程秀蘭+?おお?

1作溶劑

水具有良好的溶解性能，這是基于水分子的2種特性：①水分子具有其他分子不具備的高度配位能力，即它以同樣的方式對電子對接受體（陽離子，路易斯酸）及電子對給予體（陰離子，路易斯堿）具有配位能力。在第一種情況下，水分子的陰性氧原子是電子對給予體；第二種情況下，水分子的陽性氫原子是電子對接受體。因此，在溶解過程中，釋放出高的水合作用能，它能補(bǔ)償許多物質(zhì)的晶格能（固體時）或汽化能（液體時）。②根據(jù)水分子的偶極矩，水在所有溶劑中具有最高的介電常數(shù)（ε=81），因此水中所有離子間的吸引力是真空中的1/80。

水的溶解性可用于：①配制溶液及稀釋溶液；②測定固體的溶解度；③做噴泉實(shí)驗(yàn)。

2作反應(yīng)試劑

2.1作氧化劑

活潑金屬鈉與水的反應(yīng)、電解飽和食鹽水、金屬鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)等，在這些反應(yīng)中水作為氧化劑，起還原作用。

2.2作還原劑

在氟氣與水的反應(yīng)中水作為還原劑，起氧化作用。

2.3既作氧化劑又作還原劑

在電解水的反應(yīng)中，水既作為氧化劑又作為還原劑，故水既起還原作用又起氧化作用。

2.4既不作氧化劑又不作還原劑

過氧化鈉與水的反應(yīng)、強(qiáng)酸弱堿鹽的水解、強(qiáng)堿弱酸鹽的水解、弱酸弱堿鹽的水解、酯類水解、蛋白質(zhì)水解、糖類水解、鹵代烴在堿性水溶液中的水解等，在這些反應(yīng)中水既不作為氧化劑又不作為還原劑。

3作催化劑

有些物質(zhì)在干燥條件下不易發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)混有少量的水蒸氣后反應(yīng)極易進(jìn)行。例如，硫化氫與二氧化硫的反應(yīng)、過氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)、“滴水生煙”實(shí)驗(yàn)等。在以上反應(yīng)中，水是催化劑，加快了反應(yīng)速率。

4介質(zhì)作用

高錳酸鉀是一種強(qiáng)的氧化劑，它可以氧化許多物質(zhì)，但反應(yīng)的介質(zhì)不同，還原產(chǎn)物也不同。高錳酸鉀在酸性、堿性（堿的濃度較大）和中性介質(zhì)中與亞硫酸鹽作用，分別被還原成Mn2+、MnO42-和MnO2。在這些反應(yīng)中，水起的是介質(zhì)作用。

5作配位體

在“硫酸四氨合銅（Ⅱ）的制備和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，稱取一定量的硫酸銅晶體，用水溶解，并逐滴加入濃氨水，開始生成淺藍(lán)色堿式硫酸銅沉淀[Cu2（OH）2SO4]。滴加濃氨水，攪拌至沉淀全部溶解，變?yōu)樯钏{(lán)色溶液。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

Cu2SO4+4NH3+H2O=Cu2（NH3）4SO4·H2O。在Cu2（NH3）4SO4·H2O中，水在其中起配位作用。

6排水集氣

在氣體的制取實(shí)驗(yàn)中，對那些

難溶于水

（即極性小或非極性）的氣體分子

（如氧氣、氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸?、乙炔等），往往是采用排水集氣法收集（如圖1所示）。若氣體在水中有一定的溶解度，則可在水中加入相應(yīng)的鹽形成飽和溶液來降低其溶解度，如用排飽和食鹽水的方法收集氯氣、用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集二氧化碳。需要特別注意的是，當(dāng)固體與固體混合加熱制取氣體時，用排水法收集完氣體后，要先撤導(dǎo)管后撤酒精燈，以免因水倒吸而引起試管炸裂。

