李茂柯 盛林娟 伍曉春

摘要： 將H型試管應(yīng)用于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)“探究分子運(yùn)動(dòng)”、“氯氣制備及性質(zhì)檢驗(yàn)”兩則實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)后的“分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”不僅節(jié)約藥品、操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯，而且同時(shí)完成溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)影響的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，反應(yīng)后處理上也有較好突破;改進(jìn)后的“氯氣制備及性質(zhì)檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)，能連續(xù)完成氯氣的制備及性質(zhì)檢驗(yàn)，藥品使用微量化且現(xiàn)象明顯，有助于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

關(guān)鍵詞： H型試管; 分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn); 氯氣制備; 實(shí)驗(yàn)一體化; 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號(hào)： 1005-6629（2019）12-0058-03? ? ? ? ? ? 中圖分類號(hào)： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

H型試管是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常用的一種玻璃儀器，它由中間連通部位和左右兩支試管構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。由于其特殊構(gòu)造，在實(shí)驗(yàn)操作中左邊試管可作反應(yīng)發(fā)生裝置，中間連通部分作氣體凈化處理裝置，右邊試管作為性質(zhì)檢驗(yàn)裝置。氣體從左試管經(jīng)由中間連通部分進(jìn)入右試管，因此H型試管可以作為很多氣體制備及性質(zhì)檢驗(yàn)一體化反應(yīng)器，如二氧化硫的制備及性質(zhì)檢驗(yàn)、乙炔的制備及性質(zhì)檢驗(yàn)等。此外，由于H型試管由左右兩部分構(gòu)成，還可作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)裝置。本文利用H型試管做主要反應(yīng)器，改進(jìn)“探究分子運(yùn)動(dòng)”“氯氣制備及性質(zhì)檢驗(yàn)”兩則實(shí)驗(yàn)，取得較滿意的實(shí)驗(yàn)效果，現(xiàn)介紹如下。

圖1? H型試管構(gòu)造圖

1? 分子運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究

原教材實(shí)驗(yàn)缺陷[1]： （1）原教材實(shí)驗(yàn)用兩個(gè)小燒杯分別盛裝濃氨水和酚酞溶液，然后用大燒杯罩住，但由于此裝置氣密性不好，易造成環(huán)境污染，影響師生健康，不利于課堂演示實(shí)驗(yàn)。（2）實(shí)驗(yàn)儀器多，而且反應(yīng)儀器不能在課堂上移動(dòng)，難以讓所有學(xué)生都能觀察到。（3）整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置空間過(guò)大，且濃氨水和酚酞溶液用燒杯盛裝，藥品使用量大。將H型試管用于改進(jìn)此實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生易于觀察分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的同時(shí)還可對(duì)比溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)如下。

1.1? 實(shí)驗(yàn)用品

儀器： 18mm×180mm H型試管1個(gè)（中間橫管規(guī)格18mm×50mm）、多用滴管（塑料材質(zhì)）2支、橡膠塞2個(gè)（打孔的1號(hào)橡膠塞）、5mL注射器1支、多用滴管剪下的直管2個(gè)、脫脂棉、雙面膠、小型電夾板1個(gè)、1000mL燒杯1個(gè)、鐵架臺(tái)

藥品： 濃氨水、酚酞溶液、稀硫酸

1.2? 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖2。

圖2? 探究分子運(yùn)動(dòng)及溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)

影響的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置

1.3? 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象

（1） 直管制作： 取兩支多用滴管，剪去多用滴管直通部位，留作增長(zhǎng)滴管長(zhǎng)度。

（2） 取少許脫脂棉，分別用雙面膠固定在上述兩支直管下端離端口3cm處，用膠頭滴管吸取酚酞溶液，滴在直管的脫脂棉上。

（3） 用2支多用滴管分別吸取2mL濃氨水，各自穿過(guò)橡膠塞，然后將滴有酚酞溶液的脫脂棉直管和多用滴管連接，以增加多用滴管長(zhǎng)度（見(jiàn)圖2）。

（4） 另取少許脫脂棉，滴上酚酞溶液后，用鐵絲將脫脂棉放置于橫管兩端，以排除左右兩邊試管之間的相互影響。

（5） 將H型管固定在鐵架臺(tái)上，使兩邊試管的底端部位約3mL左右浸入用1000mL燒杯裝的自來(lái)水中，然后用電夾板對(duì)左邊試管的中間部位加熱3分鐘。

