金屬與酸反應(yīng)的對比實驗創(chuàng)新設(shè)計

河北省隆化縣第一中學(xué) 李名昊

化學(xué)教材中有一些需要對比的探究性實驗。例如，常見的金屬鐵、鋅、銅等分別與同體積、同質(zhì)量分數(shù)的稀硫酸、稀鹽酸反應(yīng)情況的探究，需要對比金屬與酸是否發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)發(fā)生的劇烈程度，從而驗證金屬的活動性順序。如果用實驗室原有的實驗儀器，即用每支獨立的試管分別依次完成實驗，則既繁瑣又很難保證實驗發(fā)生的同時性，對比效果不強。為解決這一問題，我特利用醫(yī)學(xué)和生活中常見的注射器、輸液管等器材，根據(jù)“加在密閉容器中液體上的壓強處處相等”的原理，研制了一套對比性的實驗裝置，實驗效果明顯。

一、實驗儀器及試劑

20 mL注射器一個、塑料管三段、輸液器一套；鐵片、鋅片、銅片、稀硫酸等。

二、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

1.制作反應(yīng)器：如圖所示，取輸液器一套，在輸液器的輸液壺同一側(cè)表面打三個直徑相同的孔洞，孔洞的直徑大小與塑料管直徑一致，孔洞之間的間距適宜且相等。將三段塑料管分別并排安裝在三個孔洞中，使塑料管與輸液壺相通，制成一組連通器。連接處用三秒膠水密封好，晾干，反應(yīng)器就制作好了。

2.準備注射器：取一個20 mL的注射器備用。

3.組裝注射器和反應(yīng)器：將注射器和反應(yīng)器中的輸液器左端相連。

三、實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論

在反應(yīng)器的三段塑料管中分別放入相同體積的鐵片、鋅片和銅片，注射器中抽取10 mL稀硫酸，按圖連接好裝置。關(guān)閉反應(yīng)器的右端，緩慢推動注射器活塞，使注射器中的稀硫酸流入反應(yīng)器中。實驗發(fā)現(xiàn)，稀硫酸同時流入三段塑料管中，且體積相同，即三種金屬同時和稀硫酸接觸。在金屬鐵、鋅的表面有氣泡產(chǎn)生，且在金屬鋅表面產(chǎn)生氣泡時比在金屬鐵表面產(chǎn)生氣泡時更為劇烈，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為在金屬銅表面沒有氣泡產(chǎn)生。這樣，我們很容易就判斷出三種金屬的活動性由強到弱的順序為鋅、鐵、銅。

四、裝置改進的意義

1.實驗的對比性強。三種金屬可與稀硫酸同時接觸，不會出現(xiàn)時間上的差異，進入三段塑料管中的稀硫酸體積相同，對比性強。

2.操作簡單方便。三個實驗同時發(fā)生，節(jié)省時間，通過推拉注射器可隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。

3.實驗裝置所需材料廉價易得。本套裝置中代用品多，有利于學(xué)生課內(nèi)外開展實驗。

4.節(jié)約藥品。利用本套裝置進行實驗藥品用量少，實現(xiàn)了化學(xué)實驗的微型綠色化。