浅谈教材演示实验设计方案的改进

许　智

(全日制普通高级中学教科书(必修加选修)《化学》第三册第六单元第二节性质实验方案设计,“如图1所示,给试管中的乙二酸晶体(H₂C₂O4•2H₂O)加热,将分解产物先通入干燥的､冷的小烧杯中,然后再通入澄清的石灰水中,观察现象”｡

但在方案设施过程中,存在如下弊端:①试管口向下倾斜,乙二酸晶体熔化成液体,顺试管壁流向试管口,导致实验不能成功;②将分解产物通入干燥的､冷的小烧杯中,检验出来的水可能是乙二酸晶体分解出来的结晶水,不能证明乙二酸分解了;③乙二酸受热挥发出蒸气通入澄清的石灰水中,生成的CaC₂O₄是白色沉淀,对验证CO₂有干扰,无法确证已乙二酸分解;④乙二酸加热分解的产物可能为CO₂､CO､H₂O,其中CO是有毒气体,必须处理掉等｡

针对以上情况,某研究性学习小组进行探究,设计出如下实验验证乙二酸的分解并测定其分解率,操作步骤如下:

①把乙二酸晶体放在烘箱中进行烘烤,去掉结晶水,备用｡

②按图2连接好装置｡

③检查装置的气密性｡

④打开活塞a,通入H₂一会儿,再关闭a;点然酒精灯b､c｡

⑤当C装置中固体消失后,停止加热

⑥打开活塞a,继续通入H₂,直至冷却｡

试回答下列问题:

⑴装置B的作用________;装置E的作用_________｡

⑵检验该套装置的气密性的方法是__________________ ｡

⑶若移取装置A､B,会使所测的乙二酸的分解率_________(填“增大”､“减小”或“不变”)｡

⑷可以代替装置G的方法是_____________________｡

⑸若称取H₂C₂O₄(烘干)的质量为4.5g,实验结束后,称得D､E､F分别增重0.95g､0.40g､1.98g,则乙二酸的分解率为_______________｡

【解答导引】

⑴因从启普发生器制得的氢气中含有水蒸气,必须除去;乙二酸为有机物,加热会挥发出少量蒸气,应该通入水中加以溶解,以避免对后续实验产生干扰｡

⑵因该套装置使用的仪器较多,且多处有导管通入液体中,可打开启普发生器的活塞a,产生氢气,通过B､E､F瓶有无气泡产生,可检验其气密性｡

⑶因通入H₂的目的是使乙二酸分解产生的气体全部通入D､E､F装置,避免少量分解产生的气体滞留于装置C中｡不用装置A､B,则D､E､F装置增加的质量将减小,所得到的分解率减少｡

⑷因最后所得的气体为CO,有毒不能排入大气中,除点燃法外,可以用气囊(或球)收集起来｡

⑸因H₂C₂O₄加热→CO₂↑+CO↑+H₂O↑,因F增重1.98g,即生成的CO₂质量为1.98g,可得出分解的H₂C₂O₄为4.05g,故乙二酸的分解率为90%｡解题过程中,不能采用D､E装置的增重数据,因部分未分解的乙二酸已在D装置中冷却,也就是说0.95g并不全是生成水的质量,0.40g并不是全部未分解的乙二酸的质量｡可见此题隐含着数据干扰,若不善于挖掘隐含条件,此题极易致错｡

【答案】

⑴干燥H₂(或除去氢气中混有的水蒸气);溶解挥发出的乙二酸蒸气,避免干扰实验｡⑵打开启普发生器的活塞a,观察B､E､F瓶中是否有气泡产生,若有气泡产生,说明不漏气,气密性良好｡⑶减小｡⑷能气囊(或球)收集起来｡⑸90%｡

收稿日期:2009-03-26