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利用生活用品制作的多功能實(shí)驗(yàn)器具

發(fā)布時間:2018-06-21 來源: 日記大全 點(diǎn)擊:


  摘要:為推廣學(xué)生動手實(shí)驗(yàn),例舉了用自制的簡易實(shí)驗(yàn)器具完成核桃殼的干餾、制取氧氣并與木炭反應(yīng)、鐵粉和硫粉化合等多個實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了用藥量少、現(xiàn)象明顯、成功率高、綠色環(huán)保等目的;該實(shí)驗(yàn)器具的制作有益于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及動手操作能力。
  關(guān)鍵詞:自制多功能實(shí)驗(yàn)器具;干餾實(shí)驗(yàn);制備氧氣;鐵粉和硫粉化合;實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
  文章編號:1005–6629(2016)12–0048–03 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
  1 問題的提出
  目前的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然存在學(xué)生自主探究少、動手少、感受少的問題[1]。中學(xué)生解題能力較高,而動手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會較少,動手操作的能力較低。為改變這種現(xiàn)狀,筆者在高一學(xué)生中開設(shè)了加強(qiáng)學(xué)生動手能力的化學(xué)選修課。課程以學(xué)生吹制拉伸玻璃管開始。接著要求學(xué)生用自制的玻璃儀器自行設(shè)計(jì)完成一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過師生討論、思考、反復(fù)實(shí)踐,學(xué)生用自制的儀器設(shè)計(jì)完成了許多實(shí)驗(yàn)。
  圖1是學(xué)生自制儀器的作品之一。筆者也深受啟發(fā),在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了“結(jié)合生活用品制作的多功能實(shí)驗(yàn)器具”,以便能使更多的學(xué)生在更多的場合(包括家里)開展安全、綠色的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。
  2 實(shí)驗(yàn)儀器及說明
  特制玻璃管、橡皮管、打火機(jī)兩只(或酒精燈兩個)、不銹鋼鍋墊(或三腳架)。
 。1)特制玻璃管,可以通過玻璃管加工制得,如圖2所示,各部分名稱及尺寸,如圖3所示。
  特制玻璃管由兩部分組成,兩部分之間通過橡皮管相連,橡皮管根據(jù)需要可長可短。
  球1:封閉的端球,裝入反應(yīng)物,反應(yīng)的發(fā)生部位。
  球2:可放檢驗(yàn)產(chǎn)物的藥品或收集相關(guān)產(chǎn)物。
  球3:可放干燥劑、檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物的藥品或處理尾氣的藥品。
 。2)打火機(jī)兩只如圖4所示(或酒精燈兩個),F(xiàn)在市場銷售的打火機(jī),主要以丁烷等易液化的氣體為燃料,火焰溫度可達(dá)到500℃以上,丁烷氣噴燈的溫度可到1000℃以上。用作熱源非常方便。
 。3)不銹鋼鍋墊如圖5所示(或三腳架)?捎脕矸胖锰刂撇AЧ。
  3 設(shè)計(jì)完成的實(shí)驗(yàn)
  3.1 核桃殼的干餾
  (1)在球1中放入磨碎的核桃殼;
  (2)用橡皮管連接兩部分特制玻璃管,放置在不銹鋼鍋墊上;
 。3)用打火機(jī)在球1下進(jìn)行加熱操作,如圖6所示;
  (4)待看到管內(nèi)有白色煙霧,用打火機(jī)在尖嘴處點(diǎn)燃?xì)怏w;
 。5)冷卻后,拆開橡皮導(dǎo)管,收集中部球型部位的液體,可用氯化鐵溶液檢驗(yàn)其中的酚類物質(zhì)。
  把球1中的核桃殼換成木材、煙絲、煤等物質(zhì),也可以進(jìn)行這些有機(jī)物的干餾實(shí)驗(yàn)。若把球1中的核桃殼換成石蠟,還可以完成石蠟的裂化實(shí)驗(yàn)。
  3.2 制取氧氣、生成的氧氣與木炭反應(yīng)
  (1)在球1中裝入高錳酸鉀晶體;
 。2)在球3中裝入木炭;
