妙用塑料瓶 改进中学化学实验

江苏省南通市海门区正余初级中学(226153) 陆春华

塑料瓶是日常生活中的常见用品，它具有透明、密封、质软等优点。将塑料瓶应用于中学化学实验改进中，可以将教材中原本枯燥、乏味的实验变得生动、有趣，能更好地帮助学生理解和掌握化学知识，提高学习效果。笔者根据中学化学实验教学的实际情况，例举了塑料瓶在中学化学实验中的改进应用。

1 稀释浓H2SO4实验装置

1.1 实验用品

注射器、胶皮管、玻璃管、塑料瓶、墙纸刀片、pH试纸、小烧杯、培养皿、浓H2SO4、水等。

1.2 实验装置

新设计的实验装置如图1所示。

图1 稀释浓H2SO4实验装置

1.3 实验步骤

(1)取一个剪去底部的塑料瓶，用烧红的墙纸刀片在距瓶底8 cm处沿瓶身四周烫6个小孔。

(2)用一端烧红的玻璃管对准塑料瓶盖中间位置，烫出1个小孔。

(3)将pH试纸从瓶身的小孔处穿入瓶内，将其固定在塑料瓶内壁。

(4)取一长短合适的胶皮管，套在玻璃管的一端，胶皮管的另一端固定在注射器尖嘴部位。

(5)向小烧杯中注入适量的浓H2SO4，并把小烧杯放在培养皿上，用剪去底部的塑料瓶放在小烧杯上面。

(6)用注射器通过胶皮管向浓H2SO4中注入水。

(7)烧杯中产生许多雾气，液滴飞溅，pH试纸上出现很多斑点。

1.4 几点说明

(1)实验现象非常明显，给学生带来很强的视觉冲击力。

(2)玻璃管既可以用来向浓H2SO4中注入水，也可用来搅拌，使浓H2SO4与H2O混合得更加充分，释放出更多的热量，现象越发明显。

(3)材料易得，加工也很方便，具有很好的推广性。

(4)实验结束以后，要及时清洗装置，防止被浓H2SO4腐蚀。

2 自制固、液体反应发生装置

2.1 实验用品

塑料瓶、弹簧夹、乳胶管、玻璃导管、石灰石、稀盐酸等。

2.2 实验装置

新设计的实验装置如图2所示。

图2 自制固、液体反应发生装置

2.3 实验步骤

(1)在2只塑料瓶盖各钻1个小孔，再分别连接1根短玻璃导管，用玻璃胶将其密封。剪去塑料瓶b的中下部，在距离塑料瓶a底部约1 cm处钻1个小孔，将其与1根短玻璃导管连接，也用玻璃胶将其密封。用乳胶管连接去底的塑料瓶b和塑料瓶a，关闭弹簧夹B，给瓶a拧上瓶盖，在玻璃导管上连接乳胶管，并关闭弹簧夹A。

