两个简易的微型实验设计

两个简易的微型实验设计

赵东洋

(河南省三门峡市陕州中学，河南三门峡472100)

〔摘要〕介绍了两个简易微型实验装置：（1）用微型集气瓶和塑料多用滴管组装成的简易微型气体实

验装置，用于固体和液体之间反应制取气体，并能试验气体的性质。（2）提出了利用还原铁粉作为耗氧

剂的实验新方法，通过微型实验装既测定了空气中氧气的含量，又探究了铁生锈的条件，具有安全环

保、探究性强、准确度高的特点。

〔关键词〕微型气体实验；测定空气成分；微型实验

〔中图分类号〕O6-3〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1008-5149（2009）04-0191-02

1简易微型气体实验装置

在中学阶段，很多气体都是通过固体和液体发生反应（或者作用）产生的，根据这个特点，我们利用微型集气瓶和塑料多用滴管设计了一套简易微型气体实验装置。利用这套简易微型气体实验装置，不仅可以方便快捷地制备气体，而且能够同时收集气体，同时还能进行气体的性质实验，具有装置简单、操作简便、成功率高、效果明显的特点，可以使学生在课堂上人人动手进行实验，达到“确保每个学生都能进行实验探究活动”的新课标实验教学新要求，具有推广应用价值。

下面以氯气的制备和性质实验为例说明简易微型气体实验装置的构造原理和操作方法。

1.1

实验试剂KMnO 4、浓盐酸、稀NaBr 溶液、稀KI 溶液、CCl 4、蒸馏水、细铜丝（或细铁丝）、淀粉KI 试纸、NaOH 溶液1.2

实验仪器微型集气瓶、塑料多用滴管、胶皮管、带导管的橡皮塞

1.3

实验装置图1.4实验步骤

（1）组装连接仪器。将一段胶皮管套在塑料多用滴管的中间部分，挤压

胶头，在塑料多用滴管内吸入足量浓盐酸，然后将细径塞进微型集气瓶的导

管内，使胶皮管和导管密封连接。将上述装置倾斜约45°，用药匙把KMnO 4

添加到装置内，用带有导管的橡皮塞塞紧瓶口，如图1所示，把这个装置固定

在铁架台上。

（2）制取、收集、检验氯气。挤压塑料多用滴管的胶头，挤出少量浓盐酸，

制取少量Cl 2。Cl 2密度比空气大，直接收集在集气瓶中，在导管口用湿润的淀

粉KI 试纸检验Cl 2。

（3）制取氯水。在塑料多用滴管内吸入少量蒸馏水，用手捏住胶头，将细

径塞进充满Cl 2的微型集气瓶中，松开手吸入Cl 2，制成氯水。

（4）Cl 2和NaBr 溶液、KI 溶液的置换反应。方法一：将一支吸有NaBr 溶液

的塑料多用滴管的细径塞进导管内，轻轻挤压胶头，使细径的下端形成一滴

溶液，但又不能滴下。这滴溶液和Cl2很快反应，会看到变色现象。之后轻轻

松开胶头，使这滴变色的溶液吸进细径内，但又不能完全吸进滴管内，立即将

滴管取出，再把这滴溶液挤出，滴到NaOH 溶液内。图1简易微型气体实验装置〔收稿日期〕2009-05-07

〔作者简介〕赵东洋（1979-），男，河南三门峡人，

中学一级教师。研究方向为中学化学教育。

2009年07月

内蒙古民族大学学报Jul.2009第15卷第4期Journal of Inner Mongolia University for Nationalities Vol.15No.4

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用KI 溶液按上述方法进行操作，试验Cl 2和KI 溶液的反应。

方法二：将上述试验Cl 2性质的简易微型装置适当倾斜，在塑料多用滴管内吸入约1/4体积的NaBr 溶液，用手捏住胶头不松手，将细径部分塞进充满Cl 2的微型集气瓶内，这时松开手，Cl 2被吸进塑料多用滴管内，发生反应，溶液立即变色。用KI 溶液按上述方法进行操作，试验Cl 2和KI 溶液的反应。

