簡(jiǎn)易同步混合器與排式試管的研究與制作

黃婷婷 王文先

摘要：針對(duì)目前中學(xué)化學(xué)有些實(shí)驗(yàn)演示效果不佳等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易同步混合器與排式試管，旨在突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果對(duì)比，使某些實(shí)驗(yàn)更具演示效果。我們使用該教具在列舉的化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)例中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)；同步混合器；排式試管；對(duì)比

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）16-0279-02

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂，是化學(xué)的魅力所在和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉，更是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和發(fā)展學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段[1]。實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展離不開(kāi)合適的實(shí)驗(yàn)器材，雖然目前教學(xué)配套儀器日臻完善，但是教學(xué)儀器不可能一應(yīng)俱全，有些危險(xiǎn)性高或耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)但效果對(duì)比不明顯的實(shí)驗(yàn)不可能在課堂上進(jìn)行演示，這樣會(huì)損害學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和信心，阻礙學(xué)生創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。研制簡(jiǎn)易且適合中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教具及充分發(fā)揮自制教具的作用，已成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新研究的重要內(nèi)容。

一、問(wèn)題的提出

滬科版高一化學(xué)教材章節(jié)6.1“化學(xué)反應(yīng)為什么有快有慢”中涉及反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響[2]：配制不同濃度的硫代硫酸鈉溶液各20ml，分別加入四支燒杯中。另取四支試管，分別加入20ml相同濃度的鹽酸溶液。分別將鹽酸溶液與不同濃度的硫代硫酸鈉溶液混合。為了便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，燒杯底部墊有黑色“X”字樣的白紙。開(kāi)始計(jì)時(shí)直到透過(guò)溶液看不見(jiàn)黑色的“X”，停止計(jì)時(shí)并把相應(yīng)時(shí)間填入表格。根據(jù)時(shí)間的長(zhǎng)短比較反應(yīng)的快慢。上述實(shí)驗(yàn)操作不但步驟煩瑣，而且容易產(chǎn)生誤差。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們專(zhuān)門(mén)研制了同步混合器和排式試管。使用該套實(shí)驗(yàn)教具優(yōu)點(diǎn)明顯：實(shí)驗(yàn)可操作性較強(qiáng)，步驟簡(jiǎn)單，反應(yīng)快慢對(duì)比直觀，且能有效降低視覺(jué)誤差。

二、實(shí)驗(yàn)儀器的研制

（一）同步混合器的制作

采用不同規(guī)格的有機(jī)玻璃、軟塑料玻璃、不同規(guī)格的銅管、木棒、橡膠塞、螺釘?shù)炔牧?，按圖1所示裝配成簡(jiǎn)易同步混合器。為避免燒杯滑脫，可墊襯軟塑料于燒杯的兩層有機(jī)玻璃之間，該處理方式也在后續(xù)的教具研制中繼續(xù)采用。

（二）排式試管的制作

如圖2所示，將試管并排或者參差粘貼固定在一起，不僅方便老師和學(xué)生做批次實(shí)驗(yàn)，也能明顯展示對(duì)比效果。為進(jìn)一步突出色差接近溶液的對(duì)比效果，我們嘗試在特制的試管架中間插入白色紙片作為背景。同時(shí)排式試管還能進(jìn)行同步混合的實(shí)驗(yàn)操作。

三、實(shí)驗(yàn)演示實(shí)例

實(shí)例1：在通風(fēng)櫥中（如無(wú)通風(fēng)櫥需在發(fā)生反應(yīng)的燒杯上放置蘸有氫氧化鈉溶液的濾紙以吸收生成的刺激性氣體二氧化硫）放置六個(gè)小燒杯于同步混合器中，取不同濃度的硫代硫酸鈉溶液各20ml分別加入到同一側(cè)的三個(gè)小燒杯中。另采用排式燒杯取20ml相同濃度的鹽酸溶液同時(shí)加入到上述三個(gè)小燒杯中使其混合，記錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，通過(guò)使用同步混合器，淡黃色沉淀出現(xiàn)快慢對(duì)比更為明顯。采用排式試管也可以達(dá)到相同效果。

實(shí)例2：將塊體狀和粉末狀的適量大理石（主要化學(xué)成分為碳酸鈣）分別加入同一排的不同試管后，另采用排式試管取10ml相同濃度的稀鹽酸溶液同時(shí)加入到上述試管中，可以明顯觀察到裝有粉末狀大理石試管中的反應(yīng)速率比裝有塊狀大理石試管的要快。

實(shí)例3：圖3中左邊三個(gè)同排試管從右到左依次加入一定濃度的氯化鈉溶液、溴化鈉溶液、碘化鉀溶液，在各試管中分別加入適量的硝酸銀溶液，會(huì)出現(xiàn)白色、淺黃色、黃色沉淀，再分別加入稀硝酸溶液，三支試管中沉淀均不消失。采用我們自制教具可以對(duì)實(shí)驗(yàn)同時(shí)觀察比較，效果突出。

實(shí)例4：圖3中右邊三個(gè)同排試管從左到右將溴水和碘水分別加入到同排三個(gè)試管中，順序是碘水、溴水、碘水。向三個(gè)試管中分別加入苯、四氯化碳、四氯化碳，震蕩觀察比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，效果對(duì)比圖如圖5所示。

四、結(jié)論

通過(guò)上述幾個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示實(shí)例，我們研制的同步混合器和排式試管在對(duì)比相似或相近實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和半定量測(cè)試反應(yīng)時(shí)間等方面確實(shí)優(yōu)勢(shì)比較明顯，且所用材料便宜易得，制備簡(jiǎn)單，易于在中學(xué)課堂普及和推廣。另外，若該試驗(yàn)系統(tǒng)和其他分析技術(shù)配合使用，試驗(yàn)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)，結(jié)果就更為精確可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉能勝.在新課程標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，（10）15-16.

[2]姚子鵬.高級(jí)中學(xué)課本.高中一年級(jí)第二學(xué)期化學(xué)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2007：39-40.