一套多用途氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)儀器

耿雁冰

[摘要]在分析氧氣的性質(zhì)和制取實(shí)驗(yàn)的地位、作用、教材缺陷及教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一套多用途的氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)儀器，提高實(shí)驗(yàn)效率、

[關(guān)鍵詞]多用途;儀器;氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] G633.8

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）14-0075-02

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，學(xué)生具備基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)習(xí)化學(xué)和進(jìn)行探究活動(dòng)的基礎(chǔ)和保證[1]。教師積極探索課本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新，可為學(xué)生提供多種形式的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，讓學(xué)生手腦并用，樂(lè)于探究，勤于反思，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

一、裝置設(shè)計(jì)的緣起

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，“氧氣的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)為學(xué)生必須完成的8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。該實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的重要性不言而喻。然而，在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)：

（1）在平常的教學(xué)中，課前教師必須先制取多瓶氧氣以備用，而課間僅有10分鐘的準(zhǔn)備時(shí)間，這給多課連排的教師帶來(lái)極大的不便;如果提前收集好氧氣，在從實(shí)驗(yàn)室向教室運(yùn)輸?shù)耐局?，也容易造成氧氣逸散，使氧氣濃度下降，?dǎo)致演示實(shí)驗(yàn)失敗。

（2）在氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生初步接觸到了對(duì)比思想。木炭、硫、鐵絲在空氣中燃燒與在氧氣中燃燒的現(xiàn)象是不同的。但是一個(gè)是在敞開(kāi)的空氣中，一個(gè)是在收集滿氧氣的集氣瓶中，而教材中直接告知現(xiàn)象的不同是因?yàn)椤翱諝庵醒鯕夂枯^少”，這一表達(dá)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)閺目偭縼?lái)說(shuō)，空氣中氧氣的量肯定更多，這里的表述應(yīng)該強(qiáng)度濃度的大小而非量的少。如何讓學(xué)生理解氧氣濃度這一因素對(duì)燃燒的影響，需要進(jìn)行比較規(guī)范的條件控制。

基于以上考慮，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套裝置，該裝置由三個(gè)可自行組裝的氣體收集容器組成。如圖1所示，細(xì)玻璃管為氧氣通道，連接氧氣發(fā)生裝置或者直接連接氧氣氣囊。管上連接著三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磨口耐高溫的石英玻璃管底座，三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磨口的玻璃管可與之套接;氣體的進(jìn)入由活塞控制;底座中間有玻璃導(dǎo)管伸出與磨口齊平，便于在底座中盛放液體;為保證儀器在使用過(guò)程中安全、穩(wěn)固，可以將其固定在木架子上。

二、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1.氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)時(shí)，將玻璃管套接到底座上，打開(kāi)底座活塞，氧氣進(jìn)入玻璃管內(nèi)，驗(yàn)滿之后，可以進(jìn)行氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

（l）在進(jìn)行木炭的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在底座中加澄清石灰水;然后將玻璃管套接到底座上，打開(kāi)活塞，驗(yàn)滿之后進(jìn)行木炭在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。片刻后可見(jiàn)底座中的澄清石灰水明顯變渾濁。

（2）在進(jìn)行硫燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別用兩個(gè)玻璃管套接到底座上，一個(gè)不打開(kāi)活塞，里面是空氣，另外一個(gè)打開(kāi)活塞，收集氧氣，待驗(yàn)滿之后關(guān)閉底座活塞。在固定于磨口塞上的燃燒匙內(nèi)裝適量硫粉，在酒精燈上點(diǎn)燃后分別伸入兩個(gè)玻璃管中，現(xiàn)象對(duì)比十分明顯。由于兩個(gè)玻璃管中的氣體體積是一樣的，學(xué)生很容易得出硫在空氣中與氧氣中燃燒現(xiàn)象不同的原因在于氧氣濃度的不同，此實(shí)驗(yàn)也較好地減少了二氧化硫的散逸。

（3）在進(jìn)行鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在底座加水，然后將玻璃管套接到底座上，打開(kāi)活塞，驗(yàn)滿。將鐵絲繞在火柴梗上引燃之后，緩慢伸入玻璃管中，由于氧氣源源不斷地進(jìn)入玻璃管中，鐵絲燃燒十分劇烈，火星四射，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，玻璃管內(nèi)壁上清晰可見(jiàn)濺出的黑色固體。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將玻璃管拆下用酸清洗。

2.二氧化碳性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

只要稍加變化，該裝置還能進(jìn)行二氧化碳的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。（如圖2）

（l）將導(dǎo)管連接一根彎管至底座中，讓二氧化碳?xì)怏w直接通過(guò)底座內(nèi)的澄清石灰水中，可進(jìn)行二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

（2）細(xì)玻璃導(dǎo)管稍微加長(zhǎng)，處在階梯蠟燭的中間?？梢宰龆趸枷珉A梯蠟燭的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)只需控制二氧化碳進(jìn)入玻璃管的速度不宜過(guò)快即可，效果十分明顯。

（3）做二氧化碳與水反應(yīng)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。教師演示向紫色石蕊試紙噴醋酸，試紙變紅，說(shuō)明酸能使石蕊變色;將干燥的石蕊試紙放人玻璃管中，打開(kāi)活塞，通入二氧化碳，試紙不變色，說(shuō)明干燥的二氧化碳不能使石蕊變色;然后將干燥石蕊試紙噴水之后放入玻璃管中，不變色，說(shuō)明水不能使石蕊變色;打開(kāi)活塞，二氧化碳進(jìn)入玻璃管，濕潤(rùn)的紫色石蕊試紙變色。完整地演繹了二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸的探究過(guò)程。

三、裝置優(yōu)點(diǎn)

（l）這套裝置可拆卸、易清洗。底座中一般加水，倒掉即可;澄清石灰水變渾濁后，酸洗即可，總體來(lái)說(shuō)方便操作。

（2）由于本裝置的三個(gè)玻璃管規(guī)格相同，在做對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，易于得出科學(xué)結(jié)論。

（3）本裝置易組裝，使用時(shí)體現(xiàn)出科學(xué)、簡(jiǎn)潔、綠色、高效的特點(diǎn)。

（4）可以推廣用于二氧化硫、氯氣的相關(guān)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一套裝置多種用途。

[參考文獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國(guó)教育部，義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[s].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

（責(zé)任編輯 羅艷）