利用生活用品制作的多功能實驗器具

曾德琨+劉麗君

摘要：為推廣學(xué)生動手實驗，例舉了用自制的簡易實驗器具完成核桃殼的干餾、制取氧氣并與木炭反應(yīng)、鐵粉和硫粉化合等多個實驗，實現(xiàn)了用藥量少、現(xiàn)象明顯、成功率高、綠色環(huán)保等目的；該實驗器具的制作有益于培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計及動手操作能力。

關(guān)鍵詞：自制多功能實驗器具；干餾實驗；制備氧氣；鐵粉和硫粉化合；實驗改進

文章編號：1005–6629（2016）12–0048–03 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

1 問題的提出

目前的化學(xué)實驗教學(xué)中仍然存在學(xué)生自主探究少、動手少、感受少的問題[1]。中學(xué)生解題能力較高，而動手實驗的機會較少，動手操作的能力較低。為改變這種現(xiàn)狀，筆者在高一學(xué)生中開設(shè)了加強學(xué)生動手能力的化學(xué)選修課。課程以學(xué)生吹制拉伸玻璃管開始。接著要求學(xué)生用自制的玻璃儀器自行設(shè)計完成一些化學(xué)實驗。經(jīng)過師生討論、思考、反復(fù)實踐，學(xué)生用自制的儀器設(shè)計完成了許多實驗。

圖1是學(xué)生自制儀器的作品之一。筆者也深受啟發(fā)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了“結(jié)合生活用品制作的多功能實驗器具”，以便能使更多的學(xué)生在更多的場合（包括家里）開展安全、綠色的化學(xué)實驗。

2 實驗儀器及說明

特制玻璃管、橡皮管、打火機兩只（或酒精燈兩個）、不銹鋼鍋墊（或三腳架）。

（1）特制玻璃管，可以通過玻璃管加工制得，如圖2所示，各部分名稱及尺寸，如圖3所示。

特制玻璃管由兩部分組成，兩部分之間通過橡皮管相連，橡皮管根據(jù)需要可長可短。

球1：封閉的端球，裝入反應(yīng)物，反應(yīng)的發(fā)生部位。

球2：可放檢驗產(chǎn)物的藥品或收集相關(guān)產(chǎn)物。

球3：可放干燥劑、檢驗氣體產(chǎn)物的藥品或處理尾氣的藥品。

（2）打火機兩只如圖4所示（或酒精燈兩個）?，F(xiàn)在市場銷售的打火機，主要以丁烷等易液化的氣體為燃料，火焰溫度可達到500℃以上，丁烷氣噴燈的溫度可到1000℃以上。用作熱源非常方便。

（3）不銹鋼鍋墊如圖5所示（或三腳架）?？捎脕矸胖锰刂撇ＡЧ堋?img src="https://cimg.fx361.com/images/2017/08/03/huax201612huax20161211-5-l.jpg" style="">

3 設(shè)計完成的實驗

3.1 核桃殼的干餾

（1）在球1中放入磨碎的核桃殼；

（2）用橡皮管連接兩部分特制玻璃管，放置在不銹鋼鍋墊上；

（3）用打火機在球1下進行加熱操作，如圖6所示；

（4）待看到管內(nèi)有白色煙霧，用打火機在尖嘴處點燃?xì)怏w；

（5）冷卻后，拆開橡皮導(dǎo)管，收集中部球型部位的液體，可用氯化鐵溶液檢驗其中的酚類物質(zhì)。

把球1中的核桃殼換成木材、煙絲、煤等物質(zhì)，也可以進行這些有機物的干餾實驗。若把球1中的核桃殼換成石蠟，還可以完成石蠟的裂化實驗。

3.2 制取氧氣、生成的氧氣與木炭反應(yīng)

