氧氣制法與性質的實驗改進

程勝富

(貴州省長順縣鼓揚中學 貴州長順 550707)

氧氣制法與性質的實驗改進

程勝富

(貴州省長順縣鼓揚中學 貴州長順 550707)

氧氣的性質與制取是九年級化學學習的一個重點內容,它涉及到很多實驗。但有的實驗在實際操作中存在許多不足之處,若將其稍作改進,會起到很好的效果。現將本人在教學實踐中的一些做法和想法提出來與大家共同探討,僅供化學教師和學生學習參考。

一、氧氣制法的改進

教材中制取氧氣使用的藥品是高錳酸鉀,其反應速度適中,比較適合初學化學者。但它也存在著以下幾方面的缺點：

1.使用的藥品高錳酸鉀如果混有還原性物質,如木炭、紙屑等易發生爆炸,比較危險；

2.所用試管要干燥,否則加熱過程中試管易炸裂；

3.試管口要放少量疏松的棉花,防止加熱時高錳酸鉀的粉末進入導管,從而導致收集的氧氣呈紅色；

4.操作不當也容易導致試管炸裂；

5.實驗廢渣不容易處理等。

若改用過氧化氫溶液,傳統的做法是往盛二氧化錳的容器中加入過氧化氫溶液,這樣反應非常劇烈,速度也很快,不易控制。后來改用分液漏斗向盛二氧化錳的容器中慢慢滴入過氧化氫溶液,這樣反應速度也較快,易把瓶塞沖漏氣。若將大量二氧化錳加到即使是3%的過氧化氫溶液中,反應也很劇烈,也不容易控制。曾經有專家做了這樣的改進：將很少量的二氧化錳加到30%的過氧化氫溶液中,由于產生的氧氣往上冒出,從而導致二氧化錳浮于過氧化氫溶液液面上,反應速度得以控制 （反應速度由二氧化錳的量來控制）。這樣做雖然可以控制反應的速度,但仍然存在不足：由于二氧化錳是粉末狀,一旦加入到過氧化氫中,一直要到反應完全才能停止,浪費了藥品,且回收二氧化錳時浪費了很多時間。若在此基礎上將實驗裝置作一下改進、催化劑作一定的處理,就可以隨時控制反應的進行與停止,且催化劑可以循環使用,從而節約藥品。用作學生實驗方便易行,筆者認為十分理想。具體做法如下：

1.裝置的改進

用兩個大注射器筒（可用雙通管、塑料瓶等代替）,將兩個容器的下端口部用橡皮管連接構成連通器。在其中一個容器上塞上帶導管的橡皮塞。如下圖1：

圖1

圖2

2.催化劑的處理改進

催化劑處理：將水泥用水攪拌均勻,制成約0.5cm厚的水泥板,然后在水泥板表面撒上適量的二氧化錳,等到五成干后,按需要切成一定大小的塊狀,完全干燥后備用。這樣處理后,將粉末狀的二氧化錳制成了塊狀,有利于與液體藥品隔離開和循環使用。

催化劑改進：將生的馬鈴薯按需要切成一定大小的塊狀或片狀代替二氧化錳作催化劑備用。用生的馬鈴薯代替二氧化錳,反應速度雖然比不上二氧化錳,但馬鈴薯本身可以切成所需的形狀、大小,從而節省了將二氧化錳制成塊狀的這一道工序。

3.方法步驟

將上面改進的裝置檢查氣密性,取下帶導管的橡皮塞,將適量上面處理過備用的催化劑放入容器中,塞緊橡皮塞。從另一容器口倒入適量的過氧化氫,過氧化氫通過橡皮管進入裝處理或改進過的催化劑的容器與催化劑接觸,立即反應產生氧氣。如圖2,將A端降低至液體與催化劑分開,反應停止；升高A端,過氧化氫與催化劑接觸,反應又進行。也可以在導氣管的橡皮管處放一個止氣夾,關閉止氣夾,反應停止,打開止氣夾,反應發生。

通過以上改進后的實驗,操作簡單；發生裝置容易自制,催化劑也容易找而且可以循環使用,節約藥品；反應后的廢液對環境無任何污染。所以筆者認為比較適合學生分組實驗。

二、鐵絲燃燒實驗的改進

義務教育課程標準實驗教材《化學》九年級上冊第二單元課題2中氧氣性質實驗：[實驗2—4]鐵絲燃燒,在實驗中常常存在兩方面的問題：一方面用市售細鐵絲（俗稱雜絲）來做這個實驗時,鐵絲過粗很難燃燒,實驗成功率低。另一方面實驗中集氣瓶底部要放些水或鋪一層沙,若集氣瓶中放水少,瓶底易破裂。若集氣瓶中放水過多,集氣瓶中氧氣又裝得少,實驗時效果又差,而放沙則不便于操作。針對這些問題,在教學中本人是這樣做的：將一塊包裝硬紙剪成集氣瓶底部大小的圓形紙片放入集氣瓶中,展平鋪在瓶底。然后將集氣瓶裝滿水用排水集氣法收集一瓶氧氣,用編制石綿網的細鐵絲（無漆的）或編制沙窗用的細鐵絲代替市售的細鐵絲,用2—3根纏在一起螺旋式捆在火柴梗上慢慢伸入盛氧氣的集氣瓶中。此時會明顯看到細鐵絲劇烈燃燒,火星四射。生成的固體熔融物掉在集氣瓶底部的濕潤紙上,由于紙上的水吸收了熱量,從而有效的避免了集氣瓶的破裂。這樣改進以后使得實驗的成功率大大的提高了,從而避免了儀器的損耗。

1008-0546(2010)06-0073-01

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10.3969/j.issn.1008-0546.2010.06.030