两则高中化学实验一体化设计的改进论文

时间:2018-09-20 化学毕业论文 我要投稿

  本文设计的两个实验将气体的制备、收集、反应和产物的检验集于同一体系,操作简单省时、绿色环保、直观明显、印象深刻。

  一、氢氯爆鸣实验的改进

  氢氯爆鸣实验是高中化学的重要实验,能帮助学生掌握氯气的化学性质,深入理解燃烧概念。但该实验操作繁琐且容易引起氯气泄漏,给师生健康造成危害,很多老师望而却步。

  (1)原实验及存在问题教材是这样操作的:把新收集到的一塑料瓶C12和一塑料瓶h2口对口放置,抽去瓶口间的玻璃片,上下颠倒几次,使H2和Cl2充分混合。取一瓶混合气体,用塑料片盖好,在距瓶约10cm处点燃镁条。该实验将气体制备与混合反应分开,需要提前制取H2和Cl2,繁琐累赘。另外口对口抽去玻璃片后,上下颠倒再盖上塑料片的操作容易造成氯气泄漏,不利于师生健康。

  (2)实验装置图(图1)

实验装置图

  (3)改进后实验操作

  在Y型管一侧加入3-5颗锌粒,在另一侧加人约1/3药勺的高锰酸钾固体,先向盛有锌粒的管口滴入约2mL6mol/L的稀盐酸,约20s后再向盛高锰酸钾的管口滴入约1mL的浓盐酸。待黄绿色气体上升到离Y型管出口2~3cm时,轻轻盖上塑料片,使氢气和氯气在管内充分混合均匀。在离管10~15cm处点燃镁条。当产生的强光照射混合气体时,可以观察到因管内的氢气和氯气迅速化合爆炸而发出尖锐的爆鸣声,并把塑料片高高弹起。实验后加入少量的氢氧化钠溶液吸收有毒气体。

  (4)改进后的优点

  ①两种气体的制备、混合和爆鸣在同一个体系发生,操作简便。

  ②实验成功率高,重现性好。

  ③基本没有氯气泄漏,绿色环保。

  (5)注意事项

  ①几种反应物加人的量要适当,太多容易冲过另一侧管口,太少达不到爆鸣要求。

  ②因为稀盐酸与锌粒反应比较慢,并且产生的氢气可以先将空气赶走,避免不纯氢气爆鸣的干扰,所以加人试剂的顺序不要调换。

  ③点火的时机要把握好,在Y型管两侧有气体冒出并充分混合后再去引爆。

  ④点燃的镁条与混合气体的距离控制在10~15cm为宜。

  二、钠与水反应实验的改进

  目前人教版高中《化学(必修1)》第三章“金属及其化合物”中的“金属钠与水反应”实验[2]只给出结论,没有验证生成的气体,缺乏实验依据。而全日制普通高级中学教科书(必修)化学(第一册)第二章“钠与水的反应”【实验2-3】和【实验24】,实验时要分步进行,操作繁琐,反应产生的氢气量少,燃烧时能见度低。

  笔者依据反复实践,对上述实验装置进行了一体化设计改进。改进后的装置结构简单合理、操作方便安全、演示直观科学。实验过程产生的氢气能持续燃烧5~10s,火焰高度大于20mm,实验效果十分明显。

  (1)实验试剂金属钠、水、酚酞。

  (2)实验仪器

  250mL广口瓶、双孔胶塞、长颈漏斗、大头针、带玻璃珠的胶管、导气尖管。

  (3)实验步骤

  ①组装图2装置,并检查气密性。

钠与水反应实验装置图

  ②取下胶塞,在胶塞的大头针扎上一小块黄豆粒大小巳除去煤油的金属钠,塞紧瓶口。

  ③向长颈漏斗注人滴有2~3滴酚酞试液的水。按住胶管内的玻璃珠,调节水位直至几乎充满广口瓶为止。可看到金属钠熔成一个银白色的小球并在水面上不断游动,溶液呈红色,产生的气体使瓶内气压增大,部分溶液被压上长颈漏斗内,瓶内液面逐渐下降。

  ④按住胶管内的玻璃珠,验纯后点燃气体,可看到氢气燃烧的火焰。

  (4)注意事项

  ①实验前要检査装置气密性,以防氢气泄露。

  ②注人的水量以几乎充满广口瓶为宜,以保证气体纯度,防止爆炸。

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