（1）在球1中裝入高錳酸鉀晶體；

（2）在球3中裝入木炭；

（3）用橡皮管連接兩部分特制玻璃管，放置在不銹鋼鍋墊上；

（4）用打火機先預(yù)熱球3中的木炭，使其紅熱（管內(nèi)空氣較少，木炭不會與管內(nèi)的氧氣反應(yīng)）；

（5）用打火機加熱球1中的高錳酸鉀；木炭燃燒發(fā)生劇烈反應(yīng)，看到白光，如圖7所示。

把球3中的木炭換成硫粉，把尖嘴換成彎管，將彎管插入氫氧化鈉溶液中也可完成硫與氧氣的反應(yīng)。

若球1中先裝好硫化亞鐵，用膠頭滴管小心地將少量稀硫酸加到球2處（平放儀器，注意稀硫酸不要流到球1中），用橡皮管連接兩部分特制玻璃管，再將特制玻璃管傾斜，使稀硫酸與硫化亞鐵接觸，反應(yīng)生成硫化氫氣體，在尖嘴口點燃或通入溴水中等完成硫化氫的性質(zhì)實驗。

不僅僅氧氣、硫化氫氣體的制備以及性質(zhì)實驗，實際上中學(xué)化學(xué)所涉及的幾乎所有氣體如氫氣、氯氣、氯化氫、二氧化硫、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯、乙炔等的制備和性質(zhì)實驗都能用這套器具完成。

3.3 鐵粉和硫粉的化合

（1）球1中裝入按相應(yīng)質(zhì)量比混合的鐵粉和硫粉；

（2）用橡皮管連接尖嘴端，放置在不銹鋼鍋墊上；

（3）球3處放入浸有氫氧化鈉溶液的棉花。事實上，不放棉花也聞不到刺激性氣味，因為管內(nèi)空氣量很少，一旦加熱，氣體很容易逸出[2]。連接兩部分特制玻璃管；

（4）用打火機加熱球1有固體粉末的部位；

（5）待看到有紅熱現(xiàn)象，即關(guān)閉打火機，反應(yīng)放熱可自行繼續(xù)發(fā)生，如圖8所示。

實驗室鐵粉和硫粉化合往往是在石棉網(wǎng)上受熱完成的，實驗過程中硫粉與氧氣反應(yīng)生成二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成污染[3]。而用這套器具做實驗則基本可避免對環(huán)境的污染。

將鐵粉和硫粉換成氧化銅和碳粉、氧化鐵和碳粉等也能完成相關(guān)的實驗。

4 該實驗器具的意義

（1）用生活中的鍋墊、打火機就可進行固定、加熱等操作，可省去鐵架臺、酒精燈等專門實驗器材，使每個學(xué)生都感受到化學(xué)實驗的親近感、趣味性。

（2）用藥品少，效果明顯，安全可靠，成功率高，綠色環(huán)保、無污染。

（3）實驗適用范圍廣泛，變量多且可控?？勺龈鞣N有機材質(zhì)（木材、果殼、煙草、煤）的干餾、石蠟的裂化實驗、金屬氧化物和木炭的氧化還原反應(yīng)，也可制氨氣、氧氣、甲烷、乙炔，用鐵粉和硫粉制FeS等。固體粉末的裝入可用喝飲料的吸管裝好后倒入，非常方便，液體藥品可用膠頭滴管或者醫(yī)用針筒加入。

（4）學(xué)生一管在手，可以結(jié)合生活的各種材質(zhì)設(shè)計并進行實驗，有一定的創(chuàng)造性和趣味性，對培養(yǎng)學(xué)生熱愛化學(xué)、熱愛生活、對提高學(xué)生設(shè)計實驗以及動手操作的能力大有裨益。

參考文獻：

[1]劉麗君，宋曉紅.上海市楊浦區(qū)高中化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查與分析[J].化學(xué)教育，2015，36（13）：59～62.

[2]姚曉紅主編.中學(xué)化學(xué)實驗手冊（高中）（第一版）[M].上海：上海教育出版社，2015：91～93.

[3]李光真.高中化學(xué)微量化實驗的開發(fā)[J].化學(xué)教學(xué)，2014，（5）：55～57.