利用“廢棄塑料瓶”的化學(xué)實驗教具制作初探

劉德兵

摘要：常溫下在固液反應(yīng)的過程有效控制固液的接觸，改變用量，達到控制反應(yīng)目的，同時對反應(yīng)結(jié)束時固液分離回收大大減少了回收的難度，使回收利用簡便易行，提高藥品的多次利用價值，減少對環(huán)境的污染。通過利用塑料瓶制作的教具很好實現(xiàn)了這些功能，真正達到了“變廢為寶”。

關(guān)鍵詞：發(fā)生裝置；操作原理；塑料瓶；教具制作

文章編號：1008-0546（2017）02-0088-03 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.029

初次作為化學(xué)實驗員，發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗過程中的儀器損壞尤其是玻璃質(zhì)地， 在損壞的同時還有安全事故。其實我們的基礎(chǔ)實驗中許多容器可在塑料瓶中來進行，特別是常溫進行的反應(yīng)。如在組裝實驗室制取二氧化碳的發(fā)生裝置時， 長頸漏斗插入雙孔橡皮塞時，容易被折斷，有時玻璃儀器掉地上，自然就碎了。另外在教學(xué)實驗中經(jīng)常產(chǎn)生大量的固液混合，如：雙氧水制氧氣實驗中分解后的混合液（二氧化錳固體回收），空氣中氧氣測定后混合液（紅磷固體固收），大理石制取二氧化碳后酸性廢液（固液分離）等，直接傾倒定會污染水，腐蝕下水管道，造成不必要的浪費，如何做到快速方便大量回收，不費時費力，通過思考實踐利用過濾原理設(shè)計簡易的固液分離回收裝置，可以實現(xiàn)對化學(xué)藥品的有效回收和多次利用，也減少環(huán)境污染。前面改進裝置的主角都是大家熟悉的塑料瓶，塑料瓶是我們生活最常見的廢棄品，市場上各種飲料瓶稍加改裝就可以用到化學(xué)實驗中，下面就把用塑料瓶制成的兩件教具及制作方法和大家分享。

一、二氧化碳（氫氣）發(fā)生裝置的教具制作

1. 教具簡介

二氧化碳的實驗室制取是初中化學(xué)八個基礎(chǔ)實驗之一，無論是在課堂演示，還是學(xué)生分組實驗，都要產(chǎn)生大量的廢物固體和液體，同時使用的長頸漏斗在組裝插入橡皮塞時頸部常會折斷， 使用雙孔橡皮塞， 有時分組實驗還要多打幾十個孔，加之橡皮塞老化，每年要做新的，最大的后果是每次實驗后的固液混合物，不便于快速分離，分開回收，傾倒、清洗容器時常有水花或酸液濺出存在安全隱患， 有時造成下水管道堵塞，而改進后的裝置大大優(yōu)化以上的缺點。

2. 主要材料

透明塑料瓶 （常用農(nóng)夫山泉）、燒杯（500mL）、鐵架臺（鐵夾）、橡皮塞（8號）、直角導(dǎo)管、帶活塞的導(dǎo)氣管、鑷子等。

3. 操作原理

利用手動調(diào)節(jié)鐵夾高度和開關(guān)活塞改變氣壓大小原理來實現(xiàn)固液分離，從而達到控制反應(yīng)、節(jié)約藥品目的。

4. 裝置制作

選用550mL農(nóng)夫山泉瓶，在瓶底打若干細(xì)小的孔，瓶口塞上帶有導(dǎo)管的單孔橡皮塞，制作圖片如下：

5. 操作說明

（1）氣密性檢查：連接好儀器取兩只燒杯，加入約200mL水，同時把瓶子和導(dǎo)管插入水中，導(dǎo)管口有氣泡冒出，或等到瓶內(nèi)和燒杯內(nèi)水面相平時，輕輕提起瓶子不要離開水面，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，形成穩(wěn)定水柱說明氣密性良好。

