浙江省紹興市第一初級中學(xué)(312000) 魯金萍

1 氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。

1.2 特點(diǎn)

(1)制作簡單。本實(shí)驗(yàn)裝置均由化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的常見器材制作而成，方便推廣。

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果好。本實(shí)驗(yàn)裝置集氫氣產(chǎn)生、干燥、驗(yàn)純和還原氧化銅于一體，便于學(xué)生認(rèn)識和學(xué)習(xí)，也有利于學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性學(xué)習(xí)和構(gòu)建。本實(shí)驗(yàn)要成功關(guān)鍵在于氫氣要干燥及純度高，此實(shí)驗(yàn)裝置中通過利用干燥劑(堿石灰)和排水驗(yàn)純的方法達(dá)到以上目的。

(3)藥品器材節(jié)約。以往用錐形瓶來作反應(yīng)瓶，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前得先用不少的氫氣來趕出錐形瓶里的空氣。而本實(shí)驗(yàn)裝置用具支試管來代替錐形瓶，藥品用量將減少。同時(shí)，用經(jīng)灼燒后的銅絲來代替氧化銅粉末能節(jié)約試管，因用氧化銅粉末實(shí)驗(yàn)后，附著在試管底的銅很難清除，下次實(shí)驗(yàn)只能換新試管。

(4)實(shí)驗(yàn)省時(shí)安全。按照教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試管內(nèi)壁上形成的銅真實(shí)感較差，無光亮，現(xiàn)象不明顯，很難形成非常光亮的銅膜。若用一小段銅絲揉成團(tuán)來代替氧化銅粉末，實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間可大大縮短，實(shí)驗(yàn)操作簡便且效果好。通過讓氣體事先進(jìn)行排水處理，使氫氣的純度和實(shí)驗(yàn)安全性、有效性都得到保障。

1.3 制作材料

20 mm×200 mm具支試管2支，拇指試管1支，試管夾，2號軟膠塞2個(gè)，長頸漏斗1個(gè)，止水夾2只，乳膠管3根，“Y”形玻璃導(dǎo)管和玻璃直導(dǎo)管各1個(gè)，約70°彎形玻璃導(dǎo)管1個(gè)，礦泉水塑料瓶蓋2個(gè)，細(xì)銅絲。

1.4 制作方法

(1)用打孔器在2個(gè)2號軟膠塞上各打1個(gè)圓孔，以固定長頸漏斗和約70°的彎形玻璃導(dǎo)管。

(2)將礦泉水塑料瓶蓋剪出1個(gè)直徑略小于具支試管內(nèi)直徑的圓片，并在其中央打1個(gè)圓孔以便固定在長頸漏斗上，再在圓孔周圍打幾個(gè)小孔。

(3)將長頸漏斗插入軟膠塞，然后將2片打好孔的塑料圓片一上一下固定在長頸漏斗上，其具體高度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。其他制作材料按裝置示意圖進(jìn)行組裝和連接。

1.5 使用方法

(1)如圖1所示，首先用鐵夾將2支具支試管固定在鐵架臺上，再將堿石灰和鋅粒分別放在上、下兩塑料圓片上，然后塞緊軟膠塞。將彎形玻璃導(dǎo)管插入軟膠塞(插入的長度須大于左邊具支試管注入稀硫酸后空氣柱的長度，以保證右邊的具支試管里的水不再被排出時(shí)，從玻璃直導(dǎo)管出來的是較純的氫氣)，最后往右邊的具支試管里注滿清水并塞緊軟膠塞。

(2)打開止水夾a，關(guān)閉止水夾b，往長頸漏斗內(nèi)緩緩注入稀硫酸，直至淹沒鋅粒。此時(shí)產(chǎn)生的氫氣將逐步趕出左邊試管內(nèi)的空氣至另一試管，通過觀察右邊試管內(nèi)水的排出量來獲知?dú)錃獾募兌取?/p>

