兩則高中化學實驗一體化設計的改進論文

才智咖 人氣:1.4W

本文設計的兩個實驗將氣體的製備、收集、反應和產物的檢驗集於同一體系,操作簡單省時、綠色環保、直觀明顯、印象深刻。

兩則高中化學實驗一體化設計的改進論文

一、氫氯爆鳴實驗的改進

氫氯爆鳴實驗是高中化學的重要實驗,能幫助學生掌握氯氣的化學性質,深入理解燃燒概念。但該實驗操作繁瑣且容易引起氯氣洩漏,給師生健康造成危害,很多老師望而卻步。

(1)原實驗及存在問題教材是這樣操作的:把新收集到的一塑料瓶C12和一塑料瓶h2口對口放置,抽去瓶口間的玻璃片,上下顛倒幾次,使H2和Cl2充分混合。取一瓶混合氣體,用塑料片蓋好,在距瓶約10cm處點燃鎂條。該實驗將氣體制備與混合反應分開,需要提前製取H2和Cl2,繁瑣累贅。另外口對口抽去玻璃片後,上下顛倒再蓋上塑料片的'操作容易造成氯氣洩漏,不利於師生健康。

(2)實驗裝置圖(圖1)

(3)改進後實驗操作

在Y型管一側加入3-5顆鋅粒,在另一側加人約1/3藥勺的高錳酸鉀固體,先向盛有鋅粒的管口滴入約2mL6mol/L的稀鹽酸,約20s後再向盛高錳酸鉀的管口滴入約1mL的濃鹽酸。待黃綠色氣體上升到離Y型管出口2~3cm時,輕輕蓋上塑料片,使氫氣和氯氣在管內充分混合均勻。在離管10~15cm處點燃鎂條。當產生的強光照射混合氣體時,可以觀察到因管內的氫氣和氯氣迅速化合爆炸而發出尖銳的爆鳴聲,並把塑料片高高彈起。實驗後加入少量的氫氧化鈉溶液吸收有毒氣體。

(4)改進後的優點

①兩種氣體的製備、混合和爆鳴在同一個體系發生,操作簡便。

②實驗成功率高,重現性好。

③基本沒有氯氣洩漏,綠色環保。

(5)注意事項

①幾種反應物加人的量要適當,太多容易衝過另一側管口,太少達不到爆鳴要求。

②因為稀鹽酸與鋅粒反應比較慢,並且產生的氫氣可以先將空氣趕走,避免不純氫氣爆鳴的干擾,所以加人試劑的順序不要調換。

③點火的時機要把握好,在Y型管兩側有氣體冒出並充分混合後再去引爆。

④點燃的鎂條與混合氣體的距離控制在10~15cm為宜。

二、鈉與水反應實驗的改進

目前人教版高中《化學(必修1)》第三章“金屬及其化合物”中的“金屬鈉與水反應”實驗[2]只給出結論,沒有驗證生成的氣體,缺乏實驗依據。而全日制普通高階中學教科書(必修)化學(第一冊)第二章“鈉與水的反應”【實驗2-3】和【實驗24】,實驗時要分步進行,操作繁瑣,反應產生的氫氣量少,燃燒時能見度低。

筆者依據反覆實踐,對上述實驗裝置進行了一體化設計改進。改進後的裝置結構簡單合理、操作方便安全、演示直觀科學。實驗過程產生的氫氣能持續燃燒5~10s,火焰高度大於20mm,實驗效果十分明顯。

(1)實驗試劑金屬鈉、水、酚酞。

(2)實驗儀器

250mL廣口瓶、雙孔膠塞、長頸漏斗、大頭針、帶玻璃珠的膠管、導氣尖管。

(3)實驗步驟

①組裝圖2裝置,並檢查氣密性。

②取下膠塞,在膠塞的大頭針紮上一小塊黃豆粒大小巳除去煤油的金屬鈉,塞緊瓶口。

③向長頸漏斗注人滴有2~3滴酚酞試液的水。按住膠管內的玻璃珠,調節水位直至幾乎充滿廣口瓶為止。可看到金屬鈉熔成一個銀白色的小球並在水面上不斷遊動,溶液呈紅色,產生的氣體使瓶內氣壓增大,部分溶液被壓上長頸漏斗內,瓶內液麵逐漸下降。

④按住膠管內的玻璃珠,驗純後點燃氣體,可看到氫氣燃燒的火焰。

(4)注意事項

①實驗前要檢査裝置氣密性,以防氫氣洩露。

②注人的水量以幾乎充滿廣口瓶為宜,以保證氣體純度,防止爆炸。