廢棄物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

豆瑩

摘 要：實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)習(xí)化學(xué)最重要的一種方法，但是課堂上如果安排大量的實(shí)驗(yàn)，尤其是分組實(shí)驗(yàn)，一方面受時(shí)間的限制，有些實(shí)驗(yàn)是要幾組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，有些是反應(yīng)速率慢，若在短短的四十分鐘進(jìn)行，往往是匆匆結(jié)束，走馬觀花，效果不是很好；另一方面分組實(shí)驗(yàn)需要大量的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)藥品，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本也會(huì)增大。試想如果每個(gè)學(xué)生或幾個(gè)學(xué)生能有一個(gè)用生活廢棄物裝備起來的實(shí)驗(yàn)箱，這樣化學(xué)實(shí)驗(yàn)在課堂或是課外，實(shí)驗(yàn)室或是教室或是家里都能進(jìn)行，時(shí)間和空間上不受限制，既節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，又提高了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

為此，筆者在課堂上有意識(shí)的利用生活中的一些廢棄物來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示或是分組試驗(yàn)，現(xiàn)將廢棄物在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的有關(guān)嘗試方案舉例如下。

一、NH3的噴泉實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器：注射器 礦泉水瓶 輸液瓶 筷子 小發(fā)夾 飲料管

實(shí)驗(yàn)藥品：堿石灰 濃氨水 水 酚酞 紅色石蕊試紙

實(shí)驗(yàn)過程：

1.如圖所示，礦泉水瓶中裝滿水（滴加3-5滴酚酞），輸液瓶洗凈干燥確保無水，膠塞上打眼，使飲料管剛好插入，飲料管要足夠長(zhǎng)（可以兩支對(duì)接），下端用小發(fā)夾夾住。把筷子兩頭分別粘在輸液管和礦泉水瓶上，以起支撐作用。在輸液瓶瓶口內(nèi)側(cè)處貼一片潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙。

2.注射器中事先裝入一定量的堿石灰，再吸入適量的濃氨水，迅速插入輸液瓶中（輸液瓶事先洗滌、干燥，確保無水）。

3.待瓶口處潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，去掉發(fā)夾，用熱毛巾捂住輸液瓶。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：輸液瓶?jī)?nèi)有紅色的噴泉產(chǎn)生

原理分析：濃氨水與堿石灰快速反應(yīng)生成氨氣，氨氣的密度比空氣小，輸液瓶中便可收集到氨氣，待潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)時(shí)，輸液瓶中集滿氨氣。氣體受熱膨脹，少量氣體溶解在水中，使輸液瓶中壓強(qiáng)驟減，外界大氣壓便將礦泉水瓶中的水壓入輸液瓶?jī)?nèi)，形成紅色的噴泉。

教學(xué)價(jià)值評(píng)析：

4.將注射器作為氣體發(fā)生器使用，在傳統(tǒng)的噴泉實(shí)驗(yàn)中引入了氨氣的快速制備實(shí)驗(yàn)以及NH3的驗(yàn)滿方法。

5.取材方便，儀器簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯。

二、SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)儀器：眼影盒（1個(gè)） 膠頭滴管

實(shí)驗(yàn)藥品：Na2SO3溶液 70%濃硫酸 NaOH溶液 酚酞 Br2水 品紅 FeCl3溶液 KSCN溶液

實(shí)驗(yàn)過程：

1.洗凈眼影盒，在盒子的小格子中加入下列物質(zhì)a.3-5滴滴有酚酞的NaOH溶液 b. Br2水c.滴有KSCN的FeCl3溶液溶液 d.品紅 e.紫色石蕊試液 。

2.在盒子的A區(qū)滴入幾滴Na2SO3溶液和70%濃硫酸，立即蓋上眼影盒蓋。一段時(shí)間后觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：盒子的小格子處依次看到的現(xiàn)象是：a.溶液的紅色變淺或是變?yōu)闊o色 b.溶液橙紅色褪去 c.溶液顏色變淺 d.溶液變?yōu)闊o色 e.溶液變紅

原理分析：Na2SO3溶液中滴加70%濃硫酸是實(shí)驗(yàn)室制SO2的方法，SO2是酸性氧化物，與NaOH溶液反應(yīng)使其堿性減弱，使滴有酚酞的NaOH溶液顏色變淺，石蕊試液變紅；SO2有還原性，與有氧化性的Br2 和Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使其褪色；SO2與品紅等有機(jī)色素化合生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)而使品紅褪色。

教學(xué)價(jià)值評(píng)析：SO2使這些溶液褪色或是顏色變淺的現(xiàn)象同時(shí)觀察到，在現(xiàn)象相似的視覺沖擊下驅(qū)動(dòng)學(xué)生去分析褪色的原因，一氣呵成，較全面的學(xué)習(xí)了SO2的化學(xué)性質(zhì)、制備方法以及尾氣處理方法。[1]

