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标题 介绍一种多功能化学反应演示仪
范文 刘信友






摘要:针对人教版化学(九年级上册)“氨分子扩散”、“测定空气中氧气含量”、“硫在氧气中燃烧”、“白磷在水下燃烧”等实验会产生有毒物质,对人体有危害等缺点,设计制作了多功能化学反应演示仪。使用该演示仪,反应能在密闭容器中快速进行,并用水吸收生成的有毒产物;可反复多次观察物质燃烧现象;弥补教材理论讲解的不足。实验兼具简约性、安全性、环保性、可操作性及趣味性。
关键词:化学反应演示仪;多功能;自制教具;实验改进
文章编号:1005-6629(2015)12-0062-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
人教版化学(九年级上册)中“氨分子扩散”、“测定空气中氧气含量”、“硫在氧气中燃烧实验”、“白磷在水下燃烧”等实验会产生有毒物质,对人体有—定危害;这些实验有的方案现象均不明显,效果也不佳。笔者以“白磷在水下燃烧实验”为题,在互联网上检索到许多学术论文,诸文中的装置设计都实现了可燃物在密闭的装置中燃烧,取得了较好的实验效果,细细品味后让笔者受益匪浅,感触颇深。但笔者认为文中装置还有值得研究和改进的地方,在此展示一例笔者制作的多功能化学反应演示仪,以飨读者。
1 教具装置的制作
1.1制作材料
塑料杯(Φ60×200ram),金属管1个(Φ5×10mm),带小孔圆形不锈钢金属片(Φ59mm),塑料滴管,带孔塑料罩(Φ58mm),塑料盖(与塑料杯配套),铜丝(1根),单孔橡皮塞(0号1个),气球(1个),玻璃管(5cm 1根),乳胶管(2cm 1根)
1.2 制作方法
首先取一块薄不锈钢金属片用剪刀剪成Φ59mm的圆形不锈钢金属片,以圆形不锈钢金属片中点为圆心,分别画四个圆弧,半径分别为29mm、20mm、11mm、9mm,在每个圆弧上均匀打上小孔(最好用小米钉打孔),使圆形不锈钢金属片上的小孔分布均匀;其次用薄胶垫(或螺丝钉)把圆形不锈钢金属片的边缘固定,放入塑料杯内(大约距杯口1/3处),一定要装紧(关键)。最后在塑料杯底部中央打孔(Φ5mm),把金属管(Φ5×10mm)的一端伸入杯底小孔并用玻璃胶粘紧;杯口放一个可移动的带孔塑料罩(Φ58mm)。设计的教具装置如图1所示:
该装置的设计理念是使反应在密闭容器中进行,关键点是带孔不锈钢金属片的固定,该装置可用于固体与气体反应,特别是化学反应中产生对人体有害的物质(烟、雾)有较好的密闭效果。
2 教材传统实验与多功能演示仪的演示实验对比
2.1 教材传统实验设计
实验1氨分子的扩散现象
人教版化学(九年级下册)教科书中“氨分子的扩散现象”实验设计:①分别闻氨水和酚酞溶液的气味。②向盛有浓氨水的试管中滴加无色的酚酞试液。将烧杯中的酚酞溶液分别倒入A、B两个小烧杯中,另取一个小烧杯C,加入约5mL浓氨水,用一个大烧杯罩住A、C两个烧杯,烧杯B置于大烧杯外,如图3所示,观察有什么现象发生?这现象说明了什么(课本装置图如图2和图3所示)?
