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环保易操作现象明显的创新化学实验

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摘 要 按照发明创造的三性(新颖性、创造性、实用性)和发明创造的方法对初中化学部分实验创新改进,改进后的实验在教学中使用实验更环保操作更简单、现象更明显。

关键词 环保 易操作 现象明显 创新 化学实验

中图分类号:G633.8 文献标识码:A

1 测定空气中氧气含量

人民教育出版社义务教育实验教科书《化学》第二单元《测定空气中氧气含量》的实验如图1所示。

1.1 教科书实验缺点

(1)燃烧匙中红磷在空气中点燃,磷燃烧污染空气。(2)在空气中点燃红磷手持燃烧匙、大胶塞和导气管的组合仪器不方便。(3)燃烧的磷伸入集气瓶过程中消耗了集气瓶空气中的氧气,红磷燃烧放出的热量使集气瓶中的空气受热,结果使集气瓶内空气(或氧气)减少。测得结果不准确。

1.2 创新改进实验所需仪器

大试管、配套胶塞、导气管、铁架台、酒精灯、烧杯、青霉素药瓶密封铝盖和细铜丝。药品改为白磷。创新改进后实验装置原理图如图2所示。

1.3 实验操作步骤

(1)按图2连接好仪器,检查装置的气密性。(2)试管中加入约试管容积1/5的水,试管外系上细铜丝。(3)铝盖中放入过量白磷,将铝盖浮于水面,塞上胶塞,乳胶管上夹上止水夹。(4)加热试管底部,白磷开始燃烧时慢慢拉动细铜丝使盛放白磷的铝盖向上移动,试管中的氧气全部反应。(5)试管冷却至室温,打开止水夹,试管内的水进入约1/5。

1.4 实验优点

(1)环保:白磷在密闭的试管内燃烧,生成物五氧化二磷不能逸散到空气中。(2)操作简单:白磷通过加热水点燃,免去了在空气中点燃红磷手持燃烧匙、大胶塞和导气管的组合仪器不方便。(3)实验结果更准确:白磷在密闭的试管内燃烧,避免燃烧的磷伸入集气瓶过程中消耗了集气瓶空气中的氧气,燃烧放出的热量使集气瓶中的空气受热,使测得结果不准确。(4)本实验还可用于一切着火点比较低的可燃物燃烧的实验。(5)实验微型化。

2 装置气密性检查

人民教育出版社义务教育教科书《化学》第一单元课题3《装置气密性检查》的实验如图3所示。

2.1 教科书实验缺点

实验不容易成功,室温较高的时候实验更不容易成功。

2.2 创新改进实验所需仪器

有试管、导气管和烧杯或需要检查的装置和烧杯。

2.3 实验操作步骤

(1)乳胶管的末端向下慢慢放入盛水的烧杯中,使乳胶管在水中盘旋。乳胶管内充满了水。(2)胶塞塞入试管,慢慢将乳胶管从水中拿出,若乳胶管不流(滴)出水,装置的气密性是好的(如图4所示)。

2.4 实验优点

(1)实验不受室温的影响。(2)实验操作简单。(3)实验成功率100%。(4)本实验还可用于一切有导气管的装置的气密性检查。

3 分子的运动

人民教育出版社义务教育教科书《化学》第三单元课题1《分子的运动》的实验如图5所示。

3.1 教科书实验缺点

(1)污染环境:浓氨水的挥发性很强,该实验操作中有较多的浓氨水挥发到空气中。(2)浪费药品:药品用得较多。

3.2 创新改进实验所需仪器

有注射器、试管、胶塞,药品有浓氨水和酚酞,还需要滤纸条。创新改进后实验装置原理图如图6所示。

3.3 实验操作步骤

(1)滤纸条用酚酞溶液湿润附着在接近试管口的壁上,盖上胶塞。(2)拿下盛放浓氨水的玻璃瓶塞,盖上胶塞,注射器针头插入胶塞吸入少量浓氨水,吸有浓氨水的注射器远离滤纸条插入胶塞中。(3)慢慢推动注射器活塞使浓氨水滴入试管中,浓氨水不能滴在滤纸条上。观察实验现象——滤纸条由下至上逐渐变红。(4)实验结束前用注射器推入试管中浓氢氧化钠溶液吸收氨气。若要做对比实验,试管外壁贴一用酚酞溶液湿润的滤纸条。

3.4 实验优点

(1)省药品:酚酞溶液的用量只需湿润滤纸条。浓氨水小于0.5mL,用注射器逐滴加入浓氨水滤纸条变红即可。(2)不污染环境:药品用量少。注射器取浓氨水时基本没有散发到空气中。试管中的氨气用氢氧化钠吸收。(3)本实验还可用于易挥发性溶液酸碱性的检验。(4)实验微型化。

4 简易储气装置

简易储气装置如图7所示。该装置使用的仪器有:1000mL烧杯、500mL烧杯、乳胶管、玻璃管和止水夹。

4.1 简易储气装置制作

(1)1000mL烧杯中装入水距烧杯口约2cm。(2)截取长度等于500mL烧杯的深度的直玻璃管和乳胶管连接。乳胶管另一端连接玻璃管。止水夹夹在连接的玻璃管上。(3)长度等于500mL烧杯的深度的直玻璃管连接乳胶管的一端向下(乳胶管弯曲)放入大烧杯水中,玻璃管口露出水面。(4)500mL的烧杯扣住玻璃导管并扣在水面上,按压500mL烧杯的底部慢慢地将空气从导管排出,调整500mL烧杯和导管的位置使烧杯中的空气全部排尽,继续按压500mL烧杯看到导管中排出水。止水夹夹在乳胶管上(如图7所示),便可储气了。调整500mL烧杯的位置使水下乳胶管从烧杯的倒液口出来。

4.2 储气

(1)检查发生气排出的气体是要存储的气体。(2)将发生气装置和烧杯外的玻璃管连接,同时打开止水夹,气体便存储起来。(3)存储完毕,夹住止水夹同时断开发生气导管。500mL烧杯底部负重可增加储气量,但负重过高水会溢出。

4.3 取气

打开止水夹,按压500mL烧杯底部便可取气。控制按压烧杯底部的力可控制气流的大小。

4.4 简易储气装置的优点

(1)装置简单:用大小各一个烧杯、导管和止水夹就可以制作。(2)储气取气方便:连接发生气装置打开止水夹就可储气。打开止水夹按压小烧杯就可取气。(3)装置的大小自定:根据储气多少可选择大小不同的烧杯组装储气装置。(4)不占用仪器:装置储气完毕拆开使用。(5)易找替代器材制作:可用生活中的大小不同的玻璃杯和输液管制作储气装置。(6)用途广:①储气;②实验室收集氧气、氢气等难溶于水的气体气体,收集并存储备用;③易于收集一氧化碳还原氧化物实验中的尾气(避免了酒精灯常燃点燃处理尾气浪费酒精,避免了气球收集尾气需要膨胀气球不易收集的缺点),集中处理;④换用两只小烧杯(大小不同),水改为稀盐酸。增加木块,木块上固定一塑料网,网内放入锌粒,一同放在小烧杯内液面上,按压小烧杯底部锌粒和稀盐酸接触制取氢气,松手木块浮起反应停止,相当于启普发生器。

参考文献

[1] 王根运.发明创造.内蒙古人民出版社,2006.

[2] 课程教材研究所.义务教育课程标准实验教科书化学.人民教育出版社,2006.