(3)當(dāng)水不再被排出時(shí)可知此時(shí)出來的氫氣已經(jīng)較純，可以實(shí)驗(yàn)了。把3～4 cm長的銅絲繞成螺旋狀，然后在酒精燈上灼燒，使之表面生成黑色的氧化銅，并將其放入拇指試管底。打開止水夾b，關(guān)閉止水夾a，將玻璃導(dǎo)管伸入拇指試管底，用試管夾夾住試管口向下傾斜的拇指試管，再用酒精燈對拇指試管底加熱。

(4)約20 s后，剛才銅絲表面的黑色氧化銅又變回了光亮的金屬銅。停止加熱，繼續(xù)通氫氣并使之冷卻。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：黑色的氧化銅被還原成光亮的金屬銅，同時(shí)試管口有小水珠生成。

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉止水夾a和b，不久稀硫酸與鋅粒分離，反應(yīng)停止。下次實(shí)驗(yàn)可再重復(fù)以上操作步驟。

2 分子間存在空隙實(shí)驗(yàn)

浙教版科學(xué)教材設(shè)置了一個(gè)酒精和水混合實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)意在證明分子之間有空隙。按照教材所示：往玻璃管內(nèi)注入清水(近半)，再緩緩注入酒精，使酒精液面距管口約5 cm處，并作上標(biāo)記。然后用手指封住管口，反復(fù)顛倒玻璃管幾次后觀察混合液上表面的位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，有學(xué)生會提出這樣的問題：混合液的液面下降了一點(diǎn)的原因，會不會是因玻璃管顛倒后混合液滯留在手指和玻璃管內(nèi)壁所致？這給本實(shí)驗(yàn)的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性打了個(gè)大折扣。同時(shí)，這么長一根玻璃管教師攜帶起來也很不方便。對此筆者提出以下改進(jìn)以解決實(shí)驗(yàn)弊端。

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

(1)利用強(qiáng)磁鐵對鐵絲團(tuán)的吸引作用，實(shí)現(xiàn)對水和酒精在試管內(nèi)地?cái)嚢韬突旌?，排除了外部、人為等對?shí)驗(yàn)影響的因素。

(2)利用細(xì)玻璃管，使水和酒精混合后減小的體積得到明顯體現(xiàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

試管(20 mm×200 mm)1支，長頸漏斗1個(gè)，2號軟膠塞1個(gè)，膠頭滴管1個(gè)，細(xì)鐵絲團(tuán)(或鋼釘)，強(qiáng)磁鐵1個(gè)，95%酒精(用紅墨水染成紅色)等。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作

(1)如圖2所示，因長頸漏斗過長，先將其下端截掉一段。在軟膠塞上打個(gè)孔，使長頸漏斗能較緊地插入，長頸漏斗剛插出軟膠塞即可。最后在長頸漏斗的玻璃直管上作上一個(gè)標(biāo)記。

(2)將細(xì)鐵絲團(tuán)放入試管底，往試管內(nèi)注入約1/2的清水，再緩緩注入染紅的酒精，當(dāng)酒精液面快到試管口時(shí)塞緊軟膠塞，繼續(xù)注入染紅的酒精至標(biāo)記處(可用膠頭滴管微調(diào))，此時(shí)可清楚地觀察到試管內(nèi)水和酒精“涇渭分明”。

(3)取磁鐵靠近試管底，細(xì)鐵絲團(tuán)被吸引，然后將磁鐵緊貼試管外壁沿其上下移動，此時(shí)可看到鐵絲團(tuán)在試管內(nèi)上下移動。鐵絲團(tuán)在水和酒精里上下穿梭，起到了一個(gè)攪拌作用，不久試管內(nèi)的液體全部變?yōu)榧t色，水和酒精已充分混合。

此時(shí)我們可觀察到混合液的液面在先前標(biāo)記處以下(下降約2 cm)，由此說明構(gòu)成物質(zhì)的分子之間存在著空隙。