注射器的妙用

注射器的妙用
注射器是一种常见的医疗用具，早在15世纪，意大利人卡蒂内尔就提出注射器的原理。

主要用以注射药液或抽液。

注射器由前端带有小孔的针筒以及与之匹配的活塞芯杆组成。

注射器用来将少量的液体或其注入到其它方法无法接近的区域或者从那些地方抽出。

在芯杆拔出的时候液体或者气体从针筒前端小孔吸入，在芯杆推入时将液体或者气体挤出。

用注射器以及针头抽取或者注入气体或者液体的这个过程叫作注射。

一、可以取用一定量的液体和气体
二、利用注射器活塞的移动改变容量的大小，达到测定液体或气体的体积。

三、利用注射器活塞的移动改变容量的大小，达到改变其他装置内气体的压强。

（1）甲图实验中，装____的注射器容易被压缩．医用注射器具有:密封性较好;透明、有刻度便于观察;价格便宜,容易得到的特点和优点,可以根据注射器的特点和优点加以系统的归纳、研究,并且有意识地利用这些特点和优点,进行精心的设计,就可以做许多实验,做到一物多用,充分发挥注射器在化学实验中的作用。

1、验证分子之间有间隔
如下图所示：在两个大小相同的注射器中分别抽取等体积的空气和红墨水
（图一）。

然后用手指堵住注射器的前端出口，向前推动活塞压缩注射器管筒中的物质（图二），会发现装空气的注射器的活塞容易向前推动，而装红墨水的注射器的活塞很难推动。

该实验不仅能说明分子之间有间隔，而且还能说明气体分子间的间隔比液体分子之间的间隔大，因此易压缩。

生活中常见此类现象有将氧气、石
油气压缩储存在钢瓶中。

2、方便添加液体
人教版九年级化学课本P43习题5，利用图一中的仪器组装制取氧气的装置，注射器就可以用来随时添加过氧化氢溶液。

图二是组装好的利用二氧化锰催化过氧化氢分解的发生装置，注射器不仅方便随时添加过氧化氢溶液，而且能通过推动活塞的速率来控制反应的速率，得到平稳的氧气流。

3、电解水实验
如下图所示，把去掉活塞的两个注射器装满水放在碳棒上，通电后就可以发现负极的管筒先收集满气体，且利用管筒上的刻度可观察到两种气体的体积比。

收集好气体后把注射器取出迅速安装上活塞。

检验氢气的时候，将针放到酒精灯火焰上烧至发红，移开，迅速推动活塞，就可观察到气体被点燃发出蓝色火焰的现象；检验氧气时，把带火星的木条放到针孔处，推动活塞就可观察到木条复燃
的现象。

4、检查装置的气密性
如右图所示，向长颈漏斗中加水至形成液封状态，拉动注射器的活塞，长颈漏斗的下端管口出现冒气泡，表明该装置气密性良好。

妙用一:作一般容器
珍珠粉以其良好的养颜等功效，获得消费者喜爱。

资料显示：珍珠中含碳酸钙80—93%、蛋白质4—14%、水份2—4%、十几种氨基酸、28种微量元素。

然而一些不法分子用回收的贝壳加上工业用氢氧化钠配制的药水进行清洗、晾晒以后直接加工销售，其主要成分是：碳
酸钙，及少量残留氢氧化钠。

以下是某化学兴趣小组设计辨别真假珍珠，并测定珍珠中碳酸钙含量的实验探究方案。

【探究一】辨别市售珍珠真与假。

将其分别溶于水，充分搅拌、静置，测定上层清液的pH；若pH 7（填“>”或“<”或“=”）为假珍珠，理由是。

【探究二】测定珍珠中碳酸钙含量。

小王用图所示装置测定该珍珠粉中碳酸钙的含量。

实验方案如下：
⑴检查装置气密性：按图连接装好置后，将注射器活塞（不考虑活塞的摩擦和自重，下同）从刻度1mL处向上拉至刻度20mL处， (填操作和现象），则气密性良好；
⑵在如图Y型装置左管内装入1.1g 上述珍珠粉样品，右管内倒入一定量的稀盐酸，注射器（规格为250mL）活塞推到底部，再次连接装置；
⑶设法使左右两管内的药品混合，反应结束后读取注射器读数为220mL；
⑷数据处理：计算得该珍珠粉中碳酸钙的质量分数为。

