巧用塑料袋做實(shí)驗(yàn)
本人在教學(xué)人教社高中化學(xué)教材第二冊(cè)(試驗(yàn)修訂本必修加選修)《氮族元素》第三節(jié)《硝酸》一節(jié)時(shí),驚嘆[實(shí)驗(yàn)1-7]銅片與濃硝酸、稀硝酸的這一實(shí)驗(yàn)中的塑料袋巧妙地應(yīng)用及其在實(shí)驗(yàn)中的作用。是啊,只要能稍稍留心一下,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些便宜、不起眼,又輕又小的物品,如塑料袋、一次性塑料杯、氣球等,如果使用在中學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,其作用和價(jià)值就變得很大,并且在應(yīng)用中收到意想不到的教學(xué)效果,也可以使一些實(shí)驗(yàn)條件不足的學(xué)校能開出開好實(shí)驗(yàn)更好地為化學(xué)教學(xué)服務(wù)。下面是我與同事曾在教學(xué)研究與實(shí)踐過程中對(duì)塑料袋在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的使用的一些嘗試和認(rèn)識(shí)。
一、做儲(chǔ)氣裝置
在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常要進(jìn)行氣體的制取和收集,在實(shí)驗(yàn)中我們可以用氣密性好的塑料袋,最好用輸過液的塑料袋來代替玻璃集氣瓶來收集氣體(如圖1)。因?yàn)樗瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,透明,強(qiáng)度高,韌性好,氣密性強(qiáng),儲(chǔ)氣、排氣非常方便且容易變成真空狀態(tài)收集到較純的氣體。另外用塑料袋儲(chǔ)氣比儲(chǔ)氣瓶?jī)?chǔ)氣有很多優(yōu)點(diǎn)。
二、做反應(yīng)器
1.主要是用于一些在常溫下、點(diǎn)燃或光照條件下氣體之間的反應(yīng)。如在學(xué)習(xí)氯氣的性質(zhì)時(shí),教師經(jīng)常會(huì)給學(xué)生做氫氯點(diǎn)燃爆炸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。用試管或集氣瓶進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)教師總感到操作不方便也不是十分的安全。若取一氣密性好的小塑料袋(如圖2),先通入1/2體積的氫氣,再通入約1/2體積的氯氣,使氫氣和氯氣的體積比大約為1∶1,封好(系緊或夾緊)袋口,然后點(diǎn)燃鎂條光照或用明火直接點(diǎn)燃塑料袋即可。此操作方法同樣適用于氫氧爆炸實(shí)驗(yàn)。
又如學(xué)習(xí)二氧化硫的性質(zhì)時(shí),可補(bǔ)充硫化氫氣體與二氧化硫氣體反應(yīng)這一實(shí)驗(yàn)(如圖3)。此實(shí)驗(yàn)對(duì)塑料袋的要求、除密封好性外,要干燥、潔凈、透明。
2.也可用于有液體參加且不需要加熱的化學(xué)反應(yīng)。塑料袋主要起試管作用。以透明的細(xì)長(zhǎng)小塑料袋為好。能做的實(shí)驗(yàn)較多且無色透明的塑料袋能清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。這對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件差的學(xué)校有很現(xiàn)實(shí)意義。
在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中,有毒害的氣體或揮發(fā)性液體不下20種,常用的也有近10種,它們對(duì)人體的危害較大,必須想辦法加強(qiáng)防護(hù)。以下是帶有塑料袋的三種典型的防污染裝置(見圖4至圖8):
三、用于防污染裝置
裝置1 較高純度有害氣體的防污染收集裝置(如圖4)
操作步驟:裝置安好初期,塑料袋是癟的,當(dāng)氣體發(fā)生時(shí),打開A彈簧夾,關(guān)閉B彈簧夾,使開始不純的氣體通入到塑料袋。當(dāng)氣體純度符合實(shí)驗(yàn)要求時(shí),關(guān)閉A夾同時(shí)打開B夾,至氣體收集完畢,再打開A夾關(guān)閉B夾。若需要再收集,則上述操作重復(fù)一次,若改用三通開關(guān)代替“Y”型管操作會(huì)更方便。例如,做化學(xué)平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)NO2的收集(如圖5)。
裝置2 有害氣體做噴泉實(shí)驗(yàn)的防污染裝置(如圖6)
操作步驟:首先打開A夾和B夾,氣體產(chǎn)生后,通入燒瓶再進(jìn)入塑料袋。當(dāng)通入到燒瓶?jī)?nèi)的氣體純凈后,同時(shí)關(guān)閉A夾和B夾,然后將A夾所夾膠管的C端拆下,放進(jìn)盛水的大燒杯中,以下操作略。當(dāng)收集的氣體比空氣輕時(shí)裝置如圖6所示,當(dāng)收集的氣體比空氣重時(shí)燒瓶底朝下。例如,做NH3噴泉實(shí)驗(yàn)(如圖7)。