（6） 將制作好的兩支多用滴管，插入H型試管中，同時(shí)擠壓兩支多用滴管，滴加濃氨水至試管底部，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（7） 用電夾板加熱試管中的脫脂棉10～15s開(kāi)始逐漸變紅，沒(méi)有加熱的試管中的脫脂棉30～35 s才開(kāi)始逐漸變紅，此時(shí)橫管位置脫脂棉左側(cè)輕微變紅，而右側(cè)沒(méi)有變紅，排除了左側(cè)氨氣運(yùn)動(dòng)使右側(cè)試管中脫脂棉變色的影響。

（8） 反應(yīng)結(jié)束，用注射器從多用滴管的膠頭部位注入5mL稀硫酸，傾斜H型試管，對(duì)整個(gè)裝置中剩余濃氨水進(jìn)行后處理。

1.4? 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1） 整個(gè)裝置氣密性良好，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中聞不到濃氨水揮發(fā)出來(lái)的刺激性氣味。

（2） 用H型試管，不僅探究了分子的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，而且對(duì)比了溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響，由于用電夾板對(duì)左側(cè)試管中間部位進(jìn)行加熱，因此左側(cè)試管的脫脂棉變紅速度明顯快于右側(cè)試管。兩邊明顯的現(xiàn)象差異對(duì)比給學(xué)生一定的視覺(jué)沖擊[3]，有助于學(xué)生理解溫度對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的影響。

（3） 裝置簡(jiǎn)單，現(xiàn)象清晰，可以讓所有的學(xué)生都觀察到該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，課堂演示實(shí)驗(yàn)效果良好。

（4） 反應(yīng)后只需用注射器從膠頭部位注入稀硫酸，并略微傾斜H型試管，稀硫酸就可沿中間橫管流到另一側(cè)試管中，對(duì)整個(gè)裝置中的濃氨水都能進(jìn)行后處理，體現(xiàn)了綠色環(huán)保的理念。

1.5? 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

（1） 橡膠塞不必塞得太緊，以保證多用滴管中的濃氨水能滴入試管中，此操作經(jīng)重復(fù)檢驗(yàn)多次，聞不到濃氨水揮發(fā)出來(lái)的刺激性氣味。

（2） 中間橫管處放置滴有酚酞的脫脂棉的目的是為了排除左右兩邊揮發(fā)的氨氣的相互影響。

（3） 用電夾板在加熱左側(cè)試管時(shí)應(yīng)該懸空加熱，不能直接夾住試管進(jìn)行加熱，以防止試管炸裂。

（4） 左右兩邊試管浸入自來(lái)水中的目的是為了使兩邊氨水的溫度保持一致，從而控制因加熱導(dǎo)致氨氣濃度偏高對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

2? 氯氣的制備及性質(zhì)檢驗(yàn)一體化實(shí)驗(yàn)

原教材[2]實(shí)驗(yàn)缺陷： （1）氯氣的制備及性質(zhì)檢驗(yàn)是分開(kāi)進(jìn)行的，且反應(yīng)儀器多、試劑用量大、操作繁瑣。（2）氯氣有毒、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中易逸散污染環(huán)境，不僅危害師生健康，而且不利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。（3）對(duì)氯氣性質(zhì)的檢驗(yàn)太單一，不利于學(xué)生對(duì)氯氣全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。因此利用H型試管改進(jìn)此實(shí)驗(yàn)，將氯氣制備及性質(zhì)檢驗(yàn)一體化完成。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)如下。

2.1? 實(shí)驗(yàn)用品

儀器： 18mm×180mm H型試管1個(gè)（中間橫管規(guī)格18mm×50mm）、5mL注射器2支、氣球1個(gè)、玻璃尖嘴直導(dǎo)管1支、透明膠帶、脫脂棉、1號(hào)橡膠塞2個(gè)

藥品： 濃鹽酸、高錳酸鉀、無(wú)水氯化鈣、干燥紅色試紙、濕潤(rùn)紅色試紙、濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙、濕潤(rùn)紫色石蕊試紙、氫氧化鈉溶液、品紅溶液