（2） 加入固體量高度達2cm左右，鹽酸的量約200mL，一次不宜過多，可以根據(jù)需要再添加鹽酸或提高濃度。

（3）產(chǎn)生氣體通入液體中時要調(diào)整深度，防止氣體排不出。

（4）利用排水法收集氣體要注意調(diào)整好出氣口的高度，否則氣體不會從瓶子底部逸出，收集不到。

（5）進行蠟燭熄滅實驗時，先取下單孔橡皮塞，改用無孔橡皮塞，反應(yīng)結(jié)束時調(diào)整鐵夾高度，離燒杯口約1cm，讓殘留液滴下，過一會兒點燃蠟燭后立即放入燒杯中，迅速放到瓶子下面調(diào)整高度，進入燒杯約1cm，取下橡皮塞，觀察現(xiàn)象。

（6）實驗結(jié)束清洗固體時，讓水龍頭伸入瓶中，振蕩，液體由底部多孔流出，這樣不易濺出。

（7）產(chǎn)生的廢液直接倒入簡易的過濾裝置，過一段時間，就能得到澄清的液體裝瓶貼簽以備后用。

6. 教具的改進點說明

（1）反應(yīng)容器改用塑料瓶，原料來源易得，底孔制作簡單；塑料具有耐酸性，可以重復(fù)多年使用，不易損壞；改進后檢查氣密性操作變簡單；實驗過程中，可以及時分離固體和液體，隨時添加固體和液體和控制反應(yīng)的開始和停止；實驗結(jié)束清洗固體時不易外流，避免腐蝕桌面和皮膚，更安全，不易造成下水管道堵塞。

（2）由雙孔橡皮塞改為單孔橡皮塞，組裝簡單，更換方便。

（3）改用實心橡皮塞，可用于蠟燭熄滅實驗，驗證常溫下二氧化碳密度比空氣大，不支持燃燒，本身也不能燃燒的性質(zhì)。

（4）直角活塞導(dǎo)管很容易損壞，注意輕拿平放。

（5）適用一些無毒無害氣體的制取。

二、固液簡易分離的教具制作

1. 教具簡介

實驗室常溫下制取氧氣和二氧化碳?xì)怏w，無論是在課堂演示，還是學(xué)生分組實驗，都要產(chǎn)生大量的廢物固體和液體混合物。在以往傾倒液體，清洗容器是常有水花或酸液濺出存在安全隱患，有時造成下水管道堵塞，而改進后的裝置在無人狀態(tài)也可順利進行。

2. 主要材料

透明塑料瓶（瓶口較大的）、燒杯（500mL）、鐵架臺（鐵圈兩個）、濾紙等。

3. 操作原理

利用重力原理進行自然沉降，加之濾紙實現(xiàn)固液之間及時分離，節(jié)約時間，便于分開，大量回收 。

4. 裝置制作

選用口較大塑料瓶，在瓶塞上打若干（直徑4mm）的孔，并把瓶塞內(nèi)側(cè)底部鏟平，把瓶塞倒扣在濾紙上用力壓后沿印痕剪取瓶塞大小的濾紙2到3張鋪平在瓶塞內(nèi)，旋緊瓶塞，倒置在鐵圈上（上大下小），下方放一大燒杯，裝置如下：

5. 操作說明

過濾器制作：選用口徑較大的塑料瓶，瓶塞內(nèi)側(cè)底部必須鏟平，否則濾紙易損壞，兩到三層濾紙最適合，瓶底完全去掉，過濾時液體可以一次性大量進行且無人看守。相比傳統(tǒng)過濾控制要點較多，操作技能要求高，濾紙易損壞，液體易側(cè)漏，其效益優(yōu)越得多。

6. 教具的改進點說明

（1）過濾器改用塑料瓶，原料來源方便，底孔制作簡單，可以重復(fù)使用，不易損壞，實驗過程中，可以隨時添加廢液，及時分離固體和液體，可以一次大量進行，不怕側(cè)漏（瓶塞有螺紋旋緊即可），直接傾倒不必引流，操作要求低，實驗者完全放手做其他事情。

