世界技能大賽賽項指導書：化學實驗室技術

第一部分世界技能大賽概況及職業崗位要求/1
1世界技能大賽概況2
1.1世界技能大賽組織機構及性質2
1.1.1世界技能組織2
1.1.2發展歷史2
1.2世界技能大賽項目簡介4
1.2.1專案分類4
1.2.2大賽規則6
1.3以化學為基礎的世界技能大賽項目簡介6
1.4中國近幾屆參賽情況6

2化學實驗室技術崗位能力分析7
2.1崗位能力專業定位7
2.2崗位能力評價與考核7
2.2.1崗位能力描述7
2.2.2選手應當具備的能力7

第二部分專業理論知識/12
3無機化學基礎知識13
3.1金屬元素性質13
3.1.1鹼金屬元素13
3.1.2鹼土金屬元素14
3.1.3鐵、鋁、銅、銀的性質15
3.1.4鉛、砷、鉻、鎘的性質21
3.2非金屬元素性質27
3.2.1氧、氮、硫、磷、碳的性質27
3.2.2鹵素的性質36
3.2.3溶液的濃度41
3.3酸與堿的性質45
3.3.1酸的性質及應用45
3.3.2堿的性質及應用50
3.4化學反應53
3.4.1化學反應的類別53
3.4.2化學反應速率及平衡54
3.5化學溶液59
3.5.1化學試劑的分類59
3.5.2電解質溶液62
3.5.3緩衝溶液67
3.6無機物質製備69
3.6.1製備原理69
3.6.2製備方案70
3.7無機化學發展趨勢71
綜合能力測試73

4有機化學基礎知識75
4.1重要有機物質的性質75
4.1.1烴的性質75
4.1.2醇、醚、酚的性質83
4.1.3醛、酮、羧酸、酯的性質89
4.1.4含氮化合物的性質97
4.2有機物質的製備100
4.2.1合成路徑100
4.2.2反應裝置的選擇101
4.2.3有機物的轉化率、選擇性和產率105
4.3有機化合物的純化與分離技術106
4.3.1萃取106
4.3.2水蒸氣蒸餾108
4.3.3減壓蒸餾109
4.3.4結晶和重結晶111
4.4有機反應中產生廢氣的處理裝置114
4.4.1吸收114
4.4.2吸附114
4.5有機化學發展趨勢114
綜合能力測試115

5分析化學基礎知識118
5.1分析化學概要118
5.2滴定分析法119
5.2.1滴定分析專用術語119
5.2.2滴定分析對化學反應的要求120
5.2.3滴定分析的計算120
5.2.4標準滴定溶液的配製與標定127
5.3資料處理130
5.3.1資料統計130
5.3.2資料分析133
5.4酸堿滴定法136
5.4.1溶液酸鹼度的計算136
5.4.2酸堿指示劑137
5.4.3滴定條件的選擇140
5.4.4案例分析145
5.5氧化還原滴定法149
5.5.1氧化還原反應進行的程度與反應速率149
5.5.2氧化還原指示劑150
5.5.3高錳酸鉀法及案例分析151
5.5.4重鉻酸鉀法及案例分析155
5.5.5碘量法及案例分析160
5.6配位滴定法164
5.6.1EDTA及其配合物164
5.6.2穩定常數165
5.6.3金屬指示劑166
5.6.4酸效應曲線及其應用169
5.6.5案例分析175
5.7沉澱滴定法178
5.7.1沉澱滴定的原理178
5.7.2莫爾法179
5.7.3福爾哈德法181
5.7.4法揚司法182
5.7.5案例分析183
5.8電位分析法186
5.8.1原電池和電解池186
5.8.2標準電極電位和條件電位186
5.8.3離子選擇性電極187
5.8.4電位分析方法190
5.8.5案例分析192
5.9紫外-可見分光光度法195
5.9.1光吸收定律195
5.9.2紫外-可見分光光度法200
5.9.3紫外-可見分光光度計204
5.9.4案例分析206
5.10色譜分析法207
5.10.1色譜法原理207
5.10.2氣相色譜法209
5.10.3氣相色譜案例分析211
5.10.4高效液相色譜法215
5.10.5液相色譜案例分析221
5.10.6薄層色譜法224
5.10.7薄層層析案例分析227
5.11物理性質測定228
5.11.1凝固點228
5.11.2熔點228
5.11.3密度229
5.11.4折射率231
5.11.5比旋光度232
綜合能力測試234

