“固液不加热型气体制取与性质探究一体化装置”创新设计

安徽省灵璧县尹集中学(234216) 何福银

安徽省灵璧县灵璧中学(234200) 汤 伟

1 问题提出

在九年级化学教材中，有多处涉及固液不加热型气体制取及性质的实验，但是教材中的实验装置和实验过程存在一些缺点，有些需要实验前制备好多瓶气体备用，还有些实验前制备的气体不充足，而实验过程中需要学生观察实验现象的机会较多，还有些实验不利于培养学生的安全意识和环保意识，对学生的素养渗透存在一定弊端，为此笔者针对该现状，设计了“固液不加热型气体制取及性质实验”装置，克服了以上缺点，且该装置在我省教师自制教具展示中也深受好评。

2 装置特点及用途

装置如图1所示。

(图中加持装置已略去) (辅助仪器)

(1)装置特点：利用本套装置将制取与性质实验同时进行，将实验一体化。并对性质实验进行创新设计，化繁为简，将多个演示实验在同一个装置中完成。

(2)装置用途：本套装置适用于固液不加热型气体的制取和性质实验，如二氧化碳、氢气、双氧水分解制取氧气的制取及其性质探究。

3 装置制备方法

3.1 制作材料

250 mL烧杯1个、漏斗、止水夹3个、带活塞导管、10 mL注射器2支、洗眼器、Y形管、90°导气管2根、直径0.035 m大试管(底部破损)、250 mL集气瓶1个、0.03 m长橡胶管4段、0.1 m橡胶管2段、轻质粘土若干。

3.2 制作方法

(1)整套装置由A、B、C三部分及一套辅助仪器组成。

(2)将洗眼器出水尖嘴截去一部分(便于液体流出)改装成气体发生装置，上端用单孔橡皮塞塞紧并连接注射器，下端出口处接一段橡胶管，橡胶管尾部接漏斗下端，漏斗横放在烧杯上，该部分用于液体药品的添加和排出。

(3)洗眼器上的导管连接活塞b，用于控制反应的发生与停止。再接Y形管，Y形管两个出口一个接止水夹c和1根90°导气管，可随时收集气体，一个端接止水夹d和气体性质实验装置。

(4)气体性质实验装置：将一个直径为3.5 cm，底部破损的大试管放入250 mL集气瓶中，瓶口用轻质粘土封口，大试管口配橡皮塞。

(5)辅助仪器：在10 mL注射器前端接一段0.1 m长橡胶管，用轻质粘土连接密封。

4 具体使用方法

下面我们以二氧化碳的制取及性质探究实验为例说明如何使用该创新设计的装置。

4.1 气密性检查

向C中注入一定量的饱和碳酸氢钠溶液，液面高于瓶内导管下端。夹紧a、c两处止水夹，打开b、d处活塞，推拉注射器，观察到C装置内导管水柱下降或升高，停止推拉后，水柱不下降，则说明装置气密性良好。检查装置气密性之后，取下a处的止水夹。饱和碳酸氢钠溶液不必倒掉，可留作判断气体生成的速率(通过观察导管口气泡)，还可用来除去挥发出来的氯化氢气体。

4.2 制取二氧化碳

打开B装置的橡皮塞，加入石灰石，从漏斗处添加稀盐酸，添加盐酸后a处无需用止水夹夹住，由于下端出口很低，已自然形成液封，同时也有利于控制反应的发生与停止，便于液体排出。C处导管口迅速产生大量气泡，反应一段时间后，打开C装置内大试管上端橡皮塞，进行二氧化碳相关的性质实验。

4.3 二氧化碳的灭火实验

打开C装置内大试管上端的橡皮塞，将一小段蜡烛固定在燃烧匙上，放入大试管内(不要放入太深)，反复几次，仔细观察火焰大小的变化。

现象：稍放入大试管内火焰就会变小，稍拿出后火焰变大。

4.4 二氧化碳溶于水实验

关闭d打开c，将预留的长导气管伸入塑料瓶中，收集满一瓶二氧化碳气体，向瓶中加入约1/3体积水，振荡后，发现塑料瓶变扁。

4.5 二氧化碳与水的反应

打开b、d关闭c，盖上大试管上的橡皮塞，反应一段时间后，将一条紫色石蕊试纸一端用蒸馏水湿润，另一端干燥，然后用镊子夹住，放在试管口，观察到湿润的一端紫色石蕊试纸变红，干燥部分不变色。

4.6 二氧化碳与澄清石灰水的反应

打开b、c关闭d，将产生的二氧化碳气体通入盛有澄清石灰水的小烧杯中，发现澄清石灰水变浑浊。实验结束后关闭b，由于反应仍在进行，B装置内压强增大，剩余液体经漏斗流入A烧杯中，最终反应停止，若需继续制取二氧化碳，只需从漏斗处再次加入稀盐酸即可。

4.7 实验结束处理

由于C装置用轻质粘土封口后，瓶内液体不易倒出，用带橡胶管的10 mL注射器吸取C装置内的饱和碳酸氢钠溶液，C装置下次可继续使用，剩余石灰石直接从洗眼器瓶口倒出。

5 教具的教学意义和价值

该装置可用于固液不加热型气体制取及性质实验，真正做到一物多用。

(1)将原本需要多次实验的教学过程进行串联，达到了组装简便、控制简单的实验效果。

(2)利用本套实验装置无需提前收集多瓶气体，节约课堂教学时间。可一边制取气体一边做性质实验，尤其是在氧气的性质实验中，由于氧气不断通入，各种可燃物燃烧持续的时间较长，实验现象更加明显，提高了课堂教学效果。

(3)C装置内置入合适的溶液，可有效阻断反应产生的气体与性质实验时产生的火源直接接触，增强了实验的安全性，还可起到除杂和吸收反应后有害产物的作用。该装置非常适合在复习课上使用，可大大提高课堂教学效率。