“雞蛋爬升”實(shí)驗(yàn)

江蘇省南通市虹橋二中(226006) 葛德新

江蘇省南通市啟秀中學(xué)(226000) 施 維

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,有關(guān)氣體的實(shí)驗(yàn)不少,如氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳?xì)怏w、氨氣溶于水、二氧化硫與硫化氫氣體、氨氣與氯化氫氣體的反應(yīng)等,這些實(shí)驗(yàn)往往會(huì)涉及氣體壓強(qiáng)的變化,有些可以用大家熟悉的 “噴泉實(shí)驗(yàn)” “瓶吞雞蛋實(shí)驗(yàn)”來進(jìn)行演示,但往往有少部分學(xué)生對(duì)密閉裝置內(nèi)氣壓的變化不甚理解。如果將趣味實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合,將氣壓傳感器及其他材料引入實(shí)驗(yàn),則能從定量和定性兩個(gè)角度分析化學(xué)反應(yīng),將氣壓變化可視化、趣味化,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,從而幫助學(xué)生更好地理解化學(xué)反應(yīng)原理。

1 儀器、藥品

高透明亞克力管 (長(zhǎng)500mm,內(nèi)徑40mm)、16號(hào)橡皮塞 (單孔、雙孔各1個(gè))、朗威氣壓傳感器 (0～700kPa)、朗威數(shù)據(jù)采集器、朗威數(shù)字化信息系統(tǒng)V8.0、30mL注射器、膠皮管、止氣夾 (2個(gè))、鐵架臺(tái) (含鐵夾)、去殼熟雞蛋、濃燒堿溶液、二氧化碳發(fā)生器 (含儀器及藥品)。

2 實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)如圖1所示,在亞克力管下端管口放1個(gè)去殼熟雞蛋,在上端管口抽氣(或吸氣),雞蛋完整擠入亞克力管下端,塞緊單孔橡皮塞,并夾緊彈簧夾K2,固定亞克力管于鐵架臺(tái)上。

(2)用向上排空氣法收集二氧化碳?xì)怏w于亞克力管內(nèi),塞緊帶有壓強(qiáng)傳感器和含有20mL濃燒堿溶液注射器的雙孔橡皮塞(彈簧夾K1事先夾好)。

(3)用專用數(shù)據(jù)線連接壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦,打開朗威數(shù)字化信息系統(tǒng)V8.0操作界面,先點(diǎn)擊“波形圖”,再點(diǎn)擊“開始”,此時(shí)系統(tǒng)測(cè)試到的是亞克力管內(nèi)二氧化碳?xì)怏w的壓強(qiáng)。

(4)打開彈簧夾K1,將20mL濃燒堿溶液慢慢注入亞克力管內(nèi),完全注入后,再稍稍振蕩亞克力管,注意觀察雞蛋是否有變化,并觀察操作界面上壓強(qiáng)的波形圖。

(5)當(dāng)操作界面上的壓強(qiáng)波形圖不再有明顯變化后,用手捏緊下端膠皮管,松開彈簧夾K2,再稍稍松開手指,注意觀察雞蛋有何變化,并觀察操作界面上壓強(qiáng)的波形圖。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)在實(shí)驗(yàn)步驟4中,當(dāng)將20mL濃燒堿溶液慢慢注入亞克力管內(nèi)并振蕩后,雞蛋沒有變化,而操作界面上壓強(qiáng)的波形圖不斷下降,由起始的100.4kPa降至28.6kPa,并基本保持不變。

(2)在實(shí)驗(yàn)步驟5中,當(dāng)稍稍松開手指后,注意到雞蛋不斷向上“爬升”,最后懸空在亞克力管上端。而雞蛋向上爬升的同時(shí),操作界面上壓強(qiáng)的波形圖也在不斷上升,由28.6kPa逐漸上升到100.4kPa,并基本保持不變。雞蛋的“爬升”運(yùn)動(dòng)與壓強(qiáng)波形圖的上升同步進(jìn)行。

5 實(shí)驗(yàn)意義

(1)實(shí)驗(yàn)易操作,趣味性強(qiáng)。

(2)實(shí)驗(yàn)中“雞蛋爬升”與波形圖上升同步進(jìn)行,便于讓學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)原理。

(3)若部分學(xué)校沒有數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,也可利用該實(shí)驗(yàn)中的其他器材完成“雞蛋爬升”實(shí)驗(yàn)。

(4)若將該實(shí)驗(yàn)中的二氧化碳?xì)怏w換成干燥的氨氣,將濃燒堿溶液的換成水,同樣能完成“雞蛋爬升”實(shí)驗(yàn),從而有效探究氨氣的溶解性。