巧用西林瓶，設(shè)計(jì)初中化學(xué)系列微型實(shí)驗(yàn)

朱佳音 周文榮

關(guān)鍵詞：西林瓶;微型實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

西林瓶是一種硼硅玻璃材質(zhì)的小瓶子，常用膠塞和鋁塑組合蓋封口。西林瓶系列實(shí)驗(yàn)是利用西林瓶、注射器、注射針頭及透明PE 細(xì)軟管設(shè)計(jì)的微型實(shí)驗(yàn)，對(duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化設(shè)計(jì)有著較好的應(yīng)用前景。

一、“探究分子運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)

依據(jù)人教版教材中“探究分子運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)[1]原理，用10 mL西林瓶作為容器盛放濃氨水代替小燒杯，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一樣明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后蓋上瓶塞，西林瓶成為氨水保存裝置，既節(jié)約藥品又可連續(xù)使用。若搭配試管、濾紙條和盛有熱水的燒杯，還可以設(shè)計(jì)一組微型對(duì)比實(shí)驗(yàn)，既可以理解分子運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，還可以探究溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響。

1.實(shí)驗(yàn)用品

儀器：西林瓶2個(gè)、平口圓底試管（25 mm×150 mm）2支、燒杯1個(gè)、滴管、鑷子。藥品及試劑：濃氨水、酚酞試液、熱水、濾紙條（26 mm×100 mm）2張。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見圖1，若組裝裝置時(shí)西林瓶瓶壁與試管內(nèi)徑不契合，可在西林瓶外壁中上部纏上適量生料帶，以試管口能輕松卡在生料帶處為宜。

3.實(shí)驗(yàn)過程

在濾紙條上用滴管均勻地滴上4滴酚酞試液，液滴之間間隔大約為20 mm。用鑷子將濾紙條小心送入試管中，濾紙條的一端與試管底部接觸。打開盛有8 mL濃氨水的西林瓶瓶塞，將裝有濾紙條的試管罩在西林瓶上。以上裝置準(zhǔn)備2組，一組在常溫下實(shí)驗(yàn)，另一組浸入60 ℃的熱水中實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行對(duì)比。

二、“探究鐵制品銹蝕條件”的實(shí)驗(yàn)

改進(jìn)人教版教材中“鐵釘銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn)[2]，用鐵粉代替鐵釘，增大鐵與氧氣的接觸面積，從而加快反應(yīng)速率。因?yàn)槲髁制可系能浌芙孛娣e比較小，利用壓強(qiáng)差原理，消耗氧氣后可以明顯看到軟管內(nèi)水柱上升，從而可在課堂上短時(shí)間內(nèi)使學(xué)生感知鐵的銹蝕[3]。

1.實(shí)驗(yàn)用品

儀器：帶橡膠塞西林瓶（10 mL）3個(gè)、燒杯1個(gè)、帶25 cm軟管的9號(hào)針頭（直徑0.9 mm）3個(gè)。

藥品及試劑：還原鐵粉、紅墨水、棉花、無水氯化鈣、植物油、煮沸過的蒸餾水。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見圖2，3個(gè)西林瓶從左往右分別是1號(hào)瓶、2號(hào)瓶、3號(hào)瓶。

3.實(shí)驗(yàn)過程

在1號(hào)瓶中裝入1 g還原鐵粉[4]，滴入3-5滴水，塞好橡膠塞，稍微振蕩。取少量無水氯化鈣顆粒用棉花包裹，系上絲線作為干燥劑備用，在2號(hào)瓶中裝入1 g還原鐵粉，將干燥劑懸掛于瓶中，塞好橡膠塞。在3號(hào)瓶中裝入1 g還原鐵粉，加入2 mL煮沸過的蒸餾水，再加入1 mL植物油，塞好橡膠塞。取3根帶25 cm軟管的9號(hào)注射針頭，將軟管一端浸入紅墨水中，再將針頭分別插入1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)西林瓶的橡膠塞中，觀察軟管中紅墨水液面變化情況。

三、“二氧化碳的制備與性質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)

“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)，若用實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器讓學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，所需儀器及藥品較多，實(shí)驗(yàn)成本高，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。用西林瓶來設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)，既能讓每一個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，滿足每一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，還有助于培養(yǎng)學(xué)生綠色環(huán)保的理念。

1.實(shí)驗(yàn)用品

儀器：帶橡膠塞西林瓶（10 mL）5個(gè)、帶25 cm軟管的9號(hào)針頭（直徑0.9 mm）3個(gè)、注射器（5 mL）3個(gè)、注射器（1 mL）2個(gè)、玻璃導(dǎo)管、酒精燈、火柴、試管夾。藥品及試劑：碳酸鈣粉末、稀鹽酸、飽和碳酸氫鈉溶液、蒸餾水、氫氧化鈉溶液。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

利用西林瓶設(shè)計(jì)的二氧化碳制備裝置和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置見圖3、圖4。

3. 實(shí)驗(yàn)過程

（1）實(shí)驗(yàn)一

①不裝任何藥品，按照?qǐng)D3連接好儀器，將玻璃導(dǎo)管一端放入水中，然后輕推注射器活塞，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，則說明裝置氣密性是好的。

