王發(fā)應(yīng)+季勇福+周鳳頂+李太銳
摘要:利用廣口瓶、注射器、輸液器等常見物品進行簡單的加工和組裝,可以制作成一個能制取氫氣、氧氣、二氧化氮等氣體及完成10多個初、高中化學(xué)實驗的裝置,具有制作和使用簡單、成本低廉等特點,還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
關(guān)鍵詞:多功能;化學(xué)實驗裝置;銅和硝酸反應(yīng);制取乙炔
文章編號:1005–6629(2016)11–0073–03 中圖分類號:G633.8 文獻標(biāo)識碼:B
在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中,制取氫氣、氧氣、乙炔等氣體發(fā)生裝置,以及銅和硝酸反應(yīng)等實驗裝置,不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大,所用儀器多,搬動和使用都非常麻煩,而且課前準(zhǔn)備和課后處理都要花費大量的時間,增加了教師的工作負(fù)擔(dān)。為此,通過查閱了大量的文獻資料[1~4],在不斷試驗和反復(fù)改進之后,最終根據(jù)啟普發(fā)生器原理,利用廣口瓶、注射器、輸液器等常見物品進行簡單的加工和組裝,制作成了一件能制取氫氣、氧氣、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等氣體以及能完成10多個初、高中化學(xué)實驗的裝置。經(jīng)實踐檢驗,效果非常好?,F(xiàn)介紹如下,供同行參考指正。
1 實驗裝置圖
新設(shè)計的實驗裝置如圖1所示。
2 用途
本裝置可以完成的實驗見表1。
3 制作方法
3.1 制作過程
在一個6號橡皮塞的中央鉆一個與注射器筒外徑大小相當(dāng)?shù)目祝ㄈ鐖D2a所示),然后將注射器筒插入該孔中,制成反應(yīng)室(如圖2b所示)。在注射器活塞上鉆一個與輸液管外徑大小相當(dāng)?shù)目?,切取長約15~20cm帶開關(guān)的輸液管插入孔中,管頭露出活塞即可,用膠水粘牢密封(如圖2c所示)。將帶導(dǎo)管的活塞放回注射器筒中,再將橡皮塞塞入廣口瓶口即成(如圖1所示)。
3.2 氣密性檢查
方法一:打開開關(guān),拉動活塞,抽入一定量空氣,將導(dǎo)管口浸入燒杯的水中,推動活塞,如果裝置的氣密性好,水中會產(chǎn)生大量氣泡,拉動活塞,水會進入裝置內(nèi),停止拉動活塞,水會在導(dǎo)管中形成一段穩(wěn)定的水柱;如果裝置的氣密性差,則推動活塞時,導(dǎo)管口產(chǎn)生的氣泡少,拉動活塞時,形成的水柱就不穩(wěn)定,甚至不會進入導(dǎo)管。此時須檢查各連接處,進行補粘等相應(yīng)的處理,直至氣密性好為止。
方法二:打開開關(guān),拉動活塞,抽入一定量空氣,然后關(guān)閉開關(guān),將整套裝置浸入水中。如果裝置不漏氣,則推動活塞時,水中不會有氣泡產(chǎn)生;如果裝置漏氣,漏氣處就會冒出氣泡。取出裝置,用吹風(fēng)機將漏氣處吹干,用膠水補粘后,重復(fù)上述操作,直至不漏氣為止,即可用來進行實驗。
4 使用方法
4.1 制取氫氣、氧氣、二氧化碳、硫化氫、二氧化氮、一氧化氮等氣體
4.1.1 添加藥品
將上述氣體發(fā)生器取下橡皮塞,抽出活塞,在注射器筒內(nèi)加入足量塊狀固體藥品(鋅?;驂K狀二氧化錳、石灰石、細(xì)銅絲團等),然后將活塞裝回注射器筒并推到底,關(guān)閉開關(guān);在瓶內(nèi)裝入適量液體藥品(稀硫酸或雙氧水、稀鹽酸、濃硝酸、稀硝酸等),將注射器筒放回瓶內(nèi),塞緊橡皮塞(液體藥品的量不能過多,否則注射器筒的體積所排開的液體藥品會溢出造成浪費,甚至污染或腐蝕桌面和其他物品,而且要讓放入注射器筒后瓶內(nèi)仍要留有一定空間,以便容納反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排出的液體藥品,下同)。
4.1.2 操作方法