7作洗氣劑

在氣體的制取實(shí)驗(yàn)中需

要獲得純凈的氣體，而實(shí)驗(yàn)室中制取的目標(biāo)氣體中往往混有雜質(zhì)。對于混合氣體中易溶于水的雜質(zhì)氣體可用水進(jìn)行洗氣。例如，實(shí)驗(yàn)室制取的H2中常因反應(yīng)物鹽酸的揮發(fā)而使H2中混有HCl氣體雜質(zhì)。此時，可將這種混合氣體通入裝有水的洗氣瓶（如圖2所示），把其中的雜質(zhì)氣體HCl除掉。

8檢測氣體通入的速率

[BFQ][JP+1]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(zhì)外，同時也可利用圖2中的裝置，通過觀察氣泡逸出的速率來檢測氣體通入的速率。[BF][JP]

9排水量氣

氣體的量取是某些定量實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵性操作。可利用水來測量產(chǎn)生的難溶于水的氣體的體積。這種量取氣體的裝置有2種：一是可利用量筒排水法收集氣體，直接在量筒中讀出氣體的體積（如圖3所示）；二是利用量筒收集排出的水，此時水的體積即為該溫度、壓強(qiáng)下所產(chǎn)生的氣體體積（如圖4所示）。讀取液體體積時要注意以下2點(diǎn)：①調(diào)節(jié)容器，使容器、量筒內(nèi)的液面相平；②視線要與液面的凹面最低點(diǎn)相切。若氣體能溶于水，可在集氣瓶內(nèi)水面上加一層有機(jī)溶劑，如苯、四氯化碳或油等。

10儲存氣體

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(jìn)出儲氣裝置，從而實(shí)現(xiàn)氣體從制氣裝置流進(jìn)儲氣裝置，并從儲氣裝置中流出的目的。這是實(shí)驗(yàn)室中儲氣裝置的使用原理。如圖5（a）所示，甲瓶內(nèi)充滿溶液，當(dāng)氣體通入甲瓶時將溶液壓入乙瓶，關(guān)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。圖5（b）也是常見的氣體儲氣裝置。若氣體能溶于水，可在集氣瓶內(nèi)水面上加一層有機(jī)溶劑，如苯、四氯化碳或油等。

11作檢漏劑

根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般要求，對那些需要控制液體反應(yīng)物體積的定量實(shí)驗(yàn)或者是使用有活塞（或開關(guān)）結(jié)構(gòu)的儀器和裝置，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)前必須用水檢驗(yàn)所用儀器（如容量瓶、酸式或堿式滴定管等）是否漏液。

另外，在裝置的氣密性檢查中，也常用水來檢驗(yàn)氣體發(fā)生裝置的氣密性。這種氣密性的檢驗(yàn)就是利用裝置體系內(nèi)壓強(qiáng)與大氣壓所存在的壓力差來實(shí)現(xiàn)的，這種壓力差通過導(dǎo)管使導(dǎo)管內(nèi)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(nèi)外存在壓力差）。

12作檢驗(yàn)劑和分離劑

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(jù)此原理，可用水（極性分子）為溶劑來檢驗(yàn)其他溶劑分子的極性。同理，也可用水檢驗(yàn)氣體的極性。

檢驗(yàn)分液實(shí)驗(yàn)中哪層是水層，哪層是油層（有機(jī)層）時可用水來檢驗(yàn)。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(jī)層），反之為水層。

通常情況下，不溶于水的液態(tài)物質(zhì)其密度有的大于水，有的小于水，其混合物可用水進(jìn)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(jìn)行分液可得到不同的物質(zhì)。同理也可以水為試劑鑒別溴苯、苯、乙醇3種物質(zhì)。