設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析：

3.優(yōu)點(diǎn)

（1）眼影盒封閉性較好，加之盒內(nèi)有氫氧化鈉溶液，防止污染環(huán)境。

（2）實(shí)驗(yàn)清晰全面高效的呈現(xiàn)了SO2酸性氧化物的通性，還原性，漂白性的化學(xué)性質(zhì)，以及制備方法和尾氣處理方法。

4.缺點(diǎn)：

對(duì)SO2漂白性的實(shí)驗(yàn)只能看到褪色但是無法看到加熱又會(huì)恢復(fù)原色的現(xiàn)象。

三、Fe在不同溶液中的電化學(xué)腐蝕

實(shí)驗(yàn)儀器：塑料輸液瓶 注射器 酸奶勺子

實(shí)驗(yàn)藥品：“袋鼠牌”暖寶寶 4mol/LHCl溶液 4mol/LNaCl溶液 KSCN溶液 新制氯水

實(shí)驗(yàn)過程：

注：所有的廢棄物在實(shí)驗(yàn)開始前必須一干二凈。

1.取一貼“暖寶寶”去包裝，剪開一個(gè)小角，用酸奶勺子分別取3小勺黑色粉末送至2個(gè)塑料輸液瓶底部，A瓶擠出瓶?jī)?nèi)的空氣，使其變癟；B瓶使其充滿空氣。塞上塞子（確保氣密性良好）。

2.用注射器在A中注入5ml4mol/LHCl溶液，B中注入5ml4mol/LNaCl溶液。

3.待有明顯現(xiàn)象時(shí)，打開塞子，在兩個(gè)試劑瓶中先滴入2-3滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象；隨后滴入適量新制氯水，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

A瓶：①.固體表面迅速產(chǎn)生氣泡，瓶子逐漸鼓起來，恢復(fù)原形。用注射器收集氣體移近酒精燈點(diǎn)燃檢驗(yàn)為氫氣。 ②.滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象：滴加新制氯水后，溶液變?yōu)檠t色。

B瓶：①.固體表面未看到氣泡，瓶子變癟。②.滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象：滴加新制氯水后，溶液變?yōu)檠t色。

原理分析：暖寶寶的主要成分是高活性，合適配比的鐵粉，碳粉（其他輔助成分如食鹽、蛭石、吸水性樹脂等）[1]。A中鹽酸提供了酸性環(huán)境加之覆蓋在固體表面，有效的減少了氧氣的干擾，促成了典型的析氫腐蝕的發(fā)生；B瓶中NaCl溶液提供的是中性環(huán)境，氧氣要參與反應(yīng)，是典型的吸氧腐蝕。

教學(xué)價(jià)值評(píng)析：直觀的觀察到鐵在不同酸堿性溶液中的腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)而能正確分析不同溶液中腐蝕的類型。

設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析：

4.用“暖寶寶”中的黑色粉末取代常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的鐵釘或是鐵片，取材廉價(jià)，現(xiàn)象明顯。

5.礦泉水瓶的變化更容易說明溶液酸堿性對(duì)鐵的腐蝕類型有影響。

6. KSCN溶液和新制氯水很靈敏的檢驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)中有Fe2+生成，說明了鐵確實(shí)有被腐蝕。

結(jié)語

以上實(shí)驗(yàn)僅僅是一些廢棄物代替實(shí)驗(yàn)儀器的案例，當(dāng)然還有一些廢棄物可以作為藥品來使用，比如廚房中的醋就可以代替實(shí)驗(yàn)中所需的酸，食品干燥劑可以作為氣體干燥劑，廢棄電池的碳棒可以作為膠體電泳實(shí)驗(yàn)，原電池實(shí)驗(yàn)，電解池實(shí)驗(yàn)的電極，鋅皮可用來制備H2等等。

如果每個(gè)學(xué)生都能有自己的化學(xué)實(shí)驗(yàn)箱，那樣的化學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該是我們所憧憬的。廢棄物小巧便攜，取材方便，節(jié)約環(huán)保這些優(yōu)點(diǎn)顯而易見，如能用廢棄物來裝備自己的小實(shí)驗(yàn)箱，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間和空間的限制，有利于提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，有助于培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。但是廢棄物來代替實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)藥品，也有它的不嚴(yán)謹(jǐn)之處，比如注射器就很難達(dá)到恒容。顯然廢棄物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用還有待于我們進(jìn)一步去探索嘗試！

參考文獻(xiàn)

[1]高潔。金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)[J].化學(xué)教育，2015（9）：28