化学实验安全及意外事故的处理

2017-03-23河北省衡水市郑口中学韩彦茹

中学生数理化(高中版.高考数学) 2017年1期

■河北省衡水市郑口中学韩彦茹

化学实验安全及意外事故的处理

■河北省衡水市郑口中学韩彦茹

化学是一门以实验为基础的自然科学,实验的安全性问题是至关重要的。高考化学考试大纲要求考生在化学实验中“了解实验室一般事故的预防和处理方法”,并具有“初步处理实验过程中的有关安全问题的能力”,因此复习备考中必须予以特别重视,强化实验安全意识。

安全意识是未来公民科学素质的组成部分,而化学实验中很可能接触到易燃、易爆和有毒的物质,因此要有高度的安全意识:对有关化学实验应该十分明确,了解实验过程中可能有哪些不安全因素及其防范措施;实验的实验装置和操作方法要规范、正确,以防止事故的发生;一旦意外事故发生,采取得当的处理方法,尽最大可能将事故消灭在萌芽状态。

一、化学实验基本操作中仪器使用的安全事项

1.很多化学实验中都需要加热,用酒精灯给物质加热时不得用酒精灯的内焰和焰心,而应该用外焰。向酒精灯里添加酒精时,不得超过酒精灯容积的,也不得少于容积的。不得用燃着的酒精灯去点燃另一盏酒精灯,严禁向燃着的酒精灯添加酒精;要熄灭酒精灯时不得用嘴去吹。万一酒精灯倒翻,酒精洒在桌面上引起燃烧时,应立即用湿布盖住火焰或撒沙土扑灭。

2.给试管加热时要用试管夹,加热前先把外壁擦干,再使其均匀受热,然后才能局部加热,以防炸裂。给试管加热时,不要把拇指按在短柄上;切不可使试管口对着自己或旁人;液体的体积一般不要超过试管容积的。先加热试管中液体的中上部,再将加热部位慢慢下移,最后加热液体下部,并不断摇动试管,以使管内液体受热均匀,防止局部过热,使液体喷出管外;加热固体时,管口略向下倾斜,铁夹夹在距管口处。用酒精灯的外焰加热,不能使试管底部接触灯芯,以防引起试管破裂。

3.烧杯和烧瓶加热前,均需擦干外壁,并垫上石棉网。用玻璃棒搅拌时,不要触碰杯壁。加热烧瓶时用铁架台固定,液体的量应为容量的;煮沸、蒸馏时要加几粒沸石或碎瓷片。

4.坩埚可放在铁三角架的泥三角上用火焰直接加热,加热时用坩埚钳均匀转动,用坩埚或蒸发皿加热完后,不要直接用手拿回,应用坩埚钳夹取。

5.取用液体药品时,不要把瓶塞正放在桌面上;瓶上的标签应向着手心,不应向下;药品放回原处时标签不应向里。用滴管添加液体时,不要把滴管伸入量筒(试管)或接触筒壁(试管壁)。

以下关于实验器材使用的说法正确的是( )。

A.烧杯、坩埚、试管、锥形瓶都可以用酒精灯直接加热

B.配制硫酸溶液时,可先在量筒中加一定体积的水,再在搅拌下慢慢加入浓硫酸

C.浓硫酸与水、乙醇、硝酸等物质混合时,将浓硫酸沿容器壁缓慢注入其中,并不断用玻璃棒搅拌

D.加热条件下,拟在烧杯中配制某溶液5 0m L,应选择2 5 0m L烧杯

解析：像坩埚、蒸发皿、试管等热膨胀系数小的仪器和容积小的玻璃仪器可直接加热;而烧杯、烧瓶、锥形瓶等容积较大的玻璃仪器则需垫石棉网加热。浓硫酸的密度大于水的密度,两者混合会放出大量热,故配制硫酸溶液时需要在烧杯中,同时不断用玻璃棒搅拌以防止液体飞溅。一般选用烧杯配制溶液,所选烧杯的容积应比所配溶液的体积大一倍为宜。若配制5 0 m L溶液应选用1 0 0m L烧杯。可见,本题的正确答案为C。

二、试剂、药品的保存方法与废物处理

使用危险药品要特别谨慎小心,严守操作规程,遵从老师的指导。不允许在不了解化学药品性质时,将药品任意混合,以免发生意外事故;而固体物质混合时,也须先分别碾碎。仪器中的反应物应倾倒出来后再清洗,实验后的残渣、废液,应倒入指定容器内,有毒物质用剩后不可随意乱扔。有些废液不能互相混合,如过氧化物与有机物,硝酸盐和硫酸,硫化物和酸类等。特别是有毒危险品,应处理后倒入废液缸。

