高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)四則

張苓珍

焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

焰色反應(yīng),按教材內(nèi)容進(jìn)行操作,有3點(diǎn)不足。1)儀器損壞率大:焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的載體常用鉑絲(或鎳鉻絲),由于鉑絲(或鎳鉻絲)在氧化中反復(fù)灼燒,容易從鑲結(jié)的玻璃棒上脫落或折斷,用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)損壞率高。2)污染嚴(yán)重:實(shí)驗(yàn)中須將鉑絲蘸鹽酸在氧化焰上反復(fù)灼燒至無(wú)色,才可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn),操作中由于鹽酸揮發(fā),加之在氧化焰中反復(fù)灼燒,對(duì)空氣有一定程度的污染。若用于演示實(shí)驗(yàn),費(fèi)時(shí)較多,操作麻煩。3)幾種焰色的顏色難以比較:用鉑絲(或鎳鉻絲)做焰色反應(yīng),每次只能取極少的待測(cè)試劑,在酒精燈火焰上瞬間氣化,焰色反應(yīng)持續(xù)時(shí)間很短,影響觀察,且?guī)追N離子的焰色不便同時(shí)觀察。

筆者通過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐,對(duì)本實(shí)驗(yàn)做了如下改進(jìn),收到良好的效果。

實(shí)驗(yàn)藥品及儀器藥品:70%的乙醇、固體Na2CO₃、固體K2CO₃、固體CaCl₂、固體CuCl₂。儀器:試管架(1個(gè))、100 ml小燒杯(4只)、玻璃棒(4支)、脫脂棉、火柴。

實(shí)驗(yàn)操作用一端纏有脫脂棉的玻璃棒分別蘸取各種可溶性鹽的溶液,一一插在試管架上,同時(shí)點(diǎn)燃。

改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)1)用一端纏有脫脂棉的玻璃棒做載體,蘸取可溶性鹽溶液,操作方便;2)焰色反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),可見(jiàn)度大,能同時(shí)觀察不同離子的焰色;3)酒精濃度低,自身燃燒顏色淺,對(duì)離子的焰色干擾小;4)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染,符合現(xiàn)代綠色化學(xué)要求。

吸熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng),若按教材內(nèi)容進(jìn)行操作,實(shí)驗(yàn)效果差,具體表現(xiàn)為2點(diǎn):一是藥品用量大,二是往往觀察不到預(yù)期的現(xiàn)象,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論缺乏說(shuō)服力。而稍做改進(jìn)就會(huì)有很好的效果。1)實(shí)驗(yàn)器材:小燒杯(50 ml)、小試管(直徑12 mm)。2)實(shí)驗(yàn)藥品:氫氧化鋇晶體[Ba(OH)₂?8H₂O]、氯化銨晶體(NH₄Cl)、紅墨水。3)實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。4)操作方法:①取一只直徑12 mm的小試管,向其中加入1 ml紅墨水;②向50 ml的小燒杯中依次加入研細(xì)的10 gBa(OH)₂?8H₂O晶體和5 gNH₄Cl晶體,把小試管代替玻璃棒使用,迅速攪拌混合物至變成糊狀;③取出小試管擦干外壁,然后倒立,可觀察到紅墨水已經(jīng)變成紅色固體。5)改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn):①藥品用量少,操作方便;②現(xiàn)象明顯,易于觀察,整個(gè)操作過(guò)程2分鐘內(nèi)可完成;③實(shí)驗(yàn)效果好,成功率可達(dá)100%。

苯酚弱酸性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

苯酚的弱酸性實(shí)驗(yàn),按教材中的操作程序,在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中見(jiàn)不到渾濁的產(chǎn)生。關(guān)鍵在于2點(diǎn):1)開(kāi)始向苯酚中加水時(shí)二者的相對(duì)量控制必須適當(dāng),如果水的量相對(duì)過(guò)大,雖然也會(huì)得到乳濁液,但和NaOH溶液反應(yīng)后,苯酚鈉濃度太小,通CO₂氣體后就見(jiàn)不到有渾濁現(xiàn)象;2)NaOH溶液的量必須控制要少,若中和苯酚的NaOH溶液加入過(guò)量,通CO₂氣體也不會(huì)觀察到渾濁。筆者通過(guò)實(shí)踐,將操作方法進(jìn)行如下改進(jìn)。

操作方法1)向試管中加入少量苯酚晶體,逐滴加入溶解,邊加邊振蕩試管,當(dāng)試管中仍有少量晶體時(shí),停止加水。然后滴加5%的NaOH溶液,至渾濁剛好消失。2)向上述所得澄清溶液中通入CO₂氣體,可觀察到渾濁(若不明顯,放入冷水中冷卻1～2分鐘)。

改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)1)操作方便,試管里不溶晶體的量可多可少;2)現(xiàn)象明顯。本實(shí)驗(yàn)還可用于驗(yàn)證苯酚常溫時(shí)在水中溶解度不大,但其溶解度受溫度影響變化較大這一物理性質(zhì)。

纖維素水解的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

纖維素水解演示實(shí)驗(yàn),是高中化學(xué)的重要實(shí)驗(yàn),也是一個(gè)疑難實(shí)驗(yàn),做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于幫助學(xué)生掌握纖維素的化學(xué)性質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。教材中采用90%的濃硫酸滴到棉花或?yàn)V紙上,再用玻璃棒把棉花或?yàn)V紙搗成糊狀,小心微熱直到溶液變成亮棕色,最后加新制的Cu(OH)₂加熱煮沸。但是在實(shí)際操作中,很難成功,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不明顯,溶液經(jīng)常稍微加熱則變黑而看不到亮棕色,最后加新制的Cu(OH)₂加熱煮沸也看不到磚紅色的沉淀出現(xiàn)。

筆者經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)推知,造成本實(shí)驗(yàn)極易失敗的根本原因在于教材中使用的硫酸濃度過(guò)大。那么,硫酸濃度在什么范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)才容易成功呢?筆者用不同濃度的硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,認(rèn)為使用60%～70%的硫酸實(shí)驗(yàn)效果最佳。

實(shí)驗(yàn)步驟1)將濃硫酸滴入到放有碎紙片或小塊脫脂棉的試管中,直至將濾紙或棉花浸沒(méi)。再用玻璃棒將濾紙或棉花攪成糊狀,用小火微熱,冷卻。2)向另一支盛有3滴CuSO₄溶液的試管中滴加30滴10%NaOH溶液,充分反應(yīng)后,將上層清液倒入水解液中以中和多余的硫酸。3)把中和后的水解液倒回盛有Cu(OH)₂懸濁液的試管中,加熱至煮沸。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象記錄見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論由上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程得出,硫酸濃度在60%～70%之間,實(shí)驗(yàn)時(shí)間短,現(xiàn)象明顯,實(shí)驗(yàn)成功率高。

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1)棉花必須使用脫脂棉;2)配置Cu(OH)₂懸濁液時(shí),CuSO₄溶液用量少一點(diǎn),NaOH溶液多一點(diǎn),以中和硫酸;3)在用酒精燈加熱時(shí),千萬(wàn)要注意小火微微加熱,不能長(zhǎng)時(shí)間加熱,否則溫度過(guò)高,容易造成炭化現(xiàn)象;4)將新制的Cu(OH)₂上層清液倒入水解液時(shí),要一邊倒一邊振蕩,防止溶液沖出試管,NaOH中和硫酸和硫酸稀釋放熱。

(作者單位:河北省樂(lè)亭縣第一中學(xué))