实验室制气方法的改进二则

张冯保

江苏省南京市大厂高级中学 江苏南京 210044

实验室制气方法的改进二则

张冯保

江苏省南京市大厂高级中学 江苏南京 210044

在中学阶段的化学实验教学准备中，需要多次制备较大量的气体。实际使用的气体制备方法与教材中介绍的方法有时会有所不同，即会对教材上的方法加以改进。在改进时，所考虑的主要因素有以下几个方面，工作的效率、操作的方便性、制气量的大小、环境污染问题以及操作流程的长短、事后废物及装置处理的难易等。笔者在实际工作中对这方面的问题也作了较长时间的思考，以下是两则实例。

一、氨气的实验室制法改进

氨气是一种具有强列刺激性气味的有毒气体，在高中化学的教学中，有多处需要制备较大量的氨气。教材介绍的氨气实验室制备方法（反应方程式：装置如图1所示）制气效率很低，不能满足氨气实验时的需要。同时，此法装置复杂、可重复性差、多次操作造成的环境污染和对人员伤害情况比较严重。

图1

针对这一问题，笔者对制法作了改进。现介绍如下：

药品：氢氧化钠和氯化铵；

仪器装置：如图2所示；

图2

操作方法介绍：取一个圆底烧瓶，找一个与其大体配套的单孔塞（单孔塞上带一根长玻璃管，伸入制气圆底烧瓶中的一端露出塞子约半厘米，而要伸入到集气用圆底烧瓶中的玻璃管要长一些），按照一次需要制取的氨气量大体计算需要的药品质量。先称取适量的氢氧化钠，加入圆底烧瓶中，再称取适当质量的氯化铵，加入烧瓶中（氢氧化钠要过量一些，以保证所制得气体的干燥度）。

按照图示套入集气烧瓶后，摇动下部的制气烧瓶，使下部的氢氧化钠和氯化铵相互混合接触。在棉花外用湿红色石蕊试纸验满。

优点：

1.大大地提高了制气效率；

2.装置简单；

3.可重复性非常好；

4.污染情况降到最低；

5.缓解了实验的制气工作压力。

二、氯气的实验室制法改进

氯气是一种有毒气体，在高中化学阶段的教学中，有多处需要制备氯气。

1.教材介绍的氯气制备方法及装置如图3所示

图3

此法有以下的缺点：

(1)操作过程要加热，并会导致仪器灼烫；胶皮管易氧化变脆，需要频繁更换；

(2)装置复杂，接口众多，有时密封不好；

(3)药品用量较多，形成浪费；

(4)反应物的量不好控制，多余的反应物药品及多余生成气体处置的任务较重；

(5)反应后仪器的处置，清洁程序较多；

(6)可重复性差；

(7)环境污染严重。

2.对教材制备方法的改进

一些资料中建议对之进行如下的改进，即省略了加热，更换了药品，如图4所示：

图4

此改进有几个明显的好处，即：

(1)装置得到一定的简化；

(2)反应物的量容易控制，只需要控制活塞中浓盐酸的加入，即可控制氯气的生成；

(3)可重复性增强。

3.笔者制备氯气的方法

上述改进依然不能解决大部分问题，浪费及污染问题依然严重。为此，笔者对之作了进一步改进，如图5，仅用一个集气瓶和一个旋塞滴瓶（或滴瓶）即可。

图5

介绍：采用一个集气瓶，直接将一药匙氯酸钾加入其中，用旋塞瓶或滴瓶的胶头滴管滴加浓盐酸。肉眼控制生成的氯气，待达到瓶口时停止，即可快速制得一瓶氯气，用大塞子塞紧，待用。反应的原理同上。

用此法制备实验用氯气的优点非常明显，几乎解决了前面所述的各项问题：

(1)装置非常简单；

(2)不存在浪费；

(3)可重复性非常好，随用随制，简单快捷；

(4)污染降到最小；

(5)所带来的效益达到最大。

五、运用起点还原法，迁移实验原理，培养思维的综合性

所谓起点还原法，是先想到某一原理或现象所提示的本质问题，即找到问题的起点，然后从这一起点出发进行创造性思维的方法。

实验原理，是进行实验的理论依据，运用起点还原法，迁移运用实验原理是培养创造能力的良好时机。从实验原理中找到知识的本质，进而以此为起点，可以设计出一系列实验，在此过程中，创造性思维得到充分发挥。

如“探究植物细胞的吸水和失水”实验。实验完成后，教师再提出问题，利用此实验的原理，还能进行其他的探究实验吗？学生积极思考，热烈讨论，提出利用这一实验原理“鉴定不同植物细胞液的浓度”“鉴定不同蔗糖溶液浓度的高低”“鉴别蔗糖溶液与硝酸钾溶液”等。课后学生根据兴趣，自己选择探究实验，设计方案，进行实验。某一小组在“鉴定洋葱表皮细胞液浓度”实验中，制备了一组低于30%的一定浓度梯度的蔗糖溶液，分别用来进行质壁分离实验，浓度过高，质壁分离速度快，不易观察变化过程，且不易复原，浓度越接近细胞液浓度，质壁分离速度越缓慢，现象越不明显，通过这样的实验设计，学生对渗透作用的原理更加理解，并将实验原理进行了迁移和运用。

可见，在实验教学中，打破传统的按照实验指导照方抓药，固定和刻板的模式，充分挖掘实验中开放性的因素，运用创造学原理，可以培养学生的个性，有效地培养学生的创新思维能力。

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准[S].北京：人民教育出版社，2003

[2]李嘉曾.创造性思维[M].江苏：江苏教育出版社，2002

[3]胡继飞，郑晓蕙.生物学教育心理学[M].广东：广东高等教育出版社，2002

[4]唐加富.谈生物学实验中生物材料的选择[J].生物学教学，2009，9

[5]肖兵.探究实验的弹性预设与动态生成[J].生物学教学，2009，11

2010-09-01

张冯保，本科，中教一级。