巧用长柄V形玻璃管改进和设计化学实验

李德前 杜玉芬

摘要：利用长柄V形玻璃管，改进了“检验二氧化硫”、“探究微粒运动”、“木炭在氧气中燃烧”等实验，设计了“检验一氧化碳毒性”、“氢气还原氧化铜”等实验；这不仅节省药品、操作简便，而且现象明显，尤其适合学生开展实验探究活动。

关键词：长柄V形玻璃管；初中化学实验；实验设计

文章编号：1005–6629（2013）8–0041–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

笔者用酒精喷灯将一根硬质玻璃管（长约35 cm，外径约为10～12 mm）加工为长柄V形，其中长柄的长度约为15 cm，V形管每个支管的长度约为8 cm，V形管的弯曲度约为70°～90°（见图1）。

用长柄V形玻璃管可以改进和设计多个初中化学实验，下面举例说明设计方案和使用方法。

1 “检验二氧化硫”实验

上海教育出版社2012年出版的义务教育教科书《化学（下册）》（全国教材，下同）第108页安排了“检验二氧化硫”实验（装置见图2），旨在说明含硫物质燃烧会产生大气污染物二氧化硫气体。按照教科书设计的方法进行实验时，不仅操作很不方便、实验现象不明显，而且极易污染环境。若使用长柄V形玻璃管改进上述实验，则可以很好的克服上述弊端。

1.1 实验装置

改进后的实验装置见图3（夹持装置略）。

1.2 实验操作

（1）取两根普通日用火柴，取下火柴头，并将其放入长柄中部；再将少许高锰酸钾溶液注入（或滴入）V形管内，液面以刚好接触上管壁为宜。然后，用橡皮塞（取自打孔器钻出来的橡皮柱，下同）封闭长柄管口。

（2）用酒精灯外焰对着火柴头加热，大约6～7 s后火药爆燃，同时玻璃管内出现一团白烟；然后轻轻振荡V形玻璃管，紫红色的高锰酸钾溶液立即褪色。

也可以在火柴头爆燃后拔掉橡皮塞，立即从长柄V形玻璃管的长柄管口轻轻吹气[1]（或用洗耳球轻轻压气），使玻璃管内的二氧化硫等气体缓缓通过高锰酸钾溶液，这样紫红色溶液也会立刻褪色。

（3）实验结束拆开装置，清洗、整理仪器。

1.3 注意事项

火柴头不能多于两粒，以免发生爆炸事故；两粒火柴头要紧挨在一起，以便于集中受热；高锰酸钾溶液不能太多，以防爆燃时产生的气浪将溶液冲出V形玻璃管。

2 “探究微粒运动”实验

上海教育出版社2012年出版的义务教育教科书《化学（上册）》第63页，利用“氨分子的扩散”实验引导学生探究微粒的运动性。由于该实验是在没有密封的体系里进行的，因而会有较多的氨气扩散到空气中，另外，实验中氨水的使用量也很大。笔者利用长柄V形玻璃管，对上述实验进行了改进。

2.1 实验装置

改进后的实验装置见图4（夹持装置略）。

2.2 实验操作

（1）借助细铁丝，将一根长约10 cm的湿润的酚酞纱布条（或酚酞滤纸条）送入长柄内；再把1～2 mL的浓氨水注入（或滴入）V形管内，然后立即用橡皮塞（或一团棉花）封闭V形管的支管口。

（2）很快可以观察到湿润的酚酞纱布条从左向右慢慢变成红色，该实验现象直观地说明，氨分子在不断地运动。若微热V形管中的浓氨水，则酚酞纱布条很快变红，这一实验现象又说明，温度升高分子运动的速率加快。

（3）实验结束拆开装置，清洗、整理仪器。

2.3 注意事项

长柄V形玻璃管的长柄管口无需封闭，因为实验过程中逸出的氨气在一个普通教室里不会超过0.5 mg/m3的安全标准[2]；而且学生能闻到少许氨味，这本身也是微粒不断运动的一个例证[3]。另外，这也有利于氨分子在玻璃管内自由运动。

3 “木炭在氧气中燃烧”实验

上海教育出版社2012年出版的义务教育教科书《化学（上册）》第31页，安排了“木炭在氧气中燃烧”实验。由于集气瓶内氧气的量有限且不能及时补充，因而木炭剧烈燃烧的时间很短，甚至难以剧烈燃烧，预设的实验现象很不明显[4]；另外，在空气中引燃木炭的时间也比较长，如果利用长柄V形玻璃管改进该实验，则可以扬长避短。

