多用途“氣體制取及性質探究”一體化實驗裝置

唐麗芳

摘要：采用氣體制取與性質探究一體化裝置，實現了“邊制取氣體邊進行氣體性質的探究”，且用Y型管分流收集多瓶氣體，可連續進行多個實驗探究。該裝置不僅實現了將制取氣體與氣體性質探究緊密聯系在一起，消除了因氣體保存不當泄露而出現有關氣體性質演示實驗現象不明顯甚至失敗的后果，還大大減少了教師準備實驗的工作量并同時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探究實驗，實現一裝置多用途。

關鍵詞：氣體制取;性質探究;一體化裝置

在現行初高中化學教學中，實驗不再單獨的分為演示實驗和分組實驗，而注重將理論講授和實驗探究相結合，利用探究性實驗使學生全方位、多角度的觀察問題，并全面客觀地認識事物的本質，從而培養學生思維的深刻性。注重實驗創新，達到實驗過程簡單有效，利用創新裝置型實驗，使學生對問題積極的進行猜想和聯想，從而培養學生思維的發散性。注重在講述過程中，教師和學生一起來探究物質的制取和性質，因此有關氣體性質的實驗更注重氣體制取與性質探究的連續性。在此將初高中教學過程中涉及到的氣體的制取和性質實驗裝置進行整合，設計了一套多用途的氣體制取與性質探究一體化裝置，可達到制取氣體、暫時儲存氣體并驗證氣體性質的目的。現以氧氣制取及其性質探究實驗為例來闡釋該一體化裝置解決的問題及創新的優點。

在人教版九年級化學第二單元有關氧氣性質的演示實驗中，如木炭、鐵絲、硫等物質在氧氣中燃燒時，通常需要預先制備并收集好氧氣，若需要做幾種物質的燃燒實驗就須提前準備好幾瓶氧氣，這不僅直接增加了教師的工作量，且提前準備好的氧氣還常會出現因保存不當而發生泄露，導致收集的氧氣不純，最終造成有關氧氣性質演示實驗現象不明顯甚至演示實驗失敗。此外，在做鐵絲等物質燃燒實驗時，須事先在集氣瓶內預留少量的水;做硫燃燒實驗時為防止生成的二氧化硫污染空氣，須在集氣瓶內裝少量的氫氧化鈉，使實驗操作更加繁瑣。基于此，我們采用了上述一體化實驗裝置，解決了上述氧氣性質演示實驗中存在的諸多問題。

一、實驗儀器及藥品

1.儀器：鐵架臺、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：細鐵絲、木條、木炭、硫粉、二氧化錳、10%的過氧化氫溶液、澄清石灰水、氫氧化溶液、水。

二、實驗儀器裝置圖及說明

三、實驗步驟及現象

首先，打開A處、a1處止水夾，再打開分液漏斗活塞，控制10%過氧化氫溶液滴加的速度，使氣體緩慢放出，看到右側帶孔玻璃瓶內溶液中的導氣管均勻冒出氣泡，用帶火星的木條放在帶孔玻璃瓶的b1小孔處檢驗帶孔玻璃瓶內氧氣是否集滿，然后進行如下性質實驗：

1.做鐵絲在氧氣中的燃燒實驗：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，然后點燃火柴梗，待火柴快燃盡時，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驗：打開B處、a2處止水夾，關閉a1處止水夾，看到右側帶孔玻璃瓶內溶液中的導氣管均勻冒出氣泡，用帶火星的木條放在帶孔玻璃瓶的b2小孔處檢驗帶孔玻璃瓶內氧氣是否集滿，驗滿后，用鑷子夾住木炭，點燃后伸入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，發出白光，且瓶內的澄清石灰水變渾濁。

3.做硫在氧氣中的燃燒實驗：打開a3處止水夾，關閉a2處止水夾，看到右側帶孔玻璃瓶內溶液中的導氣管均勻冒出氣泡，用帶火星的木條放在帶孔玻璃瓶的b3小孔處檢驗帶孔玻璃瓶內氧氣是否集滿，驗滿后，將燃燒匙內的硫粉點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出藍紫色的火焰。

四、實驗改進的優點

1.實現了一裝置多用途。一套該裝置，可以完成中學階段涉及的多種氣體的制取和性質驗證。如，實驗室用過氧化氫制取和氧氣性質探究實驗;實驗室用高錳酸鉀和濃鹽酸制取氯氣及氯氣性質探究實驗;用70%濃硫酸和亞硫酸鈉制取二氧化硫及其性質的探究實驗;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驗證實驗等。

2.做到了實驗的隨開隨用，隨關隨停。該裝置中氣體的制取可以通過調節分液漏斗的旋鈕，進行啟動和停止，可控制反應的速率。

3.實現了將氣體制取與氣體性質探究實驗緊密聯系在一起，并能在較短時間內完成氣體制取與氣體性質探究實驗的全過程，為教師贏得更多的課堂時間，大大的提高了課堂效率。如在氧氣的制取與性質探究實驗中，完成氧氣制取與氧氣性質探究實驗的全過程，僅需大約6min時間。

4.解決了因氣體保存不當泄露，而發生有關氣體性質演示實驗現象不明顯甚至實驗失敗等問題。此外，改進后每個實驗均可實現連續重復多次，且每次實驗現象都十分明顯，大大減少了教師準備實驗的工作量，并大大提高了教師的工作效率。

5.達到了“節能減排”的效果。比如在氧氣的制取與性質探究實驗中，改進后不僅可連續進行鐵絲、木炭、硫的燃燒實驗，且完成整個過程消耗10%的過氧化氫不到40mL，明顯節約了藥品，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生的二氧化硫，還可減少有害物質的排放，真正達到“節能減排”的效果。