二氧化碳灭火实验的创新设计

姚俊春

〔关键词〕 灭火实验;创新设计;存在不足;解决办法;实验优点

〔中图分类号〕 G633.8〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463(2009)10(B)—0055—01

2003年科学出版社-广东教育出版社出版的“义务教育课程标准实验教科书”《化学》九年级上册第143页的探究活动【实验5-5】演示的是二氧化碳灭火装置,第144页【实验5-8】演示的是二氧化碳的制备与收集装置。该演示实验虽然装置简易,操作简便,现象明显,却也有些不足之处。针对于此,笔者采取对策,经改进后的实验证明,效果非常理想,现介绍如下。

1.存在不足

(1)演示【实验5-5】时成功率很难达到100%;

(2)二氧化碳的制备与灭火不能同时进行;

(3)制得的二氧化碳不便于储存备用。

2.解决办法

第一套设计方案

(1)自制实验装置。回收一支30 mL的塑料针管,在针管内的上部安放一个侧面割有4个三角开口(供稀盐酸上下流动)的橡胶活塞,去掉针头,连接一个长约20 cm带有开关的塑料管(可回收医用吊瓶上的塑料管),制作成一个可控的制气装置,我们称它为微型简易启普发生器(图1)。

将微型简易启普发生器竖放在500 mL烧杯(或1250 mL饮料瓶剪去瓶口部分)旁,塑料管伸入到烧杯底部,并用胶带固定。烧杯内放两支长短不等的小蜡烛,即可组成一个简易的二氧化碳灭火实验演示装置。

(2)演示操作。①将4 g大理石或石灰石放入针管内,用隔断活塞慢慢推到针管的10 mL刻度处,再将带有推杆的活塞(活塞周围涂有少量凡士林润滑)推到20 mL刻度处。另用5 mL的塑料针管吸取5 mL稀盐酸(1∶1),拔掉微型简易启普发生器上的塑料管后,将针头插入隔断活塞侧面的三角孔内,于两活塞中间部位注入盐酸,保证稀盐酸和石灰石不接触。套紧塑料管,打开塑料管上的开关,点燃放置在烧杯内的两支蜡烛。向下压针筒使稀盐酸与石灰石接触,反应马上开始,须臾便可以看到蜡烛火焰自下而上依次熄灭(图2)。关闭开关,反应产生的二氧化碳气体使针筒内压力增大,针筒自动向上滑动,石灰石与稀盐酸分离开,反应自动停止。② 若要重复演示,只须打开开关,向下压针筒就可以了。同时,此装置还可以进行二氧化碳的验满、观察颜色、检验酸碱性、通入到澄清的石灰水中等各项操作。③ 若要储存二氧化碳气体,只需将塑料管接在压扁的吊袋(医疗用的一次性输液器,并带有开关)口上即可。

第二套设计方案

(1)自制实验装置。回收一个2.5 L 的可乐饮料瓶,用剪刀在距瓶底2/3处剪开,要剪的有凸有凹,下面的多半部分为灭火装置,我们称它为集气缸。在上半部分球形的瓶口中插入一个30 mL的塑料针管筒,球形内针筒长3 cm,球形外针筒长7 cm,接缝处用橡皮泥密封,一个二氧化碳的制备装置便制作完成了,我们称它为球形漏斗。再将球形漏斗放在集气缸上面,就组成了一个简易的二氧化碳灭火实验演示装置。

(2)演示操作。将6 g大理石或石灰石放入球形漏斗,集气缸底部铺一薄层湿土(既便于插蜡烛又能增加装置的稳定性),点燃放置在集气缸内长短不一的四支小蜡烛,再将8 mL稀盐酸(1∶1)注入球形漏斗中,便可看到蜡烛火焰自下而上依次熄灭的现象(图3)。

3.实验优点

(1)利用身边随手可得的塑料制品进行化学实验,简单易行。

(2)该装置将二氧化碳气体的制备、收集、性质检验融为一体,实验开始到结束1分钟内即可完成,是学生做探究实验时较为理想的实验装置,具有广泛的参与性。

(3)用吊袋收集到的气体既纯净又便于储存备用。特别是收集那些有刺激性、有毒性的气体时更能显示出它的使用价值,具有经济实用性。

(4)第一套设计方案中的反应易控制,巧妙弥补了原实验无法控制的不足,具有灵活可控性。