3.1 实验装置

改进后的实验装置见图5（夹持装置略）。

3.2 实验操作

（1）按图连接好仪器，除澄清的石灰水外，其他药品不要提前装入；然后检查装置气密性，即：轻推注射器活塞一小段距离，若石灰水中同时冒气泡，则装置不漏气。

（2）拔下两个橡皮塞，然后借助于镊子装入2～3小块木炭，借助于“削成斜口的饮料吸管”装入二氧化锰粉末，用5 mL注射器抽取足量的10%的双氧水，再次按图连接好仪器。

（3）缓缓推动注射器活塞，排出适量的双氧水，V形管里立刻产生氧气；接着用酒精灯外焰加热木炭，片刻后木炭剧烈燃烧（此时即可熄灭酒精灯）、发出白光，澄清的石灰水变浑浊。只要双氧水持续加入，木炭剧烈燃烧的时间就比较长。

（4）实验结束拆开装置，清洗、整理仪器。

3.3 注意事项

因为双氧水浓度大，所以过氧化氢的分解反应比较剧烈，因而不要一次性注入较多的双氧水（应分次缓缓加入）。

4 “检验一氧化碳毒性”实验

现行各种版本的义务教育教科书《化学》都是通过简要的语言介绍一氧化碳的毒性，笔者使用长柄V形玻璃管设计了“检验一氧化碳毒性”实验，能够直观地说明一氧化碳的毒性作用。

4.1 实验装置

实验装置见图6。

5.2 实验操作

（1）按图连接好仪器（暂不装入任何药品），检查装置气密性，即：封闭长柄管口，然后轻推（或后拉）注射器活塞一小段距离后松开手，若活塞能自动返回原刻度处，则装置不漏气。

（2）拔掉两个橡皮塞，借助于“削成斜口的饮料吸管”将氧化铜粉末装入长柄中部，利用镊子将2～3粒锌加入V形管，再用5 mL注射器抽取足量的稀硫酸，然后按图连接仪器。

（3）缓缓推动注射器活塞排出适量的稀硫酸，V形管里立刻产生氢气。大约半分钟后，玻璃管内空气即可排完，此时再用酒精灯外焰对着氧化铜粉末加热，很快氧化铜由黑变红，同时长柄的管口附近有明显的冷凝水出现。

6 “白磷在水下燃烧”实验

人民教育出版社2012年出版的义务教育教科书《化学（上册）》第133页，安排了白磷在水中燃烧的实验，旨在通过奇异有趣的“水中生火”现象说明燃烧的条件之一是“可燃物与氧气接触”。但做此实验时，白磷易被氧气吹得到处游动并离开氧气。如果使用长柄V形玻璃管做此实验，则能使白磷在水中持续燃烧，现象明显。

6.1 实验装置

改进后的实验装置见图8（夹持装置略）。

6.2 实验操作

（1）先向长柄V形玻璃管的V形管里倒入80℃的热水，液面以略超过V形管的上管壁为宜；再向热水中放入一粒黄豆粒（或两粒绿豆粒）大小的白磷。

（2）从长柄V形玻璃管的长柄管口，塞入一小团浸有氢氧化钠溶液的棉花，然后按图连好实验装置。

（3）向V形管里缓缓通入氧气，白磷立即在热水中翻滚着燃烧，冒出浓厚的白烟。虽然白磷也会被氧气吹得翻转游动，但是V形管的弯曲结构总能使白磷接触到氧气。因此只要氧气持续通入，白磷就能持续燃烧。

（4）实验结束拆开装置，清洗、整理仪器；如果白磷有残留，可以向实验废液里加入适量的硫酸铜溶液，以除去白磷（有关的化学方程式：11P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4）。

总之，巧用长柄V形玻璃管改进和设计化学实验，不仅节省药品、操作简便，而且现象明显、绿色环保，尤其适合引导学生开展实验探究活动。

参考文献：

[1]马逸群.初中化学2个火柴头实验的组合设计[J].中学化学教学参考，2012，（6）：57～58.

[2]中国疾病预防控制中心，环境与健康相关产品安全研究所等. GB/T18883-2002，室内空气质量标准[S].

[3]刘传友.以简取胜，改进实验[J].教学仪器与实验，2010，（1）：22～23.

[4]杨庆.木炭在氧气中燃烧实验的改进[J].实验教学与仪器，2010，（5）：30.

[5]欧群，李德前.巧用T形三通管探究多种气体的性质[J].化学教育，2011，（8）：53～54.