活泼金属钠、钾等不要与水接触或暴露在空气中,应保存在煤油内(或液态烷烃中),取用时要用镊子,在玻片上切,用滤纸吸煤油,剩余部分随即放入煤油中。白磷有剧毒,并能烧伤皮肤,切勿与人体接触;同时白磷在空气中易自燃,应保存在水中,防氧化,宜放置于冷暗处,取用时也要用镊子。

汞易挥发,在人体内积累起来,会引起慢性中毒。若遇汞洒落,必须把它尽可能收集起来,并用硫磺粉盖在洒落的地方,使汞变成硫化汞。

液溴有毒,易挥发,需盛于磨口的细口瓶中,并用水封,瓶盖严密。I2易升华,且具有强烈刺激性气味,应保存在用蜡封好的瓶中,放置低温处。浓盐酸、浓氨水等容易挥发,应密封保存,而浓硝酸、硝酸银见光易分解,应保存在棕色瓶中,贮放在黑暗而且温度低的地方。

强碱溶液、因水解而碱性较强的物质(如碳酸钠、硅酸钠等)或H F等能与玻璃反应的物质在存放时,不能用玻璃塞,只能用橡皮塞。而有强氧化性、能腐蚀橡胶的物质(如硝酸、液溴或溴水等)在存放时,不能用橡皮塞,只能用玻璃塞。

固体烧碱易潮解,应用易于密封的干燥大口瓶保存,瓶口用橡胶塞塞严或用塑料盖盖紧。F e2+盐溶液、H2S O3及其盐溶液、氢硫酸及其盐溶液,因易被空气氧化,不宜长期放置,应现用现配。而卤水、石灰水、银氨溶液、C u(OH)2悬浊液等,也要随配随用,不能长时间放置。

有机溶剂如 C6H6、C6H5—C H3、C H3C H2O H、C H3C H2O C H2C H3等易挥发、易燃,使用时一定要远离火源,用后应用瓶塞塞严,放在阴凉的地方。当因有机溶剂引起着火时,应立即用沙土或湿布扑灭,火势较大时可用灭火器,但不可用水扑救。

取挥发性强和毒性大的药品时,要在通风好的地方进行。取易燃易爆试剂时,要远离火源。

下列盛放试剂的方法正确的是( )。

A.氢氟酸或浓硝酸存放在带橡皮塞的玻璃瓶中

B.汽油或煤油存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中

C.碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口塞的棕色瓶中

D.氯水或硝酸银溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中

解析：氢氟酸腐蚀玻璃,宜用塑料容器保存;浓硝酸具有强氧化性,会氧化腐蚀橡皮塞,应用玻璃塞,而汽油或煤油也会腐蚀橡皮塞,故选项A、B均不正确。碱性溶液与玻璃反应会生成黏性强的硅酸盐,粘住瓶塞,不易打开,故存放氢氧化钙溶液应用软木塞或橡皮塞。氯水或硝酸银见光易反应,应用棕色试剂瓶避光保存。故本题正确选项为D。

探究乙烯与溴的反应中,处理上述实验后烧瓶中废液的正确操作是( )。

A.废液倒入空废液缸中

B.废液倒入下水道

C.废液倒入盛有水的废液缸中

D.先将废液倒入烧杯中,再将其倒入下水道

解析：如上所述,化学实验后的废液,一般应倒入指定容器内。液溴易挥发,且有毒,将其倒入盛有水的废液缸,可减少溴及二溴乙烷挥发。故本题正确答案为C。

在实验室中,下列处理试剂的方法不会导致空气污染的是( )。

A.用稀盐酸洗涤试管中的F e S固体

B.用乙醇浸泡试管中少量的酚醛树脂

C.用浓盐酸洗涤沾在试管壁上的KM n O4固体

D.将F e(N O3)2和稀硫酸同时倒入废液缸

解析：A项中产生剧毒气体硫化氢。C项中产生剧毒气体氯气。D项反应生成一氧化氮。而乙醇可溶解酚醛树脂,故以上方法不会导致空气污染的只是B项。

三、实验装置和操作方法的安全性及常见实验中的事故分析

化学实验必须按照一定的操作方法和规范进行,例如点燃H2、C H4、C2H4、C2H2等可燃气体时,应先检验纯度再点燃。若点燃气体前未验纯,就可能引起爆炸。制取乙烯时,在大试管里倒入酒精和浓硫酸,为防止事故发生,在加热液体制取气体时,应加入碎瓷片以防暴沸,否则加热就会发生酸液喷出。本实验还应注意,用排水取气法收集完气体时,应先把导气管从水槽里拿出来,然后再撤酒精灯。若先撤去酒精灯,水槽中的水将沿导气管倒流入反应器而引起仪器炸裂,溅出浓硫酸,危及人身安全。