第三部分實驗操作技能訓練/237
6化學實驗室基本操作技能訓練238
6.1化學類實驗玻璃儀器的選用及管理238
6.1.1一般玻璃儀器的管理238
6.1.2計量玻璃儀器的選用與校準241
6.1.3分析基本操作技能訓練247
6.2化學試劑的配製與處置252
6.2.1化學試劑的配製252
6.2.2化學品的處置260
6.3化學分析操作技能訓練270
6.3.1分析天平的使用及維護270
6.3.2取樣及樣品準備273
6.3.3滴定終點的控制操作訓練284
6.4儀器分析操作技能訓練286
6.4.1電極的正確使用286
6.4.2分光光度計的基本操作288
6.4.3氣相色譜儀的使用與維護290

7分析測試技術操作能力訓練292
7.10.1mol/LNaOH溶液配製與標定(GB/T601—2016)292
7.2燒鹼中NaOH和Na2CO3的含量測定293
7.3水中硬度測定(GB7477—87)294
7.4水泥中Fe、Ca、Mg含量測定296
7.5碘標準溶液的配製與標定(GB/T601—2016)298
7.6碘量法測定維生素C含量(GB14754—2010)299
7.7水中CODMn測定(GB11892—89)300
7.8水中CODCr測定(HJ828—2017)302
7.9鐵礦石中鐵含量測定304
7.10工業燒鹼中NaCl含量測定(銀量法)306
7.11煤中全硫含量測定(GB/T214—2007)307
7.12用電位法測定溶液中的pH值308
7.13重鉻酸鉀法電位滴定硫酸亞鐵銨溶液中亞鐵含量309
7.14鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵310
7.15用紫外分光光度法對有機物進行定性與定量分析(硝基苯酚、硝基苯)313
7.16分光光度法測定維生素C+維生素E混合樣314
7.17毛細管柱氣相色譜法分析白酒中主要成分318
7.18液相色譜法測定布洛芬膠囊中主要成分含量320

8物質的合成及條件優化322
8.1氯化氫乙醇溶液的製備322
8.2乙酸正丁酯的製備323
8.34-叔丁基鄰二甲苯的合成324
8.4苯乙酮的製備325
8.5從橙皮中提取檸檬油326
8.6四氫呋喃水分去除327
8.7溴乙烷的製備328
8.8乙醯水楊酸的製備329
8.9對氨基苯磺醯胺的製備331
綜合能力測試332

第四部分對物質進行分析與表徵/337
9波譜分析技術338
9.1紫外光譜338
9.1.1紫外光譜基本原理338
9.1.2各類化合物的紫外吸收光譜341
9.1.3紫外光譜的應用348
9.2紅外光譜349
9.2.1紅外光譜的基本原理350
9.2.2紅外光譜儀及樣品製備技術353
9.2.3紅外吸收光譜與分子結構的關係358
9.2.4紅外譜圖解析案例361
9.3核磁共振波譜363
9.3.1核磁共振的基本原理364
9.3.2解析譜圖369
9.4質譜370
9.4.1質譜的基本知識370
9.4.2常見各類化合物的質譜373
9.4.3有機質譜的解析及應用377
9.5物質表徵的綜合解析379
綜合能力測試381

第五部分專業綜合應用能力/383
10實驗室組織與管理384
10.1危險化學品的管理384
10.1.1危險化學品的分類384
10.1.2危險化學品的管理385
10.2化學實驗室廢物處置及回收利用386
10.2.1廢氣處置及回收利用386
10.2.2廢液處置及回收利用386
10.2.3廢固物處置及回收利用388
10.3化學實驗室防火、防爆389
10.3.1化學實驗室易燃、易爆物質分類389
10.3.2化學實驗室防火防爆措施393
10.3.3化學實驗室火災的撲救394
10.4化學實驗室事故緊急處置395
10.4.1化學實驗室事故緊急應變措施395
10.4.2醫療急救快速處理步驟395
10.4.3緊急滅火395
10.4.4化學藥品濺出處置396
10.5HSE知識介紹396
10.5.1安全知識397
10.5.2CLP規則的H聲明398
10.5.3CLP規則的P聲明403
綜合能力測試408

