中學化學教學中的創新實驗裝置
——氣體制備、收集和性質探究一體化設計的多用途裝置

李 丹

（常州市武進區湖塘實驗中學，江蘇 常州）

一、實驗創新目標

1.實現同一套裝置幫助學生探究初中常見氣體的實驗室制法和性質。

2.借助創新的實驗器材，為學生創造多元學習活動的機會，激發探究欲望，促進學生間的合作能力，表達質疑的能力。

3.通過學生自主實驗，培養學生對比的思想、分析的能力、發散的思維、創新的意識。

二、基本實驗裝置

裝置從左到右各部分的作用：1.發生裝置，可隨制隨停，控制反應速率。2.排氣管，可得到更純凈的氣體，減壓。3.針筒，可緩壓、自動儲氣，為性質實驗提供充足平穩的氣流。4.Y型導管，是探究二氧化碳和氫氣性質的實驗裝置。5.切除底部的集氣瓶，是探究氧氣性質的實驗裝置。

三、實驗內容與方法設計

1.實驗室制取、收集二氧化碳，探究二氧化碳的性質：能使石灰水變渾濁，不能使石蕊變色，能與水反應生成使石蕊變色的物質，密度比空氣大，不可燃不助燃。

實驗操作、現象和結論：

a.制取：關閉2、3號止水夾，打開1號止水夾，旋轉氣體發生裝置，開始反應。

b.性質實驗：將排氣管伸入裝有石灰水的試管中，石灰水變渾濁，說明二氧化碳能與石灰水反應。

c.收集：打開止水夾2，關閉止水夾1，針筒活塞向后移，開始自動儲氣。

d.性質實驗：旋轉發生裝置，使反應停止，關閉2號止水夾，打開3號止水夾，向前推活塞，干燥的石蕊試紙不變色，下面滴有石蕊試液的棉花變紅，說明二氧化碳能與水反應，上面滴有石蕊試液的棉花不變色，說明二氧化碳的密度比空氣大。低的蠟燭熄滅，高的蠟燭不滅，說明二氧化碳密度大于空氣，不可燃不助燃。

2.實驗室制取、收集氫氣，探究氫氣的性質：可燃性,密度小于空氣。

實驗操作、現象和結論：

a.制取：關閉2、3號止水夾，打開1號止水夾，旋轉氣體發生裝置，開始反應，并通過排氣管排出發生裝置內的空氣。

b.收集：打開止水夾2，關閉止水夾1，針筒活塞向后移，開始自動儲氣。

c.性質實驗：旋轉發生裝置，使反應停止，關閉2號止水夾，打開3號止水夾，向前推活塞，氣球變大，但上面的氣球比下面的氣球大，說明氫氣的密度比空氣小。

d.性質實驗：關閉3號止水夾，取下注射器，換上金屬針頭，點燃針尖處的氫氣，控制推活塞的速度以控制氫氣火焰的大小，在火焰上罩一干冷的燒杯，可清晰地觀察到淡藍色的火焰，燒杯內壁的水珠，實驗說明氫氣具有可燃性，燃燒生成水。

e.驗純：注射器內留下部分氫氣，抽入少量空氣，取下金屬針頭，推活塞，用燃著的木條靠近針頭處，可聽到尖銳爆鳴聲，說明點燃不純的氫氣會發生爆炸，因此點燃氫氣前需要驗純。

3.實驗室用雙氧水制氧氣，收集氧氣，探究氧氣性質：石蠟、木炭、鐵絲、硫在氧氣中燃燒。

實驗操作、現象和結論：

a.制取和檢驗：打開所有彈簧夾，旋轉發生裝置，用倒置的集氣瓶收集并檢驗氧氣。

b.性質實驗和收集：將點燃的蠟燭伸入集氣瓶中燃燒，另取一支注射器抽取集氣瓶中氣體，通入石灰水中。關閉彈簧夾3，用注射器儲存氧氣。

c.性質實驗：旋轉發生裝置，使反應變緩，打開彈簧夾3，將紅熱的木炭伸入集氣瓶中，緩慢推注射器活塞，另取一支注射器抽取集氣瓶中氣體，通入石灰水中。相同的方法進行鐵絲和硫在氧氣中燃燒的實驗。（集氣瓶底部墊有濕潤的濾紙，防止鐵絲燃燒實驗中集氣瓶炸裂）

四、實驗創新點

1.微型化：節約藥品，污染小，更安全。

2.集成化：集制備、收集、性質實驗于一體，且可應用于多種氣體，利用價值高，集成化的設計可使制—取—性質實驗同時進行，有效防止沖塞的危險。

3.簡單化：裝置簡單，易操作，邊制邊實驗，節約了課堂時間，隨制隨停，保證了充足的氣體，可自控流速，現象明顯持續時間長，成功率高，可用于教師演示和學生分組，易推廣。

4.示范性：集成化的實驗設計，激發了學生的興趣，啟迪了學生的思維，培養了學生科學探究的能力，為學生創新性實驗設計提供了很好的示范。