易燃、易挥发的溶剂不得在敞口容器中加热,该用水浴加热的不得直接用火加热,加热的玻璃仪器外壁不得有水珠,也不能用厚壁玻璃仪器加热,以免破裂引发火灾。

制备有刺激性的、恶臭的、有毒的气体(如H2S,C l2,C O,S O2等),加热或蒸发盐酸、硝酸、硫酸时,应该在通风橱内进行。

氰化物、砷盐、锑盐、可溶性汞盐、铬的化合物、镉的化合物等都有毒,不得进入口内或接触伤口。

银氨溶液或其废液及生成物若不及时处理,存放时间较长,会析出叠氮化银沉淀(A g N3)。这种沉淀哪怕是用玻璃棒刮擦也会分解而发生猛烈的爆炸。此外配制银氨溶液时氨水不能过量;做银镜实验时必须用水浴加热,不能在火焰上直接加热。

连接玻璃仪器与橡胶管或橡皮塞时,容易因操作不慎造成割伤,故一定要用布包住玻璃仪器。一般是左手拿被插入仪器,右手拿插入仪器,慢慢地顺时针旋转插入(注意要朝一个方向旋转,勿使管口对着掌心),插入前要先蘸些水。

化学实验经常要加热进行,而加热时,因热溶液溅出也容易造成烫伤。要注意:①不用手直接拿取正在加热的仪器,玻璃仪器要等冷却以后再拿取。②热的瓷制仪器要用坩埚钳夹取,热的玻璃或瓷制仪器不能放在桌面上,一防破裂,二防烧坏桌面,正确的做法是放在石棉网上。

常见的需要塞入少量棉花的实验,主要有加热KM n O4制氧气、制乙炔和收集NH3。棉花的作用分别是:防止KM n O4粉末进入导管;防止实验中产生的泡沫涌入导管;防止氨气与空气对流,以缩短收集NH3的时间。

某纯碱试样中含有N a HC O3杂质,某校课外实验小组为测定试样中纯碱的质量分数,用图1所示的装置进行实验。主要实验步骤如下:

图1

①用天平准确称量出干燥大试管的质量为1 4.2g,然后称取2.0g已经研碎的碱样品并放入干燥的试管中。

②用酒精灯缓慢加热,先从试管的底部加热,然后将加热部位逐步前移,至烧杯中的导管口有气泡产生时,仍继续前移加热,使冷凝在试管壁上的水全部变成气体逸出。

③待试管冷却后,在天平上称出试管和碳酸钠的质量。

④加热,再称量,至两次称量误差不超过0.1g为止,此时试管和碳酸钠的质量为1 5.9g。

请填空和回答问题:

(1)停止加热前,要先把导管从烧杯中取出。目的是____。

(2)该试样中纯碱的质量分数的计算式为____。

(3)某同学通过称量反应前后烧杯(含烧杯中的溶液)质量变化求算试样中纯碱的质量分数。该同学求得的结果稍大于(2)所得的结果,其原因是____。

解析：(1)停止加热前,要先把导管从烧杯中取出。目的是防止烧杯中的溶液倒流回灼热的试管底部,使试管炸裂。

(2)N a HC O3加热将分解,2 N a HC O3══2 N a2C O3+H2O+C O2,由上述实验过程可知生成的C O2和H2O的质量为1 4.2g+ 2.0g-1 5.9g=0.3g,根据化学方程式计算得分解的N a HC O3质量为故试样中纯碱的质量分数的计算式为:1-

(3)装置(试管)中还有少量二氧化碳未被吸收,则将出现上述结果。

以下各种尾气吸收装置中(如图2),适合于吸收易溶性气体,而且能够防止倒吸的是( )。

图2

解析：吸收易溶于水的气体,常需安装防倒吸装置。A选项由于使用单孔塞,气体很难进入广口瓶,起不到吸收尾气的作用。B选项虽然导气管直接插入液面以下,即使倒吸,也会停留在球形部分,不会倒吸入反应器。C选项虽然安装了倒置漏斗,但倒置漏斗防止倒吸的原因是液体倒吸入漏斗,使得液面下降,与漏斗断开,进入漏斗中的液体在重力作用下回落到烧杯中,不产生倒吸。但C选项所示装置却起不到防止倒吸的作用。D选项液体倒吸入干燥管的球形部分,不能倒吸入反应装置。故本题正确答案为B、D。

