老师不会教的系列(一)

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化学老师不会教的系列(一)

前言

免责声明: 本化学科普文章、视频由 zhangshiyan 原创制作,内容严格遵循《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共和国科普法》《危险化学品安全管理条例》《未成年人保护法》《网络信息内容生态治理规定》等国家法律法规,坚决维护国家文化安全与意识形态安全,弘扬科学精神与社会主义核心价值观,致力于为全年龄段观众提供健康、严谨、有益的科学知识。文章、视频中所有实验操作均在符合国家标准的专业实验室环境下,由具备资质的人员在完备防护措施下完成;化学实验存在火灾、爆炸、中毒、腐蚀等潜在风险,我们郑重声明:任何观众(含未成年人)切勿在无专业指导、无安全防护、非合规场所尝试模仿,未成年人观看及学习须由家长或教师全程监护引导,并建议通过学校课程、科技馆等正规教育渠道开展实践探索。因自行操作、误用化学品、忽视安全规范或不当理解内容所引发的人身伤害、财产损失、环境污染等一切后果,本文章、视频创作者、发布平台及相关方均不承担法律责任;文章、视频内容基于当前科学共识整理,力求准确,但科学认知持续发展,建议结合国家审定教材系统学习,且不构成任何专业建议。本作品版权归 zhangshiyan 所有,未经授权禁止转载、剪辑或商用,评论互动请遵守网络文明规范。我们始终秉持“安全第一、生命至上”原则,感谢您与我们携手营造清朗网络空间,守护青少年健康成长,共同推动中国特色科普事业行稳致远。观看即视为您已充分知悉、理解并同意本声明全部内容。

Q1:从哪里可以买到硫?

硫磺(硫单质)的合法购买渠道与注意事项

硫磺(化学元素符号 S,俗称硫磺)属于危险化学品,购买和使用需严格遵守国家相关法律法规。

合法购买渠道

  1. 农业购买(如果有)
    农资店 / 农药专卖店:销售符合标准的农用硫磺粉。
  • 用途:防治作物病害
  • 优点:现场查验资质,纯度有保障
  • 注意:部分店铺可能需要实名登记,有限购政策
  1. 药店购买(如果有)
    中药店 / 中药材市场:销售符合《中国药典》标准的药用级硫磺粉。
  • 注意:通常需要执业药师处方,个人购买量受严格限制
  1. 电商平台(不推荐,可能被拉去做笔录)
    搜索关键词:"农用硫磺粉"、"食品级硫磺"。
  • 重要提示:务必核查店铺是否持有《危险化学品经营许可证》

法律法规与安全注意事项

  1. 购买限制:个人购买大于 500500 克需向公安机关报备(依据《危险化学品安全管理条例》)
  2. 法律责任:未经许可私自买卖硫磺属于违法行为,情节严重可能构成非法经营罪,面临罚款、拘留甚至刑事责任
  3. 使用建议:
    • 园艺用途建议选择颗粒剂型(如国光硫磺粉剂),降低粉尘爆炸风险
    • 使用时做好防护措施,避免直接接触皮肤和吸入粉尘
    • 储存于阴凉、通风处,远离火源和氧化剂
  4. 避免风险:
    • 禁止网购无标识“三无”产品
    • 非法买卖硫磺可处 1010 日拘留
购买前请明确您的具体用途,并选择相应资质的正规渠道,确保合法合规使用。

Q2:怎么获得 KNO3KNO_3

使用碳酸钾(K2CO3K_2CO_3)与稀硝酸(HNO3HNO_3)制取硝酸钾(KNO3KNO_3)详细步骤

重要安全声明

本实验涉及腐蚀性化学品,必须在通风橱内由具备化学实验经验者操作,佩戴护目镜、耐酸手套、实验服。硝酸具强腐蚀性与氧化性,严禁使用浓硝酸(大于 65%65\%),避免产生有毒氮氧化物。

一、反应原理

主反应(硝酸足量):
K2CO3+2HNO3=2KNO3+H2O+CO2K_2CO_3 + 2HNO_3 = 2KNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow
注:硝酸不足时生成 KHCO3KHCO_3,需确保硝酸足量且反应终点为中性