［ρ〔CO2〕=2g/L，结果保留小数点后1位］
【实验思考】
⑴此实验中的反应原理是 (用化学方程式表示)；
⑵考虑注射器因素，该实验方案对珍珠粉的用量多少是否必须作要求？；
⑶【探究二】中的第⑶步，混合两种药品的方法是；
⑷该实验装置设计上的优点在于（写出1点即可）。

答案：
【探究一】> （1分）假珍珠中残留氢氧化钠使得溶液呈碱性（1分）
【探究二】⑴松开注射器活塞，活塞重新回到1mL刻度处（2分）⑷ 90.9%（2分）
【实验反思】⑴CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑（1分）
⑵需要。

若珍珠粉用量太大，生成CO2气体的体积超过注射器容量限制，则无法测量。

（1分）
⑶将异型装置向左倾斜，使稀盐酸流入左边管内。

（1分）
⑷方便操作和测量气体的体积（或防止酸与珍珠粉混合时出现冲塞现象等）（1分）
如右图所示，在250mL干燥的圆底烧瓶中，充满CO2气体，并用带尖嘴导管的单孔塞塞紧（导管另一端的橡胶管事先用夹子夹紧）。

实验开始时，先将注射器中的浓氢氧化钠溶液推入到烧瓶中，一段时间后，打开夹子，会观察到的现象有（1），用理化知识解释产
生上述现象的原因是（2）。

答案：
（1）烧瓶形成喷泉，液体由无色变为红色；（2）氢氧化钠与二氧化碳反应，使瓶内气体减少，气体压强小与外界大气压，无色酚酞与碱性物质变红。

通过一年的化学学习，相信你已经初步掌握了实验室制取气体的有关知识。

请结合图示回答问题。

（1）写出图中标示的仪器名称：①，②。

（2）实验室用KMnO4制取O2，应选用的发生装置为（填字母序号，下同），收集装置可选用，取用KMnO4药品时，应选用仪器，写出该反应的化学方程式。

（3）注射器C可用于检查装置E的气密性，步骤如下：①向锥形瓶中加入少量水至下端处。

②将注射器C 连接到装置E的导管口处。

③缓慢拉动注射器C的活塞，观察到，表示装置E的气密性良好。

（4）实验室用装置E制取CO2时，如用注射器C替换长颈漏斗，优点是
注射器的作用是
空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生如下影响：
空气中二氧化碳的体积分数对人体健康的影响
1% 感到气闷、头晕、心悸
4%-5% 感到气闷、头痛、眩晕
6%以上使人神智不清、呼吸停止，以致死亡
【提出问题】如何检验空气中二氧化碳的含量以便判断是否会影响人体健康？
【实验探究】
方法一：分别向二氧化碳含量不同的空气中放入燃着的蜡烛．
方法二：分别向二氧化碳含量不同的空气中加入适量的澄清石灰水．
【实验现象】
空气中二氧化碳体积分数0.03% 1% 5% 10%
方法一正常燃烧正常燃烧正常燃烧正常燃烧熄灭
方法二不变浑浊变浑浊变浑浊变浑浊变浑浊【分析与应用】
（1）上述实验中，方法一所依据的二氧化碳的性质是；方法二所依据的反应原理是
（用化学方程式表示）．
（2）菜窖中一般会含有较多的二氧化碳，人不能贸然进入．
①菜窖中二氧化碳气体的主要来源是．
②为确保人体健康不受影响，在进入菜窖前，应对其中的二氧化碳的含量进行检验，有关操作步骤是
．
【拓展探究】利用如图装置，粗略测定菜窖中二氧化碳的体积分数．
（1）连接实验装置：装置接口的连接顺序为a→ →f．
（2）用于实验的菜窖气体为50mL，最终量筒中共收集到水为45mL，该菜窖气体中二氧化
碳的体积分数约为
化学小组的同学探究二氧化碳氢氧化钠的反应，实验方案如下：
（1）步骤①中气球鼓起的原因可能是。

