多用途“氣體制取及性質(zhì)探究”一體化實(shí)驗(yàn)裝置

唐麗芳

摘要：采用氣體制取與性質(zhì)探究一體化裝置，實(shí)現(xiàn)了“邊制取氣體邊進(jìn)行氣體性質(zhì)的探究”，且用Y型管分流收集多瓶氣體，可連續(xù)進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)探究。該裝置不僅實(shí)現(xiàn)了將制取氣體與氣體性質(zhì)探究緊密聯(lián)系在一起，消除了因氣體保存不當(dāng)泄露而出現(xiàn)有關(guān)氣體性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯甚至失敗的后果，還大大減少了教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的工作量并同時(shí)有效的提高了課堂效率。且該裝置適用于多種氣體的制取與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一裝置多用途。

關(guān)鍵詞：氣體制取;性質(zhì)探究;一體化裝置

在現(xiàn)行初高中化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)不再單獨(dú)的分為演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，而注重將理論講授和實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，利用探究性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生全方位、多角度的觀察問(wèn)題，并全面客觀地認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。注重實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，達(dá)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單有效，利用創(chuàng)新裝置型實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)問(wèn)題積極的進(jìn)行猜想和聯(lián)想，從而培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性。注重在講述過(guò)程中，教師和學(xué)生一起來(lái)探究物質(zhì)的制取和性質(zhì)，因此有關(guān)氣體性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)更注重氣體制取與性質(zhì)探究的連續(xù)性。在此將初高中教學(xué)過(guò)程中涉及到的氣體的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)了一套多用途的氣體制取與性質(zhì)探究一體化裝置，可達(dá)到制取氣體、暫時(shí)儲(chǔ)存氣體并驗(yàn)證氣體性質(zhì)的目的。現(xiàn)以氧氣制取及其性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)為例來(lái)闡釋該一體化裝置解決的問(wèn)題及創(chuàng)新的優(yōu)點(diǎn)。

在人教版九年級(jí)化學(xué)第二單元有關(guān)氧氣性質(zhì)的演示實(shí)驗(yàn)中，如木炭、鐵絲、硫等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)，通常需要預(yù)先制備并收集好氧氣，若需要做幾種物質(zhì)的燃燒實(shí)驗(yàn)就須提前準(zhǔn)備好幾瓶氧氣，這不僅直接增加了教師的工作量，且提前準(zhǔn)備好的氧氣還常會(huì)出現(xiàn)因保存不當(dāng)而發(fā)生泄露，導(dǎo)致收集的氧氣不純，最終造成有關(guān)氧氣性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯甚至演示實(shí)驗(yàn)失敗。此外，在做鐵絲等物質(zhì)燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，須事先在集氣瓶?jī)?nèi)預(yù)留少量的水;做硫燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止生成的二氧化硫污染空氣，須在集氣瓶?jī)?nèi)裝少量的氫氧化鈉，使實(shí)驗(yàn)操作更加繁瑣。基于此，我們采用了上述一體化實(shí)驗(yàn)裝置，解決了上述氧氣性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)中存在的諸多問(wèn)題。

一、實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

1.儀器：鐵架臺(tái)、帶孔玻璃瓶、單孔橡皮塞、雙孔橡皮塞、玻璃彎管、橡皮管、Y型管、U型管、錐形瓶、分液漏斗、玻璃棒、藥匙、燃燒匙、砂紙、酒精燈、火柴;

2.藥品：細(xì)鐵絲、木條、木炭、硫粉、二氧化錳、10%的過(guò)氧化氫溶液、澄清石灰水、氫氧化溶液、水。

二、實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖及說(shuō)明

三、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

首先，打開A處、a1處止水夾，再打開分液漏斗活塞，控制10%過(guò)氧化氫溶液滴加的速度，使氣體緩慢放出，看到右側(cè)帶孔玻璃瓶?jī)?nèi)溶液中的導(dǎo)氣管均勻冒出氣泡，用帶火星的木條放在帶孔玻璃瓶的b1小孔處檢驗(yàn)帶孔玻璃瓶?jī)?nèi)氧氣是否集滿，然后進(jìn)行如下性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：

