現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材中有流體參加的化學(xué)實驗有些仍存在一些不足之處,比如實驗裝置復(fù)雜、藥品用量較多、有毒氣體排入空氣造成污染等等。鑒于此,筆者針對該類實驗提出通用的改進方法,本文作如下闡述。
一、實驗用品:
60 mL注射器兩支、100 mL注射器一支、醫(yī)用輸液管一根(分成四段備用)、醫(yī)用輸液三通管兩個、醫(yī)用輸液控制閥三個、醫(yī)用塑料輸液瓶一個、注射針頭一個、燒杯一個等。
二、實驗裝置、操作步驟(如圖)
1、固體與液體反應(yīng)的實驗
該類實驗可用上圖裝置,該裝置適用于制取H2、O2、NO、NO2、CO2、Cl2、C2H2、H2S、SO2;也可用于NH4NO3溶液和CaO制取NH3、Na2O2與H20反應(yīng)生成O2等氣體;或利用金屬鈉與酒精反應(yīng)來測定乙醇分子結(jié)構(gòu)。
⑴制取氫氣的實驗步驟:
①按圖示連接裝置,檢查裝置的氣密性。
②向60 mL注射器中加入適量鋅粒,并吸入少許蒸餾水(確保排盡空氣)。用100 mL注射器吸入適量稍濃的鹽酸,排盡空氣,重新連接好裝置(如圖1)。
③打開控制閥,將鹽酸壓入60ml注射器中(可以反復(fù)幾次,使鹽酸稀釋),反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,將60 mLl注射器倒置(如圖2),將產(chǎn)生的氫氣壓入100 mL注射器中,關(guān)閉控制閥A、B。斷開連接處,收集到純凈的氫氣(無需驗純),裝上注射針頭可以做氫氣燃燒實驗,可以看到清晰的淡藍色火焰,火焰可大可小,具有可控性(如圖3)。也可使用圖7裝置,關(guān)閉C控制閥,打開A、B控制閥,使固體與液體反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,可以利用產(chǎn)生的壓強實現(xiàn)固體與液體分離,反應(yīng)停止,或?qū)⒆髠?cè)注射器倒置,關(guān)閉B控制閥,打開A、C控制閥,將氫氣壓入塑料輸液瓶中就收集到純凈的氫氣。
⑵制取NO2的實驗步驟:
①按圖示連接裝置,檢查裝置的氣密性。
②向60 mL注射器中加入一片帶孔的圓形銅片,將輸液管及100 mL注射器吸入濃硝酸(確保排盡空氣)。重新連接好裝置(如圖1)。
③打開控制閥,將濃硝酸壓入60 mL注射器中,將60 mL注射器倒置(如圖2),將產(chǎn)生的NO2壓入100 mL注射器中,關(guān)閉控制閥A、B。斷開連接處,收集到純凈的NO2。如果改用圖4的裝置,產(chǎn)生氣體后,關(guān)閉C控制閥,打開A、B控制閥,將反應(yīng)液壓入100 mL注射器中。再打開C控制閥,關(guān)閉A、B控制閥,向上拉動60 mL注射器的活塞,就可形成噴泉實驗。
④如果制取NO,可用如圖5的裝置,只需像制取氫氣的第②、③步操作,將液體壓入60 mL注射器中,關(guān)閉所有控制閥。當(dāng)收集到純凈的NO后,打開A、B控制閥,將液體壓入100 mL注射器中。再關(guān)閉A、B控制閥,打開C控制閥,向上拉動60ml注射器的活塞,吸入空氣,可以看到無色氣體變成紅棕色氣體。如將導(dǎo)管插入水中還可做噴泉實驗。
該實驗裝置(見圖6)也可利用濃硝酸和銅片同時制取NO2和NO的對比實驗,還可用于比較金屬活動性的強弱、碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的差異、碳酸鈣粉末和石灰石與稀硫酸反應(yīng)的差異等實驗。
2、氣體與液體反應(yīng)的實驗
如圖8所示,該實驗裝置可用于同種氣體與不同液體反應(yīng)的實驗,如CO2與NaOH溶液、水反應(yīng)的對比實驗;SO2與品紅溶液、KMnO4溶液反應(yīng)的實驗;C2H2的性質(zhì)實驗;也可以用于探究CO2溶解性與壓強、溫度的關(guān)系等等。