（5）萃取和分液实验。按照上述方法二操作得到含有Br 2(或I 2)的溶液。用手挤压塑料多用滴管的胶头，挤出空气，再将细径伸入CCl 4中，松开手，在塑料多用滴管内吸入适量的CCl 4。然后用手捏住细径，充分振荡塑料多用滴管内的液体，静置后观察水层和CCl 4层的颜色。

将上述塑料多用滴管小心颠倒过来，用手挤压胶头，挤出CCl 4层。

如果水层还有颜色，可重复以上萃取和分液操作。

（6）细铜丝（或细铁丝）在氯气中的燃烧。将烧热的螺旋状细铜丝立即伸入充满Cl 2的微型集气瓶中，同时挤入浓盐酸，铜丝在Cl 2中燃烧，产生大量棕黄色的烟。实验时用一团蘸有NaOH 溶液的棉花团塞在微型集气瓶的瓶口，这样一是可以吸收多余的氯气，防止污染空气，另外燃烧时生成的金属氯化物颗粒能够吸附在棉花团上，可以方便地检验燃烧后生成物。

（7）尾气的吸收。实验结束后，直接向装置内加入足量NaOH 溶液，中和剩余的盐酸，吸收多余的Cl 2。

1.5注意事项塑料多用滴管内的浓盐酸不能全部被消耗，要注意回收。

2测定空气里氧气含量的微型实验

测定空气里氧气含量的实验是学生学习化学接触较早的一个重要定量实验，笔者利用细玻璃管等简单的实验器材，设计了一个微型实验装置，以还原铁粉作为耗氧剂，准确地测定了空气中氧气的含量。

2.1实验原理铁在潮湿的空气里生锈能消耗氧气。还原铁粉很细，可以将内壁粘有用饱和食盐水润湿的还原铁粉的玻璃管用水密封，使还原铁粉生锈，消耗氧气，玻璃管内气体的体积减少，水面上升，根据玻璃管内水面最终上升的高度测量出氧气的含量。

2.2

器材药品细玻璃管（长短两只）、胶皮管、直尺、纸条、塑料吸管、塑料多用滴管、水止夹、火柴、饱和食盐水、还原铁粉、稀盐酸、墨水等。

2.3

实验装置如图所示，由长短两只细玻璃管连接成一个连通器作为实验装置。2.4实验方法根据长玻璃管的长度，用直尺将纸条分为5等份，上端和细玻璃管管口平齐，粘在长玻璃管外壁上，用饱和食盐水将长玻璃管内壁均匀润湿后备用。

用小刀将塑料吸管剖开，形成一个凹槽，将还原铁粉均匀地撒进凹槽内，然后小

心地塞进长玻璃管内，转动玻璃管，使还原铁粉均匀地粘在玻璃管内壁上，形成一段

铁粉带（铁粉主要分布在细玻璃管1刻度以上）。

如图所示，另取一只较短的细玻璃管，用胶皮管将两只细玻璃管的下端连接起

来，形成一个连通器，将上述实验装置固定在微型实验操作台上。在水中滴入几滴

墨水，搅拌均匀后，用塑料多用滴管滴加进短玻璃管内，使液面和0刻度线相平。然

后用带有水止夹的胶皮管将长玻璃管上端密封。

长玻璃管内壁上粘的还原铁粉逐渐消耗氧气而生锈，氧气量减少，水面上升。

每隔一段时间，观察一次长玻璃管内水面的上升情况，向短玻璃管内滴加适量

水，使两只玻璃管内水面相平，用直尺测量一次水面高度，并记录在表中。

当连续2次观察不到玻璃管内水面上升时，说明氧气基本消耗完了。这时液面

的位置在刻度线1处。

实验结束后，去掉长玻璃管上端的胶皮管，将燃烧的木条伸进玻璃管内检验剩余的气体。木条熄灭，说明剩余的气体中

不含氧气或者氧气含量很少。

实验过程中得到的铁锈可能会粘在管壁上，可用稀盐酸洗去。

2.5实验结论空气中氧气的含量约为20%。

为了提高实验的准确程度，可以同时进行多组实验，取平均值。

参考文献〔1〕宋心琦，何少华主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修4）〔M 〕.北京：人民教育出版社，2006.85.

〔2〕王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（第2版）〔M 〕.南京：凤凰出版传媒集团，江苏教育出版社，

2006.22-23.〔责任校对赛罕其其格〕图2

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