注射器在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的 幾個(gè)應(yīng)用

葛德新

（南通市虹橋二中 江蘇 南通 226005）

注射器是一種相當(dāng)普通的醫(yī)療器械，不僅透明、耐用、有一定的刻度，而且本身還是一個(gè)封閉的體系，具有一般化學(xué)儀器所不能替代的特點(diǎn)，運(yùn)用注射器進(jìn)行氣體化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅能直觀地觀察到氣體體積的變化，而且能有效防止有毒氣體對(duì)空氣的污染。下面就注射器在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用舉幾個(gè)實(shí)例。

1.檢查裝置的氣密性

如圖，連接好裝置（注射器內(nèi)留有一半體積的空氣），打開彈簧夾，向長(zhǎng)頸漏斗中注入水，使其下管口必須液封，慢慢推注射器的活塞，長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)形成一段水柱，過(guò)一會(huì)后水柱的液面不下降。再慢慢往外拉活塞，液柱下降，下管口有氣泡冒出，說(shuō)明裝置不漏氣。

2.探究壓強(qiáng)對(duì)氣體溶解度的影響

如圖，連接好裝置，在具支試管內(nèi)倒入約5mL的雪碧（或其他碳酸型飲料），當(dāng)不再冒氣泡時(shí)，塞緊橡皮塞，慢慢地向外拉注射器的活塞，可見(jiàn)具支試管內(nèi)又產(chǎn)生了大量的氣泡，向里推拉注射器的活塞，可見(jiàn)氣泡又不見(jiàn)了，說(shuō)明壓強(qiáng)減小，氣體在水中的溶解度變小，壓強(qiáng)增大，氣體在水中的溶解度變大了。該實(shí)驗(yàn)用于學(xué)生課堂的分組實(shí)驗(yàn)，效果也很好。

3.用于快速過(guò)濾裝置

如圖，連接好裝置，將滴有少量紅墨水的水倒入裝有木炭（或活性炭）的玻璃管內(nèi)，關(guān)閉彈簧夾，慢慢地向外拉注射器的活塞，可見(jiàn)有無(wú)色液體快速滴下，比正常過(guò)濾速度明顯快多了，當(dāng)注射器的活塞不能再向外拉出時(shí)，打開彈簧夾，推注射器的活塞，排出注射器內(nèi)的氣體，再關(guān)閉彈簧夾，實(shí)驗(yàn)又可以繼續(xù)進(jìn)行。演示所花的時(shí)間少，效果明顯。

4.用于測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)

如圖，取一小顆粒的白磷（稍過(guò)量），用濾紙吸干水分，放在玻璃注射器的頭部（頭部事先放有玻璃棉），將活塞推到50mL刻度處，夾緊彈簧夾。再將玻璃注射器放有白磷的部分浸沒(méi)在熱水中，可見(jiàn)白磷自燃，產(chǎn)生大量的白煙，這時(shí)可以看到注射器的活塞先向上移動(dòng)，隨著儀器的冷卻，白煙消失，活塞又向下移動(dòng)，最后停止在接近40mL刻度處。由此得出空氣中氧氣的含量。

5.用于收集部分演示用氣體

用注射器收集少量氣體用于演示實(shí)驗(yàn)的例子很多，如“最輕的氣體”這一課題并沒(méi)有要求學(xué)生了解氫氣的制法，為了不增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，可用60mL注射器事先收集好氫氣，注射器一端用膠皮管連接，并夾緊彈簧夾，演示氫氣的密度小于空氣實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將膠皮管末端在肥皂水中沾一下，打開彈簧夾，推注射器的活塞，由于注射器內(nèi)有一定量的氣體，控制好推力就可以控制肥皂泡的大小，輕輕一抖，肥皂泡慢慢上升。用打火機(jī)一點(diǎn)，可見(jiàn)肥皂泡變成了一團(tuán)火。實(shí)驗(yàn)用時(shí)短且操作簡(jiǎn)便。