3、液體與液體反應(yīng)的實驗
本實驗裝置也可用于不同溶液間的反應(yīng)、同種溶液與不同溶液的反應(yīng),(見圖9)如NaOH溶液與CuSO4溶液、FeCl3溶液反應(yīng)的實驗;制取Fe(OH)2的實驗;探究濃度(或溫度)對反應(yīng)速率的影響,如同濃度的H2SO4與不同濃度的Na2S2O3溶液反應(yīng)速率比較,或同種H2SO4與不同溫度的Na2S2O3溶液反應(yīng)速率比較。
制取Fe(OH)2實驗的步驟:
①按圖示連接裝置,檢查裝置的氣密性。
②向60 mL注射器中加入一片帶孔的圓形鐵片并吸入少許水,將輸液管及100 mL注射器吸入稀硫酸(確保排盡空氣),另一支60 mL注射器中吸入過量的新制的NaOH溶液,重新連接好裝置(如圖8)。
③打開A、C控制閥,關(guān)閉B控制閥,將稀硫酸壓入盛有鐵片的注射器中,觀察到有氣泡產(chǎn)生,待其反應(yīng)完畢后,如上圖2操作,將氣體壓入100 mL注射器中。
④關(guān)閉C控制閥,打開A、B控制閥,將新制的NaOH溶液壓入反應(yīng)后的溶液中,這時就可以看到有白色沉淀生成。
4、氣體與固體反應(yīng)的實驗
如CO2與Na2O2固體的實驗、鋼鐵銹蝕條件的探究實驗等。如圖10所示。
5、氣體與氣體反應(yīng)的實驗
該實驗裝置還可用于氣體與氣體的反應(yīng),如HCl與NH3的反應(yīng);H2S與SO2的反應(yīng);也可用于NO2的反應(yīng)平衡實驗;還可用來比較氣體與液體分子間隙的大小、或探究壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,如利用H2S與SO2的反應(yīng)探究壓強對反應(yīng)速率的影響等。
⑴H2S與SO2的反應(yīng)
在兩支60 mL注射器中分別加入FeS固體、Na2SO3固體,100 mL注射器中吸入稀硫酸,連接好裝置;打開A、C控制閥,將3/4的稀硫酸壓入盛有FeS固體的注射器中;反應(yīng)一段時間后,再關(guān)閉A控制閥、打開B控制閥,將1/4的稀硫酸壓入盛有Na2SO3固體的注射器中;使得反應(yīng)產(chǎn)生的氣體體積比為3:1。打開A控制閥,將兩支注射器內(nèi)的液體吸入100 mL注射器中,關(guān)閉C控制閥,將H2S壓入SO2中;這時可以看到注射器管壁上水珠和黃色固體生成。
⑵NO2的反應(yīng)平衡實驗
利用三支注射器中的兩支注射器制取較純凈的NO2氣體,反應(yīng)后,將反應(yīng)后的液體吸入100Ml 注射器中,關(guān)閉C控制閥,打開A、B控制閥,通過推拉兩支注射器的活塞,觀察氣體的顏色變化情況。
三、改進實驗優(yōu)點
1、實驗所用裝置完全來源于生活廢品,整套裝置簡潔明了,安全高效。
2、通過推拉活塞和操控控制閥,使得實驗開始、結(jié)束操控自如。
3、該實驗裝置為通用實驗裝置,適用于有流體參加并且不需加熱的化學(xué)反應(yīng),如果反應(yīng)放出熱量較多,可以更換成玻璃注射器。
4、利用該實驗裝置制取、收集的氣體較純凈,不需驗純。
5、采用該實驗裝置,可以減少藥品的用量,節(jié)約了藥品,并且該實驗裝置不易破損,可重復(fù)使用,減低實驗的成本,適用實驗條件落后的學(xué);虻貐^(qū)。
6、通過應(yīng)用注射器組成全封閉實驗裝置,不僅彌補了教科書中一些實驗對環(huán)境污染的不足,而且使實驗步驟和操作更簡化,提高了課堂教學(xué)效益。
7、有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力,增強學(xué)生環(huán)保意識。
本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoer/76398.html
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