微型化化学实验探究

2020-04-30高超

神州·中旬刊 2020年4期

高超

微型化学实验的概况

基于资源低消耗、环境低污染的微型化学实验是20世纪80年代初期首先在美国发展起来的一种化学实验方法，迅速引起了很多国家化学界的重视和研究。20世纪90年代初，我国开始系统地研究微型化学实验，二十多年来发展迅猛。微型实验已经成为化学教育界公认的21世纪化学实验教学改革的发展趋势。微型化学实验具有试剂用量比常规实验少很多、污染很小、低碳环保、简单明了、容易操作、快速省时、安全可靠、从生活中容易找到代用品等优点，可以实现每个学生都能动手做实验，学生的参与度更大，兴趣更浓。

中学化学实验微型化的起步

微型化学实验顾名思义是在微型实验仪器中进行的实验。目前，我国已经开发研制出了一些微型化学实验仪器，但多以大学微型化学实验仪器为主。在中学微型化学实验的研究中，要努力实现常规实验微型化的改革，即在教学内容和方法、仪器装备等方面实现整体微型化。在当前实验经费不足的情况下，为了实现中学化学实验整体微型化的过渡，我们还是要积极鼓励采用代用品，利用生活中常见的廢弃品自行设计制作一些小巧实用的微型仪器或装置来进行常规实验的微型化改进。下面加以说明

二氧化碳的制法及其化学性质实验

初中化学制取和收集二氧化碳的装置如图1、图2所示。

利用图1的装置实验时，首次加入稀盐酸的量必须足够多，以使长颈漏斗的下端插入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;这样实验一开始产生大量的二氧化碳，如果来不及收集会造成一定程度的浪费。利用图2的装置实验时，所用盐酸一次性加入，消耗完后，如果要继续制取二氧化碳，就得先把装置拆开，把剩余的试剂倒出，再添加药品继续实验，操作十分不便。在选择设计制取二氧化碳的装置所需的仪器时，除了熟悉的常规实验仪器，也可以利用代用品。我们利用生活中的廉价易得的替代品设计的实验装置不仅可以制取二氧化碳，而且可以同时试验二氧化碳的多方面性质，此方案的设计均使用小型的注射器及点滴管，且发生装置设置成U型管结构极其适用于多个平行班级反复使用节约试剂，实验容易控制，实验现象明显，成功率高，二氧化碳排放量少等优点，有利于对学生进行创新精神和环境保护教育，达到了微型化化学实验预期的效果。

改进后的实验装置图3

实验步骤：

（1）检查装置的气密性

打开点滴管开关，在左端注射器口塞紧一只橡皮塞，将套有去底塑料滴壶下端插入盛有少量水的小烧杯中。推压注射器打入少量空气，导管口有气泡产生，松开手，导管内形成一小段水柱，过一会儿，液面不下降，说明装置不漏气。

（2）在U型管右注射器中加入适量石灰石，再用注射器分别向两个滴壶内注入少量紫色石蕊溶液和澄清石灰水，然后按图2-3组装好仪器。

（3）注射器内吸入稀盐酸，注入U型管内制取二氧化碳，首先在气体的导出管口处放燃着的木条检验二氧化碳，待木条熄灭将导出管口放入氢氧化钠溶液中。

（4）生成的二氧化碳在装置内直接和滴壶内的紫色石蕊溶液、澄清石灰水的反应，要注意观察实验现象，比较反应前后的变化。

设计说明：

（1）两个滴壶两端需要用玻璃导管进行连接，为了方便向滴壶中注入石蕊溶液和澄清石灰水溶液，首先需将滴壶拆下，向两端导管内用注射器注入液体再组装连接，注意装置的气密性，保证良好。

（2）尾气处理装置处设计了一个防倒吸装置。

（3）实验完后，应用注射器向U型管中推入空气排尽装置里的残余气体，将二氧化碳充分吸收。

实验过程中二氧化碳制取的量可以完全根据性质实验的需要来确定，通过推动注射器滴加稀盐酸来确定二氧化碳产生的快慢和多少，因此可以很好地控制实验进程，大大地减少了二氧化碳排放量。