注射器在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

曹景娜

【摘 要】注射器因其氣密性好、體積小、易操作、可見度高而被廣泛應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中。 經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)的注射器可用于取藥品，代替量筒量取液體，還可以調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的壓強(qiáng)。用注射器作反應(yīng)容器，使實(shí)驗(yàn)微型化、綠色化，易于推廣。

【關(guān)鍵詞】注射器;反應(yīng)容器;定性測(cè)定;化學(xué)實(shí)驗(yàn);綠色環(huán)保

【中圖分類號(hào)】G642.423 ??????【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）09-0256-02

注射器對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解，引起學(xué)生對(duì)化學(xué)的強(qiáng)烈的興趣，激發(fā)創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，全面提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，使用注射器，使得儀器簡單、藥品用量少、操作簡單、效果明顯、成功率高且無污染，大大縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，有效提高了課堂效率。

一、用作反應(yīng)容器，代替部分實(shí)驗(yàn)儀器

1.氫氧化亞鐵的生成及氧化。

Fe（OH）2從生成到被氧化過程中呈現(xiàn)白色→灰綠色→深綠色→紅褐色的現(xiàn)象[2]。

實(shí)驗(yàn)儀器：一次性透明輸液袋（縮短了兩只支管的長度）、五只帶針頭的塑料注射器。

實(shí)驗(yàn)藥品：飽和 NaOH溶液、0.1mol/LFeSO4溶液（加入適量鐵絲和稀硫酸防止變質(zhì)）、飽和FeSO4溶液（加入適量鐵絲和稀硫酸防止變質(zhì)）、0.1mol/L H2SO4溶液（用于調(diào)節(jié)溶液的pH、清洗輸液袋）。

實(shí)驗(yàn)過程：

〖TP30.JPG;%30%30，Y〗（1）用注射器抽凈輸液袋內(nèi)的空氣，制造無氧環(huán)境。

（2）用1號(hào)注射器抽取約2mL 飽和NaOH溶液慢慢推入輸液袋內(nèi)。

（3）用2號(hào)注射器抽取約1mL 0.1mol/LFeSO4溶液緩緩?fù)迫胼斠捍鼉?nèi)，出現(xiàn)白色沉淀。

說明：由于進(jìn)行了排氧操作、調(diào)整了試劑的濃度和混合順序，現(xiàn)象非常明顯。

（4）用3號(hào)注射器抽取約2mL飽和FeSO4溶液推入輸液袋內(nèi)，白色變成灰綠色。

（5）用4號(hào)注射器抽取空氣推入輸液袋內(nèi)，充分振蕩灰綠色變成深綠色。

說明：增大了氧氣的量，增大了氧氣與沉淀的接觸面積，使變色時(shí)間縮短、變色明顯。

（6）繼續(xù)振蕩，顏色再次加深。

（7）用5號(hào)注射器抽取約0.2mL 0.1mol/LH2SO4溶液推入輸液袋內(nèi)，振蕩，深綠色變成紅褐色。

說明：通過加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH，使O2的氧化能力增強(qiáng)，紅褐色沉淀出現(xiàn)的時(shí)間大大縮短。

2.Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新：注射器替代氣球

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫釴a2CO3、NaHCO3與鹽酸反應(yīng)的原理，體會(huì)兩者性質(zhì)的相似及差異

實(shí)驗(yàn)用品：鹽酸、Na2CO3 粉末、NaHCO3粉末、洗潔精、試管、注射器。

實(shí)驗(yàn)步驟：

〖TP31.JPG;%30%30，Y〗（1）如圖1所示，將 0.1g Na2CO3和 0.1gNaHCO3粉末分別裝入葡萄糖瓶中后，各加入 3mL 水溶解。

（2）用兩支注射器（5mL）均吸入0.5mL2 mol·L-1 稀鹽酸，同時(shí)將稀鹽酸注入瓶中后繼續(xù)抵住活塞，同時(shí)觀察另一注射器活塞向上移動(dòng)的快慢。

實(shí)驗(yàn)說明：

1.讓同濃度鹽酸同時(shí)與等量的Na2CO3和 NaHCO3固體或與二者同濃度等體積的溶液反應(yīng)，對(duì)比二者氣球變大的情況來進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了一些問題，如：裝置的氣密性無從驗(yàn)證;兩者與鹽酸反應(yīng)都很快，很難通過實(shí)驗(yàn)來比較“劇烈程度”;使用小氣球膨脹差異的比較雖然有時(shí)有一定效果，但是也有學(xué)生提出“碳酸鈉氣球”是否會(huì)存在漏氣等質(zhì)疑。針對(duì)這些問題，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。

2.該實(shí)驗(yàn)操作簡單，現(xiàn)象明顯且具有較強(qiáng)的趣味性。

二、用于定量測(cè)定，方便讀取數(shù)據(jù)

Na2O2與CO2反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.用醫(yī)療廢品和實(shí)驗(yàn)室常用簡單儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，能定量測(cè)定有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)。

