绿色化多功能化学实验装置的设计与应用_谢丹敏

摘要 以绿色化学的理念和方法为核心 , 设计了一套多功能的实验装置 , 可应用于中学 “氨 分子扩散” 实验 、 N H3 和 HCl 反应实验 、 氯水漂白作用实验 、 SO 2 和 H 2S 反应实验等多个实验 中 , 得到较好的实验效果 。
关键词 绿色化学 多功能实验装置 氨分子扩散 氯水漂白作用 二氧化硫
(2)用滴管 Ⅰ 吸入少量浓氨水 , 用滴管 Ⅱ吸入 少量稀硫酸后 , 塞紧橡皮塞 ;
(3)挤压滴管 Ⅰ 胶头 , 滴入 4 ～ 5 滴氨水 , 一 会 , 可见瓶 Ⅱ中酚酞变红 ;
(4)挤压滴管 Ⅱ胶头 , 滴入适量稀硫酸 , 可观 察到瓶 Ⅱ中红色逐渐消失 。 2.2 NH3 和 HCl 反应实验
化学实验是进行科学探究的重要方式 , 它的功 能是其他教学手段无法替代的[ 1] 。在研究了新课程 教科书[ 2 ～ 5] 中的实验后 , 发现一些实验在具体操作 过程中存在着药品用量大 、 反应耗时长 、 废气未经 处理直接排入空气造成环境污染等问题 。笔者以绿 色化学的理念和方法为核心 , 设计了一套多功能的 实验装置 。
参 考 文 献
[ 1] 刘知新. 化 学教 学论 .第 3 版 , 北 京 :高 等教 育出 版社 , 2004
[ 2] 义务教育课程标 准实 验教 科书 :化学 (九 年级 上册).上 海 :上海教育出版社 , 2006
[ 3] 义务教育课程标 准实 验教 科书 :化学 (九 年级 上册).北 京 :人民教育出版社出版 , 2006
教材[ 2 , 3] 实验问题 :药品用量大 , 实验装置密 封性差 , 实验操作时较多的氨气扩散到空气里 。
改进的实验装置及药品如图 2 所示 。 实验步骤及现象 :
a -浓氨水 ;b -稀硫酸 ;c -固体氢氧化钠 ;d -酚酞溶液 图2
(1)检查装置的气密性后 , 在瓶 Ⅰ 中加入 3 ～ 4 片固体氢氧化钠 , 在瓶 Ⅱ中滴入 6 ～ 7 滴酚酞溶 液后 , 将其用镊子放入广口瓶中 ;
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化 学 教 育 2010 年第 10 期
绿色化多功能化学实验装置的设计与应用 ＊
谢丹敏1 汤中华1 刘其凯2 陈 凯3
(1.江苏丹阳市华南实验学校 212300 ;2.江苏丹阳高级中学 212300 ;3.南京晓庄学院生物化工与环境工程学院 211171)
a -稀盐酸 ;b -稀盐酸 ;c-N a2 SO 3 ;d -FeS 图5
实验步骤及现象 : (1) 检 查 装 置 的 气 密 性 后 , 称 取 约 0.5 g N a2SO3 和 0.5 g F eS 分别装入瓶 Ⅰ 、 瓶 Ⅱ 中 , 将 其用镊子放入广口瓶中 ; (2)分别用滴管 Ⅰ 、 滴 管 Ⅱ吸 取少量稀 盐酸 后 , 塞紧橡皮塞 ; (3)轻轻挤压 滴管 Ⅰ 胶头 , 使 稀盐酸缓 缓流 下 , 根据反应的剧烈程度控制流速 ; (4)片刻后 , 挤压滴管 Ⅱ胶头 , 使稀盐酸滴入 瓶Ⅱ中, 一会儿观察到广口瓶壁上有黄色固体产 生 , 并且瓶壁变模糊 。
＊ 中国化学会化学教育委员会基础 教育 “ 十一五” 重点课题 “ 微 型化学实验的 趣味性与探究性 研究” (H J2008 -0006) 阶段性成果 ; 江苏省中小学教学研究课题 “ 新课程下应用创新实验优化化学课堂教学的研究” (2009 -2012) 阶段性成果 ;镇江市教育科学 “ 十一五” 规 划课题 “ 初中生化学实验能力的研究” (2007 -2010)阶段性成果