（2）此裝置可適用于實驗員在學(xué)生實驗后的廢液的回收。

（3）為化學(xué)實驗中一些藥品的多次利用提供了機會，節(jié)約藥品，減少污染。

三、探究實驗“分子運動現(xiàn)象”教具創(chuàng)新

針對人教版九年級化學(xué)第三單元教材中分子運動現(xiàn)象實驗的不足之處，分別從儀器改進，藥品添加方法、實驗過程等方面進行了改進，改進后的實驗具有操作簡單、現(xiàn)象明顯，用藥量少、能自由移動、用時少、安全等特點，便于學(xué)生分組實驗。此裝置不但證明分子在不斷運動，而且還證明了溫度影響分子運動的速率。

1.主要材料

可樂瓶（1L）一個（不要標(biāo)簽）、礦泉水瓶（550mL）兩個（不要標(biāo)簽）、注射器（5mL）三個、燒杯（200mL）兩個、濾紙、濃氨水、酚酞試液、熱水。

2.主要原理

用封閉的可樂瓶替代半封閉的大燒杯，用噴有酚酞的白色濾紙花替代盛裝酚酞的小燒杯，用吸取濃氨水的注射器替代敞口的小燒杯。

3.操作說明

為了讓演示實驗更生動有趣，可將濾紙折成漂亮的花朵狀，用細(xì)線系住從可樂瓶口放入瓶內(nèi)中下部，蓋上瓶蓋即可。學(xué)生分組使用的瓶子選用礦泉水瓶。實驗用的濾紙可讓學(xué)生折成自己喜歡的形狀，用長細(xì)線系好，從瓶口伸入，并用瓶蓋將其固定在瓶身的中上部。

一是教師的演示實驗用可樂瓶（大一點現(xiàn)象明顯），二是學(xué)生在教師引導(dǎo)下的自主創(chuàng)新實驗，用礦泉水瓶。具體操作過程如下：

①將噴有酚酞試液的濾紙花用細(xì)線系住固定在可樂瓶的中下部（圖1）。

②在瓶身底部用注射器注入微量濃氨水（圖2）。

③把濾紙折成自己喜歡的形狀，噴上酚酞，用細(xì)線系好固定在塑料瓶內(nèi)的中上部。

④將兩個瓶子一個放入冷水，另一個放入近沸騰的熱水中（圖3），再由兩個同學(xué)分別用注射器同時注入一滴濃氨水（圖4），觀察濾紙花變紅的速度，以此得出溫度越高分子運動速度越快的結(jié)論。

4.教具改進點的幾點說明：

①突出知識重點，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使實驗更加趣味化，引發(fā)探究欲望。

②關(guān)注實驗的安全性，努力做到環(huán)保化，減小課堂實驗對教師和學(xué)生的危害。

③實驗用品生活化，使學(xué)生更深入地理解化學(xué)與生活的密切關(guān)系。

④可以讓實驗成果在班級里流動起來，還可以保留一段時間，可作為下一節(jié)課復(fù)習(xí)鞏固的起點。

化學(xué)實驗是化學(xué)課堂的主角，是吸引學(xué)生眼球的重要法寶，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要方法，塑料制品的加入更可以激發(fā)學(xué)生自制一些簡單的裝置，進行家庭實驗，豐富實驗途徑，拓展實驗課堂，從而實現(xiàn)化學(xué)課堂內(nèi)外的有效結(jié)合，提高實驗技能，激發(fā)科學(xué)探究的興趣，鼓勵學(xué)生利用生活中廢棄物進行化學(xué)實驗，增長化學(xué)知識，提高生活樂趣。

參考文獻

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[3] 潘國榮，白顯圣.微粒運動實驗創(chuàng)新設(shè)計與改進[J].化學(xué)教育，2015，36（05）：74-75