（2）步骤②中的操作是，其目的是。

（3）步骤④中发生反应的化学方程式为。

（4）本实验的结论是。

小忻同学设计如下实验装置（铁架台等仪器省略）制备CO2和验证CO2能与NaOH反应。

（1）装置B的作用是______
（2）请补充画出装置C中a、b导气管
（3）小意分析实验后，发现此装置有明显不足，至少应添加一后冼气瓶F，你认为应该在_____(填装置编号)之间加入装有______(填试剂编号)洗气瓶F。

a．浓NaOH溶液b．澄清石灰水c．饱和NaHCO3溶液d．饱和Na2CO3溶液
（4）打开止水夹K1，检查气密性，加入药品开始实验，当观察至装置E的现象是__________________________，可确定装置C收集满CO2
（5）当装置C中收集满CO2，关闭止水夹K2，把注射器D中的5mL浓的氢氧化钠压入到装置C中，化学方程式为________________________________________,观察到的现象是________________________________________________________.
(6)小平同学认为证明CO2与NaOH反应，还应把注射器内D中浓NaOH溶液换成________,再做一次实验，其目的是__________________________。

做硫在氧气中燃烧的实验时，在集气瓶内放了少量水来吸收SO2，实验结束后，集气瓶内仍残留一定量的SO2。

围绕如何处理这些SO2的问题，同学们进行了相关探究。

【提出问题】SO2是形成酸雨的主要物质。

由此想到，选用氢氧化钠等碱性溶液吸收SO2，效果会怎样？
【设计与实验】用两套完全相同的装置做对比实验(SO2不溶于植物油也不与其反应)，如
下图所示：
1)为确保实验的准确性，要先检查装置的_______①______；
(2)实验开始叫，先用弹簧夹夹紧乳胶管，再将注射器内等体积的水和NaOH溶液分别注入充满SO2的集气瓶；
(3)充分吸收SO2后，打开弹簧夹，观察实验后进入两个集气瓶内植物油的体积。

【结论与解释】(1)甲实验中，SO2溶于水且与水反应生成H2SO3，反应的化学方程式为___________②_______，可用______③_____来测定该溶液的酸碱度；
(2)乙实验中，SO2与NaOH发生反应最终生成NaHSO3；
(3)分析实验现象得知，用碱性溶液比用水吸收SO2的效果_________④________。

【拓展与迁移】(1)工业上常用氨水吸收SO2，得到的(NH4)2SO3可用作化肥，但在实验室里吸收SO2，一般选用NaOH溶液而不选用氨水，主要是考虑______⑤______性；
(2)在必须用煤作燃料的情况下．要减少SO2的排放，请你提出一条合理化建议：_____⑥_________。

当前，严峻的环境问题以及“绿色化学”理念的大力提倡，将促使化学实验教学进行重大革新，化学实验将朝着微型化、简单化、绿色化的方向发展，最大限度地减少化学实验过程中对人员的伤害以及对环境的污染，力求实现“零排放”和“零污染”。

医用注射器具有气密性好、易操作、体积小、可调节、透明度好、易观察，且使用简便灵活等特点，这些特点将是传统实验仪器无法替代的，同时它具备量取、转移、兼作反应容器等多种功能，能在“绿色化学”实验改革中发挥重要作用。

本文以医用注射器作为绿色化学实验的工具和平台，将其巧妙地应用到高中化学实验中的毒性气体制备、易氧化物质制取，以及气体动态平衡等实验中，大胆改进实验设计与操作，能取得良好的实验效果，预期将使高中化学实验教学发生重大改革。

