塑料礦泉水瓶在初中化學(xué)實驗中的妙用

宋守娟+張潔

摘要：分析塑料礦泉水瓶的特點及在6個實驗中的妙用。對實驗裝置及儀器的組裝進行了說明，介紹實驗的過程、原理及實驗特點與作用。通過實驗，啟發(fā)學(xué)生利用生活中易得的物品替代市售的化學(xué)儀器開發(fā)完成創(chuàng)新實驗、微型實驗和家庭小實驗，對于彌補實驗條件的不足、豐富化學(xué)實驗內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力大有裨益。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；塑料礦泉水瓶；實驗改進

文章編號：1005-6629（2015）11-0069-04 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

在初中化學(xué)實驗教學(xué)中，許多學(xué)校由于學(xué)生人數(shù)多，實驗室少，導(dǎo)致有些課本、課外探究實驗無法在實驗室里進行。想發(fā)動學(xué)生自主進行微型實驗，則由于實驗儀器缺乏等原因，也不能順利實現(xiàn)。如果用生活中的物品代替實驗儀器進行實驗，就可以滿足學(xué)生進行探究實驗的愿望。根據(jù)初中化學(xué)教學(xué)的實際，探究了塑料礦泉水瓶在化學(xué)實驗教學(xué)中的一些具體的應(yīng)用。

1 驗證二氧化碳水溶性及其與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)等實驗裝置

1.1實驗用品

300mL塑料礦泉水瓶一個、橡皮塞一個、10mL注射器一支、塑料小藥匙一個；氫氧化鈉固體0.4g、10%稀鹽酸4mL

1.2實驗裝置及儀器的組裝說明

（1）將塑料小藥匙的柄嵌入橡皮塞中，將注射器的針頭插入橡皮塞，用橡皮塞塞緊瓶口（如圖1所示）。

（2）在塑料瓶中集滿二氧化碳氣體，塞好橡皮塞，將瓶正放在桌面上。用注射器吸取約4mL10%稀鹽酸，將注射器針頭插入橡皮塞中。

1.3買驗過程

（1）通過擠壓瓶身觀察注射器活塞的移動來檢查裝置氣密性。

（2）向小藥匙中放入0.4g氫氧化鈉固體，塑料瓶中集滿二氧化碳氣體。打開橡皮塞，向塑料瓶中倒人約60mL水，塞好瓶塞，振蕩，觀察到塑料瓶微微變癟。

（3）將塑料瓶倒置，晃動瓶子，觀察到瓶子更癟。

（4）用注射器吸入稀鹽酸并注入瓶中，觀察到瓶子又鼓起。

1.4提示和說明

向瓶中倒入水后，二氧化碳溶于水，瓶中壓強減小，但1體積水只溶解1體積二氧化碳，所以瓶子只是略微變癟。將瓶子倒置后，氫氧化鈉溶于水，并與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈉和水，瓶內(nèi)氣壓進一步減小，大氣壓把瓶子壓癟；當(dāng)向瓶中注入稀鹽酸時，鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳氣體，導(dǎo)致瓶中壓強增大，瓶子又鼓起。

1.5特點與作用

本實驗是利用塑料瓶遇外力易變形的特點，通過化學(xué)反應(yīng)改變瓶內(nèi)壓強使塑料瓶發(fā)生形變。實驗現(xiàn)象明顯，實驗材料易得，操作簡便，趣味性強，且裝置可重復(fù)使用。

2 電解水的裝置

2.1實驗用品

去底的塑料礦泉水瓶一個、多用塑料滴管兩支、干電池4節(jié)、導(dǎo)線若干、電鍵一爪、大頭針兩枚；水、稀氫氧化鈉溶液

2.2實驗裝置及儀器的組裝說明

（1）將一500mL的塑料瓶去底，將其瓶蓋換為橡皮塞。將四節(jié)干電池與導(dǎo)線、電鍵按圖2連接好，并使兩根導(dǎo)線穿過橡皮塞分別與兩個大頭針相連。

（2）在瓶中放人兩支去底的等體積的多用塑料滴管，在滴管的尖嘴處分別夾一彈簧夾。將大頭針分別插在滴管底部作電極。

2.3實驗過程

（1）用鐵架臺將整套裝置固定。在礦泉水瓶中裝水，直到滴管中的水滿（可用彈簧夾限制滴管中水的高度），在水中滴入5滴氫氧化鈉溶液。

（2）接通電路，開始電解水。

2.4提示和說明

水中加入氫氧化鈉溶液是為了增強水的導(dǎo)電性，隨著水的電解，滴管中排出的水進入瓶中，防止因生成氣體滴管中壓強增大而使滴管爆裂。打開彈簧夾，既可檢驗氣體，也可收集氣體，還可以直接用氣體進行性質(zhì)實驗。