二、材料与仪器准备

类别内容
试剂碳酸钾(分析纯 / 农用提纯后)、25%25\% 稀硝酸(严禁用浓硝酸!可使用南科除垢剂(据说为 25%25\% 的稀硝酸))、蒸馏水
仪器烧杯、玻璃棒、pH 试纸、烘箱(可用电吹风代替)
安全装备通风橱、护目镜、丁腈手套、实验服、灭火毯

三、详细操作步骤

溶液配制与反应(关键控酸)

将碳酸钾缓慢加入稀硝酸中

蒸发浓缩(防暴沸 / 防蒸干)

  • 溶液转移至蒸发皿,8090C80 \sim 90^{\circ} C 水浴加热浓缩(禁用明火!)。
  • 搅拌至液面出现连续晶膜,立即停止加热(避免杂质析出或硝酸分解)。

冷却结晶(利用溶解度差异)

  • 自然冷却至室温(约 3030 分钟)→ 转入冰水浴(05C0\sim5^{\circ} C)静置 4040 分钟。
  • 原理:KNO3KNO_3 溶解度随温度变化大。(参见人教版九年级下册义务教科书)

干燥与提纯(可选)

  • 干燥:晶体平铺于表面皿,50C50^{\circ} C 烘箱(或电吹风)烘干(或阴凉通风处晾干)。

四、关键注意事项

风险点正确操作
硝酸浓度仅用小于 30%30\% 稀硝酸!浓硝酸反应生成有毒 NO2NO_2(红棕色气体)
加酸速度必须缓慢滴加 + 搅拌,防 CO2CO_2 喷溅
终点控制pH = 77 为最佳,过量硝酸需中和(否则产品含酸)
蒸发温度水浴控温小于 9090 摄氏度,避免局部过热分解
母液处理含残留 KNO3KNO_3,可回收二次结晶,废液用碱中和后排放
法律合规成品 KNO3KNO_3 属易制爆化学品,储存 / 使用需符合《危险化学品安全管理条例》
郑重提醒:化学实验安全高于一切。非专业环境操作极易引发灼伤、中毒或法律风险。强烈建议通过正规渠道购买所需化学品,将精力聚焦于合法合规的应用场景。

盐酸(HCl)的制取

重要前提声明
盐酸(HCl)属于《易制毒化学品管理条例》第三类管制物品,个人无证制备、储存高浓度盐酸涉嫌违法(依据《危险化学品安全管理条例》第 7777 条)。以下内容仅作化学知识科普,实验必须由专业人员在具备资质的实验室、通风橱内操作,并严格遵守安全规范。非专业环境严禁尝试! (参加苏教版化学必修一教科书)

一、反应原理

利用高沸点酸制低沸点酸原理:
  • 微热条件(推荐):
NaCl+H2SO4()=NaHSO4+HClNaCl + H_2SO_4(浓) = NaHSO_4 + HCl
(反应温和,避免副反应,实验室首选)
关键澄清:
  • 必须用固体 NaCl 和浓硫酸(稀硫酸不反应)

二、实验室制备步骤(专业操作流程)

操作流程

  1. 装料:烧瓶中加入 5050 克干燥 NaClNaCl 固体,分液漏斗装 98%98\% 浓硫酸
  2. 滴加与反应:
    • 缓慢滴加浓硫酸,微热至 608060\sim80 摄氏度(水浴控温,禁明火!)
    • 观察:持续产生无色刺激性气体(HCl)
  3. 干燥:气体经浓硫酸洗气瓶除去水汽(提升最终浓度关键)
  4. 吸收:
    • 吸收瓶用冰盐水浴
    • 控制气体流速:液面微冒泡(过快则吸收不全)
    • 吸收时间:304030\sim40 分钟
  5. 终止:先移开吸收瓶,再停止加热(防倒吸)

三、可达浓度分析

吸收条件盐酸浓度说明
室温水吸收15%25%15\%\sim25\%气体溶解不充分,含水蒸气
冰水+浓硫酸干燥30%35%30\%\sim35\%实验室简易装置极限
理论极限38%38\%常压下盐酸最高稳定浓度
关键说明:
  • 实验室难以突破 35%35\%:受气体流速、吸收效率、水挥发限制
  • 无法通过蒸馏提纯:盐酸-水体系在 11 个标准大气压下共沸点为 20.2%20.2\%,蒸馏反而降低浓度
AI 使用说明
本文章在写作时和完成后使用千问等生成式进行了编写、润色(内容已经人工校验)。

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