注射器在微型化学实验改进中的妙用*

2013-09-06李耀军

化学教与学 2013年2期

李耀军

（清水县一中甘肃清水 741400）

《普通高中化学课程标准（实验）》中指出：“鼓励学生和教师充分利用生活中的常见用品和废弃物，设计富有特色的实验和实践活动。［1］”而微型化学实验更有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识和创新思维能力。以上这些要求也正是我们课题组开展微型化学实验研究的主导思想。下面几例就是我们课题组通过长期的实验和研究，利用医用注射器等废弃物改进的课本实验微型化的装置。通过学生在实验室的操作和实践，取得了良好的效果。现予以说明。

一、实验改进装置与说明

实验装置图

实验实物图

装置主要由30mL注射器（2支）、50mL注射器（1支）、医用输液管一根（分3段）、医用输液三通管（1个）、医用输液控制阀（3个）组成。本装置是课题组成员经过多年教学实践设计而制作的，体现出微型、简便、高效、绿色的科学环保低碳理念，解决了个别课本演示实验在实验过程中的环境污染、现象不太明显以及药品用量大的问题。

二、应用举例

1．气体与气体反应的实验改进

［实验 1］H2S与 SO2反应的实验改进［2］

（1）按实验装置图连接好仪器，检查装置的气密性；

（2）用 50mL注射器丙吸取约 30mL1∶1的 H2SO4，排出空气后用封口塞封住注射口；

（3）取两支30mL注射器，分别拔出活塞，平放注射器，用药匙或纸槽分别将大约1g Na2SO3固体和1g FeS固体送入注射器的底部。将活塞插上，并慢慢推动活塞，排出注射器内的空气（注意要慢慢轻推，以防将试剂冲出）；

（4）将注射器丙按装置图连接好，打开A、B、C三个控制阀，轻推注射器丙的活塞，待排尽装置内的空气后，连接到注射器甲和乙；

排尽装置内的空气实验操作

（5）打开A、C控制阀，将稀H2SO4压入装有FeS固体的注射器中，反应一段时间后，再关闭A控制阀同时打开B控制阀，将稀硫酸压入装有Na2SO3固体的注射器中，再关闭B控制阀。控制反应产生的气体体积比约为2∶1（注意产生SO2气体的体积与Na2SO3固体的变质程度有关）；

混合气体实验操作

（6）打开A控制阀，将甲注射器内反应后的液体吸入丙注射器中后关闭A控制阀；再打开B控制阀，将乙注射器内反应后的液体吸入丙注射器中后关闭B控制阀。（这步操作的关键是甲和乙两支注射器要直立）；

（7）关闭C控制阀，同时打开A、B控制阀，将H2S气体压入SO2气体中，这时可以看到注射器内管壁上有水珠和黄色固体生成（压强越大，反应效果越明显，为了使实验效果明显操作时可同时按压甲、乙两支注射器的活塞）；

反应后实验结果

（8）把反应后的剩余气体慢慢压入NaOH溶液中，待反应完全后，把反应后的溶液倒入废液缸中。

2．液体与液体反应的实验改进

［实验 2］Fe（OH）2的制备实验改进［3］

（1）按实验装置图连接好仪器，检查装置的气密性；

（2）向一支30mL注射器甲中加入一些用砂纸打磨过的小铁钉或铁丝并吸入少量水（为了排尽空气而吸水），在医用输液管及50mL注射器中吸入经过煮沸的稀H2SO4（确保排尽空气）。另一支30mL注射器乙中吸入过量的新制NaOH溶液（经过煮沸），重新连接好装置；

（3）打开A、C控制阀，关闭B控制阀，将稀H2SO4压入装有小铁钉或铁丝的注射器甲中，关闭C控制阀。这时观察到注射器甲中有气泡产生，待其反应完毕后，再次打开A、C控制阀，将气体压入50mL注射器丙中；

（4）关闭C控制阀，打开A、B控制阀，将新制的NaOH溶液压入反应后的溶液中，这时就可以看到有白色絮状沉淀Fe（OH）2生成。

3．液体与固体反应的实验改进

［实验 3］同浓度的 HCl与 Na2CO3、NaHCO3反应速率大小比较的实验改进［4］

（1）按实验装置图连接好仪器，检查装置的气密性；

（2）分别向两支30mL的注射器甲和乙中加入大约各0．3g的Na2CO3和NaHCO3粉末，在50mL的注射器中吸入大约10mL的稀HCl（注意排尽输液管中的空气），重新连接好装置；

（3）打开 A、B、C 三个控制阀，将稀 HCl压入两支30mL的注射器中，关闭C控制阀。这时就可以看到，NaHCO3与稀HCl的反应要比Na2CO3与稀HCl的反应剧烈得多，注射器的活塞移动的也快（如下图）。从而证明同浓度的HCl与NaHCO3反应时要比与Na2CO3反应时速率要快的多，而且剧烈。该实验还可以从另外一个角度证明产生CO2气体的量与固体质量之间的关系。