2.2? 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖3。

圖3? “氯氣制備及性質(zhì)檢驗(yàn)”

一體化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置

2.3? 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象

（1） 將事先稱取好的0.13g高錳酸鉀固體加入H型試管左側(cè)試管內(nèi)，取1號(hào)橡膠塞一個(gè)，用注射器針頭穿過(guò)橡膠塞，取下、留孔，塞在H型試管左側(cè)，最后將裝有3mL濃鹽酸注射器針頭插入左側(cè)橡膠塞，完成對(duì)左邊裝置的組裝。在圖3左管中，KMnO4和濃鹽酸反應(yīng)制得Cl2，右管中則完成Cl2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

（2） 用透明膠帶將氣球固定在尖嘴玻璃直管（以下簡(jiǎn)稱玻璃直管）的上端口，然后從玻璃直管下端穿過(guò)另一有孔的橡膠塞。

（3） 用脫脂棉包裹適量無(wú)水氯化鈣，然后放置于H管橫管中間處。

（4） 將干燥品紅試紙、濕潤(rùn)品紅試紙、濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙、濕潤(rùn)紫色石蕊試紙依次分別用雙面膠粘貼固定在直管的下面部位。

（5） 在H型試管右側(cè)試管內(nèi)加入幾滴品紅溶液，然后將制作好的玻璃直管塞進(jìn)H型試管右側(cè)，完成對(duì)右側(cè)裝置組裝。

（6） 推動(dòng)裝有3mL濃鹽酸注射器活塞使之與高錳酸鉀反應(yīng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（7） 推動(dòng)活塞，氣球慢慢鼓起，30s左右，可以看到品紅溶液紅色開(kāi)始逐漸褪去、干燥品紅試紙不褪色、濕潤(rùn)品紅試紙紅色逐漸褪去、淀粉碘化鉀試紙先變藍(lán)后褪色、紫色石蕊試紙先變紅后褪色。實(shí)驗(yàn)最后，加熱品紅溶液，紅色不恢復(fù)。

（8） 反應(yīng)結(jié)束后，擠壓氣球，使進(jìn)入氣球中的氯氣進(jìn)入裝置中，取下左端濃鹽酸注射器，迅速換上裝有氫氧化鈉溶液的注射器，將氫氧化鈉注入H型試管左側(cè)試管內(nèi)，傾斜H型試管，使氫氧化鈉通過(guò)橫管到達(dá)H型試管右側(cè)，使整個(gè)裝置中剩余氯氣被氫氧化鈉溶液全部吸收。

2.4? 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1） 只需在H型試管中就能完成氯氣的制備和氯氣的漂白性、氧化性、酸性等系列性質(zhì)的檢驗(yàn)，將制備和性質(zhì)檢驗(yàn)一體化[4]，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，有利于學(xué)生對(duì)氯氣性質(zhì)知識(shí)的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。

（2） 與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)比較，用H型試管作反應(yīng)器減少了儀器的連接，消除了因?yàn)檫B接儀器多，氣密性差的缺陷。

（3） 用試紙代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氯氣系列性質(zhì)檢驗(yàn)方法，減少了試劑的用量，節(jié)省了藥品，體現(xiàn)綠色環(huán)保思想。

（4） 反應(yīng)裝置中用氣球不僅起到緩沖壓力變化的作用，而且反應(yīng)后通過(guò)擠壓氣球，便可將氯氣完全擠入H型試管中，保證裝置中的剩余氯氣能夠被氫氧化鈉溶液完全吸收，減少了對(duì)師生和環(huán)境的危害，有利于教師開(kāi)展課堂演示實(shí)驗(yàn)。

3? 結(jié)語(yǔ)

以上的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色環(huán)保的要求，操作簡(jiǎn)單，在H型試管中一體化實(shí)施，易于推廣應(yīng)用。由于H型試管由左右兩個(gè)試管及橫管3部分組成，因此能減少儀器連接，可以代替許多常規(guī)玻璃儀器進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。并且其規(guī)格較小，現(xiàn)象直觀，微量藥品便能看到比較明顯的現(xiàn)象，不僅可用于教師課堂演示，還可用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或課外自主實(shí)驗(yàn)[5]。

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