(2)制取气体，拧开a的瓶盖，向a中加入固体，盖上瓶盖，向b中加入液体，打开A和B，液体流入a中，与固体接触，反应发生了。

(3)关闭A，打开B，液体回流到b中，抬高a的高度或降低b的高度，均可使液体迅速回流到b中，反应很快就停止了，若还想让反应再次进行，可以将b瓶抬高或将a瓶降低。

(4)若需要更换液体药品，可以在液体全部流入b时，关闭B，将b中废液倒出，再向b中加液体药品，打开B，让液体药品流入a中，反应又开始了。

2.4 几点说明

(1)本实验装置适用于块状固体和液体反应制取气体，如实验室制取H2和CO2。

(2)塑料瓶是生活中常见的废弃物，利用塑料瓶进行实验，可以很好地把化学与生活紧密的联系在一起。

3 验证CO2与碱溶液反应实验装置

3.1 实验用品

塑料瓶、饱和烧碱溶液、饱和石灰水、水、二氧化碳气体、注射器、稀盐酸等。

3.2 实验装置

新设计的实验装置如图3～5所示。

图3 CO2与碱反应

图4 将稀盐酸注入反应后的A、B两瓶

图5 变瘪的A、B两瓶又重新鼓起来

3.3 实验步骤

(1)取A、B、C 3只大小、形状一样的塑料瓶，并分别收集满CO2气体，再分别向其中注入等体积的饱和NaOH溶液、饱和Ca(OH)2溶液和水，并将3只塑料瓶振荡相同的次数，发现A瓶变瘪程度最明显，B瓶略有变瘪，C瓶几乎无明显现象，实验现象如图3所示。由此可知，CO2能与NaOH、Ca(OH)2溶液发生反应，且与NaOH反应程度更为明显。此外，还可由Ca(OH)2溶液与CO2作用有白色沉淀生成、NaOH与CO2反应使瓶子变瘪程度更大等现象分析可知，检验CO2用Ca(OH)2溶液，吸收CO2用NaOH溶液。

(2)再分别用2支一样规格的注射器分别吸取等量的稀盐酸，再分别向上述反应后的A、B 2瓶注入等体积、等浓度的稀盐酸，发现瓶内都有气泡出现，变瘪的A、B 2瓶口又重新鼓起来，如图4、5所示，则说明CO2与碱溶液的确发生了反应。

3.4 几点说明

(1)根据塑料瓶变瘪的程度来设计对比实验，借助产生的可视化现象，化“隐性”为“显性”，说明CO2与碱溶液发生了反应。

(2)由于溶液中均含有H2O，且CO2能溶于水，用此设计实验时，巧妙地避免了由于水的存在而造成的对实验的干扰，并排除了这一可能。

4 气体溶解度受外界因素影响实验装置

4.1 实验用品

塑料瓶、冷水、白醋、纯碱、大碗、沸水等。

4.2 实验装置

新设计的实验装置如图6所示。

4.3 实验步骤

(1)向一塑料瓶中注入约300 mL冷水，再注入50 mL白醋，振荡、使其混合均匀，再向塑料瓶中加入2 g纯碱，发现塑料瓶中立刻出现大量气体(Na2CO3+2CH3COOH=H2O+2CH3COONa+CO2↑),实验现象如图6(a)所示。

(a)

(2)用拇指堵住塑料瓶口，如图6(b)所示，瓶中压强变大，此时瓶中仍在产生气泡。待反应结束时，移开拇指，发现塑料瓶中又开始出现大量气泡(CO2气体)。这是因为移开拇指后，瓶中压强变小，原先溶解在水中的CO2气体不断逸出，则说明温度不变时，压强变小，气体溶解度下降。

(3)待步骤(2)结束，水中不再有CO2气体逸出时，将塑料瓶放入一盛有2/3容积沸水的大碗中，如图6(c)所示。此时，塑料瓶内温度升高，瓶内就有大量气泡产生，则说明当压强不变时，温度升高，气体溶解度下降。

4.4 几点说明

(1)材料易得，所选塑料瓶、白醋、大碗均是日常生活用品。

(2)操作简便，适合学生分组实验，提高了学生的动手操作能力，培养了学生学习化学的兴趣。

5 钠和水反应实验装置

5.1 实验用品

塑料瓶、剪刀、乳胶管、水槽、坩埚钳玻璃管、弹簧夹、注射针(截去尖端部位)、铁架台、钠等。

5.2 实验装置

新设计的实验装置如图7所示。

图7 钠和水反应实验装置

5.3 实验步骤

(1)取1个大小合适的塑料瓶、剪去瓶底，在塑料瓶盖上打1小孔，插入玻璃管后密封，再连接夹有弹簧夹的乳胶管和注射针。

(2)将塑料瓶固定在铁架台上，使塑料瓶底浸入水中2 cm(玻璃管下端套一合适的塑料管，当弹簧夹关闭时，即使装置浸入水中，水也不会倒流入玻璃管，当打开弹簧夹时，H2能顺利排出)。

