巧用具支试管改进化学实验实现实验绿色化

■王如芹

巧用具支试管改进化学实验实现实验绿色化

■王如芹

根据实验教学改进经验，结合具体演示实验事例，就改进化学演示实验，加强环境保护意识教育，实现化学实验绿色化，培养学生的创新能力和动手能力进行初步探讨。

具支试管；化学实验绿色化；环境保护

化学教师应更好地培养学生的创新能力，挖掘化学仪器的应用潜能，防止化学实验对环境的污染，树立绿色化学的思想观念，增强学生的环保意识。笔者发现，积极引导学生巧用具支试管探索改进有关实验，推广微型化学实验，加强尾气处理，既能达到预期的实验教学目的，又实现化学实验绿色化。

氯气的实验室制法及性质系列实验的改进

山东省科技出版社出版的《化学》教材关于氯气的实验室制法，笔者发现操作起来不方便，根据实验设计的原则进行改进。

反应原理

原来用浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下制取氯气，现在为避免加热操作的麻烦，采用高锰酸钾和浓盐酸常温下反应产生氯气：

2KMnO4+8HCl（浓）==2MnO2+2KCl+4H2O+3Cl2↑

实验装置的改进

1）把分液漏斗改为带有单孔塞的长胶头滴管，把圆底烧瓶改为具支试管。实验时，根据反应情况，用手挤压胶头，浓盐酸即可滴加，能很好地控制浓盐酸的用量，进而方便地控制该反应的速率。实践证明，吸管内吸入约6毫升的浓盐酸，就能完全做完本节所有有关氯气的性质演示实验。

2）将圆底烧瓶改用具支试管，免去打双孔塞的麻烦，把少量的高锰酸钾放在具支试管里即可。

3）尾气处理装置的改进。把原来将氢氧化钠溶液放在小烧杯里吸收多余的氯气，改为事先用浓氢氧化钠溶液浸泡的棉球堵住导气管，使多余的氯气被棉球内的氢氧化钠吸收掉（2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O）。

实验步骤

先将仪器连接好，检验装置的气密性；然后把少量的高锰酸钾放入具支试管里，将3～5毫升的浓盐酸吸入胶头滴管里，小心插入塞子里，然后塞进具支试管里，固定在铁架台上。用手挤压胶头，浓盐酸便可滴下与高锰酸钾接触并立刻发生反应（注意：为防止反应速率过快，可轻轻挤压胶头，使浓盐酸慢慢滴下）。用向上排空气法收集氯气，也可组合进行氯气的化学性质的一系列演示实验，如氯气与铜反应、氯气和氢气反应等。实验完毕，把事先用氢氧化钠溶液浸泡的棉球塞住导气管，防止氯气对环境的污染。

乙炔的实验室制法改进

实验装置的改进

1）把分液漏斗改为带有单孔的胶头滴管，把圆底烧瓶改为具支试管。实验时，根据反应情况，用手挤压胶头，饱和的食盐水即可滴加，能很好地控制饱和食盐水的用量，进而方便地控制该反应的速率。实践证明，吸管内吸入约6毫升的饱和食盐水，就能完全做完本节所有有关乙炔的性质演示实验。

2）将圆底烧瓶改用具支试管，免去打双孔塞的麻烦，把少量的电石放在具支试管里即可。

3）添加尾气处理装置。由电石产生的乙炔常混有PH3、H2S等难闻有毒的气体，只好将实验装置移到室外，但这样并不能消除污染。为了保护环境，增加尾气处理措施，将事先用硫酸铜溶液浸泡的棉球堵住导气管，使PH3、H2S被棉球内的硫酸铜溶液吸收掉（CuSO4+H2S==CuS↓+H2SO4，4CuSO4+PH3+4H2O==H3PO4+4H2SO4+4Cu）

实验步骤

先将仪器连接好，检验装置的气密性；再把几小块电石放入具支试管里，将3～5毫升的饱和食盐水吸入胶头滴管里，小心插入塞子里，然后塞进具支试管里，固定在铁架台上。用手轻轻挤压胶头，饱和食盐水便可慢慢滴下与电石接触并立刻发生反应（注意：为防止反应速率过快，可轻轻挤压胶头，使饱和食盐水慢慢滴下）。用排水法收集乙炔，也可组合进行乙炔的化学性质的系列演示实验。实验完毕，把事先用硫酸铜溶液浸泡的棉球堵住导气管，防止乙炔对环境的污染。

铜与硝酸反应的实验改进

改进思路

教材中关于铜与浓、稀硝酸反应的演示实验，较以前的装置有了改进——为了防止污染室内环境，在试管的上方罩一塑料袋。但在罩的同时已经有少量的二氧化氮散发到教室内，照样污染空气，没有从根本上消除NO2对空气的污染。如何既不让NO2污染室内环境，又不让NO2污染室外空气，同时又能让学生观察到明显的实验现象——NO2的生成？关键是要解决两个问题：一是控制铜与浓硝酸反应的速率，少产生NO2气体，只要学生观察到实验现象即可；二是生成的NO2被吸收掉，彻底根除NO2对大气的污染。

收集资料，实验验证

把铜片改为铜丝插入塞子，塞紧具支试管，通过调节铜丝的高度既可使反应发生，也可使反应停止，非常方便灵活。同时避免NO2气体散出。通过查找资料，发现NO2能和氢氧化钠溶液反应。这样可以将多余的NO2气体通过氢氧化钠溶液吸收。或为了简单起见，用事先经氢氧化钠浓溶液浸泡的棉球堵住具支试管的支管处。通过多次实验证明，按照该思路设计改进的实验效果良好，同时避免NO2对空气的污染，保护了环境。

实验用品

实验仪器与药品：铁架台、具支试管、铜丝、单孔橡胶塞、导管、棉球、铜丝、浓硝酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液。

实验步骤

首先将合适的塞子打一小孔，把一束铜丝插入塞子里，把约1毫升的浓（或稀）硝酸放在具支试管里。可根据具体情况，灵活调节铜丝的高度。备好蘸有浓氢氧化钠溶液的棉球，然后用插有铜丝的塞子塞住具支试管。反应时将铜丝向下移动，使之与硝酸接触，发生反应。这时可引导学生仔细观察现象：溶液立刻变成蓝色，同时试管内充满红棕色的气体（一旦学生观察到上述现象，马上将铜丝向上移动，使之脱离反应体系，这时反应就立刻停止）。然后把棉球堵在支管处，这样多余的NO2与棉球中的氢氧化钠反应处理掉，从而彻底避免NO2对环境的污染（2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O）。

通过采用改进的方法进行实验，不但教学效果良好，操作更加简单、安全可靠、灵活方便、反应速率容易控制，且彻底根除氮的氧化物对空气的污染，确保师生的身体健康，加强对学生环境保护意识的教育，实现化学实验绿色化。■

[1]王祖浩,张天若.化学问题设计与问题解决[M].北京:高等教育出版社,2003

[2]毕华林,等.化学新教材开发与利用[M].北京:高等教育出版社,2003:58-60

[3]郑长龙.化学实验教学新视野[M].北京:高等教育出版社,2003:115-116

（作者单位：临沂大学费县分校）

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.11.064