6.用于比較氣體和固體反應(yīng)前后的體積

以CO2與Na2O2反應(yīng)為例，如圖，先裝好藥品并連接好儀器，A注射器內(nèi)事先裝有50mL的CO2氣體，B注射器內(nèi)沒(méi)有空氣，打開彈簧夾1，夾好彈簧夾2，實(shí)驗(yàn)時(shí)將A注射器的活塞向里慢慢推進(jìn)，可見(jiàn)U型管內(nèi)淡黃色的Na2O2逐漸變成白色，溫度計(jì)內(nèi)的液柱逐漸升高，B注射器的活塞慢慢自動(dòng)推開，當(dāng)推完A中50mLCO2氣體時(shí)，可見(jiàn)B內(nèi)氣體體積約為25mL，夾好彈簧夾1，打開彈簧夾2，再推B中的活塞，同時(shí)用帶火星的木條放在出氣口，可見(jiàn)木條復(fù)燃。實(shí)驗(yàn)不僅說(shuō)明了2體積的CO2氣體完全反應(yīng)產(chǎn)生1體積的O2，還能直觀顯示反應(yīng)的熱效應(yīng)，且檢驗(yàn)氣體很方便。

7.用于活性炭吸附NO2氣體實(shí)驗(yàn)

如圖，A注射器內(nèi)事先裝有50mL紅棕色的NO2和空氣的混合氣體，B注射器沒(méi)有氣體，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開兩個(gè)止氣夾，慢慢地推A注射器的活塞到頂，讓氣體通過(guò)活性炭層，可見(jiàn)B注射器的活塞慢慢自動(dòng)推開，且注射器內(nèi)氣體呈無(wú)色，體積約為20mL，說(shuō)明NO2氣體被活性炭吸附掉了。再關(guān)上止氣夾1，用酒精燈加熱活性炭層，一會(huì)兒右邊針筒內(nèi)的氣體變?yōu)榧t棕色，且體積約為50mL。說(shuō)明吸附在活性炭?jī)?nèi)的NO2氣體被解吸附出來(lái)了。最后，關(guān)上止氣夾2，待玻璃管冷卻。下一個(gè)班實(shí)驗(yàn)時(shí)，則推B注射器的活塞。

8.用于分液漏斗、滴管的代用品

如圖，用注射器代替了分液漏斗，可隨時(shí)添加藥品，避免了用分液漏斗時(shí)由于裝置內(nèi)氣壓過(guò)大而液體不能滴入的可能，還可控制氣體的生成速率。用注射器取液、滴加都很方便，也可控制試劑用量和滴速，節(jié)省試劑。

如泡沫噴泉實(shí)驗(yàn)，具體如下：

【材料】30 mL 20%的H2O2溶液、沐浴露、碳酸鈉溶液、KI溶液（加有 I2）、500 mL 錐形瓶（配有帶尖嘴導(dǎo)管的橡皮塞）、塑料盆。

【裝置圖】

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.在注射器中抽取約5mL加有I2的 KI溶液；

2.在錐形瓶中依次倒入30mL 20%的H2O2溶液、約1mL沐浴露和5mL碳酸鈉溶液，充分振蕩，塞緊帶尖嘴導(dǎo)管的橡皮塞；

3.推注射器，將5mL KI溶液注入錐形瓶中，稍一振蕩，將錐形瓶放在塑料盆內(nèi)。

【現(xiàn)象】錐形瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生大量泡沫，由于迅速產(chǎn)生氣體，瓶?jī)?nèi)氣壓過(guò)大，把瓶?jī)?nèi)的泡沫通過(guò)尖嘴導(dǎo)管噴出，形成美麗的泡沫噴泉，效果好時(shí)，噴泉能達(dá)近2米高。

注射器在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的例子還有很多，總之，由于注射器本身的體積小、操作簡(jiǎn)便、節(jié)省試劑、可靠安全、污染少，廣泛用在氣體制備、收集、微型實(shí)驗(yàn)、家庭小實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)中，真正做到了一器多用。