[ 4] 王祖浩主编 .普 通高 中课程 标准 实验 教科书 :化学 1 (必 修).南京 :江苏教育出版社 , 2007
[ 5] 宋心琦主编 .普 通高 中课程 标准 实验 教科书 :化学 1 (必 修).北京 :人民教育出版社 , 2004
[ 6] 蓝伟文 , 温新丰等.实验教学与仪器 , 2007 , (6):33 [ 7] 游建军 , 孔鹤峰.化学教育 , 2008 , 29 (10):47
1 装置的设计
化学实验装置是化学实验的重要组成部分 , 从 实验设计的目的性 、 可行性 、 简约性 、 安全性等原 则出发 , 设计简约 、 安全 、 环保的绿色化实验装置 是提高实验教学质量不可缺少的 。
笔者设计的实验装置如图 1 所示 。
图1
2 装置的应用
下面以几例中学化学实验为例 , 对该装置的使 用和特点加以介绍 。 2.1 “氨分子扩散” 实验
a-浓盐酸 ;b -水 ;c-高锰酸钾固体 ;d -品红滤纸条 图4
实验步骤及现象 : (1) 检 查 装 置 的 气 密 性 后 , 称 取 约 0.2 g K MnO4 装入瓶 Ⅰ中 , 在瓶 Ⅱ中放入一片干燥的品 红滤纸条 , 将其用镊子放入广口瓶中 ; (2) 用滴管 Ⅰ吸入少量浓盐酸 , 用滴管 Ⅱ吸入 少量水后 , 塞紧橡皮塞 ; (3) 轻轻挤压滴管 Ⅰ 胶 头 , 使浓 盐酸缓缓 流 下 , 根据反应的剧烈程度控制流速 , 观察瓶 Ⅱ中滤 纸条颜色是否有变化 ; (4) 片刻后 , 挤压滴管 Ⅱ胶头 , 使 1 ～ 2 滴水 滴在滤纸条上 , 可观察 到瓶 Ⅱ中 滤纸条的红色 褪
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2010 年第 10 期 化 学 教 育
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去。 2.4 SO2 和 H2 S 反应实验
教材[ 4 , 5] 实验问题 :教材中并未安排该反应的 实验 , 很多老师对于 SO 2 的氧化性停留在 “讲实 验” 层 面 , 不 能 给 学 生 以直 观 的 呈 现 。 一 些 文 献[ 6 , 7] 报道的实验方案也存在诸如药品用量大 , 实 验操作繁等问题 。
教材[ 2] 实验问 题 :一次 实验就需 制得 2 瓶气 体 , 实验药品用 量大 ;操 作过程中 易造成气 体逸 出 , 污染环境 。
改进的实验装置及药品如图 3 所示 。 实验步骤及现象 : (1)检查装置 的气密性 后 , 在瓶 Ⅰ 中加 入约 0.5 m L 稀盐酸 (1 ∶3), 在瓶 Ⅱ中加入 4 ～ 5 片固 体氢氧化钠 , 用镊子将瓶 Ⅰ 、 Ⅱ放入广口瓶中 ;
改进的实验装置及药品如图 5 所示 。
a-浓硫酸 ;b -浓氨水 ;c-稀盐酸 ;d -固体氢氧化钠 图3
(2) 用滴管 Ⅰ吸入少量浓硫酸 , 用滴管 Ⅱ吸入 少量浓氨水后 , 塞紧橡皮塞 ;
(3) 挤压滴管 Ⅰ 胶头 , 滴入 2 ～ 3 滴浓硫酸 ; (4) 片刻后 , 挤压滴管 Ⅱ胶头 , 滴入少量浓氨 水 , 瞬间可观察到广口瓶中出现大量白烟 。 2.3 氯水漂白作用实验 教材[ 4 , 5] 实验问题 :一次实验需制得 2 瓶氯气 , 药品用量大 ;氯气易逸出 , 造成环境污染 。 改进的实验装置及药品如图 4 所示 。