1.做鐵絲在氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)：用砂紙砂掉鐵絲表面的鐵銹，將鐵絲繞在一段火柴梗上使其成螺旋狀，然后點(diǎn)燃火柴梗，待火柴快燃盡時(shí)，將其插入c1處帶孔的玻璃瓶中，可觀察到鐵絲劇烈燃燒、火星四射。

2.做木炭在氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)：打開B處、a2處止水夾，關(guān)閉a1處止水夾，看到右側(cè)帶孔玻璃瓶?jī)?nèi)溶液中的導(dǎo)氣管均勻冒出氣泡，用帶火星的木條放在帶孔玻璃瓶的b2小孔處檢驗(yàn)帶孔玻璃瓶?jī)?nèi)氧氣是否集滿，驗(yàn)滿后，用鑷子夾住木炭，點(diǎn)燃后伸入c2處帶孔的玻璃瓶中，可觀察到燒紅的木炭在氧氣中劇烈燃燒，發(fā)出白光，且瓶?jī)?nèi)的澄清石灰水變渾濁。

3.做硫在氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)：打開a3處止水夾，關(guān)閉a2處止水夾，看到右側(cè)帶孔玻璃瓶?jī)?nèi)溶液中的導(dǎo)氣管均勻冒出氣泡，用帶火星的木條放在帶孔玻璃瓶的b3小孔處檢驗(yàn)帶孔玻璃瓶?jī)?nèi)氧氣是否集滿，驗(yàn)滿后，將燃燒匙內(nèi)的硫粉點(diǎn)燃并將燃燒匙快速的升入c3處帶孔的玻璃瓶中，可觀察到硫在氧氣中燃燒發(fā)出藍(lán)紫色的火焰。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)現(xiàn)了一裝置多用途。一套該裝置，可以完成中學(xué)階段涉及的多種氣體的制取和性質(zhì)驗(yàn)證。如，實(shí)驗(yàn)室用過(guò)氧化氫制取和氧氣性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀和濃鹽酸制取氯氣及氯氣性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn);用70%濃硫酸和亞硫酸鈉制取二氧化硫及其性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn);用濃氨水和氫氧化鈉固體（生石灰）快速制取氨氣及氨氣性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等。

2.做到了實(shí)驗(yàn)的隨開隨用，隨關(guān)隨停。該裝置中氣體的制取可以通過(guò)調(diào)節(jié)分液漏斗的旋鈕，進(jìn)行啟動(dòng)和停止，可控制反應(yīng)的速率。

3.實(shí)現(xiàn)了將氣體制取與氣體性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系在一起，并能在較短時(shí)間內(nèi)完成氣體制取與氣體性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，為教師贏得更多的課堂時(shí)間，大大的提高了課堂效率。如在氧氣的制取與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)中，完成氧氣制取與氧氣性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，僅需大約6min時(shí)間。

4.解決了因氣體保存不當(dāng)泄露，而發(fā)生有關(guān)氣體性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯甚至實(shí)驗(yàn)失敗等問(wèn)題。此外，改進(jìn)后每個(gè)實(shí)驗(yàn)均可實(shí)現(xiàn)連續(xù)重復(fù)多次，且每次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都十分明顯，大大減少了教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的工作量，并大大提高了教師的工作效率。

5.達(dá)到了“節(jié)能減排”的效果。比如在氧氣的制取與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)中，改進(jìn)后不僅可連續(xù)進(jìn)行鐵絲、木炭、硫的燃燒實(shí)驗(yàn)，且完成整個(gè)過(guò)程消耗10%的過(guò)氧化氫不到40mL，明顯節(jié)約了藥品，降低了成本。且可很方便的提前在瓶底裝入少量的氫氧化鈉溶液用于吸收產(chǎn)生的二氧化硫，還可減少有害物質(zhì)的排放，真正達(dá)到“節(jié)能減排”的效果。