“固液不加熱型氣體制取與性質探究一體化裝置”創新設計

安徽省靈璧縣尹集中學(234216) 何福銀

安徽省靈璧縣靈璧中學(234200) 湯 偉

1 問題提出

在九年級化學教材中，有多處涉及固液不加熱型氣體制取及性質的實驗，但是教材中的實驗裝置和實驗過程存在一些缺點，有些需要實驗前制備好多瓶氣體備用，還有些實驗前制備的氣體不充足，而實驗過程中需要學生觀察實驗現象的機會較多，還有些實驗不利于培養學生的安全意識和環保意識，對學生的素養滲透存在一定弊端，為此筆者針對該現狀，設計了“固液不加熱型氣體制取及性質實驗”裝置，克服了以上缺點，且該裝置在我省教師自制教具展示中也深受好評。

2 裝置特點及用途

裝置如圖1所示。

(圖中加持裝置已略去) (輔助儀器)

(1)裝置特點：利用本套裝置將制取與性質實驗同時進行，將實驗一體化。并對性質實驗進行創新設計，化繁為簡，將多個演示實驗在同一個裝置中完成。

(2)裝置用途：本套裝置適用于固液不加熱型氣體的制取和性質實驗，如二氧化碳、氫氣、雙氧水分解制取氧氣的制取及其性質探究。

3 裝置制備方法

3.1 制作材料

250 mL燒杯1個、漏斗、止水夾3個、帶活塞導管、10 mL注射器2支、洗眼器、Y形管、90°導氣管2根、直徑0.035 m大試管(底部破損)、250 mL集氣瓶1個、0.03 m長橡膠管4段、0.1 m橡膠管2段、輕質粘土若干。

3.2 制作方法

(1)整套裝置由A、B、C三部分及一套輔助儀器組成。

(2)將洗眼器出水尖嘴截去一部分(便于液體流出)改裝成氣體發生裝置，上端用單孔橡皮塞塞緊并連接注射器，下端出口處接一段橡膠管，橡膠管尾部接漏斗下端，漏斗橫放在燒杯上，該部分用于液體藥品的添加和排出。

(3)洗眼器上的導管連接活塞b，用于控制反應的發生與停止。再接Y形管，Y形管兩個出口一個接止水夾c和1根90°導氣管，可隨時收集氣體，一個端接止水夾d和氣體性質實驗裝置。

(4)氣體性質實驗裝置：將一個直徑為3.5 cm，底部破損的大試管放入250 mL集氣瓶中，瓶口用輕質粘土封口，大試管口配橡皮塞。

(5)輔助儀器：在10 mL注射器前端接一段0.1 m長橡膠管，用輕質粘土連接密封。

4 具體使用方法

下面我們以二氧化碳的制取及性質探究實驗為例說明如何使用該創新設計的裝置。

4.1 氣密性檢查

向C中注入一定量的飽和碳酸氫鈉溶液，液面高于瓶內導管下端。夾緊a、c兩處止水夾，打開b、d處活塞，推拉注射器，觀察到C裝置內導管水柱下降或升高，停止推拉后，水柱不下降，則說明裝置氣密性良好。檢查裝置氣密性之后，取下a處的止水夾。飽和碳酸氫鈉溶液不必倒掉，可留作判斷氣體生成的速率(通過觀察導管口氣泡)，還可用來除去揮發出來的氯化氫氣體。

4.2 制取二氧化碳

打開B裝置的橡皮塞，加入石灰石，從漏斗處添加稀鹽酸，添加鹽酸后a處無需用止水夾夾住，由于下端出口很低，已自然形成液封，同時也有利于控制反應的發生與停止，便于液體排出。C處導管口迅速產生大量氣泡，反應一段時間后，打開C裝置內大試管上端橡皮塞，進行二氧化碳相關的性質實驗。

4.3 二氧化碳的滅火實驗

打開C裝置內大試管上端的橡皮塞，將一小段蠟燭固定在燃燒匙上，放入大試管內(不要放入太深)，反復幾次，仔細觀察火焰大小的變化。

現象：稍放入大試管內火焰就會變小，稍拿出后火焰變大。

4.4 二氧化碳溶于水實驗

關閉d打開c，將預留的長導氣管伸入塑料瓶中，收集滿一瓶二氧化碳氣體，向瓶中加入約1/3體積水，振蕩后，發現塑料瓶變扁。

4.5 二氧化碳與水的反應

打開b、d關閉c，蓋上大試管上的橡皮塞，反應一段時間后，將一條紫色石蕊試紙一端用蒸餾水濕潤，另一端干燥，然后用鑷子夾住，放在試管口，觀察到濕潤的一端紫色石蕊試紙變紅，干燥部分不變色。

4.6 二氧化碳與澄清石灰水的反應

打開b、c關閉d，將產生的二氧化碳氣體通入盛有澄清石灰水的小燒杯中，發現澄清石灰水變渾濁。實驗結束后關閉b，由于反應仍在進行，B裝置內壓強增大，剩余液體經漏斗流入A燒杯中，最終反應停止，若需繼續制取二氧化碳，只需從漏斗處再次加入稀鹽酸即可。

4.7 實驗結束處理

由于C裝置用輕質粘土封口后，瓶內液體不易倒出，用帶橡膠管的10 mL注射器吸取C裝置內的飽和碳酸氫鈉溶液，C裝置下次可繼續使用，剩余石灰石直接從洗眼器瓶口倒出。

5 教具的教學意義和價值

該裝置可用于固液不加熱型氣體制取及性質實驗，真正做到一物多用。

(1)將原本需要多次實驗的教學過程進行串聯，達到了組裝簡便、控制簡單的實驗效果。

(2)利用本套實驗裝置無需提前收集多瓶氣體，節約課堂教學時間。可一邊制取氣體一邊做性質實驗，尤其是在氧氣的性質實驗中，由于氧氣不斷通入，各種可燃物燃燒持續的時間較長，實驗現象更加明顯，提高了課堂教學效果。

(3)C裝置內置入合適的溶液，可有效阻斷反應產生的氣體與性質實驗時產生的火源直接接觸，增強了實驗的安全性，還可起到除雜和吸收反應后有害產物的作用。該裝置非常適合在復習課上使用，可大大提高課堂教學效率。