注射器在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中的妙用*

李耀軍

（清水縣一中 甘肅 清水 741400）

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出：“鼓勵(lì)學(xué)生和教師充分利用生活中的常見(jiàn)用品和廢棄物，設(shè)計(jì)富有特色的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)。［1］”而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)更有利于學(xué)生動(dòng)手，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維能力。以上這些要求也正是我們課題組開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的主導(dǎo)思想。下面幾例就是我們課題組通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)和研究，利用醫(yī)用注射器等廢棄物改進(jìn)的課本實(shí)驗(yàn)微型化的裝置。通過(guò)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的操作和實(shí)踐，取得了良好的效果。現(xiàn)予以說(shuō)明。

一、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置與說(shuō)明

實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖

裝置主要由30mL注射器 （2支）、50mL注射器（1支）、醫(yī)用輸液管一根（分3段）、醫(yī)用輸液三通管（1個(gè)）、醫(yī)用輸液控制閥（3個(gè)）組成。本裝置是課題組成員經(jīng)過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐設(shè)計(jì)而制作的，體現(xiàn)出微型、簡(jiǎn)便、高效、綠色的科學(xué)環(huán)保低碳理念，解決了個(gè)別課本演示實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的環(huán)境污染、現(xiàn)象不太明顯以及藥品用量大的問(wèn)題。

二、應(yīng)用舉例

1．氣體與氣體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

［實(shí)驗(yàn) 1］H2S與 SO2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)［2］

（1）按實(shí)驗(yàn)裝置圖連接好儀器，檢查裝置的氣密性；

（2） 用 50mL注射器丙吸取約 30mL1∶1的 H2SO4，排出空氣后用封口塞封住注射口；

（3）取兩支30mL注射器，分別拔出活塞，平放注射器，用藥匙或紙槽分別將大約1g Na2SO3固體和1g FeS固體送入注射器的底部。將活塞插上，并慢慢推動(dòng)活塞，排出注射器內(nèi)的空氣（注意要慢慢輕推，以防將試劑沖出）；

（4）將注射器丙按裝置圖連接好，打開(kāi)A、B、C三個(gè)控制閥，輕推注射器丙的活塞，待排盡裝置內(nèi)的空氣后，連接到注射器甲和乙；

排盡裝置內(nèi)的空氣實(shí)驗(yàn)操作

（5）打開(kāi)A、C控制閥，將稀H2SO4壓入裝有FeS固體的注射器中，反應(yīng)一段時(shí)間后，再關(guān)閉A控制閥同時(shí)打開(kāi)B控制閥，將稀硫酸壓入裝有Na2SO3固體的注射器中，再關(guān)閉B控制閥?？刂品磻?yīng)產(chǎn)生的氣體體積比約為2∶1（注意產(chǎn)生SO2氣體的體積與Na2SO3固體的變質(zhì)程度有關(guān)）；

混合氣體實(shí)驗(yàn)操作

（6）打開(kāi)A控制閥，將甲注射器內(nèi)反應(yīng)后的液體吸入丙注射器中后關(guān)閉A控制閥；再打開(kāi)B控制閥，將乙注射器內(nèi)反應(yīng)后的液體吸入丙注射器中后關(guān)閉B控制閥。（這步操作的關(guān)鍵是甲和乙兩支注射器要直立）；

（7）關(guān)閉C控制閥，同時(shí)打開(kāi)A、B控制閥，將H2S氣體壓入SO2氣體中，這時(shí)可以看到注射器內(nèi)管壁上有水珠和黃色固體生成（壓強(qiáng)越大，反應(yīng)效果越明顯，為了使實(shí)驗(yàn)效果明顯操作時(shí)可同時(shí)按壓甲、乙兩支注射器的活塞）；

反應(yīng)后實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（8）把反應(yīng)后的剩余氣體慢慢壓入NaOH溶液中，待反應(yīng)完全后，把反應(yīng)后的溶液倒入廢液缸中。

