巧用直角玻璃管改進初中化學實驗

劉瑤　李德前　李為才

摘要： 直角玻璃管是一種比較容易自行加工的玻璃儀器，用它做一些化學實驗既方便又實用。依托直角玻璃管改進了活性炭的吸附、加熱碳酸氫銨、木炭在氧氣中燃燒等實驗，使實驗化繁為簡、現象明顯，提高了實驗教學的有效性。

關鍵詞： 直角玻璃管; 活性炭; 碳酸氫銨; 木炭在氧氣中燃燒; 實驗改進

文章編號： 1005-6629（2019）5-0076-04 ? ? ? ? ? ?中圖分類號： G633.8 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： B

直角玻璃管是一種簡單實用的玻璃儀器（見圖1），用它既能做常溫下的化學實驗，也能在加熱條件下進行有關的化學實驗。如果用于教師的演示實驗，可以使用粗一些的直角玻璃管;如果是學生的分組實驗，可使用細一些的直角玻璃管。

本文實驗采用的直角玻璃管直徑約為12mm，兩個支管的長度分別約為12cm、16cm（兩個支管長短不一，主要是便于實驗時區分）。

1 ?“活性炭的吸附性”實驗

人教版教材上設計的這個實驗，雖然實驗現象明顯，但是活性炭的用量較大[1]（見圖2）。我們改用直角玻璃管做這個實驗，取得了良好的實驗效果。

1.1 ?實驗用品

直角玻璃管、粗細合適的塑料吸管（一端剪成斜口）、脫脂棉、活性炭、紅色的水等

1.2 ?實驗裝置

新設計的實驗裝置見圖3。

1.3 ?實驗步驟

（1） 取一根直徑約6mm的塑料吸管，將其一端剪成斜口，用于取用粉末狀藥品（活性炭）。

（2） 借助于斜口塑料吸管，向直角玻璃管的直角處添加約2g活性炭（添加活性炭時要讓直角玻璃管的一個支管向上，以使活性炭聚集在直角處不留空隙），然后在活性炭的表面分別塞入一小團脫脂棉。

（3） 從直角玻璃管的豎直支管中注入約10mL紅色的水，從直角玻璃管的水平支管中就緩緩流出了無色的水。該實驗現象充分說明，活性炭能夠吸附色素。

（4） 實驗結束，整理實驗用品。

1.4 ?實驗優點

（1） 活性炭的用量少，實驗裝置可以反復使用，有利于多個班級的連續授課。

（2） 在學生分組實驗中，使用直徑約為7mm的直角玻璃管，這樣更節省藥品。

（3） 實驗的對比性強，有利于學生直觀地認識活性炭的吸附性。

2 ?“加熱碳酸氫銨”的實驗

上教版教材上設計的實驗方案是在蒸發皿中加熱固體碳酸氫銨[2]（見圖4），對教室內的環境會產生污染。另外，由于沒有驗證碳酸氫銨分解的產物，致使不少學生誤認為“固體減少是碳酸氫銨揮發了”。我們借助直角玻璃管對這個實驗進行優化，改進了原實驗的不足。

2.1 ?實驗用品

直角玻璃管（含配套的橡皮塞）、粗細合適的塑料吸管（一端剪成斜口）、酒精燈、125mL廣口瓶（含配套的雙孔橡皮塞）、碳酸氫銨固體、干燥的紅色石蕊試紙、澄清石灰水等

2.2 ?實驗裝置

新設計的實驗裝置見圖5。

2.3 ?實驗步驟

（1） 取一個與125mL廣口瓶的口徑配套的橡皮塞，在橡皮塞中部打一個粗孔（與直角玻璃管的管徑配套），在橡皮塞的邊緣處打一個細孔（用于透氣）。

（2） 借助于玻璃棒，將一張干燥的紅色石蕊試紙置于直角玻璃管的水平支管最右端（靠近直角）;再利用斜口塑料吸管，將適量的碳酸氫銨固體送入直角玻璃管的水平支管中部，隨后在水平支管口塞上橡皮塞。

（3） 取一個125mL廣口瓶，向其中倒入適量的澄清石灰水。

（4） 按圖5所示，連好整個實驗裝置。注意使直角玻璃管的豎直支管浸入石灰水中1cm左右，以防停止加熱時石灰水倒吸而進入灼熱的水平支管中。

（5） 點燃酒精燈，用其外焰加熱固體碳酸氫銨。很快觀察到，白色固體不斷減少，玻璃管內壁有水珠，干燥的紅色石蕊試紙變為藍色，澄清的石灰水變渾濁。上述實驗現象充分說明，碳酸氫銨受熱易分解，分解的產物有水、氨氣和二氧化碳氣體等。

