王 樂

(甘肅省蘭州市安寧區(qū)沙井驛學(xué)校 730070)

初中化學(xué)階段共有制取氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)三個(gè)固體和液體反應(yīng)不需要加熱的實(shí)驗(yàn)，其中分解過氧化氫制氧氣是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制氧氣的三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一，是初中學(xué)生學(xué)習(xí)該類實(shí)驗(yàn)的啟蒙實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也為學(xué)生的后期學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ).該類實(shí)驗(yàn)裝置有很多，每種裝置都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，筆者通過利用生活中的廢棄物(塑料瓶、塑料吸管、紗布以及棉線等)制作了具有隨時(shí)發(fā)生和終止反應(yīng)功能的實(shí)驗(yàn)裝置.下面筆者將從教材提供的固體和液體反應(yīng)不需要加熱的反應(yīng)裝置的缺點(diǎn)入手，對(duì)創(chuàng)新裝置的制作過程、優(yōu)點(diǎn)等方面進(jìn)行詳細(xì)的分析.

一、實(shí)驗(yàn)藥品及反應(yīng)原理

1.實(shí)驗(yàn)藥品

二氧化錳(MnO2)、過氧化氫(H2O2)、稀鹽酸(HCl)、大理石(主要成分為CaCO3)、鋅粒(Zn)

2.反應(yīng)原理

二、教材中涉及到的實(shí)驗(yàn)裝置及其缺點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器

長(zhǎng)頸漏斗、錐形瓶、玻璃導(dǎo)管、軟膠管、集氣瓶、水槽

2.實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1所示)

圖1

3.教材實(shí)驗(yàn)裝置的缺點(diǎn)

(1)反應(yīng)難以控制

一般固體和液體不需要加熱的反應(yīng)會(huì)選錐形瓶和長(zhǎng)頸漏斗作為發(fā)生裝置，在實(shí)驗(yàn)開始前先加固體藥品，后加液體藥品.固、液藥品接觸后反應(yīng)即開始，直到某種藥品被消耗完，反應(yīng)才停止.部分教師在開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)將長(zhǎng)頸漏斗換為分液漏斗，但是分液漏斗只能控制反應(yīng)速率，不能控制反應(yīng)隨時(shí)開始隨時(shí)終止.

(2)藥品不便回收

做相關(guān)固體和液體不需要加熱的反應(yīng)時(shí)，如果選擇粉末狀固體藥品，將會(huì)出現(xiàn)不便回收藥品和藥品浪費(fèi)等現(xiàn)象.例如用二氧化錳催化過氧化氫生成氧氣的實(shí)驗(yàn)中，教材中使用的粉末狀二氧化錳，粉末狀固體藥品和液體藥品混合，接觸面積大，反應(yīng)速率快，反應(yīng)劇烈導(dǎo)致過氧化氫和二氧化錳形成的O2和黑色懸濁液在錐形瓶中劇烈翻滾，不僅影響教師和學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由于粉末狀二氧化錳顆粒非常小，不便于回收，因此會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)藥品的現(xiàn)象出現(xiàn).

鑒于教材中提供的固體和液體反應(yīng)不需要加熱的實(shí)驗(yàn)裝置有以上缺點(diǎn)，筆者針對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)及本校學(xué)生學(xué)情特點(diǎn)，對(duì)固體和液體反應(yīng)不需要加熱的反應(yīng)裝置做出改進(jìn).

三、固體和液體反應(yīng)不需要加熱反應(yīng)裝置的改進(jìn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器

礦泉水瓶1個(gè)、軟膠塞(紅酒瓶塞)1個(gè)、吸管若干、紗布、細(xì)繩、塑料盒1個(gè).

2.制作過程

(1)選取1個(gè)380mL的礦泉水瓶，去掉瓶蓋.

(2)找1個(gè)軟膠塞，并打2個(gè)孔，其孔徑分別和吸管直徑相同.

(3)剪2塊大小相同的紗布(后期可將固體藥品均勻的鋪放在2塊紗布中間)，將紗布的四個(gè)角和邊緣折疊并用細(xì)繩纏繞固定，再將細(xì)繩固定在一根吸管上.

(4)分別給2支吸管一端用打火機(jī)加熱，并趁熱將2支吸管粘到一起.

(5)找一個(gè)圓柱狀帶蓋塑料盒，并將一小部分寬度和吸管直徑相同的盒蓋剪掉.

(6)將準(zhǔn)備好的儀器組裝成實(shí)驗(yàn)裝置.

3.改進(jìn)裝置圖(如圖2所示)

圖2

4.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)將固體藥品固定在紗布上備用，并在塑料瓶中加入適量液體藥品.

(2)連接好裝置，檢查裝置氣密性(在裝置右邊的塑料盒中加入適量水，將吸管浸沒在水面以下，利用熱毛巾給裝置左邊的塑料瓶加熱，若看到右邊塑料盒中吸管口處有氣泡冒出，且松開手后有一段穩(wěn)定的水柱，即證明裝置氣密性良好).

(3)檢查裝置氣密性后，倒掉裝置右邊塑料盒中的水，推動(dòng)固定細(xì)繩的吸管，固體藥品和液體藥品接觸反應(yīng)開始，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，并收集氣體(收集氣體時(shí)可根據(jù)不同氣體的性質(zhì)選擇向上排空氣法或向下排空氣法).

(4)反應(yīng)一會(huì)兒后，抽動(dòng)連接細(xì)繩的吸管，固體藥品和液體藥品脫離，反應(yīng)即可停止.

5.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)的注意事項(xiàng)

(1)在裝置改進(jìn)前，需要教師做大量的前期準(zhǔn)備工作，例如：觀察、發(fā)現(xiàn)并隨時(shí)收集生活中可用于做改進(jìn)裝置的材料.

(2)改進(jìn)裝置的制作過程中多次用到剪刀(或美工刀)切割塑料瓶、硬質(zhì)塑料盒，切割難度較大，因此可先蓋緊塑料盒瓶蓋，利用鐵釘在瓶蓋上打出小孔，在沿著小孔進(jìn)行切割.

(3)在利用打火機(jī)連接2根吸管，盡可能找人幫忙，避免燙傷手.

6.改進(jìn)裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)涉及到的實(shí)驗(yàn)儀器均為可回收的塑料制品，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)者環(huán)保意識(shí)，同時(shí)避免因不小心打碎玻璃制品的實(shí)驗(yàn)儀器割傷實(shí)驗(yàn)者.

(2)可在加入實(shí)驗(yàn)藥品后再檢查裝置氣密性，避免檢查裝置氣密性后因再次打開儀器添加藥品導(dǎo)致裝置漏氣.

(3)可通過推進(jìn)、抽動(dòng)固定細(xì)繩的吸管達(dá)到隨時(shí)控制反應(yīng)開始和終止的目的.

(4)固體藥品固定在雙層紗布中間，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后方便回收藥品，幫助實(shí)驗(yàn)者養(yǎng)成良好的節(jié)約資源的意識(shí).

(5)可根據(jù)固體藥品的形狀調(diào)節(jié)紗布大小，從而調(diào)節(jié)固體、液體藥品的接觸面接，控制反應(yīng)速率，適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)的要求.

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)和靈魂，沒有實(shí)驗(yàn)就沒有化學(xué).實(shí)驗(yàn)儀器的選擇直接決定演示實(shí)驗(yàn)的成功與否，從而決定實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全性、教師的課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果.

教師自制改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有利于訓(xùn)練教師的專業(yè)素養(yǎng)，有利于促進(jìn)教學(xué)改革，有助于提高課堂教學(xué)效率，有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力.