(3)关闭弹簧夹，将塑料瓶倾斜浸没在水中，将瓶中空气排尽。如图7所示，将塑料瓶固定在铁架台上。

(4)用坩埚钳将一小块钠迅速放在塑料瓶口的下方，钠和水反应，迅速脱离坩埚钳，钠开始熔化，并悬浮于塑料瓶内的水面上。

(5)待完全反应后，将塑料瓶尽可能下移至水面下方固定，再把弹簧夹打开，将气体点燃，气体燃烧产生淡蓝色火焰，则说明生成了H2。

5.4 几点说明

(1)由于钠熔化时会有少许钠粘在塑料瓶内壁，极易造成塑料瓶壁破裂，因此本实验最好选用瓶壁较厚的塑料瓶。

(2)为防止熔化的钠导致塑料瓶破裂，可在塑料瓶内壁涂一层植物油。

(3)钠的用量不宜过多，过多可能会引起爆炸。实验中钠的质量最好不要超过0.2 g。

6 分子运动实验装置

6.1 实验用品

塑料矿泉水瓶、塑料吸管、注射器、烧杯、棉签、酚酞溶液、浓氨水等。

6.2 实验装置

新设计的实验装置如图8所示。

图8 分子运动实验装置

6.3 实验步骤

(1)在吸管上交叉插5根棉签，在棉签上各滴加2滴酚酞溶液。将吸管放入广口塑料瓶中，拧紧瓶盖。

(2)用注射器抽取2 mL浓NH3·H2O，并从塑料瓶底将其注入，不一会儿，棉签由下往上依次变红。

(3)若将塑料瓶底置于热水中进行实验，棉签变色更快(也可另取一套相同的实验装置放在冷水中进行实验，两组实验同时进行，更具说服力)。

(4)实验结束后，清洗实验装置，以便下次再用。

6.4 几点说明

(1)实验现象十分明显，证明分子在不断运动的同时，还可以证明温度越高，分子运动速率越快。

(2)材料易得，成本低，在不影响实验效果的前提下还能更好的培养学生动手操作能力。

7 铜和稀硝酸反应实验装置

7.1 实验用品

塑料瓶、橡皮塞、铜丝、稀HNO3等。

7.2 实验装置

新设计的实验装置如图9、10所示。

图9 将铜丝插入橡皮塞中部

7.3 实验步骤

(1)取1个容积为200 mL的塑料瓶，找1个与塑料瓶口匹配的橡皮塞，取1根长短合适的铜丝，将其一端拧成螺旋状，另一端插入橡皮塞口径较小一侧的中部，如图9所示。

(2)向塑料瓶中加入约半瓶稀HNO3，用手慢慢挤压塑料瓶(一定要慢，防止稀HNO3溢出)外壁，使稀HNO3液面缓慢上升至离瓶口1 cm处。

(3)用插有铜丝的橡皮塞迅速塞紧瓶口，铜丝与稀HNO3在塑料瓶内发生反应，发现瓶内有无色气体产生，溶液由无色慢慢变为绿色，变瘪的塑料瓶又重新鼓起，瓶内液面逐渐下降，铜丝与稀HNO3分离，反应停止。

(4)再将塑料瓶放倒，铜丝与稀HNO3又重新反应，瓶内液体颜色越来越深，且仍有无色气体生成，塑料瓶体积慢慢变大，如图10所示。

图10 铜丝与稀HNO3反应

(5)再把塑料瓶倒放过来，使瓶口向上，缓缓松开橡皮塞，使少许NO逸出，迅速将橡皮塞塞紧，发现瓶内有红棕色气体出现。

7.4 几点说明

(1)本实验装置简易，操作简便。塑料瓶是日常生活用品，适合实验器材缺乏的学校开展实验教学时使用，也适用于学生家庭实验。

(2)塑料瓶可变性强，可以很好地将瓶中空气排尽，防止NO被氧化，更能清晰地看到NO是一种无色气体。

(3)本实验装置的密封性好，生成的NO几乎没有逸出，避免了环境污染。

(4)本实验装置可以重复多次使用，具有很好的推广性。

(5)实验结束后，切不可将稀HNO3久置于塑料瓶中，否则塑料瓶会被腐蚀，影响下次实验。

8 结语

改进化学实验，可以提高学生的学习兴趣，激发学生学习化学的潜能。选用塑料瓶来改进中学化学实验变废为宝，材料易得，操作简便，装置经过清洗后可多次使用。