巧用具支試管改進化學實驗實現實驗綠色化

■王如芹

巧用具支試管改進化學實驗實現實驗綠色化

■王如芹

根據實驗教學改進經驗，結合具體演示實驗事例，就改進化學演示實驗，加強環境保護意識教育，實現化學實驗綠色化，培養學生的創新能力和動手能力進行初步探討。

具支試管；化學實驗綠色化；環境保護

化學教師應更好地培養學生的創新能力，挖掘化學儀器的應用潛能，防止化學實驗對環境的污染，樹立綠色化學的思想觀念，增強學生的環保意識。筆者發現，積極引導學生巧用具支試管探索改進有關實驗，推廣微型化學實驗，加強尾氣處理，既能達到預期的實驗教學目的，又實現化學實驗綠色化。

氯氣的實驗室制法及性質系列實驗的改進

山東省科技出版社出版的《化學》教材關于氯氣的實驗室制法，筆者發現操作起來不方便，根據實驗設計的原則進行改進。

反應原理

原來用濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下制取氯氣，現在為避免加熱操作的麻煩，采用高錳酸鉀和濃鹽酸常溫下反應產生氯氣：

2KMnO4+8HCl（濃）==2MnO2+2KCl+4H2O+3Cl2↑

實驗裝置的改進

1）把分液漏斗改為帶有單孔塞的長膠頭滴管，把圓底燒瓶改為具支試管。實驗時，根據反應情況，用手擠壓膠頭，濃鹽酸即可滴加，能很好地控制濃鹽酸的用量，進而方便地控制該反應的速率。實踐證明，吸管內吸入約6毫升的濃鹽酸，就能完全做完本節所有有關氯氣的性質演示實驗。

2）將圓底燒瓶改用具支試管，免去打雙孔塞的麻煩，把少量的高錳酸鉀放在具支試管里即可。

3）尾氣處理裝置的改進。把原來將氫氧化鈉溶液放在小燒杯里吸收多余的氯氣，改為事先用濃氫氧化鈉溶液浸泡的棉球堵住導氣管，使多余的氯氣被棉球內的氫氧化鈉吸收掉（2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O）。

實驗步驟

先將儀器連接好，檢驗裝置的氣密性；然后把少量的高錳酸鉀放入具支試管里，將3～5毫升的濃鹽酸吸入膠頭滴管里，小心插入塞子里，然后塞進具支試管里，固定在鐵架臺上。用手擠壓膠頭，濃鹽酸便可滴下與高錳酸鉀接觸并立刻發生反應（注意：為防止反應速率過快，可輕輕擠壓膠頭，使濃鹽酸慢慢滴下）。用向上排空氣法收集氯氣，也可組合進行氯氣的化學性質的一系列演示實驗，如氯氣與銅反應、氯氣和氫氣反應等。實驗完畢，把事先用氫氧化鈉溶液浸泡的棉球塞住導氣管，防止氯氣對環境的污染。

乙炔的實驗室制法改進

實驗裝置的改進

1）把分液漏斗改為帶有單孔的膠頭滴管，把圓底燒瓶改為具支試管。實驗時，根據反應情況，用手擠壓膠頭，飽和的食鹽水即可滴加，能很好地控制飽和食鹽水的用量，進而方便地控制該反應的速率。實踐證明，吸管內吸入約6毫升的飽和食鹽水，就能完全做完本節所有有關乙炔的性質演示實驗。

2）將圓底燒瓶改用具支試管，免去打雙孔塞的麻煩，把少量的電石放在具支試管里即可。

3）添加尾氣處理裝置。由電石產生的乙炔常混有PH3、H2S等難聞有毒的氣體，只好將實驗裝置移到室外，但這樣并不能消除污染。為了保護環境，增加尾氣處理措施，將事先用硫酸銅溶液浸泡的棉球堵住導氣管，使PH3、H2S被棉球內的硫酸銅溶液吸收掉（CuSO4+H2S==CuS↓+H2SO4，4CuSO4+PH3+4H2O==H3PO4+4H2SO4+4Cu）

實驗步驟

先將儀器連接好，檢驗裝置的氣密性；再把幾小塊電石放入具支試管里，將3～5毫升的飽和食鹽水吸入膠頭滴管里，小心插入塞子里，然后塞進具支試管里，固定在鐵架臺上。用手輕輕擠壓膠頭，飽和食鹽水便可慢慢滴下與電石接觸并立刻發生反應（注意：為防止反應速率過快，可輕輕擠壓膠頭，使飽和食鹽水慢慢滴下）。用排水法收集乙炔，也可組合進行乙炔的化學性質的系列演示實驗。實驗完畢，把事先用硫酸銅溶液浸泡的棉球堵住導氣管，防止乙炔對環境的污染。

銅與硝酸反應的實驗改進

改進思路

教材中關于銅與濃、稀硝酸反應的演示實驗，較以前的裝置有了改進——為了防止污染室內環境，在試管的上方罩一塑料袋。但在罩的同時已經有少量的二氧化氮散發到教室內，照樣污染空氣，沒有從根本上消除NO2對空氣的污染。如何既不讓NO2污染室內環境，又不讓NO2污染室外空氣，同時又能讓學生觀察到明顯的實驗現象——NO2的生成？關鍵是要解決兩個問題：一是控制銅與濃硝酸反應的速率，少產生NO2氣體，只要學生觀察到實驗現象即可；二是生成的NO2被吸收掉，徹底根除NO2對大氣的污染。

收集資料，實驗驗證

把銅片改為銅絲插入塞子，塞緊具支試管，通過調節銅絲的高度既可使反應發生，也可使反應停止，非常方便靈活。同時避免NO2氣體散出。通過查找資料，發現NO2能和氫氧化鈉溶液反應。這樣可以將多余的NO2氣體通過氫氧化鈉溶液吸收。或為了簡單起見，用事先經氫氧化鈉濃溶液浸泡的棉球堵住具支試管的支管處。通過多次實驗證明，按照該思路設計改進的實驗效果良好，同時避免NO2對空氣的污染，保護了環境。

實驗用品

實驗儀器與藥品：鐵架臺、具支試管、銅絲、單孔橡膠塞、導管、棉球、銅絲、濃硝酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液。

實驗步驟

首先將合適的塞子打一小孔，把一束銅絲插入塞子里，把約1毫升的濃（或稀）硝酸放在具支試管里。可根據具體情況，靈活調節銅絲的高度。備好蘸有濃氫氧化鈉溶液的棉球，然后用插有銅絲的塞子塞住具支試管。反應時將銅絲向下移動，使之與硝酸接觸，發生反應。這時可引導學生仔細觀察現象：溶液立刻變成藍色，同時試管內充滿紅棕色的氣體（一旦學生觀察到上述現象，馬上將銅絲向上移動，使之脫離反應體系，這時反應就立刻停止）。然后把棉球堵在支管處，這樣多余的NO2與棉球中的氫氧化鈉反應處理掉，從而徹底避免NO2對環境的污染（2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O）。

通過采用改進的方法進行實驗，不但教學效果良好，操作更加簡單、安全可靠、靈活方便、反應速率容易控制，且徹底根除氮的氧化物對空氣的污染，確保師生的身體健康，加強對學生環境保護意識的教育，實現化學實驗綠色化。■

[1]王祖浩,張天若.化學問題設計與問題解決[M].北京:高等教育出版社,2003

[2]畢華林,等.化學新教材開發與利用[M].北京:高等教育出版社,2003:58-60

[3]鄭長龍.化學實驗教學新視野[M].北京:高等教育出版社,2003:115-116

（作者單位：臨沂大學費縣分校）

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.11.064