2.通過實(shí)驗(yàn)得出Na2O2與CO2反應(yīng)的定量關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)用品：

100mL（或50mL）注射器（玻璃材質(zhì)）兩只， U形管（具支）、單孔橡膠塞、膠塞、溫度計(jì)（200℃量程）、帶膠塞的滴管、小試管、小玻璃珠、T形管、藥匙、乳膠管（約3cm）4段、止水夾4個(gè)、酒精燈、火柴、木條、帶鐵夾的鐵架臺(tái)、Na2O2粉末、大理石、稀HCl、澄清石灰水、稀H2SO4。

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.用制CO2的簡易裝置制取一瓶500mLCO2（HCl已除），并用注射器A抽取100mLCO2后連接在a處，固定在鐵架臺(tái)上，如下圖。

〖XC32.JPG;%30%30〗

2.在U形管內(nèi)首先裝入適量小玻璃珠，然后再裝入約1.5gNa2O2粉末，迅速塞上帶溫度計(jì)的單孔橡膠塞;用止水夾夾住a、b、c、d處乳膠管;在d處連接好注射器A′并固定在鐵架臺(tái)上待用。

3.打開止水夾a、b、d，緩緩?fù)苿?dòng)注射器A活塞，將CO2氣體壓至U形管內(nèi)，可以看到Na2O2由淡黃色變?yōu)榘咨?，溫度?jì)水銀柱上升，注射器A′活塞外移;再推動(dòng)活塞將注射器A′內(nèi)氣體推入U(xiǎn)形管內(nèi)，反復(fù)2～3 次?？捎^察到A′內(nèi)氣體體積約為50mL。

4.再用止水夾夾住a、b、d乳膠管，打開橡膠塞，立即插入帶火星的木條，木條復(fù)燃，可證明有 O2生成。

5.打開另一帶溫度計(jì)的橡膠塞，用帶滴管（預(yù)先吸入少量稀H2SO4）的膠塞塞緊。打開止水夾a、c，輕輕抽動(dòng)注射器A 的活塞，將可能殘留的CO2氣體抽入注射器A中（小試管中導(dǎo)管液面上升約 2cm）。夾住止水夾a，打開止水夾 b，然后將稀硫酸逐滴滴入U(xiǎn)形管，可看到有大量氣泡產(chǎn)生，小試管內(nèi)澄清石灰水變渾濁，證明該氣體為CO2，證明U形管中生成的白色固體為Na2CO3。

實(shí)驗(yàn)說明：

1.本實(shí)驗(yàn)在定性地展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，更加細(xì)致地揭示了實(shí)驗(yàn)過程中CO2與O2之間的定量關(guān)系，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，增加學(xué)生多角度、多層面的認(rèn)知途徑，給學(xué)生對(duì)元素化合物知識(shí)的定性、定量認(rèn)知，化學(xué)反應(yīng)原理的探究、物質(zhì)的定量討論和創(chuàng)新思維訓(xùn)練留足了空間，符合高中化學(xué)新課程的基本理念。

2.實(shí)驗(yàn)用品來源廣泛、生活化，廢棄醫(yī)療器械是本實(shí)驗(yàn)的重要儀器，即保證了裝置有良好的氣密性，又達(dá)到了廢物利用的目的，增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，同時(shí)提高了對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

三、用于吸取或加注液體

1.改進(jìn)噴泉實(shí)驗(yàn)。

在高中化學(xué)教材中， 利用氨氣極易溶于水而設(shè)計(jì)為噴泉實(shí)驗(yàn)， 但由于使用滴管， 擠入的水量較少， 會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗， 將滴管改為注射器， 注入的水量可靈活調(diào)節(jié)， 可避免實(shí)驗(yàn)失敗。

2.焰色反應(yīng)。

在高中化學(xué)教材中的焰色反應(yīng)， 用鉑絲蘸取少量溶液在火焰上方灼燒的方法進(jìn)行，這樣產(chǎn)生的火焰面積小， 顏色淡，必須通過藍(lán)色鈷玻璃才能看到較淡的紫色。我們同樣利用注射器， 對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)： 用注射器吸取溶解氯酸鉀固體的甲醇溶液， 在酒精燈的火焰上方推動(dòng)注射器， 把溶液噴出， 因噴出的液體存在一定的壓力， 同時(shí)點(diǎn)燃會(huì)騰起一條長長的紫色火龍， 現(xiàn)象明顯， 易于操作。

總之，在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中，用注射器設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)使化學(xué)實(shí)驗(yàn)向著微型化、綠色化方向發(fā)展，操作簡單，綠色環(huán)保，易于推廣。使用注射器，可以同時(shí)使實(shí)驗(yàn)儀器微型化和化學(xué)藥品微量化，并且使化學(xué)實(shí)驗(yàn)向綠色環(huán)保的方向發(fā)展。即使將某些局部裝置改為注射器，也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生很大影響。

本文系2018年度周口市基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目《高中化學(xué)“3+1”教學(xué)模式下創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的研究》（zkjy18085009）研究成果。