氣體采樣袋在演示實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新應(yīng)用

摘 要：演示實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課堂教學(xué)不可或缺的組成部分。涉及氣體性質(zhì)的演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，常常會(huì)遇到氣體制備耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)影響教學(xué)進(jìn)度；事先收集在集氣瓶中的氣體泄露達(dá)不到演示實(shí)驗(yàn)預(yù)期；課堂上臨時(shí)制備的氣體未經(jīng)除雜純度不夠?qū)е聦?shí)驗(yàn)效果不佳。教學(xué)中嘗試用氣體采樣袋用于課堂演示實(shí)驗(yàn)，方便、快捷、效果好。

關(guān)鍵詞：氣體；演示實(shí)驗(yàn)；采樣袋；創(chuàng)新

一、問(wèn)題的提出

在蘇教版《化學(xué)2》的“乙烯”這節(jié)課中涉及到幾個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn)：

①乙烯與溴水（或溴的四氯化碳溶液）；②乙烯與酸性高錳酸鉀溶液；③乙烯的燃燒。傳統(tǒng)的教學(xué)獲取氣體的方法是：在課堂當(dāng)中用濃硫酸、乙醇以及其他一些儀器臨時(shí)組裝、制備氣體。耗時(shí)在10-15分之間，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，并且該過(guò)程中還存在副反應(yīng)使制備的乙烯存在像二氧化硫這樣的氣體雜質(zhì)，對(duì)乙烯氣體性質(zhì)的探究存在干擾，若在制備裝置中增加洗氣除雜裝置，這樣導(dǎo)致氣體的制備獲取在該節(jié)課中所占的權(quán)重過(guò)大。與此類(lèi)似的還有SO2、Cl2等氣體。

如何才能解決將本節(jié)課教學(xué)時(shí)間分配趨于合理，在教學(xué)中突出氣體性質(zhì)的探究，使演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯呢？問(wèn)題的癥結(jié)在于如何解決純凈氣體提供。

二、創(chuàng)新思路和方法

基于以上問(wèn)題的剖析，筆者認(rèn)為將氣體的制備置于課前，將它作為課前準(zhǔn)備的一部分，實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間都有了良好的拓展與延伸。其實(shí)在初中科學(xué)中涉及O2、CO2性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)所需氣體都是課前事先備好的。區(qū)別在于演示實(shí)驗(yàn)中乙烯是“主動(dòng)方”，以氣流形式通入到溴水、高錳酸鉀溶液中，故不能儲(chǔ)存于集氣瓶中，應(yīng)該將氣體收集于具有氣體驅(qū)趕功能的設(shè)備中，氣體樣品采樣正好可以解決儲(chǔ)存、驅(qū)趕形成氣流以及在多個(gè)班級(jí)上課需要?dú)怏w量較大的問(wèn)題。

（一）集氣桶的制作（如圖1）

取500-1000mL的廢棄空瓶（塑料、玻璃材質(zhì)），除去外表的包裝紙并清洗，利用手鉆在瓶子底部鉆出若干小孔，再將三角漏斗倒置用膠與瓶子底部無(wú)縫黏合。

（二）氣體的制備、凈化、收集與儲(chǔ)存

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：

（1）裝置說(shuō)明：該裝置由氣體發(fā)生部分、凈化部分、氣體收集部分、手壓塑料打氣筒、氣體采樣袋及夾持固定部分組成。

（2）準(zhǔn)備：集氣桶裝滿(mǎn)水并倒置于水槽中；手壓塑料打氣筒處于壓縮態(tài)；氣體采樣袋處于真空狀態(tài)，兩個(gè)閥門(mén)中連接橡皮管閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，另一閥門(mén)關(guān)閉，

（3）操作步驟：①按照?qǐng)D示組裝裝置，對(duì)氣體發(fā)生裝置進(jìn)行氣密性檢查；②裝入藥品制備氣體；③用溴水檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體；④乙烯純度的檢驗(yàn)；⑤用集氣桶收集氣體；⑥用手壓塑料打氣筒將氣體壓入氣體采樣袋，集滿(mǎn)所需氣體量后關(guān)閉閥門(mén)放置備用。

（三）氣體采樣袋在演示實(shí)驗(yàn)中的使用案例

案例1：乙烯與溴水反應(yīng)。

如圖3所示，連接好實(shí)驗(yàn)裝置。

操作說(shuō)明：打開(kāi)氣體采樣袋閥門(mén)，用手輕輕按壓氣體采樣袋，通過(guò)錐形瓶中氣泡速度觀察氣流速度以便通過(guò)手壓的力量來(lái)控制氣體流速。待溴水顏色完全褪去，關(guān)閉氣閥即可。如果在上圖所示裝置的基礎(chǔ)上將溴水換成酸性高錳酸鉀溶液便可進(jìn)行乙烯與酸性高錳酸鉀溶液的演示實(shí)驗(yàn)。

案例2：乙烯的燃燒。

如圖4所示：連接好裝置。

操作說(shuō)明：打開(kāi)氣閥，用手輕輕按壓氣體采樣袋，在玻璃導(dǎo)管尖嘴處點(diǎn)燃?xì)怏w，根據(jù)燃燒的現(xiàn)象判斷是否需要改變氣流。

三、氣體采樣袋的清洗與干燥

將氣體采樣袋的兩個(gè)氣閥都開(kāi)啟，用手壓打氣筒不斷鼓入干燥的熱空氣，直至采樣袋中原先殘留的氣體和水蒸氣全部排凈；再將其中一個(gè)氣閥關(guān)閉，另一開(kāi)啟的氣閥與手壓打氣筒反向連接，將氣體采樣袋抽成真空，關(guān)閉氣閥即可。

四、注意事項(xiàng)及說(shuō)明

（1）將集氣桶中的氣體壓入氣體采樣袋時(shí)，手壓打氣筒吸入集氣桶的氣體時(shí)要緩慢，以防不慎將水吸入氣筒。

（2）氣體采樣袋保存和使用過(guò)程中與高溫物體和明火保持適當(dāng)距離，避免與尖銳物體接觸。

（3）氣體采樣袋適合充裝各種氣體如：硫化物、鹵化物、及有機(jī)氣體等，氣體采樣袋可在1-3月內(nèi)確保組分恒定不變。

（4）充氣壓力不宜超過(guò)2900Pa，最佳使用壓力為500Pa，直觀觀察為氣袋充分鼓氣，但手指按壓并不十分緊繃。

作者簡(jiǎn)介：徐宏（1977—），男，浙江武義人，本科，中學(xué)一級(jí)，主要研究方向：高中化學(xué)。