下列有关化学实验的说法中正确的是( )。

A.实验室制备并收集乙烯,实验结束时应先撤导管再熄灭酒精灯

B.甲烷、氨气、氢气都可以用向上排空气法收集。

C.银镜反应、乙醛和新制的C u(OH)2反应、实验室制取乙烯时都必须用水浴加热。

D.石油的分馏、实验室制取乙烯、制取蒸馏水都要用到冷凝装置

解析：制乙烯时,在大试管里倒入酒精和浓硫酸,加入碎瓷片后加热制乙烯,用排水取气收集完毕时,必须注意不得违反操作规程,即应先撤导管再熄灭酒精灯。如果先撤了酒精灯,就会产生倒吸现象,以致仪器炸裂,浓硫酸溅出。甲烷、氨气、氢气密度均小于空气,故都可以用向下排空气法收集。银镜反应需要水浴加热,乙醛和新制的C u(OH)2反应需加热煮沸,实验室制取乙烯需加热到1 7 0℃。石油的分馏、制取蒸馏水需冷凝装置。可见本题正确答案为A。

四、化学实验室的防护及应急措施

用剩下的钠、钾、白磷等易燃物和氧化剂KM n O4、K C l O3、N a2O2等,以及易燃易挥发的有机物不可随便丢弃,防止发生火灾。

当反应器内物质燃烧时,对敞口器皿可用石棉布等盖灭。蒸馏加热时,若因冷凝效果不好,易燃蒸气在冷凝器顶端着火,绝对不可用塞子或其他物件堵住冷凝管口,以防爆炸,应先停止加热,再行扑灭。

绝对禁止品尝任何药品的味道,以防止中毒。闻气体应“招气入鼻”,即用手轻拂气体,把气体扇向鼻孔(少量),而不可把鼻子凑到容器上。

配制F e C l3、S n C l2等易水解的盐溶液时,先溶于少量浓盐酸中,再稀释。而配制和保存F e2+、S n2+等易水解、易被空气氧化的盐溶液时,先把蒸馏水煮沸赶走O2,再溶解,并加入少量的相应金属粉末和相应酸。

实验室内应装有换气设备,并设有通风橱,有毒气产生或有烟雾产生的实验应在通风橱内进行,尾气应用适当试剂吸收,防止污染空气,造成中毒,拆卸有毒气的实验装置时,也应在通风橱内进行。

使用易燃、易爆化学品时,例如氢气、强氧化剂(如氯酸钾),要首先了解它们的性质,在使用过程中更应注意安全。

有机溶剂(如苯、丙酮、乙醚)易燃,使用时要远离火焰。

实验室制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是( )。

①连接好装置,检查气密性

②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出

③在烧瓶中加入二氧化锰粉末

④往分液漏斗中加入浓盐酸,再缓缓滴入烧瓶中

⑤用向上排空气法收集氯气,尾气导入吸收剂中

A.①②③④⑤ B.④③①②⑤

C.①③④②⑤ D.①④③②⑤

解析：制氯气时首先要连接好装置,并检查气密性;然后放入二氧化锰粉末,再将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中,同时缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出;用向上排空气法收集氯气,尾气导入N a OH溶液吸收剂中。故本题正确答案为C。

化学实验中关于尾气的处理可采取不同的方法,如做H2还原C u O的实验,尾气即用点燃的方法除去。

下列对氯气逸出后的防护措施不正确的是( )。

A.向地势较高处转移

B.避开事故现场的顺风方向

C.对中毒人员,先撤离现场,然后吸入少量N a OH溶液进行解毒

D.用蘸有小苏打或苏打溶液的湿毛巾捂住鼻子迅速离开事故现场

解析：氯气在空气中可随风飘荡,同时氯气的密度比空气大,因此氯气逸出后选项A、B的防护措施是正确的。小苏打或苏打可吸收氯气,且反应物对人无毒。故本题不正确的措施应为C。

五、实验室中常见意外事故的处理

浓酸洒在实验台上,先用N a2C O3或N a HC O3中和,再用水冲洗干净;沾在皮肤上,应先用干抹布擦去,用水冲洗,然后用3%～5%碳酸氢钠溶液清洗,最后再用水冲洗;溅在眼睛中,应立即用水冲洗,然后用5%稀N a HC O3溶液或2%醋酸淋洗,再请医生处理。

浓碱洒在实验台上,先用稀醋酸中和,再用水冲洗干净;沾在皮肤上,应先用大量水冲洗,再涂上硼酸溶液;溅在眼睛中,用水洗净后再用硼酸溶液淋洗。注意,无论是酸溅入眼睛还是碱溅入眼睛,切不要用手揉!