裝置3 有害氣體化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的防污染裝置
例如,一氧化碳還原氧化銅(或還原氧化鐵Fe2O3)的實(shí)驗(yàn)(如圖8)。與課本上不同之處是將含有毒性CO的尾氣收集在塑料袋里,然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的后處理。
從以上一系列裝置可以看出,主要是將以往排空的有害氣體設(shè)法收集在塑料袋內(nèi),然后根據(jù)氣體性質(zhì)去處理,起到了通風(fēng)櫥的作用。
總之,只要教學(xué)過程中我們教師能做一個(gè)有心人,充分利用身邊現(xiàn)有的原料、現(xiàn)有的素材,善于觀察、善于研究、善于操作,善于創(chuàng)新,這樣就能學(xué)生真正地體會(huì)到化學(xué)的樂趣,化學(xué)就在我的身邊。同時(shí)在課堂內(nèi)學(xué)好化學(xué)知識(shí)的同時(shí),在課堂外使得學(xué)生能有更多機(jī)會(huì)去實(shí)踐動(dòng)手操作能力,也讓學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)探究,研究性課題的更好實(shí)施提供了保障。
塑料袋的加工
塑料袋常常不理想或有破洞需要加工。下面介紹一種塑料袋的制作方法。
在最底層墊密銅網(wǎng)或鐵板銼,網(wǎng)上放準(zhǔn)備加工的塑料,塑料上面放一層玻璃紙,然后用小功率(25-75W)電烙鐵熨燙。若開始掌握不好,可先練習(xí)幾次,找出規(guī)律后再加工。
氣球在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
(一)改進(jìn)集氣、洗氣裝置
一、在有關(guān)氣體實(shí)驗(yàn)中的妙用
1.裝置如圖1―4所示
接入氣球后改進(jìn)的集氣、洗氣裝置,具有下列優(yōu)點(diǎn):
①可形成容積可變性密閉系統(tǒng)。具有一定的緩沖功能。
②作尾氣處理裝置。用氣球收集多余的氣體,避免刺激性、有毒氣體的逸漏。例如,制備Cl2時(shí),用圖2裝置收集多余Cl2,可大大降低實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的Cl2濃度,給學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,減弱有毒氣體對(duì)人體的危害。
③用氣球收集多余的氣體,變廢為寶。例如,制備HCl氣體時(shí),用氣球收集余氣,懸掛于室內(nèi),可備后用。既可美化實(shí)驗(yàn)室,減少有毒氣體對(duì)環(huán)境的污染,又可取之即用、節(jié)省藥品。
(二)氣體爆鳴實(shí)驗(yàn)中的妙用
將集滿H2的氣球,或懸于鐵架臺(tái)上,或握于手上,或置于桌上。讓燃著的火柴靠近氣球,氣球立即發(fā)生粉碎性爆炸。同樣,氣球可用于CO、CH4等組成的爆鳴氣的爆鳴實(shí)驗(yàn),操作簡(jiǎn)便、安全。
(三)在氣體溶解性演示實(shí)驗(yàn)中的妙用
1.裝置如圖5所示
2.操作和現(xiàn)象
向裝有10mL紅色品紅溶液的試管中,通入SO2,直到溶液褪色、達(dá)到飽和為止。然后,在試管口套上一只小氣球,用線扎緊。用酒精燈加熱試管底部,溶液又漸漸變紅,同時(shí)氣球膨脹起來。撤去酒精燈,試試管冷卻后,雙手?jǐn)D壓氣球,溶液顏色又漸漸退去。如此反復(fù),用以向?qū)W生揭示溫度、壓力對(duì)氣體溶解度的影響規(guī)律。
此外,用氣球還可演示氣體密度的大小。例如,將H2、CO、O2分別充入三只氣球內(nèi),扎好口后,讓它們?cè)诳罩凶杂缮怠8鶕?jù)氣球的沉浮,可說明H2、CO、O2的密度的相對(duì)大小。
根據(jù)電子云的形狀,晶體中原子(離子)的排特征,選用顏色、數(shù)量適當(dāng)?shù)臍馇颉3錃夂,按需要連接、堆積,或用棉線對(duì)氣球作變形處理,可制作出s、p、dxy、dxz、dyz、dz2、dx2-y2等電子云、sp3、sp2、sp等雜化軌道模型,金屬晶體的各種堆積模型。模型輕巧,體積較大,立體感強(qiáng),形象逼真。
裝置如圖6和7所示
三、在溶解熱演示實(shí)驗(yàn)中的妙用
裝置6中,隨著濃H2SO4的滴入和水合物的形成,放出大量的熱,試管內(nèi)氣體迅速膨脹,氣球呈舒張狀態(tài),如圖所示。
裝置7中,先從左邊彎管吹氣,使氣球膨脹,然后擰緊夾子K,再往小試管內(nèi)的水中加入NH4NO3晶體。隨著NH4NO3晶體的溶解和吸熱,試管內(nèi)的氣體體積縮小,壓強(qiáng)降低,氣球隨之縮小。
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