利用“废弃塑料瓶”的化学实验教具制作初探

刘德兵

摘要：常温下在固液反应的过程有效控制固液的接触，改变用量，达到控制反应目的，同时对反应结束时固液分离回收大大减少了回收的难度，使回收利用简便易行，提高药品的多次利用价值，减少对环境的污染。通过利用塑料瓶制作的教具很好实现了这些功能，真正达到了“变废为宝”。

关键词：发生装置；操作原理；塑料瓶；教具制作

文章编号：1008-0546（2017）02-0088-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.029

初次作為化学实验员，发现学生实验过程中的仪器损坏尤其是玻璃质地， 在损坏的同时还有安全事故。其实我们的基础实验中许多容器可在塑料瓶中来进行，特别是常温进行的反应。如在组装实验室制取二氧化碳的发生装置时， 长颈漏斗插入双孔橡皮塞时，容易被折断，有时玻璃仪器掉地上，自然就碎了。另外在教学实验中经常产生大量的固液混合，如：双氧水制氧气实验中分解后的混合液（二氧化锰固体回收），空气中氧气测定后混合液（红磷固体固收），大理石制取二氧化碳后酸性废液（固液分离）等，直接倾倒定会污染水，腐蚀下水管道，造成不必要的浪费，如何做到快速方便大量回收，不费时费力，通过思考实践利用过滤原理设计简易的固液分离回收装置，可以实现对化学药品的有效回收和多次利用，也减少环境污染。前面改进装置的主角都是大家熟悉的塑料瓶，塑料瓶是我们生活最常见的废弃品，市场上各种饮料瓶稍加改装就可以用到化学实验中，下面就把用塑料瓶制成的两件教具及制作方法和大家分享。

一、二氧化碳（氢气）发生装置的教具制作

1. 教具简介

二氧化碳的实验室制取是初中化学八个基础实验之一，无论是在课堂演示，还是学生分组实验，都要产生大量的废物固体和液体，同时使用的长颈漏斗在组装插入橡皮塞时颈部常会折断， 使用双孔橡皮塞， 有时分组实验还要多打几十个孔，加之橡皮塞老化，每年要做新的，最大的后果是每次实验后的固液混合物，不便于快速分离，分开回收，倾倒、清洗容器时常有水花或酸液溅出存在安全隐患， 有时造成下水管道堵塞，而改进后的装置大大优化以上的缺点。

2. 主要材料

透明塑料瓶 （常用农夫山泉）、烧杯（500mL）、铁架台（铁夹）、橡皮塞（8号）、直角导管、带活塞的导气管、镊子等。

3. 操作原理

利用手动调节铁夹高度和开关活塞改变气压大小原理来实现固液分离，从而达到控制反应、节约药品目的。

4. 装置制作

选用550mL农夫山泉瓶，在瓶底打若干细小的孔，瓶口塞上带有导管的单孔橡皮塞，制作图片如下：

5. 操作说明

（1）气密性检查：连接好仪器取两只烧杯，加入约200mL水，同时把瓶子和导管插入水中，导管口有气泡冒出，或等到瓶内和烧杯内水面相平时，轻轻提起瓶子不要离开水面，发现导管内出现倒吸现象，形成稳定水柱说明气密性良好。

（2） 加入固体量高度达2cm左右，盐酸的量约200mL，一次不宜过多，可以根据需要再添加盐酸或提高浓度。

（3）产生气体通入液体中时要调整深度，防止气体排不出。

（4）利用排水法收集气体要注意调整好出气口的高度，否则气体不会从瓶子底部逸出，收集不到。

（5）进行蜡烛熄灭实验时，先取下单孔橡皮塞，改用无孔橡皮塞，反应结束时调整铁夹高度，离烧杯口约1cm，让残留液滴下，过一会儿点燃蜡烛后立即放入烧杯中，迅速放到瓶子下面调整高度，进入烧杯约1cm，取下橡皮塞，观察现象。

（6）实验结束清洗固体时，让水龙头伸入瓶中，振荡，液体由底部多孔流出，这样不易溅出。

（7）产生的废液直接倒入简易的过滤装置，过一段时间，就能得到澄清的液体装瓶贴签以备后用。

6. 教具的改进点说明

（1）反应容器改用塑料瓶，原料来源易得，底孔制作简单；塑料具有耐酸性，可以重复多年使用，不易损坏；改进后检查气密性操作变简单；实验过程中，可以及时分离固体和液体，随时添加固体和液体和控制反应的开始和停止；实验结束清洗固体时不易外流，避免腐蚀桌面和皮肤，更安全，不易造成下水管道堵塞。