2.5特點與作用

本實驗利用了礦泉水瓶又長又細，容易固定滴管；瓶身透明，便于觀察實驗現(xiàn)象；不易破損，便于攜帶等特點。實驗操作簡便，現(xiàn)象明顯，實驗安全可靠，能直觀地呈現(xiàn)電解的全過程。

3 探究微觀粒子運動的裝置

3.1實驗用品

內(nèi)壁擦過洗潔精且已晾干的塑料礦泉水瓶一個（550mL）、5mL注射器兩支、與瓶高度相近的塑料管一根、透明膠帶、用紫色石蕊試液浸泡過的紫色小紙花若干；濃氨水、濃鹽酸

3.2實驗裝置及儀器的組裝說明

（1）在1個550mL塑料瓶內(nèi)壁涂抹洗潔精后晾干。在一根塑料管上固定一些用紫色石蕊試液浸泡過的小花，將此塑料管和小花放入塑料瓶中，擰緊瓶蓋正放在桌面上（實驗裝置如圖3所示）。

（2）用兩支注射器分別吸取0.5mL濃鹽酸和1mL濃氨水備用。

3.3實驗過程

（1）用注射器從瓶底向瓶中注入濃鹽酸，拔出注射器，立即用透明膠堵住小孔。觀察到紫色的紙花由下到上依次變紅。

（2）過一會兒再用注射器從瓶底向瓶中注入濃氨水，拔出注射器，立即用透明膠粘住小孔。觀察到瓶中有大量白煙，紅花逐漸變藍。

3.4提示和說明

紫色石蕊遇酸變紅，遇堿液變藍。從瓶底部注入濃鹽酸時，由于氯化氫分子由下往上運動，接觸到紫色石蕊試液浸泡過的小花，形成鹽酸，紙花由下往上逐漸變紅。當(dāng)從瓶底注入濃氨水時，由于濃鹽酸和濃氨水都具有強揮發(fā)性，它們揮發(fā)出來的氯化氫氣體與氨氣反應(yīng)生成白色固體氯化銨（煙）。氨分子自下而上運動，使花變藍。由于瓶內(nèi)壁涂抹了洗潔精，不會附著水霧。

3.5 特點與作用

本實驗利用了礦泉水瓶透明、瓶壁上涂抹洗潔精后水霧不易附著，容易觀察現(xiàn)象；瓶身質(zhì)軟，注射器的針頭能直接插入；瓶子密閉性好，氣體不易散失；塑料材質(zhì)耐腐蝕等特點。通過直觀的現(xiàn)象，形象地說明了分子的運動情況，有效地幫助了學(xué)生觀察和了解微觀粒子的運動。

4 二氧化碳制取和性質(zhì)實驗的聯(lián)合裝置

4.1實驗用品

500mL塑料礦泉水瓶一個（用燒熱的玻璃棒在瓶兩側(cè)各穿一個小孔，一高一低）、橡皮塞一個、銅絲一根、絲襪一只、無色透明玻璃小藥瓶一個；稀鹽酸、石灰石、澄清石灰水；藍色石蕊試紙兩條（一濕一干）、蠟燭兩支（一高一矮）

4.2實驗裝置及儀器的組裝說明

（1）在塑料礦泉水瓶的一側(cè)距離底部1/3處穿一小，在另一側(cè)距離瓶口1/3處穿一小孔（見圖4）。

（2）在一個透明的玻璃小藥瓶中倒入約1/3體積的澄清石灰水，用雙面膠將一干、一濕兩張藍色石蕊試紙粘在小藥瓶上，將小藥瓶用線綁住懸于塑料礦泉水瓶中。

（3）將礦泉水瓶的塑料蓋換成橡皮塞。在橡皮塞上穿一根銅絲，銅絲的一端綁一只內(nèi)裝石灰石的絲襪，將絲襪放入瓶中，塞好橡皮塞。

（4）在瓶外放兩支點燃的蠟燭，蠟燭的火焰分別正對瓶上的兩小孔。

4.3實驗過程

（1）在瓶中倒入30mL 10%稀鹽酸，按壓銅絲，使石灰石與稀鹽酸接觸，反應(yīng)開始。

（2）隨著瓶中冒出氣泡，觀察到濕潤的藍色石蕊試紙變紅色，干的試紙無明顯現(xiàn)象；小藥瓶中澄清石灰水變渾濁；瓶外下層蠟燭先滅，上層蠟燭后滅。

4.4提示和說明

通過推拉銅絲使反應(yīng)隨時發(fā)生，隨時停止；二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅；二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，使澄清石灰水變渾濁。由于二氧化碳不燃燒亦不支持燃燒，密度比空氣大，蠟燭自下而上熄滅。

