巧用H型試管改進中學化學實驗兩則

李茂柯 盛林娟 伍曉春

摘要： 將H型試管應用于中學化學實驗，改進“探究分子運動”、“氯氣制備及性質檢驗”兩則實驗。改進后的“分子運動實驗”不僅節約藥品、操作簡單、現象明顯，而且同時完成溫度對分子運動影響的對比實驗研究，反應后處理上也有較好突破;改進后的“氯氣制備及性質檢驗”實驗，能連續完成氯氣的制備及性質檢驗，藥品使用微量化且現象明顯，有助于培養學生的環保意識。

關鍵詞： H型試管; 分子運動實驗; 氯氣制備; 實驗一體化; 實驗改進

文章編號： 1005-6629（2019）12-0058-03? ? ? ? ? ? 中圖分類號： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： B

H型試管是化學實驗室中常用的一種玻璃儀器，它由中間連通部位和左右兩支試管構成（見圖1）。由于其特殊構造，在實驗操作中左邊試管可作反應發生裝置，中間連通部分作氣體凈化處理裝置，右邊試管作為性質檢驗裝置。氣體從左試管經由中間連通部分進入右試管，因此H型試管可以作為很多氣體制備及性質檢驗一體化反應器，如二氧化硫的制備及性質檢驗、乙炔的制備及性質檢驗等。此外，由于H型試管由左右兩部分構成，還可作為對比實驗裝置。本文利用H型試管做主要反應器，改進“探究分子運動”“氯氣制備及性質檢驗”兩則實驗，取得較滿意的實驗效果，現介紹如下。

圖1? H型試管構造圖

1? 分子運動實驗探究

原教材實驗缺陷[1]： （1）原教材實驗用兩個小燒杯分別盛裝濃氨水和酚酞溶液，然后用大燒杯罩住，但由于此裝置氣密性不好，易造成環境污染，影響師生健康，不利于課堂演示實驗。（2）實驗儀器多，而且反應儀器不能在課堂上移動，難以讓所有學生都能觀察到。（3）整個實驗裝置空間過大，且濃氨水和酚酞溶液用燒杯盛裝，藥品使用量大。將H型試管用于改進此實驗，可讓學生易于觀察分子運動現象的同時還可對比溫度對分子運動的影響。改進實驗如下。

1.1? 實驗用品

儀器： 18mm×180mm H型試管1個（中間橫管規格18mm×50mm）、多用滴管（塑料材質）2支、橡膠塞2個（打孔的1號橡膠塞）、5mL注射器1支、多用滴管剪下的直管2個、脫脂棉、雙面膠、小型電夾板1個、1000mL燒杯1個、鐵架臺

藥品： 濃氨水、酚酞溶液、稀硫酸

1.2? 實驗裝置

實驗裝置見圖2。

圖2? 探究分子運動及溫度對分子運動

影響的實驗改進裝置

1.3? 實驗操作及現象

（1） 直管制作： 取兩支多用滴管，剪去多用滴管直通部位，留作增長滴管長度。

（2） 取少許脫脂棉，分別用雙面膠固定在上述兩支直管下端離端口3cm處，用膠頭滴管吸取酚酞溶液，滴在直管的脫脂棉上。

（3） 用2支多用滴管分別吸取2mL濃氨水，各自穿過橡膠塞，然后將滴有酚酞溶液的脫脂棉直管和多用滴管連接，以增加多用滴管長度（見圖2）。

（4） 另取少許脫脂棉，滴上酚酞溶液后，用鐵絲將脫脂棉放置于橫管兩端，以排除左右兩邊試管之間的相互影響。

（5） 將H型管固定在鐵架臺上，使兩邊試管的底端部位約3mL左右浸入用1000mL燒杯裝的自來水中，然后用電夾板對左邊試管的中間部位加熱3分鐘。

（6） 將制作好的兩支多用滴管，插入H型試管中，同時擠壓兩支多用滴管，滴加濃氨水至試管底部，觀察實驗現象。

（7） 用電夾板加熱試管中的脫脂棉10～15s開始逐漸變紅，沒有加熱的試管中的脫脂棉30～35 s才開始逐漸變紅，此時橫管位置脫脂棉左側輕微變紅，而右側沒有變紅，排除了左側氨氣運動使右側試管中脫脂棉變色的影響。

（8） 反應結束，用注射器從多用滴管的膠頭部位注入5mL稀硫酸，傾斜H型試管，對整個裝置中剩余濃氨水進行后處理。

1.4? 改進后實驗的優點

（1） 整個裝置氣密性良好，實驗過程中聞不到濃氨水揮發出來的刺激性氣味。

（2） 用H型試管，不僅探究了分子的運動現象，而且對比了溫度對分子運動的影響，由于用電夾板對左側試管中間部位進行加熱，因此左側試管的脫脂棉變紅速度明顯快于右側試管。兩邊明顯的現象差異對比給學生一定的視覺沖擊[3]，有助于學生理解溫度對分子運動的影響。

（3） 裝置簡單，現象清晰，可以讓所有的學生都觀察到該實驗現象，課堂演示實驗效果良好。

（4） 反應后只需用注射器從膠頭部位注入稀硫酸，并略微傾斜H型試管，稀硫酸就可沿中間橫管流到另一側試管中，對整個裝置中的濃氨水都能進行后處理，體現了綠色環保的理念。

