實驗室制氣方法的改進(jìn)二則

張馮保

江蘇省南京市大廠高級中學(xué) 江蘇南京 210044

實驗室制氣方法的改進(jìn)二則

張馮保

江蘇省南京市大廠高級中學(xué) 江蘇南京 210044

在中學(xué)階段的化學(xué)實驗教學(xué)準(zhǔn)備中，需要多次制備較大量的氣體。實際使用的氣體制備方法與教材中介紹的方法有時會有所不同，即會對教材上的方法加以改進(jìn)。在改進(jìn)時，所考慮的主要因素有以下幾個方面，工作的效率、操作的方便性、制氣量的大小、環(huán)境污染問題以及操作流程的長短、事后廢物及裝置處理的難易等。筆者在實際工作中對這方面的問題也作了較長時間的思考，以下是兩則實例。

一、氨氣的實驗室制法改進(jìn)

氨氣是一種具有強(qiáng)列刺激性氣味的有毒氣體，在高中化學(xué)的教學(xué)中，有多處需要制備較大量的氨氣。教材介紹的氨氣實驗室制備方法（反應(yīng)方程式：裝置如圖1所示）制氣效率很低，不能滿足氨氣實驗時的需要。同時，此法裝置復(fù)雜、可重復(fù)性差、多次操作造成的環(huán)境污染和對人員傷害情況比較嚴(yán)重。

圖1

針對這一問題，筆者對制法作了改進(jìn)。現(xiàn)介紹如下：

藥品：氫氧化鈉和氯化銨；

儀器裝置：如圖2所示；

圖2

操作方法介紹：取一個圓底燒瓶，找一個與其大體配套的單孔塞（單孔塞上帶一根長玻璃管，伸入制氣圓底燒瓶中的一端露出塞子約半厘米，而要伸入到集氣用圓底燒瓶中的玻璃管要長一些），按照一次需要制取的氨氣量大體計算需要的藥品質(zhì)量。先稱取適量的氫氧化鈉，加入圓底燒瓶中，再稱取適當(dāng)質(zhì)量的氯化銨，加入燒瓶中（氫氧化鈉要過量一些，以保證所制得氣體的干燥度）。

按照圖示套入集氣燒瓶后，搖動下部的制氣燒瓶，使下部的氫氧化鈉和氯化銨相互混合接觸。在棉花外用濕紅色石蕊試紙驗滿。

優(yōu)點：

1.大大地提高了制氣效率；

2.裝置簡單；

3.可重復(fù)性非常好；

4.污染情況降到最低；

5.緩解了實驗的制氣工作壓力。

二、氯氣的實驗室制法改進(jìn)

氯氣是一種有毒氣體，在高中化學(xué)階段的教學(xué)中，有多處需要制備氯氣。

1.教材介紹的氯氣制備方法及裝置如圖3所示

圖3

此法有以下的缺點：

(1)操作過程要加熱，并會導(dǎo)致儀器灼燙；膠皮管易氧化變脆，需要頻繁更換；

(2)裝置復(fù)雜，接口眾多，有時密封不好；

(3)藥品用量較多，形成浪費；

(4)反應(yīng)物的量不好控制，多余的反應(yīng)物藥品及多余生成氣體處置的任務(wù)較重；

(5)反應(yīng)后儀器的處置，清潔程序較多；

(6)可重復(fù)性差；

(7)環(huán)境污染嚴(yán)重。

2.對教材制備方法的改進(jìn)

一些資料中建議對之進(jìn)行如下的改進(jìn)，即省略了加熱，更換了藥品，如圖4所示：

圖4

此改進(jìn)有幾個明顯的好處，即：

(1)裝置得到一定的簡化；

(2)反應(yīng)物的量容易控制，只需要控制活塞中濃鹽酸的加入，即可控制氯氣的生成；

(3)可重復(fù)性增強(qiáng)。

3.筆者制備氯氣的方法

上述改進(jìn)依然不能解決大部分問題，浪費及污染問題依然嚴(yán)重。為此，筆者對之作了進(jìn)一步改進(jìn)，如圖5，僅用一個集氣瓶和一個旋塞滴瓶（或滴瓶）即可。

圖5

介紹：采用一個集氣瓶，直接將一藥匙氯酸鉀加入其中，用旋塞瓶或滴瓶的膠頭滴管滴加濃鹽酸。肉眼控制生成的氯氣，待達(dá)到瓶口時停止，即可快速制得一瓶氯氣，用大塞子塞緊，待用。反應(yīng)的原理同上。

用此法制備實驗用氯氣的優(yōu)點非常明顯，幾乎解決了前面所述的各項問題：

(1)裝置非常簡單；

(2)不存在浪費；

(3)可重復(fù)性非常好，隨用隨制，簡單快捷；

(4)污染降到最?。?/p>

(5)所帶來的效益達(dá)到最大。

五、運用起點還原法，遷移實驗原理，培養(yǎng)思維的綜合性

所謂起點還原法，是先想到某一原理或現(xiàn)象所提示的本質(zhì)問題，即找到問題的起點，然后從這一起點出發(fā)進(jìn)行創(chuàng)造性思維的方法。

實驗原理，是進(jìn)行實驗的理論依據(jù)，運用起點還原法，遷移運用實驗原理是培養(yǎng)創(chuàng)造能力的良好時機(jī)。從實驗原理中找到知識的本質(zhì)，進(jìn)而以此為起點，可以設(shè)計出一系列實驗，在此過程中，創(chuàng)造性思維得到充分發(fā)揮。

如“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實驗。實驗完成后，教師再提出問題，利用此實驗的原理，還能進(jìn)行其他的探究實驗嗎？學(xué)生積極思考，熱烈討論，提出利用這一實驗原理“鑒定不同植物細(xì)胞液的濃度”“鑒定不同蔗糖溶液濃度的高低”“鑒別蔗糖溶液與硝酸鉀溶液”等。課后學(xué)生根據(jù)興趣，自己選擇探究實驗，設(shè)計方案，進(jìn)行實驗。某一小組在“鑒定洋蔥表皮細(xì)胞液濃度”實驗中，制備了一組低于30%的一定濃度梯度的蔗糖溶液，分別用來進(jìn)行質(zhì)壁分離實驗，濃度過高，質(zhì)壁分離速度快，不易觀察變化過程，且不易復(fù)原，濃度越接近細(xì)胞液濃度，質(zhì)壁分離速度越緩慢，現(xiàn)象越不明顯，通過這樣的實驗設(shè)計，學(xué)生對滲透作用的原理更加理解，并將實驗原理進(jìn)行了遷移和運用。

可見，在實驗教學(xué)中，打破傳統(tǒng)的按照實驗指導(dǎo)照方抓藥，固定和刻板的模式，充分挖掘?qū)嶒炛虚_放性的因素，運用創(chuàng)造學(xué)原理，可以培養(yǎng)學(xué)生的個性，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2003

[2]李嘉曾.創(chuàng)造性思維[M].江蘇：江蘇教育出版社，2002

[3]胡繼飛，鄭曉蕙.生物學(xué)教育心理學(xué)[M].廣東：廣東高等教育出版社，2002

[4]唐加富.談生物學(xué)實驗中生物材料的選擇[J].生物學(xué)教學(xué)，2009，9

[5]肖兵.探究實驗的彈性預(yù)設(shè)與動態(tài)生成[J].生物學(xué)教學(xué)，2009，11

2010-09-01

張馮保，本科，中教一級。