利用生活用品制作的多功能實驗器具

　　摘要：為推廣學生動手實驗，例舉了用自制的簡易實驗器具完成核桃殼的干餾、制取氧氣并與木炭反應、鐵粉和硫粉化合等多個實驗，實現(xiàn)了用藥量少、現(xiàn)象明顯、成功率高、綠色環(huán)保等目的；該實驗器具的制作有益于培養(yǎng)學生的實驗設計及動手操作能力。
　　關鍵詞：自制多功能實驗器具；干餾實驗；制備氧氣；鐵粉和硫粉化合；實驗改進
　　文章編號：1005–6629（2016）12–0048–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
　　1 問題的提出
　　目前的化學實驗教學中仍然存在學生自主探究少、動手少、感受少的問題[1]。中學生解題能力較高，而動手實驗的機會較少，動手操作的能力較低。為改變這種現(xiàn)狀，筆者在高一學生中開設了加強學生動手能力的化學選修課。課程以學生吹制拉伸玻璃管開始。接著要求學生用自制的玻璃儀器自行設計完成一些化學實驗。經(jīng)過師生討論、思考、反復實踐，學生用自制的儀器設計完成了許多實驗。
　　圖1是學生自制儀器的作品之一。筆者也深受啟發(fā)，在此基礎上設計了“結合生活用品制作的多功能實驗器具”，以便能使更多的學生在更多的場合（包括家里）開展安全、綠色的化學實驗。
　　2 實驗儀器及說明
　　特制玻璃管、橡皮管、打火機兩只（或酒精燈兩個）、不銹鋼鍋墊（或三腳架）。
　�。�1）特制玻璃管，可以通過玻璃管加工制得，如圖2所示，各部分名稱及尺寸，如圖3所示。
　　特制玻璃管由兩部分組成，兩部分之間通過橡皮管相連，橡皮管根據(jù)需要可長可短。
　　球1：封閉的端球，裝入反應物，反應的發(fā)生部位。
　　球2：可放檢驗產(chǎn)物的藥品或收集相關產(chǎn)物。
　　球3：可放干燥劑、檢驗氣體產(chǎn)物的藥品或處理尾氣的藥品。
　�。�2）打火機兩只如圖4所示（或酒精燈兩個）�，F(xiàn)在市場銷售的打火機，主要以丁烷等易液化的氣體為燃料，火焰溫度可達到500℃以上，丁烷氣噴燈的溫度可到1000℃以上。用作熱源非常方便。
　�。�3）不銹鋼鍋墊如圖5所示（或三腳架）�？捎脕矸胖锰刂撇ＡЧ�。
　　3 設計完成的實驗
　　3.1 核桃殼的干餾
　�。�1）在球1中放入磨碎的核桃殼；
　�。�2）用橡皮管連接兩部分特制玻璃管，放置在不銹鋼鍋墊上；
　　（3）用打火機在球1下進行加熱操作，如圖6所示；
　�。�4）待看到管內有白色煙霧，用打火機在尖嘴處點燃氣體；
　�。�5）冷卻后，拆開橡皮導管，收集中部球型部位的液體，可用氯化鐵溶液檢驗其中的酚類物質。
　　把球1中的核桃殼換成木材、煙絲、煤等物質，也可以進行這些有機物的干餾實驗。若把球1中的核桃殼換成石蠟，還可以完成石蠟的裂化實驗。
　　3.2 制取氧氣、生成的氧氣與木炭反應
　　（1）在球1中裝入高錳酸鉀晶體；
　　（2）在球3中裝入木炭；
　�。�3）用橡皮管連接兩部分特制玻璃管，放置在不銹鋼鍋墊上；
　　（4）用打火機先預熱球3中的木炭，使其紅熱（管內空氣較少，木炭不會與管內的氧氣反應）；
　�。�5）用打火機加熱球1中的高錳酸鉀；木炭燃燒發(fā)生劇烈反應，看到白光，如圖7所示。
　　把球3中的木炭換成硫粉，把尖嘴換成彎管，將彎管插入氫氧化鈉溶液中也可完成硫與氧氣的反應。
　　若球1中先裝好硫化亞鐵，用膠頭滴管小心地將少量稀硫酸加到球2處（平放儀器，注意稀硫酸不要流到球1中），用橡皮管連接兩部分特制玻璃管，再將特制玻璃管傾斜，使稀硫酸與硫化亞鐵接觸，反應生成硫化氫氣體，在尖嘴口點燃或通入溴水中等完成硫化氫的性質實驗。
　　不僅僅氧氣、硫化氫氣體的制備以及性質實驗，實際上中學化學所涉及的幾乎所有氣體如氫氣、氯氣、氯化氫、二氧化硫、氨氣、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯、乙炔等的制備和性質實驗都能用這套器具完成。
　　3.3 鐵粉和硫粉的化合
　�。�1）球1中裝入按相應質量比混合的鐵粉和硫粉；
　　（2）用橡皮管連接尖嘴端，放置在不銹鋼鍋墊上；
　　（3）球3處放入浸有氫氧化鈉溶液的棉花。事實上，不放棉花也聞不到刺激性氣味，因為管內空氣量很少，一旦加熱，氣體很容易逸出[2]。連接兩部分特制玻璃管；
　�。�4）用打火機加熱球1有固體粉末的部位；
　�。�5）待看到有紅熱現(xiàn)象，即關閉打火機，反應放熱可自行繼續(xù)發(fā)生，如圖8所示。
　　實驗室鐵粉和硫粉化合往往是在石棉網(wǎng)上受熱完成的，實驗過程中硫粉與氧氣反應生成二氧化硫對環(huán)境造成污染[3]。而用這套器具做實驗則基本可避免對環(huán)境的污染。
　　將鐵粉和硫粉換成氧化銅和碳粉、氧化鐵和碳粉等也能完成相關的實驗。
　　4 該實驗器具的意義
　�。�1）用生活中的鍋墊、打火機就可進行固定、加熱等操作，可省去鐵架臺、酒精燈等專門實驗器材，使每個學生都感受到化學實驗的親近感、趣味性。
　�。�2）用藥品少，效果明顯，安全可靠，成功率高，綠色環(huán)保、無污染。
　�。�3）實驗適用范圍廣泛，變量多且可控。可做各種有機材質（木材、果殼、煙草、煤）的干餾、石蠟的裂化實驗、金屬氧化物和木炭的氧化還原反應，也可制氨氣、氧氣、甲烷、乙炔，用鐵粉和硫粉制FeS等。固體粉末的裝入可用喝飲料的吸管裝好后倒入，非常方便，液體藥品可用膠頭滴管或者醫(yī)用針筒加入。
　�。�4）學生一管在手，可以結合生活的各種材質設計并進行實驗，有一定的創(chuàng)造性和趣味性，對培養(yǎng)學生熱愛化學、熱愛生活、對提高學生設計實驗以及動手操作的能力大有裨益。
　　參考文獻：
　　[1]劉麗君，宋曉紅.上海市楊浦區(qū)高中化學實驗教學現(xiàn)狀的調查與分析[J].化學教育，2015，36（13）：59～62.
　　[2]姚曉紅主編.中學化學實驗手冊（高中）（第一版）[M].上海：上海教育出版社，2015：91～93.
　　[3]李光真.高中化學微量化實驗的開發(fā)[J].化學教學，2014，（5）：55～57.

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