拉動活塞,往注射器筒內(nèi)抽入一定量的液體藥品(如圖3a所示),兩種藥品在注射器筒內(nèi)立即發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生大量氣泡,產(chǎn)生的氣體形成的壓力將液體藥品壓回瓶內(nèi)(瓶內(nèi)空氣被壓縮,形成一定的壓力)。當(dāng)兩種藥品分離時,反應(yīng)立即停止(如圖3b所示);當(dāng)打開排氣管開關(guān)排出氣體后,液體藥品在自身壓力的作用下進入注射器筒內(nèi),與固體藥品接觸時,反應(yīng)又立即發(fā)生(如圖3c所示)。如此反復(fù)進行打開和關(guān)閉開關(guān)的操作,即可控制反應(yīng)的發(fā)生和停止,使用起來非常簡單和方便。
4.2 制取乙炔氣體
4.2.1 添加藥品
取下橡皮塞,抽出活塞,在注射器筒底部先放入一層玻璃絲(或石棉絨),再加入足量塊狀固體電石,然后將活塞裝回并推到底,關(guān)閉開關(guān);在瓶內(nèi)裝入適量50%~70%水的酒精溶液[5],將注射器筒放入瓶內(nèi),塞緊橡皮塞。
4.2.2 操作方法
拉動活塞,往注射器筒內(nèi)抽入一定量水的酒精溶液(如圖3a所示),兩種藥品在注射器筒內(nèi)立即發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生大量氣泡,產(chǎn)生的氣體形成的壓力將液體藥品壓回瓶內(nèi),當(dāng)兩種藥品分離時,反應(yīng)慢慢停止(如圖3b所示,殘留的液體藥品會和電石繼續(xù)反應(yīng));當(dāng)打開開關(guān)排出氣體后,液體藥品在自身壓力的作用下又進入注射器筒內(nèi),與固體藥品接觸時,反應(yīng)又立即發(fā)生(如圖3c所示)。如此反復(fù)進行打開和關(guān)閉開關(guān)的操作,即可控制反應(yīng)的隨時發(fā)生和停止。
4.3 鈉和乙醇反應(yīng)
如圖3所示,按4.1.1的操作,在瓶內(nèi)裝入適量無水乙醇,在注射器筒內(nèi)裝入適量金屬鈉后重新組裝好裝置。再按4.1.2的操作方法,即可進行鈉和乙醇反應(yīng)的實驗,同樣可以通過打開和關(guān)閉開關(guān)的操作,控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。
4.4 氨與氯化氫反應(yīng)及分子運動實驗
如圖4所示,在注射器筒內(nèi)裝入一團浸有濃鹽酸(或酚酞試液)的棉花團,在瓶內(nèi)滴入幾滴濃氨水,組裝好裝置后,很快就會看到瓶內(nèi)和注射器筒內(nèi)產(chǎn)生大量白煙,最終充滿整個裝置(或浸有酚酞試液的棉花團變紅)。
4.5濃硫酸或氫氧化鈉固體的吸水性
在注射器筒內(nèi)放幾粒比注射器出口稍大的藍(lán)色硫酸銅晶體(避免掉入瓶內(nèi)),在瓶內(nèi)加入適量濃硫酸或氫氧化鈉固體,靜置觀察,一段時間后,藍(lán)色硫酸銅晶體表面就會形成一層白色粉末(如圖4所示)。
5 裝置特點
(1)材料易得,制作簡單,易于推廣。
(2)多功能。能夠完成10多個初、高中化學(xué)實驗。
(3)綠色環(huán)保。整個裝置為一密閉系統(tǒng),能夠減少甚至避免環(huán)境污染。
(4)性能穩(wěn)定,經(jīng)久耐用。所用材料均為耐酸堿腐蝕、抗氧化材質(zhì),使用安全。
(5)啟發(fā)性、教育性強。整套裝置所用材料均為學(xué)生熟悉的生活廢棄物或家居和實驗室常備物品,經(jīng)過簡單的加工和組裝而成,學(xué)生倍感親切。讓學(xué)生認(rèn)識到,只要勤動手動腦,多觀察思考,生活處處有課題,人人能創(chuàng)新。最大限度地激發(fā)學(xué)生的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
(6)由于在反應(yīng)前已將注射器筒內(nèi)的空氣排盡,在筒內(nèi)收集到的只有反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,不含其他雜質(zhì),所制氣體純度高。
(7)裝置的大小可以根據(jù)需要選擇不同大小的透明塑料瓶和注射器進行設(shè)計。
參考文獻:
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