固体和液体反应不需要加热的初中化学实验装置的改进

王乐

摘 要：化学是一门以实验为基础的学科，人教版初中化学教材共涉及到制取氧气、二氧化碳和氢气三个重点实验.教材提供的实验装置难以控制反应随时发生和终止，利用生活中的废弃物（塑料瓶、吸管、纱布以及细线等）制作了具有随时发生和终止反应功能的实验装置.自制的创新实验装置不仅帮助学生攻克学习难点，同时培养学生资源重复利用的意识和创新实验的能力.

关键词：实验改进;固体和液体反应;初中化学

初中化学阶段共有制取氧气（O2）、二氧化碳（CO2）和氢气（H2）三个固体和液体反应不需要加热的实验，其中分解过氧化氢制氧气是初中化学实验室制氧气的三个经典实验之一，是初中学生学习该类实验的启蒙实验，同时也为学生的后期学习奠定基础.该类实验装置有很多，每种装置都有各自的优缺点，笔者通过利用生活中的废弃物（塑料瓶、塑料吸管、纱布以及棉线等）制作了具有随时发生和终止反应功能的实验装置.下面笔者将从教材提供的固体和液体反应不需要加热的反应装置的缺点入手，对创新装置的制作过程、优点等方面进行详细的分析.

一、实验药品及反应原理

1.实验药品

二氧化锰（MnO2）、过氧化氢（H2O2）、稀盐酸（HCl）、大理石（主要成分为CaCO3）、锌粒（Zn）

2.反应原理

二、教材中涉及到的实验装置及其缺点

1.实验仪器

长颈漏斗、锥形瓶、玻璃导管、软胶管、集气瓶、水槽

2.实验装置（如图1所示）

3.教材实验装置的缺点

（1）反应难以控制

一般固体和液体不需要加热的反应会选锥形瓶和长颈漏斗作为发生装置，在实验开始前先加固体药品，后加液体药品.固、液药品接触后反应即开始，直到某种药品被消耗完，反应才停止.部分教师在开展相关实验时，会将长颈漏斗换为分液漏斗，但是分液漏斗只能控制反应速率，不能控制反应随时开始随时终止.

（2）药品不便回收

做相关固体和液体不需要加热的反应时，如果选择粉末状固体药品，将会出现不便回收药品和药品浪费等现象.例如用二氧化锰催化过氧化氢生成氧气的实验中，教材中使用的粉末状二氧化锰，粉末状固体药品和液体药品混合，接触面积大，反应速率快，反应剧烈导致过氧化氢和二氧化锰形成的O2和黑色悬浊液在锥形瓶中剧烈翻滚，不仅影响教师和学生观察实验现象，同时在实验结束后，由于粉末状二氧化锰颗粒非常小，不便于回收，因此会导致浪费药品的现象出现.

鑒于教材中提供的固体和液体反应不需要加热的实验装置有以上缺点，笔者针对相关实验及本校学生学情特点，对固体和液体反应不需要加热的反应装置做出改进.

三、固体和液体反应不需要加热反应装置的改进

1.实验仪器

矿泉水瓶1个、软胶塞（红酒瓶塞）1个、吸管若干、纱布、细绳、塑料盒1个.

2.制作过程

（1）选取1个380mL的矿泉水瓶，去掉瓶盖.

（2）找1个软胶塞，并打2个孔，其孔径分别和吸管直径相同.

（3）剪2块大小相同的纱布（后期可将固体药品均匀的铺放在2块纱布中间），将纱布的四个角和边缘折叠并用细绳缠绕固定，再将细绳固定在一根吸管上.

（4）分别给2支吸管一端用打火机加热，并趁热将2支吸管粘到一起.

（5）找一个圆柱状带盖塑料盒，并将一小部分宽度和吸管直径相同的盒盖剪掉.

（6）将准备好的仪器组装成实验装置.

3.改进装置图（如图2所示）

4.实验步骤

（1）将固体药品固定在纱布上备用，并在塑料瓶中加入适量液体药品.

（2）连接好装置，检查装置气密性（在装置右边的塑料盒中加入适量水，将吸管浸没在水面以下，利用热毛巾给装置左边的塑料瓶加热，若看到右边塑料盒中吸管口处有气泡冒出，且松开手后有一段稳定的水柱，即证明装置气密性良好）.

（3）检查装置气密性后，倒掉装置右边塑料盒中的水，推动固定细绳的吸管，固体药品和液体药品接触反应开始，观察反应现象，并收集气体（收集气体时可根据不同气体的性质选择向上排空气法或向下排空气法）.

（4）反应一会儿后，抽动连接细绳的吸管，固体药品和液体药品脱离，反应即可停止.

5.改进实验装置时的注意事项

（1）在装置改进前，需要教师做大量的前期准备工作，例如：观察、发现并随时收集生活中可用于做改进装置的材料.

（2）改进装置的制作过程中多次用到剪刀（或美工刀）切割塑料瓶、硬质塑料盒，切割难度较大，因此可先盖紧塑料盒瓶盖，利用铁钉在瓶盖上打出小孔，在沿着小孔进行切割.

（3）在利用打火机连接2根吸管，尽可能找人帮忙，避免烫伤手.

6.改进装置的优点

（1）改进实验涉及到的实验仪器均为可回收的塑料制品，培养实验者环保意识，同时避免因不小心打碎玻璃制品的实验仪器割伤实验者.

（2）可在加入实验药品后再检查装置气密性，避免检查装置气密性后因再次打开仪器添加药品导致装置漏气.

（3）可通过推进、抽动固定细绳的吸管达到随时控制反应开始和终止的目的.

（4）固体药品固定在双层纱布中间，实验结束后方便回收药品，帮助实验者养成良好的节约资源的意识.

（5）可根据固体药品的形状调节纱布大小，从而调节固体、液体药品的接触面接，控制反应速率，适应不同实验的要求.化学是一门以实验为基础的学科，实验是学习化学的基础和灵魂，没有实验就没有化学.实验仪器的选择直接决定演示实验的成功与否，从而决定实验教学的安全性、教师的课堂教学质量和学生的学习效果.

教师自制改进实验有利于训练教师的专业素养，有利于促进教学改革，有助于提高课堂教学效率，有助于培养学生的发散思维和实验创新能力.

参考文献：

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[2]郑琳，王小玲，衷明华.实验室中氢气的制取与还原性实验的改进[J].中学化学教学参考，2016（16）：50.

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[4]杨鸾芳.论氢气的实验室制法和性质实验的改进[J].云南师范大学学报，2002（04）：50-52.

[责任编辑：季春阳]