Y形管在實驗改進(jìn)中的創(chuàng)新應(yīng)用

江蘇 陳仕功 單玲玲

本文通過把手工制作的Y形管引進(jìn)課堂，改進(jìn)濃硫酸脫水以及實驗室制乙炔的實驗裝置，實現(xiàn)操作的簡約化和綜合化，倡導(dǎo)綠色化學(xué)的學(xué)習(xí)理念。

為了更好地踐行實驗的簡約化和綜合化，筆者用酒精噴燈制作了三通的Y形玻璃管(簡稱Y形管)，并應(yīng)用在實驗教學(xué)上，效果十分突出，有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)和價值觀念等?，F(xiàn)演示兩例，說明Y形管在改進(jìn)實驗中的創(chuàng)新應(yīng)用。

例1：濃硫酸脫水性實驗的改進(jìn)

蘇教版《化學(xué)1》第91頁濃硫酸脫水性實驗步驟：取2 g蔗糖(C12H22O11)放入大試管中，加2～3滴水,再加入約 3 mL 濃硫酸，迅速攪拌，然后塞上帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，將玻璃導(dǎo)管的另一端插入盛有品紅溶液的試管中。

此實驗的不足是產(chǎn)生的二氧化硫氣體對環(huán)境有污染，有時僅能觀測到蔗糖慢慢變黑，無法形成疏松多孔的海綿狀的炭。為節(jié)約試劑，同時使實驗快捷、現(xiàn)象明顯，筆者將Y形管應(yīng)用到此實驗中，同時驗證部分產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)，一舉多得。

一、實驗用品與裝置

實驗用品：鐵架臺、大試管、單孔橡皮塞、脫脂棉、酒精燈、Y形管、蔗糖、濃硫酸、碳酸氫鈉濃溶液、氫氧化鈉濃溶液、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、藍(lán)色石蕊試紙、濾紙。

實驗裝置如圖所示。

二、實驗操作與現(xiàn)象

在大試管中先放入2 g細(xì)小顆粒的蔗糖，滴加2～3滴碳酸氫鈉濃溶液將蔗糖潤濕，再加入3 mL濃硫酸，迅速塞緊插有Y形管的單孔橡皮塞，觀察實驗現(xiàn)象(氣溫較低時可加熱)。

可觀察到，蔗糖迅速變黑，體積急劇膨脹，形成多孔海綿狀固體物質(zhì)——“黑面包”，同時，藍(lán)色石蕊試紙變紅，浸有品紅溶液的濾紙褪色，浸有高錳酸鉀溶液的試紙褪色。

三、實驗優(yōu)點

1.用碳酸氫鈉濃溶液作為蔗糖脫水反應(yīng)的引發(fā)劑，固體體積膨脹更大，實驗效果更加明顯。其原理是碳酸氫鈉與濃硫酸反應(yīng)及濃硫酸稀釋均是放熱過程，使體系溫度升高。

2.濃硫酸與碳酸氫鈉反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳使脫水后生成的炭更加疏松多孔。

3.用氫氧化鈉溶液浸濕的棉球進(jìn)行尾氣處理，逸出的二氧化硫非常少，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念。

4.設(shè)計組合實驗，操作簡便，展示濃硫酸的吸水性、脫水性和氧化性，驗證二氧化硫的漂白性、還原性等。

四、實驗注意事項

1.用量不能多，防止堵塞Y形管的下端。

2.制作Y形管的玻璃管口徑不能太小。

3.濕潤的藍(lán)色石蕊試紙變紅不能確定是因為SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3，本實驗中有CO2產(chǎn)生，造成干擾。

例2：乙炔制備及性質(zhì)實驗的改進(jìn)

人教版《選修5》第32頁乙炔的制備及性質(zhì)中，由于藥品用量較多等原因，不便于學(xué)生進(jìn)行分組實驗。筆者對其裝置作微型化改進(jìn)，用Y形管代替導(dǎo)氣管和洗氣裝置等，以達(dá)到試劑用量少、操作簡單、現(xiàn)象明顯的要求。

一、實驗用品與裝置

實驗用品：鐵架臺、大試管、小試管、Y形管、酒精燈、電石、飽和氯化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液、濃溴水、硫酸銅溶液、濾紙。

實驗裝置如圖所示。

二、實驗操作與現(xiàn)象

1.先將Y形裝置連接好，向試管中加入飽和氯化鈉溶液，再向試管中加入小的塊狀電石，塞緊帶Y形管的橡皮塞，輕輕振蕩試管。觀察到分別浸有溴水和高錳酸鉀溶液的濾紙顏色逐漸變淺。

2.待浸有溴水和高錳酸鉀溶液的濾紙完全褪色后，用橡膠塞塞住Y形管一端，用一支小試管在Y形管另一端管口收集少量氣體。

3.在酒精燈火焰上點燃小試管中的氣體，明顯觀察到有黑煙生成。

三、實驗優(yōu)點

1.改進(jìn)后實驗藥品用量少，反應(yīng)快，現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生課堂分組實驗。

2.該裝置也適用于驗證二氧化硫性質(zhì)等實驗。

3.使用鋼絲球，便于控制電石與飽和氯化鈉溶液的接觸面積。

四、實驗注意事項

1.塊狀電石用量要少，防止產(chǎn)生的懸濁液噴出。