11專業文獻的使用411
11.1專業文獻查找的方法411
11.1.1文獻的分類411
11.1.2一般性科技文獻查閱的步驟411
11.2化學類文獻查閱412
11.2.1化學文獻412
11.2.2中國知網檢索方法412
11.2.3常用的化學資料庫資源415
11.2.4有機合成類文獻查閱415
綜合能力測試417

12化學類專業英語應用能力418
12.1一般性交流常識418
12.2專業英語訓練模組419
12.2.1化學類專業英語閱讀技巧419
12.2.2分析測試類文獻閱讀421
12.2.3有機合成類文獻閱讀425
12.2.4化學類實驗設備的使用及維護文獻閱讀429
12.2.5化學試劑的選用與配製文獻閱讀429
12.2.6化學實驗室技術專案的英文寫作專項訓練431

第六部分綜合試題/435
13化學基礎知識綜合測試題436
14第45屆世界技能大賽試題456

附錄475
附錄1常見化學實驗室技術術語及專業名詞漢英對照表475
附錄2國際通用化學類實驗技術符號483
附錄3常用緩衝溶液的配製485
附錄4常用基準物質的乾燥條件和應用486
附錄5常用酸堿指示劑及其配製方法487
附錄6非危險品化學試劑的分類儲存489
附錄7危險品化學試劑的分類儲存490
參考文獻492

本教材由化學工業職業技能鑒定指導中心牽頭,組織第45屆世界技能大賽化學實驗室技術賽項中國專家組及教練組成員,以世界技能大賽化學實驗室技術賽項技術標準為依據,結合多年化工行業職業教育經驗編寫而成。

本教材立足於知識夠用、理實一體,促進大賽成果轉化的思路,結合歐洲對化學實驗室技術的職業要求,突出職業能力和職業素養,體現了現代職業教育的特色。全書除第一部分介紹世界技能大賽的概況及職業要求外,其他章節緊扣化學實驗室技術競賽專案的技術說明,涵蓋了化學實驗室工作人員應當具備的基礎知識與應用、職業操作技能、專業綜合素質、參加世界技能大賽的專項能力等訓練內容。教材基礎知識針對性強、技能訓練操作性強,對準備參加世界技能大賽化學實驗室技術賽項的教練、學員有一定的指導作用。

本教材結合現代世界職業教育的理念,將HSE職業理論嵌入到各教學及訓練環節中,對化學類實驗室工作人員有一定的職業指導作用。教材可滿足應用化學、分析測試、工藝試驗等專業各層次學生作為教材與職業指導用書的需要,也可以作為從事相關工作的人員提高化學實驗室技術和管理能力的參考用書。

本教材由沈磊(化學工業職業技能鑒定指導中心)、季劍波(徐州工業職業技術學院)主編,蔣邦彥(山東化工技師學院)、燕傳勇(徐州工業職業技術學院)任副主編,全書由沈磊、季劍波統稿。其中第一部分、第六部分由沈磊和張璿(化學工業職業技能鑒定指導中心)共同編寫,第二部分的無機化學基礎知識由徐榮華(南京化工技師學院)編寫、有機化學基礎知識由侯亞偉(上海資訊技術學校)編寫、分析化學基礎知識由楊明明(山東化工技師學院)和季劍波共同編寫,第三部分由蔣邦彥和燕傳勇共同編寫,第四部分由燕傳勇編寫,第五部分由謝茹勝(福建生物工程職業技術學院)編寫,附錄及相關資料由季劍波編寫。全書由化學工業職業技能鑒定指導中心劉東方高級工程師主審。編者在此表示衷心感謝。

編者在編寫過程中由於專業資料收集不夠全面,書中難免有不當之處,懇請專家與讀者批評指正。

編者
2020.8