（2）由双孔橡皮塞改为单孔橡皮塞，组装简单，更换方便。

（3）改用实心橡皮塞，可用于蜡烛熄灭实验，验证常温下二氧化碳密度比空气大，不支持燃烧，本身也不能燃烧的性质。

（4）直角活塞导管很容易损坏，注意轻拿平放。

（5）适用一些无毒无害气体的制取。

二、固液简易分离的教具制作

1. 教具简介

实验室常温下制取氧气和二氧化碳气体，无论是在课堂演示，还是学生分组实验，都要产生大量的废物固体和液体混合物。在以往倾倒液体，清洗容器是常有水花或酸液溅出存在安全隐患，有时造成下水管道堵塞，而改进后的装置在无人状态也可顺利进行。

2. 主要材料

透明塑料瓶（瓶口较大的）、烧杯（500mL）、铁架台（铁圈两个）、滤纸等。

3. 操作原理

利用重力原理进行自然沉降，加之滤纸实现固液之间及时分离，节约时间，便于分开，大量回收 。

4. 装置制作

选用口较大塑料瓶，在瓶塞上打若干（直径4mm）的孔，并把瓶塞内侧底部铲平，把瓶塞倒扣在滤纸上用力压后沿印痕剪取瓶塞大小的滤纸2到3张铺平在瓶塞内，旋紧瓶塞，倒置在铁圈上（上大下小），下方放一大烧杯，装置如下：

5. 操作说明

过滤器制作：选用口径较大的塑料瓶，瓶塞内侧底部必须铲平，否则滤纸易损坏，两到三层滤纸最适合，瓶底完全去掉，过滤时液体可以一次性大量进行且无人看守。相比传统过滤控制要点较多，操作技能要求高，滤纸易损坏，液体易侧漏，其效益优越得多。

6. 教具的改进点说明

（1）过滤器改用塑料瓶，原料来源方便，底孔制作简单，可以重复使用，不易损坏，实验过程中，可以随时添加废液，及时分离固体和液体，可以一次大量进行，不怕侧漏（瓶塞有螺纹旋紧即可），直接倾倒不必引流，操作要求低，实验者完全放手做其他事情。

（2）此裝置可适用于实验员在学生实验后的废液的回收。

（3）为化学实验中一些药品的多次利用提供了机会，节约药品，减少污染。

三、探究实验“分子运动现象”教具创新

针对人教版九年级化学第三单元教材中分子运动现象实验的不足之处，分别从仪器改进，药品添加方法、实验过程等方面进行了改进，改进后的实验具有操作简单、现象明显，用药量少、能自由移动、用时少、安全等特点，便于学生分组实验。此装置不但证明分子在不断运动，而且还证明了温度影响分子运动的速率。

1.主要材料

可乐瓶（1L）一个（不要标签）、矿泉水瓶（550mL）两个（不要标签）、注射器（5mL）三个、烧杯（200mL）两个、滤纸、浓氨水、酚酞试液、热水。

2.主要原理

用封闭的可乐瓶替代半封闭的大烧杯，用喷有酚酞的白色滤纸花替代盛装酚酞的小烧杯，用吸取浓氨水的注射器替代敞口的小烧杯。

3.操作说明

为了让演示实验更生动有趣，可将滤纸折成漂亮的花朵状，用细线系住从可乐瓶口放入瓶内中下部，盖上瓶盖即可。学生分组使用的瓶子选用矿泉水瓶。实验用的滤纸可让学生折成自己喜欢的形状，用长细线系好，从瓶口伸入，并用瓶盖将其固定在瓶身的中上部。

一是教师的演示实验用可乐瓶（大一点现象明显），二是学生在教师引导下的自主创新实验，用矿泉水瓶。具体操作过程如下：

①将喷有酚酞试液的滤纸花用细线系住固定在可乐瓶的中下部（图1）。

②在瓶身底部用注射器注入微量浓氨水（图2）。

③把滤纸折成自己喜欢的形状，喷上酚酞，用细线系好固定在塑料瓶内的中上部。

④将两个瓶子一个放入冷水，另一个放入近沸腾的热水中（图3），再由两个同学分别用注射器同时注入一滴浓氨水（图4），观察滤纸花变红的速度，以此得出温度越高分子运动速度越快的结论。

4.教具改进点的几点说明：

①突出知识重点，激发学生学习兴趣，使实验更加趣味化，引发探究欲望。

②关注实验的安全性，努力做到环保化，减小课堂实验对教师和学生的危害。

③实验用品生活化，使学生更深入地理解化学与生活的密切关系。

④可以让实验成果在班级里流动起来，还可以保留一段时间，可作为下一节课复习巩固的起点。

化学实验是化学课堂的主角，是吸引学生眼球的重要法宝，是激发学生学习兴趣的重要方法，塑料制品的加入更可以激发学生自制一些简单的装置，进行家庭实验，丰富实验途径，拓展实验课堂，从而实现化学课堂内外的有效结合，提高实验技能，激发科学探究的兴趣，鼓励学生利用生活中废弃物进行化学实验，增长化学知识，提高生活乐趣。

参考文献

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[2] 张花，任剑辉.探究分子运动实验的改进[J].化学教育，2013，34（12）：79-80

[3] 潘国荣，白显圣.微粒运动实验创新设计与改进[J].化学教育，2015，36（05）：74-75