 。3)用橡皮管連接兩部分特制玻璃管,放置在不銹鋼鍋墊上;
 。4)用打火機(jī)先預(yù)熱球3中的木炭,使其紅熱(管內(nèi)空氣較少,木炭不會與管內(nèi)的氧氣反應(yīng));
  (5)用打火機(jī)加熱球1中的高錳酸鉀;木炭燃燒發(fā)生劇烈反應(yīng),看到白光,如圖7所示。
  把球3中的木炭換成硫粉,把尖嘴換成彎管,將彎管插入氫氧化鈉溶液中也可完成硫與氧氣的反應(yīng)。
  若球1中先裝好硫化亞鐵,用膠頭滴管小心地將少量稀硫酸加到球2處(平放儀器,注意稀硫酸不要流到球1中),用橡皮管連接兩部分特制玻璃管,再將特制玻璃管傾斜,使稀硫酸與硫化亞鐵接觸,反應(yīng)生成硫化氫氣體,在尖嘴口點(diǎn)燃或通入溴水中等完成硫化氫的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。
  不僅僅氧氣、硫化氫氣體的制備以及性質(zhì)實(shí)驗(yàn),實(shí)際上中學(xué)化學(xué)所涉及的幾乎所有氣體如氫氣、氯氣、氯化氫、二氧化硫、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯、乙炔等的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)都能用這套器具完成。
  3.3 鐵粉和硫粉的化合
  (1)球1中裝入按相應(yīng)質(zhì)量比混合的鐵粉和硫粉;
  (2)用橡皮管連接尖嘴端,放置在不銹鋼鍋墊上;
 。3)球3處放入浸有氫氧化鈉溶液的棉花。事實(shí)上,不放棉花也聞不到刺激性氣味,因?yàn)楣軆?nèi)空氣量很少,一旦加熱,氣體很容易逸出[2]。連接兩部分特制玻璃管;
  (4)用打火機(jī)加熱球1有固體粉末的部位;
 。5)待看到有紅熱現(xiàn)象,即關(guān)閉打火機(jī),反應(yīng)放熱可自行繼續(xù)發(fā)生,如圖8所示。
  實(shí)驗(yàn)室鐵粉和硫粉化合往往是在石棉網(wǎng)上受熱完成的,實(shí)驗(yàn)過程中硫粉與氧氣反應(yīng)生成二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成污染[3]。而用這套器具做實(shí)驗(yàn)則基本可避免對環(huán)境的污染。
  將鐵粉和硫粉換成氧化銅和碳粉、氧化鐵和碳粉等也能完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。
  4 該實(shí)驗(yàn)器具的意義
 。1)用生活中的鍋墊、打火機(jī)就可進(jìn)行固定、加熱等操作,可省去鐵架臺、酒精燈等專門實(shí)驗(yàn)器材,使每個學(xué)生都感受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的親近感、趣味性。
  (2)用藥品少,效果明顯,安全可靠,成功率高,綠色環(huán)保、無污染。
 。3)實(shí)驗(yàn)適用范圍廣泛,變量多且可控?勺龈鞣N有機(jī)材質(zhì)(木材、果殼、煙草、煤)的干餾、石蠟的裂化實(shí)驗(yàn)、金屬氧化物和木炭的氧化還原反應(yīng),也可制氨氣、氧氣、甲烷、乙炔,用鐵粉和硫粉制FeS等。固體粉末的裝入可用喝飲料的吸管裝好后倒入,非常方便,液體藥品可用膠頭滴管或者醫(yī)用針筒加入。
  (4)學(xué)生一管在手,可以結(jié)合生活的各種材質(zhì)設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),有一定的創(chuàng)造性和趣味性,對培養(yǎng)學(xué)生熱愛化學(xué)、熱愛生活、對提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及動手操作的能力大有裨益。
  參考文獻(xiàn):
  [1]劉麗君,宋曉紅.上海市楊浦區(qū)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查與分析[J].化學(xué)教育,2015,36(13):59~62.
  [2]姚曉紅主編.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(高中)(第一版)[M].上海:上海教育出版社,2015:91~93.
  [3]李光真.高中化學(xué)微量化實(shí)驗(yàn)的開發(fā)[J].化學(xué)教學(xué),2014,(5):55~57.

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