（6） 實驗結束，整理實驗用品。

2.4 ?實驗優點

（1） 實驗裝置簡單、緊湊，不需要專門的儀器固定實驗裝置。

（2） 能充分說明碳酸氫銨固體受熱消失不是物理變化（揮發），而是有新物質生成的化學變化。

（3） 生成的氨氣不會擴散到空氣中，因此實驗比較環保。若要通過聞氣味的方法驗證分解產物有氨氣，可以拔掉水平支管上的橡皮塞，在水平支管口附近采用“扇氣入鼻”的方法進行。

（4） 不少固體受熱分解的實驗也可以使用這套實驗裝置，如加熱堿式碳酸銅、小蘇打受熱分解、煅燒石灰石等實驗，并能方便地檢驗它們分解的產物。

3 ?“木炭在氧氣中燃燒”的實驗

人教版教材上該實驗的操作方案[3]（見圖6）不夠簡潔，木炭燃燒的時間也很短，實驗的重復性較差。我們利用直角玻璃管改進該實驗，不僅化繁為簡，而且實驗現象明顯。

3.1 ?實驗用品

直角玻璃管（含配套的單孔橡皮塞）、125mL廣口瓶（含配套的雙孔橡皮塞）、酒精燈、鑷子、木炭、澄清石灰水、袋裝氧氣等。

3.2 ?實驗裝置

新設計的實驗裝置見圖7。

3.3 ?實驗步驟

（1） 取一個與125mL廣口瓶的口徑配套的橡皮塞，在橡皮塞中部打一個粗孔（與直角玻璃管的管徑配套），在橡皮塞的邊緣處打一個細孔（用于透氣）。

（2） 用鑷子夾取3～4塊細小的木炭，將其放在直角玻璃管水平支管的管口，再借助玻璃棒將木炭推至水平支管的中部位置。

（3） 取一個125mL廣口瓶，向其中倒入適量的澄清石灰水。再按圖7所示，連好整個實驗裝置（注意使直角玻璃管的豎直支管浸入澄清石灰水中約1cm）。

（4） 打開氧氣袋的開關，在常溫下通入氧氣，發現木炭不燃燒、澄清石灰水不變渾濁，說明木炭和氧氣在常溫下不反應，即木炭在常溫下化學性質穩定。

（5） 點燃酒精燈，用其外焰加熱木炭。很快木炭劇烈燃燒（此時移走酒精燈），發出白光，澄清的石灰水也變得渾濁起來。

（6） 關閉氧氣袋上的開關，停止通入氧氣，木炭停止燃燒。再次打開氧氣袋上的開關，通入氧氣（無需酒精燈加熱），木炭又重新燃燒起來。如此反復3～4次，直至木炭完全燃燒[4]。

（7） 以上實驗現象，不僅說明木炭燃燒需要氧氣、溫度需要達到著火點，還能說明“在沒有明火的情況下也會發生燃燒現象”。

（8） 實驗結束，整理實驗用品。

3.4 ?實驗優點

（1） 木炭燃燒的時間較長，實驗現象非常明顯。

（2） 通過控制氧氣袋的開關，能反復看到木炭熄滅、燃燒的現象，增強了實驗的趣味性，也解釋了沒有明火但溫度較高情況下引起火災的原因，從而深化了物質燃燒的條件，提高了學生的防火意識。

（3） 很多固體與氣體反應的實驗也可以使用這套裝置，如硫在氧氣中燃燒、鈉或銅在氯氣中燃燒、一氧化碳還原氧化鐵或氧化銅等實驗。

4 ?結束語

初中化學實驗創新的重要目的就是化繁為簡，突出實驗的簡約性和實用性[5]。直角玻璃管的制作工藝簡單，用直角玻璃管改進和設計一些化學實驗，不僅能達到裝置簡單、操作方便、現象直觀、綠色環保等效果，而且特別適合于學生動手操作。

我們一線化學教師在實驗教學中，可以圍繞直角玻璃管精心設計出更多、更好的化學實驗，從而給學生搭建更多的實驗探究平臺，以幫助學生理解科學知識、學習科學方法、增強環保意識、養成合作習慣、樹立節約理念，進而培養他們的創新精神和實踐能力[6， 7]。

參考文獻：

[1][3]課程教材研究所化學課程教材研究開發中心. 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， 2015： 77， 46.

[2]中學化學國家課程標準研制組. 義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 3.

[4]劉振奎， 馬逸群. 巧用木炭和石子探究燃燒的條件[J]. 實驗教學與儀器， 2017， （9）： 34～35.

[5]李德前. 例談初中化學實驗創新的思維方法[J]. 化學教學， 2013， （3）： 65～68.

[6]李德前， 杜玉芬. 巧用長柄V形玻璃管改進和設計化學實驗[J]. 化學教學， 2013， （8）： 41～43.

[7]宋廣良， 李德前. U型管用于化學實驗的幾個案例[J]. 化學教學， 2018， （2）： 68～72.