实验缺点:①浓氨水挥发的氨气分子(特别是移开大烧杯时),大量氨气迅速扩散,对人体危害极大。②未体现氨分子由近及远的扩散过程。
实验2测定空气中氧气的含量
人教版化学(九年级上册)第27页实验2-1,操作是在集气瓶内加少量水,并记上记号,用弹簧夹夹紧乳胶管,点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入瓶中塞紧塞子,观察实验现象,待红磷熄灭后并冷却,打开弹簧夹,观察实验现象及水面变化情况(课本装置图如图4所示)。
实验现象:红磷在集气瓶内燃烧有大量白烟生成,冷却后可观察到水沿导管流入集气瓶中,并不断上升。
实验缺点:①多次在实际教学中发现,实验结果的准确性存在很大的差异。②磷在空气中燃烧时生成的白烟有污染,实验开始时有少量白烟从瓶口逸出,对师生的身体健康有影响。
实验3 硫在氧气里燃烧
人教版化学(九年级上册)“硫在氧气里燃烧”为什么集气瓶底要留少量水?(溶解吸收生成的二氧化硫,防止二氧化硫逸出污染环境。此实验也可在通风橱中进行)课本装置图如图5所示。
实验缺点:硫在空气中点燃后由集气瓶口伸入底部,此时有大量刺激性气味的气体从瓶口逸出,对师生的身体健康有影响。
实验4白磷在水下燃烧实验
人教版化学(九年级上册)第124页实验7-1,白磷在水下燃烧的实验,该实验的装置如图6所示。
这个实验虽然用了硬纸圈圈住白磷,但在实际教学的过程中,发现教材实验存在以下缺陷:①硬纸圈在热水中会打湿、变软。②在导气管口的氧气与白磷接触时,白磷在水里乱窜,生成的产物污染环境。
2.2 用“多功能演示仪”演示实验、操作步骤及现象
2.2.1 氨分子的扩散实验
实验操作步骤:首先取三根药棉签,用剪刀剪去另一端使其变为高度不同的三根药棉签,其中两根药棉沾酚酞溶液,另一根药棉沾水,分别插入自制的塑料网罩上,并用瓶盖拧紧;其次用塑料滴管吸取浓氨水放入金属管内(如图8中I所示)。
实验现象:沾有酚酞溶液的两根药棉依次变红(且颜色逐渐加深),沾有水的药棉无变化(如图8中的I-Ⅱ-Ⅲ所示)。
2.2.2 空气中氧气的含量测定实验
嵌有铜丝的玻璃棒的制作:取一根铜丝,用嵌子剪断;用酒精喷灯将玻璃棒的一端加热,使其变软,将铜丝一端朝外镶嵌在玻璃棒内(如图9所示)。
实验操作步骤:首先用装置取满水倒入500mL量筒内,记录装置中空气的体积(等于量筒盛水的体积)为330mL;其次取过量的白磷从金属管的正上方放入带孔不锈钢金属片上;把铜丝的一端放在酒精灯上灼烧,从图1金属管上方迅速插入,引燃白磷,等装置冷却后放入水槽内,打开塑料盖,水从带孔塑料罩处进入,记录进入装置内水的体积为65mL;最后计算氧气的体积分数为:65/330≈19.7%。
2.2.3 硫在氧气中的燃烧性质实验
可滑动的燃烧匙制作:取一个0号橡皮塞,在孔内装入长10cm的玻璃棒,在橡皮塞大头端的玻璃棒上装上3cm长的乳胶管,在镶嵌有铜丝的玻璃棒一端自制小燃烧匙,镶嵌有铜丝的玻璃棒表面涂上凡士林,从橡胶塞的小头端插入(如图10所示)。
操作及现象:在可滑动的燃烧匙内装入少量的硫,点燃后从图1装置中金属管上方伸入。由于硫燃烧消耗装置中的氧气,瓶内压强减小,大气压把燃烧匙从装置上部缓慢压入底部,反应现象非常明显,又在密闭容器中进行,非常有趣。
2.2.4 白磷水下燃烧实验
实验操作步骤:在塑料杯的下方放上火柴头大小的白磷,塞紧橡胶塞,从塑料杯的上方内壁倒入50℃左右的热水(水量大约是塑料杯的总体积1/3);然后用向上排空气法收集氧气,塑料杯的上方用塑料盖立即塞紧,如图11 Ⅰ所示。
实验现象:此时,水下方的白磷不燃烧。在做实验时,把装置倒立过来,迅速用带有气球单孔橡皮塞塞紧金属管,水由于重力的作用从圆形不锈钢金属片上的小孔流下,氧气自下而上流动,白磷在不锈钢金属片上燃烧,实验现象十分明显和有趣(可反复操作),如图11中的Ⅱ所示。
3 演示仪的优点和用途
(1)装置设计体现了简约性——材料廉价、易于加工、使用安全、操作简单,课堂上学生可亲自动手完成,耗时少。
(2)环保性——反应在密闭容器中进行,生成的有毒物质或气体可被水吸收,有效避免了生成物的污染。
(3)趣味性——整个实验具有观赏性和趣味性。
(4)通过该装置演示“白磷在水下燃烧”实验,不仅能使学生对燃烧条件有更深刻的理解,还能使学生对水灭火有更深刻的认识。实验现象明显且具有趣味性,可以弥补教材上理论讲解的不足。
(5)用该装置来演示“空气中氧气的含量测定”实验,除环保和实验现象明显外,数据更为精确。
综上所述,实验装置是实验的重要组成部分,从演示实验反应装置的简约性、绿色化、安全性等角度出发,设计安全、绿色、简约的实验装置来提高演示实验的质量是实验设计的重要内容。对原有的实验装置的改进或实验装置的设计可唤醒学生的创新意识,也是提高教师的创新能力和教学水平的有效途径。
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更新时间:2025/1/2 15:53:33