1.5? 實驗說明

（1） 橡膠塞不必塞得太緊，以保證多用滴管中的濃氨水能滴入試管中，此操作經重復檢驗多次，聞不到濃氨水揮發出來的刺激性氣味。

（2） 中間橫管處放置滴有酚酞的脫脂棉的目的是為了排除左右兩邊揮發的氨氣的相互影響。

（3） 用電夾板在加熱左側試管時應該懸空加熱，不能直接夾住試管進行加熱，以防止試管炸裂。

（4） 左右兩邊試管浸入自來水中的目的是為了使兩邊氨水的溫度保持一致，從而控制因加熱導致氨氣濃度偏高對實驗的影響。

2? 氯氣的制備及性質檢驗一體化實驗

原教材[2]實驗缺陷： （1）氯氣的制備及性質檢驗是分開進行的，且反應儀器多、試劑用量大、操作繁瑣。（2）氯氣有毒、實驗操作過程中易逸散污染環境，不僅危害師生健康，而且不利于培養學生的環保意識。（3）對氯氣性質的檢驗太單一，不利于學生對氯氣全面系統的認識。因此利用H型試管改進此實驗，將氯氣制備及性質檢驗一體化完成。改進實驗如下。

2.1? 實驗用品

儀器： 18mm×180mm H型試管1個（中間橫管規格18mm×50mm）、5mL注射器2支、氣球1個、玻璃尖嘴直導管1支、透明膠帶、脫脂棉、1號橡膠塞2個

藥品： 濃鹽酸、高錳酸鉀、無水氯化鈣、干燥紅色試紙、濕潤紅色試紙、濕潤淀粉碘化鉀試紙、濕潤紫色石蕊試紙、氫氧化鈉溶液、品紅溶液

2.2? 實驗裝置

實驗裝置見圖3。

圖3? “氯氣制備及性質檢驗”

一體化實驗改進裝置

2.3? 實驗操作及現象

（1） 將事先稱取好的0.13g高錳酸鉀固體加入H型試管左側試管內，取1號橡膠塞一個，用注射器針頭穿過橡膠塞，取下、留孔，塞在H型試管左側，最后將裝有3mL濃鹽酸注射器針頭插入左側橡膠塞，完成對左邊裝置的組裝。在圖3左管中，KMnO4和濃鹽酸反應制得Cl2，右管中則完成Cl2性質實驗。

（2） 用透明膠帶將氣球固定在尖嘴玻璃直管（以下簡稱玻璃直管）的上端口，然后從玻璃直管下端穿過另一有孔的橡膠塞。

（3） 用脫脂棉包裹適量無水氯化鈣，然后放置于H管橫管中間處。

（4） 將干燥品紅試紙、濕潤品紅試紙、濕潤淀粉碘化鉀試紙、濕潤紫色石蕊試紙依次分別用雙面膠粘貼固定在直管的下面部位。

（5） 在H型試管右側試管內加入幾滴品紅溶液，然后將制作好的玻璃直管塞進H型試管右側，完成對右側裝置組裝。

（6） 推動裝有3mL濃鹽酸注射器活塞使之與高錳酸鉀反應，觀察實驗現象。

（7） 推動活塞，氣球慢慢鼓起，30s左右，可以看到品紅溶液紅色開始逐漸褪去、干燥品紅試紙不褪色、濕潤品紅試紙紅色逐漸褪去、淀粉碘化鉀試紙先變藍后褪色、紫色石蕊試紙先變紅后褪色。實驗最后，加熱品紅溶液，紅色不恢復。

（8） 反應結束后，擠壓氣球，使進入氣球中的氯氣進入裝置中，取下左端濃鹽酸注射器，迅速換上裝有氫氧化鈉溶液的注射器，將氫氧化鈉注入H型試管左側試管內，傾斜H型試管，使氫氧化鈉通過橫管到達H型試管右側，使整個裝置中剩余氯氣被氫氧化鈉溶液全部吸收。

2.4? 改進后的實驗優點

（1） 只需在H型試管中就能完成氯氣的制備和氯氣的漂白性、氧化性、酸性等系列性質的檢驗，將制備和性質檢驗一體化[4]，實驗現象明顯，有利于學生對氯氣性質知識的系統化學習。

（2） 與傳統的實驗比較，用H型試管作反應器減少了儀器的連接，消除了因為連接儀器多，氣密性差的缺陷。

（3） 用試紙代替傳統的氯氣系列性質檢驗方法，減少了試劑的用量，節省了藥品，體現綠色環保思想。

（4） 反應裝置中用氣球不僅起到緩沖壓力變化的作用，而且反應后通過擠壓氣球，便可將氯氣完全擠入H型試管中，保證裝置中的剩余氯氣能夠被氫氧化鈉溶液完全吸收，減少了對師生和環境的危害，有利于教師開展課堂演示實驗。

3? 結語

以上的改進實驗符合化學實驗綠色環保的要求，操作簡單，在H型試管中一體化實施，易于推廣應用。由于H型試管由左右兩個試管及橫管3部分組成，因此能減少儀器連接，可以代替許多常規玻璃儀器進行化學實驗。并且其規格較小，現象直觀，微量藥品便能看到比較明顯的現象，不僅可用于教師課堂演示，還可用于學生分組實驗或課外自主實驗[5]。

參考文獻：

[1]王晶， 鄭長龍. 義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2013： 49.

[2]宋心琦主編. 普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）（第3版）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2012： 82～84.

[3]朱玉忠， 李德前. 探究微粒運動實驗的新設計[J]. 化學教學， 2016， （1）： 67～69.

[4]李猛， 王世存. 氯氣制備及性質實驗的一體化設計[J]. 化學教學， 2016， （8）： 60～63.

[5]郭喨. 品紅在水中擴散演示實驗的優化設計[J]. 化學教學， 2015， （5）： 69～72.