②在1號(hào)西林瓶中裝入少量碳酸鈣粉末，用5 mL注射器抽取足量的稀鹽酸，在2號(hào)西林瓶中裝入約4 mL飽和碳酸氫鈉溶液，按圖3連接儀器。

③緩緩?fù)苿?dòng)注射器活塞將稀鹽酸注入碳酸鈣粉末中，在最后一個(gè)西林瓶口用燃著的木條驗(yàn)滿。收集A、B兩瓶二氧化碳備用。

④在3號(hào)西林瓶中裝入少量澄清石灰水，將直角玻璃導(dǎo)管放入3號(hào)西林瓶中，向其中通入二氧化碳，觀察現(xiàn)象。

（2）實(shí)驗(yàn)二

①用1 mL注射器抽取1 mL氫氧化鈉溶液，用1 mL注射器抽取1 mL水，用兩支5 mL注射器分別抽取5 mL水，備用。

②如圖4所示，分別往A、B兩瓶二氧化碳?xì)怏w中用注射器注入1 mL水和氫氧化鈉溶液，拔掉注射器后振蕩。分別將準(zhǔn)備好的裝有5 mL水的注射器插入A、B兩瓶中，觀察活塞移動(dòng)情況。

③向A瓶溶液中滴加3滴紫色石蕊溶液，觀察現(xiàn)象，取一半溶液于另一西林瓶中，用試管夾夾住放在酒精燈火焰上加熱，觀察現(xiàn)象。

四、“氫氣制取與性質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)

人教版教材中有氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)及氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的圖片[1]，用西林瓶來設(shè)計(jì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，既可以讓這兩個(gè)孤立的實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來，還可以讓氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)在課堂上真實(shí)地發(fā)生，增強(qiáng)學(xué)生的興趣，獲得真實(shí)的體驗(yàn)。

1.實(shí)驗(yàn)用品

儀器：帶橡膠塞西林瓶（10 mL）1個(gè)、帶25 cm軟管的9號(hào)針頭（直徑0.9 mm）2個(gè)、注射器（5 mL）1個(gè)、尖嘴玻璃導(dǎo)管2根、蒸發(fā)皿、酒精燈、火柴、小木條、試管夾、吸管。

藥品及試劑：稀硫酸、鋅粒、肥皂水、氧化銅粉末。

2.實(shí)驗(yàn)裝置

氫氣制取并驗(yàn)純的實(shí)驗(yàn)裝置見圖5，氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)裝置見圖6。

3.實(shí)驗(yàn)過程

①不裝任何藥品，按照?qǐng)D5連接好儀器，將尖嘴玻璃管的尖嘴口放入水中，輕輕推動(dòng)活塞注射器，水中尖嘴口有氣泡冒出，則說明氣密性良好。

②在西林瓶中裝入3顆鋅粒，用5 mL注射器抽取足量的稀硫酸，按圖5連接儀器，在蒸發(fā)皿中裝入少量肥皂水。另取一根尖嘴玻璃管，用削成條狀的飲料吸管往其中裝入少量氧化銅粉末，使其均勻貼于內(nèi)壁，備用。

③推動(dòng)注射器活塞，將稀硫酸注入西林瓶，用玻璃管的尖嘴在蒸發(fā)皿中吹泡泡，移開尖嘴，用燃著的小木條點(diǎn)燃泡泡，直至聽到輕微爆鳴聲。

④用裝有少量氧化銅粉末的尖嘴玻璃管換掉原玻璃管，用試管夾夾住非尖嘴的一端，用酒精燈對(duì)準(zhǔn)有氧化銅粉末的部位加熱（見圖6），觀察現(xiàn)象。

⑤反應(yīng)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，繼續(xù)通氫氣，直至玻璃管冷卻。

五、利用西林瓶設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新之處

1.微型化

西林瓶體積小，方便學(xué)生近距離觀察，在藥品用量較少的情況下也能達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)效果;占有空間小，不易破碎，便于攜帶和放置，在不同班級(jí)連續(xù)教學(xué)時(shí)也方便搬運(yùn)。

2.綠色化

西林瓶常見瓶塞有丁基膠塞和喇叭口塞，與瓶口內(nèi)、外徑均一致，氣密性較好，可組成全封閉實(shí)驗(yàn)裝置;西林瓶常見規(guī)格有5～50 mL，通常可選用5 mL、7mL、10 mL的，藥品用量少，產(chǎn)生的廢棄物也較少，可以節(jié)約藥品，保護(hù)環(huán)境。

3.實(shí)用性

西林瓶在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新中有著多種用途。既能繼承廣口瓶、細(xì)口瓶、集氣瓶的保存藥品功能，也能繼承試管、錐形瓶作為反應(yīng)裝置的功能，如果搭配注射器、注射針頭、細(xì)玻璃管等還能組裝成多種組合裝置。

4.推廣性

相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材可通過網(wǎng)絡(luò)渠道購(gòu)買，1個(gè)10 mL西林瓶、丁基橡膠塞、喇叭口瓶塞成本約為1元。同時(shí)，西林瓶適用于初中化學(xué)大部分實(shí)驗(yàn)，適合推廣用于開展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，有效激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情和興趣。