張合曉

河北省內(nèi)丘縣第二中學(xué) 河北邢臺(tái) 054200

科學(xué)環(huán)保 一儀多用*

張合曉

河北省內(nèi)丘縣第二中學(xué) 河北邢臺(tái) 054200

本文針對(duì)空氣成分測(cè)定、質(zhì)量守衡定律實(shí)驗(yàn)、硫在氧氣中燃燒等實(shí)驗(yàn)，研究設(shè)計(jì)了空氣成分測(cè)定、質(zhì)量守衡定律、硫在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)演示儀及使用方法。該演示儀科學(xué)環(huán)保，一儀多用。

科學(xué) 方便 環(huán)保

《化學(xué)新課標(biāo)》第二單元我們周?chē)目諝鈁實(shí)驗(yàn)2-1]仿照歷史上著名實(shí)驗(yàn)的原理，測(cè)定空氣中氧氣的含量。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

圖1 測(cè)定空氣里氧氣含量

本實(shí)驗(yàn)存在以下幾個(gè)方面的不足：

1.紅磷與氧氣反應(yīng)生成大量熱，使得瓶?jī)?nèi)氣體沒(méi)有膨脹空間，安全性差。

2.盛紅磷的燃燒匙必須在瓶外點(diǎn)燃迅速伸到集氣瓶里，這樣的操作從客觀上給學(xué)生造成誤念，如果操作不熟練，紅磷用量少很可能集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣消耗不完，測(cè)出的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。易造成誤差。

3.研究的對(duì)象應(yīng)該是同等條件，不應(yīng)該瓶外燃燒，瓶?jī)?nèi)終止。應(yīng)該是瓶?jī)?nèi)燃瓶?jī)?nèi)終止。

4.綜合性能差。

5.科技含量低。

6.反應(yīng)時(shí)冒出大量白煙，反應(yīng)生成P2O5的小顆粒懸浮于空氣里刺激鼻腔。污染環(huán)境。

據(jù)以上情況和筆者多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試，對(duì)空氣成分測(cè)定及質(zhì)量守衡定律實(shí)驗(yàn)作了如下改進(jìn)。不但能完成空氣成分測(cè)定，還能運(yùn)用本教具準(zhǔn)確驗(yàn)證質(zhì)量守衡定律及硫在氧氣中燃燒等實(shí)驗(yàn)。

一、實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖2所示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示：

圖2 實(shí)物圖

圖3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

二、實(shí)驗(yàn)用品

1.配用學(xué)生電源6～12V(或干電池6～12V)。

2.藥品：紅磷(過(guò)量)。

3.實(shí)驗(yàn)用品：藥匙。

4.電路圖：如圖3所示。

圖3 電路圖

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按圖連接好裝置，檢驗(yàn)好氣密性。

2.取紅磷適量(足能把容器內(nèi)O2耗完還有剩余。)

3.塞上五孔塞，連好電路。

4.閉合電鍵，反應(yīng)開(kāi)始。

5.反應(yīng)停止后，慢慢打開(kāi)水止，燒杯中的水就會(huì)吸到發(fā)生器內(nèi)。

四、實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

1.整個(gè)反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,無(wú)任何污染物的泄漏,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育。

2.操作簡(jiǎn)單，安全可靠，現(xiàn)象明顯。

3.一儀多用,可以用來(lái)驗(yàn)證質(zhì)量守衡定律,只要把水止處的橡皮管與直角導(dǎo)管斷開(kāi),用水止夾夾住橡膠管即可。

五、質(zhì)量守衡定律的驗(yàn)證

《化學(xué)新課標(biāo)》第五單元化學(xué)方程式質(zhì)量守衡定律，活動(dòng)與探究：當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物的質(zhì)量總和跟生成物的質(zhì)量相比較，存在什么關(guān)系？

1.本實(shí)驗(yàn)存在以下幾個(gè)問(wèn)題

(1)所選用試劑白磷有具毒。

(2)安全性差，熔融的白磷有可能透過(guò)沙子流到瓶底，炸裂瓶底。

(3)污染環(huán)境。

(4)用時(shí)長(zhǎng)，效率低。

針對(duì)以上不足，自行設(shè)計(jì)的質(zhì)量守衡定律演示儀，融知識(shí)性和科學(xué)性于一體，一儀多用，節(jié)省時(shí)間，減少污染。

2.實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

(1)實(shí)驗(yàn)器材

①電源：學(xué)生電源6～12V或干電池6～12V。

②白磷改用紅磷，適度過(guò)量。

③藥匙。

④電路(演示儀)所需元件。

(2)儀器的組裝

按《空氣成分測(cè)定》圖，從橡膠管處斷開(kāi)直角導(dǎo)管，用水止夾夾住橡膠管即可。

3.改進(jìn)后的演示

實(shí)驗(yàn)時(shí)取適量的紅磷置于發(fā)生器燃燒匙中，慢慢塞好五孔塞，檢驗(yàn)氣密性，將發(fā)生器放在天平上稱(chēng)量后記錄下容器發(fā)生器的質(zhì)量。取下放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，按圖連好電路。檢查無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)，瞬間瓶?jī)?nèi)紅磷燃燒起來(lái)，等瓶?jī)?nèi)空氣中氧氣消耗完后，燃燒停止。少等片刻，待發(fā)生器冷卻后，再把容器發(fā)生器放到天平上，觀察天平是否平衡。

結(jié)論：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后各物質(zhì)質(zhì)量總和。

六、硫在氧氣中燃燒

按照裝置圖將膨脹室連接制氧發(fā)生裝置；將水止處連接一減壓器。在燃燒匙中放入硫，按上一方法操作，反應(yīng)開(kāi)始待發(fā)生器中氧氣耗完，通入氧氣，就可以觀察到硫在純氧中燃燒。

重新設(shè)計(jì)后的質(zhì)量守衡定律、空氣成分測(cè)定、硫在氧氣中燃燒演示儀，科學(xué)環(huán)保，一儀多用、驗(yàn)理準(zhǔn)確、說(shuō)理透徹、現(xiàn)象明顯、綠色環(huán)保。是值得推廣的創(chuàng)新儀器。

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2010-03-18

張合曉，大專(zhuān)，中教一級(jí)。

*本文獲河北省邢臺(tái)市教育科研成果一等獎(jiǎng)。