微型化化學(xué)實驗探究

高超

微型化學(xué)實驗的概況

基于資源低消耗、環(huán)境低污染的微型化學(xué)實驗是20世紀(jì)80年代初期首先在美國發(fā)展起來的一種化學(xué)實驗方法，迅速引起了很多國家化學(xué)界的重視和研究。20世紀(jì)90年代初，我國開始系統(tǒng)地研究微型化學(xué)實驗，二十多年來發(fā)展迅猛。微型實驗已經(jīng)成為化學(xué)教育界公認(rèn)的21世紀(jì)化學(xué)實驗教學(xué)改革的發(fā)展趨勢。微型化學(xué)實驗具有試劑用量比常規(guī)實驗少很多、污染很小、低碳環(huán)保、簡單明了、容易操作、快速省時、安全可靠、從生活中容易找到代用品等優(yōu)點(diǎn)，可以實現(xiàn)每個學(xué)生都能動手做實驗，學(xué)生的參與度更大，興趣更濃。

中學(xué)化學(xué)實驗微型化的起步

微型化學(xué)實驗顧名思義是在微型實驗儀器中進(jìn)行的實驗。目前，我國已經(jīng)開發(fā)研制出了一些微型化學(xué)實驗儀器，但多以大學(xué)微型化學(xué)實驗儀器為主。在中學(xué)微型化學(xué)實驗的研究中，要努力實現(xiàn)常規(guī)實驗微型化的改革，即在教學(xué)內(nèi)容和方法、儀器裝備等方面實現(xiàn)整體微型化。在當(dāng)前實驗經(jīng)費(fèi)不足的情況下，為了實現(xiàn)中學(xué)化學(xué)實驗整體微型化的過渡，我們還是要積極鼓勵采用代用品，利用生活中常見的廢棄品自行設(shè)計制作一些小巧實用的微型儀器或裝置來進(jìn)行常規(guī)實驗的微型化改進(jìn)。下面加以說明

二氧化碳的制法及其化學(xué)性質(zhì)實驗

初中化學(xué)制取和收集二氧化碳的裝置如圖1、圖2所示。

利用圖1的裝置實驗時，首次加入稀鹽酸的量必須足夠多，以使長頸漏斗的下端插入液面以下，防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出;這樣實驗一開始產(chǎn)生大量的二氧化碳，如果來不及收集會造成一定程度的浪費(fèi)。利用圖2的裝置實驗時，所用鹽酸一次性加入，消耗完后，如果要繼續(xù)制取二氧化碳，就得先把裝置拆開，把剩余的試劑倒出，再添加藥品繼續(xù)實驗，操作十分不便。在選擇設(shè)計制取二氧化碳的裝置所需的儀器時，除了熟悉的常規(guī)實驗儀器，也可以利用代用品。我們利用生活中的廉價易得的替代品設(shè)計的實驗裝置不僅可以制取二氧化碳，而且可以同時試驗二氧化碳的多方面性質(zhì)，此方案的設(shè)計均使用小型的注射器及點(diǎn)滴管，且發(fā)生裝置設(shè)置成U型管結(jié)構(gòu)極其適用于多個平行班級反復(fù)使用節(jié)約試劑，實驗容易控制，實驗現(xiàn)象明顯，成功率高，二氧化碳排放量少等優(yōu)點(diǎn)，有利于對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新精神和環(huán)境保護(hù)教育，達(dá)到了微型化化學(xué)實驗預(yù)期的效果。

改進(jìn)后的實驗裝置圖3

實驗步驟：

（1）檢查裝置的氣密性

打開點(diǎn)滴管開關(guān)，在左端注射器口塞緊一只橡皮塞，將套有去底塑料滴壺下端插入盛有少量水的小燒杯中。推壓注射器打入少量空氣，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，松開手，導(dǎo)管內(nèi)形成一小段水柱，過一會兒，液面不下降，說明裝置不漏氣。

（2）在U型管右注射器中加入適量石灰石，再用注射器分別向兩個滴壺內(nèi)注入少量紫色石蕊溶液和澄清石灰水，然后按圖2-3組裝好儀器。

（3）注射器內(nèi)吸入稀鹽酸，注入U型管內(nèi)制取二氧化碳，首先在氣體的導(dǎo)出管口處放燃著的木條檢驗二氧化碳，待木條熄滅將導(dǎo)出管口放入氫氧化鈉溶液中。

（4）生成的二氧化碳在裝置內(nèi)直接和滴壺內(nèi)的紫色石蕊溶液、澄清石灰水的反應(yīng)，要注意觀察實驗現(xiàn)象，比較反應(yīng)前后的變化。

設(shè)計說明：

（1）兩個滴壺兩端需要用玻璃導(dǎo)管進(jìn)行連接，為了方便向滴壺中注入石蕊溶液 和澄清石灰水溶液，首先需將滴壺拆下，向兩端導(dǎo)管內(nèi)用注射器注入液體再組裝連接，注意裝置的氣密性，保證良好。

（2）尾氣處理裝置處設(shè)計了一個防倒吸裝置。

（3）實驗完后，應(yīng)用注射器向U型管中推入空氣排盡裝置里的殘余氣體，將二氧化碳充分吸收。

實驗過程中二氧化碳制取的量可以完全根據(jù)性質(zhì)實驗的需要來確定，通過推動注射器滴加稀鹽酸來確定二氧化碳產(chǎn)生的快慢和多少，因此可以很好地控制實驗進(jìn)程，大大地減少了二氧化碳排放量。

以上實驗的設(shè)計不但解決了學(xué)校儀器缺少給實驗教學(xué)帶來不便的問題，而且在探究研究的過程中師生共同集思廣益，在老師的點(diǎn)撥下，充分調(diào)動了學(xué)生的探究積極性，有效的發(fā)散了學(xué)生們的思維，孩子們利用共同的研究成果完成高效的綠色微型化實驗在此過程中享受到了研究成果的成就感，培養(yǎng)了他們小科學(xué)家不斷探究創(chuàng)新的化學(xué)精神。