一、氢气燃烧实验的改进
由于传统的H2 燃烧试验是在玻璃尖嘴处点燃，学生能看到“H2在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰”，但细心的学生会发现下部火焰呈黄色。

教师解释：玻璃中含有钠元素，而钠元素在燃烧时会发出黄色火焰，学生将信将疑，并提出问题：如何除去黄色火焰？
然后分组讨论，在学生讨论的基础之上，归纳操作过程：
1. 检查注射器气密性。

装好针头，将注射器的活塞推底部，并将针头扎在胶塞上，把注射器的活塞向外拉，然后放开，看活塞能否恢复到原位置，若能则气密性良好；否则漏气。

2. 取下注射器的活塞，加入适量的Zn粒，并吸入稀硫酸，然后将针头竖直扎在胶塞
上，片刻后，去掉胶塞，针头朝上，点燃，观察H2 燃烧的火焰。

此方法的特点：操作简单，现象明显，节约原料，符合绿色化学理念。

二、NO制取的实验改进
传统的方法制取NO是在通风厨中进行，若在教室，则要打开门窗。

制取的NO已被空气中的氧气氧化成红棕色的NO2，学生不易观察到无色的NO 气体，同时NO、NO2 都有毒，会对大气造成污染。

那么，如何消除污染，既能观察到NO气体的颜色，还能探究NO 被空气中的氧气氧化成红棕色的NO2，同时红棕色的NO2 又会转化为无色的N2O4。

分组讨论后，拿出一个30 mL的注射器，思考、讨论，在学生讨论的基础上，归纳操作过程：
1. 检验注射器气密性（方法同上述一）。

2. 将质量约1 g的一束光亮铜丝绕成螺旋状
3. 吸入煮沸过的蒸馏水，使其浸没铜丝。

4. 吸入适量稀硝酸。

5. 将注射器的针头竖直扎在胶塞上，观察现象：铜丝上有气泡产生，溶液逐渐变蓝。

收集到约10 mL无色气体后，去掉胶塞，小心排出液体，再迅速将针头竖直扎在胶塞上，观察NO的颜色。

6. 取下胶塞，把注射器的活塞向外轻拉约5 mL，再将注射器的针头竖直扎在胶塞上，让学生观察气体的颜色，并用手触摸注射器的外壁。

7. 待颜色不再变化后，轻轻将注射器的活塞向里推，当不能再推动时就停止，让学生观察气体的颜色，并用手触摸注射器的外壁。

原理分析（用方程式表示）：
3Cu＋8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
2NO＋O2 === 2NO2
2NO2(g) N2O4(g)；△H＝－57 kJ/mol
8. 将尾气缓缓通入NaOH溶液中。

三、制取Fe(OH)2 的实验改进
传统的方法制取Fe(OH)2 是用长胶头滴管吸入NaOH 溶液，将滴管插入盛有少量FeSO4 的溶液中，并挤压胶头滴管，有白色絮状沉淀产生。

通过多次试验，我们很难看到白色絮状沉淀。

原因是Fe(OH)2 已被溶在水中的氧气氧化成红褐色沉淀Fe(OH)3 。

如何改进，既能节约药品又能便于观察到白色絮状沉淀Fe(OH)2 。

启发学生思考，然后拿出一个10 mL的注射器，学生分组讨论，归纳操作过程：
1. 检验注射器的气密性（方法同上述一）。

2. 用注射器吸取刚刚制取的FeSO4 溶液约2 mL，立即用该注射器吸入刚煮沸过的NaOH 溶液3 mL，可看到有白色絮状沉淀产生，且能保持较长时间。

3. 把注射器的活塞向外拉，观察现象：白色絮状沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色。

原理分析：
Fe2+＋2OH—=== Fe(OH)2 ↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 4Fe(OH)3。