除此以外，還可利用物質(zhì)與水反應(yīng)產(chǎn)生的某些特殊效應(yīng)來鑒別某些物質(zhì)。如：利用物質(zhì)的水溶性差異，可用水鑒別BaSO4和NaCl固體；利用物質(zhì)溶于水產(chǎn)生的熱效應(yīng)，可用水鑒別CaO、NH4NO3和NaCl固體；利用物質(zhì)溶于水溶液中某些離子所呈現(xiàn)的顏色差異，可用水鑒別CuSO4和NaCl固體。

13作冷凝（或冷卻）劑

對那些受熱易氣化，沸點(diǎn)低于100 ℃，常溫下為液態(tài)的物質(zhì)常用水冷卻其蒸氣。如石油的分餾實(shí)驗(yàn)，需要用水冷卻餾出物或揮發(fā)物，這種冷卻往往是通過冷凝管中流動著的水來實(shí)現(xiàn)的。有時為冷卻實(shí)驗(yàn)體系，也常用水作冷卻劑，如結(jié)晶實(shí)驗(yàn)等。

14作洗滌劑

在過濾操作中，對過濾器上的沉淀要進(jìn)行洗滌，以除去混合物中易溶于水的固體雜質(zhì)。這種洗滌操作就是用水（蒸餾水）來完成的。方法是：在過濾器中倒入蒸餾水，直至蒸餾水浸沒其中的沉淀，待過濾器中的水濾去之后，再重復(fù)幾次這樣的操作。例如除去硫酸鋇沉淀中的氯化鈉等，可根據(jù)二者水溶性的不同，用水進(jìn)行洗滌。

15作加熱劑

把要加熱的物質(zhì)放在水中，通過給水加熱達(dá)到給物質(zhì)加熱的效果。一般都是把要反應(yīng)的物質(zhì)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(jì)控制反應(yīng)溫度。水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)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(wěn)地加熱，缺點(diǎn)是加熱溫度最高只能達(dá)到100 ℃。

16吸收尾氣

對于水溶性較大的有害氣體，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以用水作為其尾氣吸收劑。如實(shí)驗(yàn)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(dǎo)管直接插入液面下方，可做如圖6所示的處理。

17作水封

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，有些化學(xué)藥品在空氣中易變質(zhì)或揮發(fā)出有害物質(zhì)污染環(huán)境，如果這類物質(zhì)不與水發(fā)生反應(yīng)且密度比水大，則可用水來保存，以減少藥品的損失或污染。例如，白磷、液溴、水銀、二硫化碳等藥品的保存，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(zhì)或減少揮發(fā)。

在苯的取代反應(yīng)中制取的溴苯和硝化反應(yīng)中制取的硝基苯，往往在實(shí)驗(yàn)后向產(chǎn)物中加入少量水進(jìn)行封存，然后讓學(xué)生觀察。封存的目的是為了減少反應(yīng)產(chǎn)物的揮發(fā)，防止其污染空氣。在新制取的溴苯和硝基苯中倒入水封存，也可以使產(chǎn)物中殘存的Br2和NO2溶解在水中，減小有顏色的雜質(zhì)對反應(yīng)產(chǎn)物顏色的干擾。

18作粘附劑

例如，在過濾實(shí)驗(yàn)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）2·8H2O反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，把燒杯放在用水濕潤過的玻璃片上面，由于反應(yīng)吸熱使水結(jié)冰，從而使燒杯與玻璃片粘附在一起。

19連接玻璃管

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中連接玻璃管和乳膠管（或橡皮管、橡膠塞等）時，由于干燥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(jìn)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了。

總之，以上水的諸多應(yīng)用主要是利用水的物理性質(zhì)（如極性、比熱、沸點(diǎn)、密度、潤濕性等）、相關(guān)化學(xué)性質(zhì)及物質(zhì)與水作用產(chǎn)生的某些特殊效應(yīng)，結(jié)合化學(xué)儀器的構(gòu)造特點(diǎn)和物理學(xué)的氣壓原理的創(chuàng)造性成果。了解這些作用有利于全面了解水的用途，有利于把分散的知識條理化，同時也能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。