無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)備與教學(xué)的問題與解決措施

陳海林

【摘 要】通過總結(jié)教師在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和學(xué)生在做無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的常見問題與錯(cuò)誤，使學(xué)生對規(guī)范操作和實(shí)驗(yàn)理論有更明確的認(rèn)識，使教師對學(xué)生的指導(dǎo)更有針對性，達(dá)到提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ哪康模⑻岣呓處煹墓ぷ餍省?/p>

【關(guān)鍵詞】無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；規(guī)范操作；解決措施

本學(xué)院的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室供應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)用。應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)專業(yè)為大一學(xué)年用。環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生為大一上學(xué)期用。每次只能容納大約20人同時(shí)做實(shí)驗(yàn)。每個(gè)班分成2～3組。在實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備和教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)的問題學(xué)生重復(fù)犯。先把問題解決措施總結(jié)如下，以便教師能更好地指導(dǎo)學(xué)生，學(xué)生更好地規(guī)范操作。

一、酒精燈的使用和玻璃管（棒）的加工

由于學(xué)生人數(shù)較多，選用掛式酒精噴燈比較方便，不用頻繁地加工業(yè)酒精。坐式酒精噴燈作為演示的道具，讓學(xué)生明白原理即可。實(shí)驗(yàn)室用的掛式酒精噴燈構(gòu)造有：（1）酒精噴火桿；（2）酒精預(yù)熱盤；（3）活力調(diào)節(jié)閥；（4）擋風(fēng)片；（5）酒精輸送管；（6）酒精壺；（7）鑄鐵底座；（8）酒精注入閥。

1.活力調(diào)節(jié)閥漏液。解決措施：用扳手把螺母擰開。把舊的生料帶清理干凈，用水沖洗干凈，吹風(fēng)筒吹干后用重新纏繞新的生料帶，按照原來的樣子裝回去。

2.噴火桿內(nèi)酒精噴口被玻璃渣等雜物堵住。教科書介紹用長針把噴口刺通，很難清理干凈。解決措施：打開活力調(diào)節(jié)閥和酒精注入閥門，把軟管一端連在水龍頭上，開自來水，雜物就沖出來。這個(gè)方法還可以檢驗(yàn)噴口是否被堵住。

3.酒精噴燈的木質(zhì)手柄在使用過程中受熱開裂或者燒焦。解決措施：使用前用濕布纏繞。

4.自來水管連接酒精壺和鑄鐵底座的部位不夠緊，漏酒精。解決措施：用細(xì)鐵絲纏繞幾圈，用鐵鉗選擇加固。這樣學(xué)生在移動時(shí)，或者摔在地上，也比較牢固，不會漏液。

5.用酒精燈加熱玻璃管或玻璃棒時(shí)感覺加熱很久，玻璃管和玻璃棒也不變軟，很難彎曲。解決措施：首先，把酒精壺掛高，比底座高1.3米，這樣底座里的酒精壓力很大，噴得很猛。其次，要把活力調(diào)節(jié)閥調(diào)到最大，同時(shí)調(diào)整擋風(fēng)片，聲音越大證明火力越猛。最后，加熱玻璃管或玻璃棒時(shí)要靠近火焰一些。雖然說酒精噴燈的火焰從外到內(nèi)由氧化焰，還原焰和焰心三部分組成，最高溫度點(diǎn)位于氧化焰的頂部，但是尖端比較尖，而且有風(fēng)吹，這樣子火焰接觸玻璃面積比較小，加熱所需的時(shí)間比較長。靠近火焰一些可以迅速地加熱。

二、摩爾氣體常數(shù)的測定

氫氣是用磨亮的鎂條與過量的6 mol/L的鹽酸反應(yīng)生成的。實(shí)驗(yàn)通過測定氫氣的體積來確定R的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)裝置有量氣管、漏斗、試管（反應(yīng)器），軟管。在反應(yīng)過程中，由于產(chǎn)生氫氣的壓力不斷增大，使量氣管的液面不斷下降[1]。

反應(yīng)過程中，學(xué)生不理解為什么必須要移動漏斗，使漏斗中液面量氣管內(nèi)液面和量氣管內(nèi)液面相同。原因：由連通器原理可知，同一液體的同一水平液面上的壓強(qiáng)是相等的。為了使量氣管內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)為大氣壓，必須要移動漏斗，使漏斗中液面量氣管內(nèi)液面和量氣管內(nèi)液面相同。這樣還可以避免量氣管中的氣體壓力過高，從反應(yīng)器與量氣管的連接處漏出。