4.5特點與作用

本實驗利用礦泉水瓶熱塑性好，易穿孔；容積較大，可以一次制取較多量氣體；彈性好，強度較大不易破裂；密閉性好，氣體不易泄露；耐酸堿腐蝕等特點。將制備和性質(zhì)實驗巧妙組合，增強實驗的連貫性，簡化實驗操作，節(jié)約時間，且便于對比實驗現(xiàn)象。

5簡易滅火器實驗裝置

5.1實驗用品

500mL塑料瓶1只、“棒棒冰”外殼一個；白醋50mL、飽和小蘇打溶液50mL

5.2實驗裝置及儀器的組裝說明

（1）在距離塑料瓶口約2cm處用燒熱的玻璃棒燙一小孔。

（2）在塑料瓶中倒入50mL飽和小蘇打溶液。在“棒棒冰”外殼里倒入50mL白醋，將“棒棒冰”外殼放入塑料瓶中，蓋好瓶蓋（實驗裝置圖如5所示）。

5.3實驗過程

將塑料瓶倒轉(zhuǎn)，兩種液體接觸，可觀察到液體和泡沫一起從小孔處急劇噴出，覆蓋在燃燒物上使燃燒停止。

5.4特點與作用

本實驗利用了礦泉水瓶有一定的彈性，能承受瓶內(nèi)一定壓力；瓶身質(zhì)軟可以插孔；質(zhì)輕容易移動，便于攜帶的特點。

6 氧氣、氫氣、二氧化碳等氣體的制取和性質(zhì)實驗的普適裝置

6.1實驗用品

500mL塑料瓶一只、橡皮塞一個、線一根、棉紗布包一個、膠皮管一根、20mL注射器兩支；石灰石或鋅粒或二氧化錳等固體若干、稀鹽酸或稀硫酸或過氧化氫溶液等

6.2實驗裝置及儀器的組裝說明

（1）將塑料瓶的蓋子換成橡皮塞；在小棉布包中放入制氣體需要的固體，用線綁住小布包，把小布包放入塑料瓶中，塞緊橡皮塞。

（2）在一支注射器中吸入制氣體需要的液體（根據(jù)制取氣體的量決定液體量）；在另一支注射器中吸入吸收尾氣所用的液體。

（3）用熱玻璃棒在瓶的近上部壁上穿一個小孔，將一根膠皮管插入小孔，用透明膠將小孔周圍密封（見圖6）。

6.3買驗過程

（1）檢查裝置氣密性。橡皮塞上未插注射器時，將膠皮管一端放入水中，擠壓瓶身，從有無氣泡冒出，判斷裝置氣密性是否良好。

（2）通過拉動細線，讓小布包接近瓶底。將注射器的針頭插到橡皮塞上，將液體注入瓶中，固液接觸，反應(yīng)開始。

（3）膠皮管收集需要的氣體，做性質(zhì)實驗或備用。

（4）實驗完畢，拉動細線，固液分離反應(yīng)停止。

（5）如果所制取的氣體對環(huán)境有污染，可將另一只注射器中的液體注入瓶中與氣體反應(yīng)，消除污染。

6.4特點與作用

本實驗利用了塑料瓶隨處可見、便宜易得、可塑性強、耐腐蝕、不易碎、容積較大可以連續(xù)制取較多量氣體的特點。學(xué)生可自己在家里制取氣體或在教室里做探究實驗，十分方便。

塑料礦泉水瓶在化學(xué)實驗中的應(yīng)用還有很多，如它可當(dāng)細口瓶用，盛放液體藥品；利用有多個小凹的底部代替點滴板同時完成多個實驗，既可對比現(xiàn)象，又可節(jié)約藥品；將在瓶口塞一個帶尖嘴導(dǎo)管的橡皮塞可做洗瓶；瓶子剪成兩半，用瓶的上半部可制作簡易凈水器；用瓶的下半部可做氫氣、甲烷或是面粉的爆炸實驗等等。總之，初中化學(xué)課本中大部分實驗均可以用到礦泉水瓶，學(xué)生開發(fā)的課外小實驗中，它也是必不可少的“儀器”。

初中化學(xué)實驗教學(xué)中，如果能就地取材，引導(dǎo)學(xué)生分析生活中常見物品和化學(xué)實驗儀器的相似之處，大膽試用生活中的物品代替實驗儀器進行微型實驗和家庭小實驗，會降低實驗難度，節(jié)約實驗成本，提高學(xué)習(xí)效率。尤其是啟發(fā)實驗條件較差的學(xué)校開展更多的學(xué)生實驗，對課本實驗進行有效補充和拓展。通過這類實驗，學(xué)生的學(xué)習(xí)由課堂內(nèi)延伸到課堂外，由學(xué)科學(xué)習(xí)擴展到實際生活。學(xué)生的認知由淺入深、由被動到主動，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲望，有效地提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。