除金属钠外的任何药品溅入眼内,都要立即用大量水冲洗。冲洗后,如果眼睛未恢复正常,应马上送医院就医。

发生液溴腐蚀时,要立即擦去,再用苯或甘油洗涤伤处,最后用水冲洗。苯酚腐蚀,先用乙醇洗涤,再用水冲洗。而对于氢氟酸腐蚀,则需先用大量冷水冲洗,再用碳酸氢钠溶液冲洗,然后用甘油氧化镁糊剂涂在纱布上包扎。

干石灰或浓硫酸烧伤时,不得先用水冲洗。因它们遇水反而放出大量的热,会加重伤势。可先用干布(纱布或棉布)擦拭干净后,再用清水冲洗。

烫伤后也切勿用水冲洗,一般烫伤可在伤口上擦烫伤膏或用浓高锰酸钾溶液擦揩至皮肤变为棕色(也可用9 5%的酒精轻涂伤口,不要弄破水泡),再涂上凡士林或烫伤膏。被磷灼伤后可用硝酸银溶液、硫酸铜溶液或高锰酸钾溶液洗涤伤处,然后进行包扎,切勿用水冲洗;被沥青、煤焦油等有机物烫伤后,可用浸透二甲苯的棉花擦洗,再用羊脂涂敷。

若误服毒物,最常用的解毒方法是引起呕吐,给中毒者服催吐剂,如肥皂水、1%硫酸铜溶液、芥末和水或给以面粉和水、鸡蛋白、牛奶、食用油等缓和刺激,随后用手指伸入喉部引起呕吐。如误食重金属盐应立即服用生蛋白或牛奶,但须注意:磷中毒的人不能喝牛奶!

与水能发生剧烈反应的化学药品失火不能用水扑救,如钾、钠、钙粉、镁粉、铝粉、电石、P C l3、P C l5、过氧化钠、过氧化钡、磷化钙等,因其与水反应放出氢气、氧气等将引起更大的火灾。同样地,水在大多数场合下不能用来扑灭有机物的着火,因为一般有机物都比水轻,泼水后,火不但不熄,反而在水面燃烧,火随水流蔓延,扩大燃烧面积。正确的做法是,酒精及其他易燃有机物小面积失火,应迅速用湿抹布、湿衣服扑盖。钠、钾等金属着火,通常用干燥的细沙覆盖,严禁使用某些灭火器如C C l4灭火器,因C C l4和钾、钠等发生剧烈反应,会强烈分解,甚至爆炸!

液溴滴在手上,应立即擦去,再用酒精或苯擦洗。被溴灼伤时,应立即用2%硫代硫酸钠溶液洗至伤处呈白色,然后用甘油加以按摩。而对磷灼伤,可用硫酸铜溶液涂抹伤处。

若被灼热的玻璃烫伤,应在患处涂以正红花油,然后擦一些烫伤软膏。

实验时不慎被玻璃划破手指,引起轻微流血时,可用F e C l3溶液涂抹止血。

遇有下列情况,处理不当的是( )。

A.不小心将少量浓硫酸沾到皮肤上,立即用水冲洗

B.误食重金属盐,立即喝生牛奶或者蛋清

C.金属钠着火,立即用沙子覆盖

D.皮肤上沾有苯酚时,立即用酒精擦洗。

解析：如果皮肤上不慎洒上浓硫酸,不得先用水洗,这是因为浓硫酸遇水会放热。应根据情况迅速用布擦去,再用水冲洗,最后再涂上3%～5%的N a HC O3溶液。沾上其他酸时,先水洗,后涂N a HC O3溶液。金属钠着火,不能使用C C l4灭火器,用沙子覆盖即可。误食重金属盐应立即服用生蛋清或牛奶以解毒。苯酚沾在皮肤上,应用酒精洗涤,若沾在试管中,则用N a OH溶液洗涤。故本题答案为A。