三、二氧化碳相對分子質(zhì)量的測定

二氧化碳是通過大理石與6 mol/L的鹽酸在啟譜發(fā)生器中反應(yīng)制得。反應(yīng)生成的氣體依次通過硫酸銅溶液、飽和碳酸氫鈉溶液、濃硫酸。目的是依次除去硫化物氣體、鹽酸氣體、水，用干燥潔凈的錐形瓶向上排空氣法收集最后得到純凈的二氧化碳。

1.啟普發(fā)生器隨著反應(yīng)的進(jìn)行，關(guān)閉旋塞希望停止產(chǎn)生氣體，但是中間球體的液體不能與固體分離。原因和解決措施：啟普發(fā)生器由球形漏斗和葫蘆狀玻璃容器組成。放大理石前必須用玻璃纖維把球形漏斗下端纏繞，組合時(shí)剛好插到兩球容器的中間部位。這樣大理石不會掉在底部。其中，纏繞時(shí)不能太松。如果太松，隨著反應(yīng)的進(jìn)行石塊變小后也會掉在底部。纏繞時(shí)也不能太緊，太緊后，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，石塊變成微粒后把縫隙堵住，中間球體的液體下不去。如果遇到大理石掉在底部或者玻璃纖維堵住了，都需要拆開，重新纏繞玻璃纖維。

2.學(xué)生把橡膠塞用打孔器打孔，把孔打大了，插入玻璃管時(shí)漏氣。解決措施：剪一小段乳膠管放入孔中，再把玻璃管插入，這樣乳膠形變貼合了玻璃管和橡膠塞。

3.學(xué)生檢驗(yàn)錐形瓶中是否充滿了二氧化碳?xì)怏w時(shí)用火柴，灰燼容易掉進(jìn)錐形瓶，造成實(shí)驗(yàn)的誤差，而且浪費(fèi)很多火柴。解決措施：利用干燥的竹子，用刀破開，削成10 cm 左右的細(xì)長的竹條，類似牙簽大小。使用時(shí)用酒精燈點(diǎn)燃，用嘴巴吹熄，成為帶火星的竹條，放到錐形瓶瓶口，火星熄滅，證明錐形瓶充滿了二氧化碳。這種竹條可以用很久，而且產(chǎn)生的灰燼不容易掉。

四、醋酸電離平衡常數(shù)的測定——pH計(jì)的使用

使用pH計(jì)前必須用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液標(biāo)定[2]。根據(jù)使用說明書操作即可。每測一次，必須用去離子水沖洗干凈玻璃電極并用剪碎的濾紙吸干凈。通常使用的是E-201-C復(fù)合電極。

1.測定過程中的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，搖動電極，數(shù)據(jù)不停跳動。原因及解決措施：如果前面測的數(shù)據(jù)正常，這次很可能是玻璃電極與塑料柵之間有氣泡，把玻璃電極取出，緩慢插入，觀察是否還有氣泡，沒有氣泡，便可正常讀數(shù)。

2.很多學(xué)生在測量過程中把電極保護(hù)帽打翻了，往電極帽加的是去離子水。解決措施：電極保護(hù)帽裝的是3 mol/L的氯化鉀溶液。從電極上端小孔加入的復(fù)合電極的外參比補(bǔ)充液也是3 mol/L的氯化鉀溶液。新購置的電極帶有一個(gè)塑料小瓶子，里面裝的是氯化鉀粉末，往里面加去離子水到刻度線即可得到3 mol/L的氯化鉀溶液。

五、放水瓶的改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)室常用的是10 L玻璃用的放水瓶。里面裝的是去離子水，供學(xué)生的洗瓶裝水和教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用的。下口放水瓶的玻璃活塞很容易被碰爛。損壞后，整個(gè)玻璃放水瓶作廢了。市場上有塑料做的放水瓶，塑料的如果水有雜質(zhì)，很難看出來而且很難清洗。現(xiàn)在模仿日常飲用的五加侖桶的手壓泵水器，做一個(gè)飲水瓶的泵水器。具體做法：取一個(gè)10 L透明小口的試劑瓶，清洗干凈。然后選用一個(gè)規(guī)格為13號的橡膠塞，選用一個(gè) 11.25 mm 的橡膠塞打孔器鉆一個(gè)孔，把從市場買的手壓泵水器插入橡膠塞，檢查是否緊實(shí)，然后裝上取水管，調(diào)整好合適的高度。橡膠塞塞到試劑瓶里，此時(shí)整個(gè)體系是密封的。手壓氣囊往里面壓氣體，水從取水管里出來。整個(gè)裝置簡單實(shí)用，只作為去離子水的容器。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣毅民.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].廣西師范大學(xué)出版社，2013：67—69.

[2]中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程組.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2012：44—46.

基金項(xiàng)目：

廣西教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“教學(xué)-科研-競賽”三位一體的地方高校化學(xué)類本科生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐，（No：2015C408）。