2．液體與液體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

［實(shí)驗(yàn) 2］Fe（OH）2的制備實(shí)驗(yàn)改進(jìn)［3］

（1）按實(shí)驗(yàn)裝置圖連接好儀器，檢查裝置的氣密性；

（2）向一支30mL注射器甲中加入一些用砂紙打磨過(guò)的小鐵釘或鐵絲并吸入少量水 （為了排盡空氣而吸水），在醫(yī)用輸液管及50mL注射器中吸入經(jīng)過(guò)煮沸的稀H2SO4（確保排盡空氣）。另一支30mL注射器乙中吸入過(guò)量的新制NaOH溶液（經(jīng)過(guò)煮沸），重新連接好裝置；

（3）打開(kāi)A、C控制閥，關(guān)閉B控制閥，將稀H2SO4壓入裝有小鐵釘或鐵絲的注射器甲中，關(guān)閉C控制閥。這時(shí)觀察到注射器甲中有氣泡產(chǎn)生，待其反應(yīng)完畢后，再次打開(kāi)A、C控制閥，將氣體壓入50mL注射器丙中；

（4）關(guān)閉C控制閥，打開(kāi)A、B控制閥，將新制的NaOH溶液壓入反應(yīng)后的溶液中，這時(shí)就可以看到有白色絮狀沉淀Fe（OH）2生成。

3．液體與固體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

［實(shí)驗(yàn) 3］ 同濃度的 HCl與 Na2CO3、NaHCO3反應(yīng)速率大小比較的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)［4］

（1）按實(shí)驗(yàn)裝置圖連接好儀器，檢查裝置的氣密性；

（2）分別向兩支30mL的注射器甲和乙中加入大約各0．3g的Na2CO3和NaHCO3粉末，在50mL的注射器中吸入大約10mL的稀HCl（注意排盡輸液管中的空氣），重新連接好裝置；

（3）打開(kāi) A、B、C 三個(gè)控制閥，將稀 HCl壓入兩支30mL的注射器中，關(guān)閉C控制閥。這時(shí)就可以看到，NaHCO3與稀HCl的反應(yīng)要比Na2CO3與稀HCl的反應(yīng)劇烈得多，注射器的活塞移動(dòng)的也快（如下圖）。從而證明同濃度的HCl與NaHCO3反應(yīng)時(shí)要比與Na2CO3反應(yīng)時(shí)速率要快的多，而且劇烈。該實(shí)驗(yàn)還可以從另外一個(gè)角度證明產(chǎn)生CO2氣體的量與固體質(zhì)量之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖

三、裝置優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)以上改進(jìn)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟和操作大大簡(jiǎn)化，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)微型化的特點(diǎn)，并且實(shí)驗(yàn)中需要的物品學(xué)生很容易找到，降低了實(shí)驗(yàn)成本，尤其適用于實(shí)驗(yàn)條件落后的地區(qū)和學(xué)校。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試劑用量少、現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)，很容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，充分體現(xiàn)了新課程的理念。

用注射器改進(jìn)的微型實(shí)驗(yàn)還很多，以上實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)僅是我們課題組在實(shí)際教學(xué)中的一些個(gè)案。我們要在日常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不斷反思，反思實(shí)驗(yàn)原理、反思實(shí)驗(yàn)裝置、反思操作細(xì)節(jié)、反思失敗實(shí)驗(yàn)［5］。只有經(jīng)常反思，才能提高化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和科研能力，才能開(kāi)發(fā)出符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的微型化實(shí)驗(yàn)裝置。

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部．普通高中化學(xué)標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)稿）［S］．北京：人民教育出版社，2002

［2］ 人民教育出版社化學(xué)室編．高中化學(xué)1（必修）［M］．北京：人民教育出版社，2007：115－116

［3］ 人民教育出版社化學(xué)室編．高中化學(xué)2（必修）［M］．北京：人民教育出版社，2007：79－80

［4］ 人民教育出版社化學(xué)室編．高中化學(xué)1（必修）［M］．北京：人民教育出版社，2007：29

［5］ 盛錫銘．淺談化學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)反思［J］．化學(xué)教學(xué)，2012，（8）：54－55