玩轉(zhuǎn)Y 型管讓實驗化“零”為“整”

福建省福州則徐中學(xué)(350001) 林 豐

Y 型管有2個相同的試管,可作為反應(yīng)容器,常用于對比實驗中,如對比碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì),探究燃燒條件等,既簡化實驗步驟,又突出對比現(xiàn)象。本文中,筆者通過對Y 型管的改進,使其成為多個反應(yīng)的一體化實驗裝置,完成了初中化學(xué)一系列實驗。

1 探究NaHCO3 熱穩(wěn)定性實驗

在傳統(tǒng)的實驗中,加熱固體和檢驗產(chǎn)物的裝置相連接后,整套裝置(見圖1)的橫向距離長、體積大,主要存在以下2個問題：①若裝置間連接時氣密性不好,容易導(dǎo)致實驗失??；②為了實驗現(xiàn)象明顯,必須取用較多藥品。

圖1 教材中NaHCO3 熱穩(wěn)定性實驗裝置

改進方法：調(diào)整Y 型管的角度(見圖2),使其中一個試管略向下傾斜,作為加熱固體的反應(yīng)裝置,另外2個試管中分別加入無水硫酸銅與濕潤的石蕊試紙檢驗產(chǎn)物水和二氧化碳。反應(yīng)裝置和氣體檢驗裝置的一體化讓實驗裝置更簡約,操作更簡單,同時還大大縮短氣體流動的距離,可以減少藥品用量而不影響實驗效果,是一套微型簡約的連續(xù)多步反應(yīng)裝置。

2 氣體的制取及其性質(zhì)實驗

無論是新課還是復(fù)習(xí)課,氧氣和二氧化碳的制取和性質(zhì)實驗都是初中一線教師實驗教學(xué)的重中之重。有的教師會預(yù)先在課前將氣體收集,并存放于集氣瓶中以節(jié)約課堂演示實驗時間,但若是連續(xù)幾節(jié)的化學(xué)課,不僅氣體制備量大,還存在氣體流失,導(dǎo)致實驗失敗。因而許多教師開始研究將反應(yīng)的發(fā)生裝置、收集裝置、性質(zhì)驗證裝置進行連接成一體化實驗裝置。

圖2 改進后NaHCO3 熱穩(wěn)定性實驗裝置

改進方法：將其中一個試管底部切開,Y 型管就變?yōu)橹挥幸粋€試管和兩端開口的容器,將試管作為反應(yīng)容器,一端可用于連接注射器,隨時添加藥品,而另一端開口處則可以用來完成氣體的性質(zhì)實驗。例如二氧化碳制取及性質(zhì)實驗中(見圖3),將大理石放入下方垂直的試管中,通過注射器加入稀鹽酸,可觀察到試管中產(chǎn)生大量氣泡。再于另一端開口處放入干燥與濕潤的石蕊試紙,可觀察到濕潤的藍色石蕊試紙變紅,干燥的石蕊試紙不變色,通過對比實驗驗證二氧化碳與水反應(yīng)生成酸的性質(zhì)。如圖4所示,該裝置還可用于氧氣的制取及其性質(zhì)實驗中,將二氧化錳放入試管中,通過注射器加入過氧化氫溶液,可觀察到試管中產(chǎn)生大量氣泡。于另一端開口處放入木炭,將酒精燈放置在木炭下方加熱,很快便觀察到木炭在氧氣中燃燒。

與傳統(tǒng)的實驗相比,改進的Y 型管有以下優(yōu)點：①氣體的制備與性質(zhì)實驗在同一體系中進行,操作簡便,且無需連接裝置,保證裝置氣密性良好；②借助注射器控制反應(yīng)的發(fā)生與停止及反應(yīng)速率的快慢；③減少藥品的用量,現(xiàn)象明顯,成功率高；④該裝置還可用于其他氣體的制取和性質(zhì)驗證實驗,例如氨氣、二氧化硫、氯氣等。由于這些氣體有毒,因此在導(dǎo)管口添一團蘸有可用于尾氣吸收試劑的棉花,還可達到氣體的制取—性質(zhì)實驗—尾氣處理的“三合一”的效果。

圖3 改進型CO2 制取及性質(zhì)實驗裝置

圖4 改進型O2 制取及性質(zhì)實驗裝置

大道至簡,貴在化零為整。通過玩轉(zhuǎn)Y 型管,并將這一體化的實驗裝置運用于教師課堂演示實驗及學(xué)生分組實驗中,讓實驗到教學(xué)實現(xiàn)了從“零”到“整”的轉(zhuǎn)化。首先,讓零散的實驗儀器整合一體化,使實驗操作更加簡約；其次,讓零碎的課堂實驗時間緊湊高效,讓教師騰出更多的時間啟發(fā)學(xué)生思維；再次,一管多用的實驗將學(xué)生原本零亂的碎片化知識進行有機整合,形成系統(tǒng)的知識體系；最后,將實驗微型化、趣味化、節(jié)能化和創(chuàng)造性融為一體,培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)約意識、環(huán)保意識、安全意識和創(chuàng)新意識。