巧用注射器實(shí)施中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

何　偉　石柏興　章端益　陳金鳳

注射器能經(jīng)受一般化學(xué)試劑的腐蝕，其針筒可視為一個(gè)封閉的反應(yīng)器，能通過溶置口抽入液體反應(yīng)物，能抽出推桿后投入固體反應(yīng)物，能收集、貯存和運(yùn)送氣體。經(jīng)過密封后推動(dòng)推桿能給氣體體系加壓，針管可點(diǎn)燃?xì)怏w。適合于不加熱時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。巧妙地開發(fā)這些特點(diǎn)，能更長時(shí)間反復(fù)地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。有效消除氣體污染，減少實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1硝酸與銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)與二氧化氮的平衡實(shí)驗(yàn)

硝酸與銅反應(yīng)的氣體產(chǎn)物污染較大，在綠色化學(xué)思想引領(lǐng)下。人們將視線投向了玻璃注射器，但實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)常造成儀器損毀。

于是就有了把注射器的溶置口變成銅片投入口的設(shè)想，而醫(yī)用注射器中的簡式灌腸器開口較大，最終選用了筒式灌腸器(一種注射器)。實(shí)驗(yàn)時(shí)先用帶針頭的小注射器(皮試用2ml塑料注射器)盛濃硝酸，把濃硝酸從溶置口注入50ml注射器的針筒內(nèi)。在溶置口連接橡皮管，加彈簧夾在溶置口的玻璃部分，把卷曲的一小塊銅片(或銅絲)通過橡皮管滑入注射器中，緩慢地推動(dòng)推桿使少量空氣排出，移動(dòng)彈簧夾致橡皮管處。夾緊橡皮管，很快可以看到鮮明的現(xiàn)象。為了避免銅片剩余，以及氣體生成量大，導(dǎo)致推桿滑出針筒。只需要取一小塊2cm*1cm的銅片，濃硝酸只需2ml。

在做銅片與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先直接抽入6ml水，再加注2ml濃硝酸即可，其它操作同前。反應(yīng)后拉動(dòng)推桿抽人空氣?？煞磸?fù)觀察二氧化氮的形成和溶解。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明，操作流暢，藥品消耗量低，沒有刺激性氣味。針筒內(nèi)殘留溶液推人盛氫氧化鈉的燒杯中，可反復(fù)使用。多次實(shí)驗(yàn)中銅片均完全消耗，無需抽出玻璃活塞：注射器沒有損毀現(xiàn)象。

該實(shí)驗(yàn)還可以用于演示壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響。在銅與濃硝酸反應(yīng)停止后，用單孔而未打通的橡皮塞堵住溶置口，將橡皮端置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)面，用手壓迫注射器的推桿，在垂直方向可觀察到注射器內(nèi)紅棕色氣體瞬間變深再變淺的現(xiàn)象。

2氣體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

通過注射器的溶置口加入2D濃氨水，將注射器伸至濃鹽酸的瓶口，向外慢慢抽動(dòng)注射器推桿，注射器內(nèi)出現(xiàn)白煙。且保持時(shí)間長，刺激性氣味很淡。此外，也可以用兩個(gè)注射器分別通入氣體，如H2S、SO2，用橡皮管連接，推動(dòng)其中一個(gè)注射器。能清晰看到注射器中的淡黃色固體。

3氣體的溶解性實(shí)驗(yàn)和生成氣體速率對(duì)照實(shí)驗(yàn)

教科書用噴泉實(shí)驗(yàn)說明氨氣的溶解性。但是學(xué)生通常會(huì)提出這里只能說明氨氣溶解速率快的問題，溶解的氨氣與水的體積比是1：1，而不是1：700。為了滿足學(xué)生的探究欲望。在師生共同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加了氨氣溶解性測定的簡易實(shí)驗(yàn)。通過注射器的溶置口收集氨氣一針筒，用單孔未打通的橡皮塞堵住注射器的溶置口。用帶針頭的小注射器(皮試用注射器)插在橡皮塞處，推動(dòng)事先裝有0.2ml水的皮試用塑料注射器，晃動(dòng)注射器，觀察到注射器推桿迅速自動(dòng)向內(nèi)移動(dòng)。且通過刻度能記錄各時(shí)段和最終溶解氨氣的體積，能很好地說明氨氣的溶解速率和溶解度。當(dāng)然也可以直接插在燒瓶的橡皮塞上進(jìn)行氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)。

在碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的快慢對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，可以在兩支試管中分別加入兩種固體粉末，在單孔橡皮塞上插入裝有鹽酸的小塑料注射器，在其導(dǎo)管上連接大的玻璃注射器，推動(dòng)小注射器注入鹽酸，可以觀察到玻璃注射器中推桿快速移動(dòng)，能很好比較兩個(gè)反應(yīng)的快慢。

4氣體制備、儲(chǔ)存、運(yùn)送等實(shí)驗(yàn)

課堂中實(shí)施一些有毒氣體實(shí)驗(yàn)時(shí)，為避免氣體在室內(nèi)散逸?？捎米⑸淦髦苽錃怏w。如氯氣漂白性的實(shí)驗(yàn)，課前在塑料注射器中加入氯酸鉀，需要氯氣時(shí)用，用注射器直接吸入濃鹽酸，然后迅速將注射器傾斜插入到右端，可以清晰觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)后，將多余氯氣推入另一支注射器，吸入少量的水，振蕩，能很快而清晰地觀察到氯水的顏色。避免了繁瑣的實(shí)驗(yàn)操作。

還有受空氣成分干擾的實(shí)驗(yàn)。也可在注射器中進(jìn)行，如用兩個(gè)注射器用橡皮管連接。一個(gè)注射器中盛裝氫氧化鈉溶液，一個(gè)注射器盛裝氯化亞鐵溶液，將氯化鹽鐵溶液緩慢推入另一注射器中，就可以看到白色沉淀生成，而且保持時(shí)間較為長久。還如金屬鈉與乙醇的反應(yīng)，由于氣體生成較慢，在試管反應(yīng)后驗(yàn)純、收集氫氣進(jìn)行需要較長時(shí)間?？筛挠米⑸淦鬟M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在30ml塑料注射器中投入金屬鈉的薄片兩段，吸入5ml無水乙醇，推動(dòng)注射器推桿排除空氣。用橡皮塞堵住注射器溶置口。待注射器中氣體達(dá)到最大刻度，小心拔掉橡皮塞，移近酒精燈，點(diǎn)燃?xì)怏w。在火焰上罩上倒置的小燒杯，過一會(huì)迅速翻轉(zhuǎn)，注入澄清石灰水。減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，避免其它部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)間不足，而影響整體的教學(xué)效果。