塑料矿泉水瓶在初中化学实验中的妙用

宋守娟+张洁

摘要：分析塑料矿泉水瓶的特点及在6个实验中的妙用。对实验装置及仪器的组装进行了说明，介绍实验的过程、原理及实验特点与作用。通过实验，启发学生利用生活中易得的物品替代市售的化学仪器开发完成创新实验、微型实验和家庭小实验，对于弥补实验条件的不足、丰富化学实验内容、培养学生的创新精神和实践能力大有裨益。

关键词：初中化学；塑料矿泉水瓶；实验改进

文章编号：1005-6629（2015）11-0069-04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

在初中化学实验教学中，许多学校由于学生人数多，实验室少，导致有些课本、课外探究实验无法在实验室里进行。想发动学生自主进行微型实验，则由于实验仪器缺乏等原因，也不能顺利实现。如果用生活中的物品代替实验仪器进行实验，就可以满足学生进行探究实验的愿望。根据初中化学教学的实际，探究了塑料矿泉水瓶在化学实验教学中的一些具体的应用。

1 验证二氧化碳水溶性及其与氢氧化钠溶液的反应等实验装置

1.1实验用品

300mL塑料矿泉水瓶一个、橡皮塞一个、10mL注射器一支、塑料小药匙一个；氢氧化钠固体0.4g、10%稀盐酸4mL

1.2实验装置及仪器的组装说明

（1）将塑料小药匙的柄嵌入橡皮塞中，将注射器的针头插入橡皮塞，用橡皮塞塞紧瓶口（如图1所示）。

（2）在塑料瓶中集满二氧化碳气体，塞好橡皮塞，将瓶正放在桌面上。用注射器吸取约4mL10%稀盐酸，将注射器针头插入橡皮塞中。

1.3买验过程

（1）通过挤压瓶身观察注射器活塞的移动来检查装置气密性。

（2）向小药匙中放入0.4g氢氧化钠固体，塑料瓶中集满二氧化碳气体。打开橡皮塞，向塑料瓶中倒人约60mL水，塞好瓶塞，振荡，观察到塑料瓶微微变瘪。

（3）将塑料瓶倒置，晃动瓶子，观察到瓶子更瘪。

（4）用注射器吸入稀盐酸并注入瓶中，观察到瓶子又鼓起。

1.4提示和说明

向瓶中倒入水后，二氧化碳溶于水，瓶中压强减小，但1体积水只溶解1体积二氧化碳，所以瓶子只是略微变瘪。将瓶子倒置后，氢氧化钠溶于水，并与二氧化碳反应，生成碳酸钠和水，瓶内气压进一步减小，大气压把瓶子压瘪；当向瓶中注入稀盐酸时，盐酸与碳酸钠反应产生二氧化碳气体，导致瓶中压强增大，瓶子又鼓起。

1.5特点与作用

本实验是利用塑料瓶遇外力易变形的特点，通过化学反应改变瓶内压强使塑料瓶发生形变。实验现象明显，实验材料易得，操作简便，趣味性强，且装置可重复使用。

2 电解水的装置

2.1实验用品

去底的塑料矿泉水瓶一个、多用塑料滴管两支、干电池4节、导线若干、电键一爪、大头针两枚；水、稀氢氧化钠溶液

2.2实验装置及仪器的组装说明

（1）将一500mL的塑料瓶去底，将其瓶盖换为橡皮塞。将四节干电池与导线、电键按图2连接好，并使两根导线穿过橡皮塞分别与两个大头针相连。

（2）在瓶中放人两支去底的等体积的多用塑料滴管，在滴管的尖嘴处分别夹一弹簧夹。将大头针分别插在滴管底部作电极。

2.3实验过程

（1）用铁架台将整套装置固定。在矿泉水瓶中装水，直到滴管中的水满（可用弹簧夹限制滴管中水的高度），在水中滴入5滴氢氧化钠溶液。

（2）接通电路，开始电解水。

2.4提示和说明

水中加入氢氧化钠溶液是为了增强水的导电性，随着水的电解，滴管中排出的水进入瓶中，防止因生成气体滴管中压强增大而使滴管爆裂。打开弹簧夹，既可检验气体，也可收集气体，还可以直接用气体进行性质实验。

2.5特点与作用

本实验利用了矿泉水瓶又长又细，容易固定滴管；瓶身透明，便于观察实验现象；不易破损，便于携带等特点。实验操作简便，现象明显，实验安全可靠，能直观地呈现电解的全过程。

3 探究微观粒子运动的装置

3.1实验用品

内壁擦过洗洁精且已晾干的塑料矿泉水瓶一个（550mL）、5mL注射器两支、与瓶高度相近的塑料管一根、透明胶带、用紫色石蕊试液浸泡过的紫色小纸花若干；浓氨水、浓盐酸

3.2实验装置及仪器的组装说明

（1）在1个550mL塑料瓶内壁涂抹洗洁精后晾干。在一根塑料管上固定一些用紫色石蕊试液浸泡过的小花，将此塑料管和小花放入塑料瓶中，拧紧瓶盖正放在桌面上（实验装置如图3所示）。

（2）用两支注射器分别吸取0.5mL浓盐酸和1mL浓氨水备用。

3.3实验过程

（1）用注射器从瓶底向瓶中注入浓盐酸，拔出注射器，立即用透明胶堵住小孔。观察到紫色的纸花由下到上依次变红。

（2）过一会儿再用注射器从瓶底向瓶中注入浓氨水，拔出注射器，立即用透明胶粘住小孔。观察到瓶中有大量白烟，红花逐渐变蓝。

3.4提示和说明

紫色石蕊遇酸变红，遇碱液变蓝。从瓶底部注入浓盐酸时，由于氯化氢分子由下往上运动，接触到紫色石蕊试液浸泡过的小花，形成盐酸，纸花由下往上逐渐变红。当从瓶底注入浓氨水时，由于浓盐酸和浓氨水都具有强挥发性，它们挥发出来的氯化氢气体与氨气反应生成白色固体氯化铵（烟）。氨分子自下而上运动，使花变蓝。由于瓶内壁涂抹了洗洁精，不会附着水雾。

3.5 特点与作用

本实验利用了矿泉水瓶透明、瓶壁上涂抹洗洁精后水雾不易附着，容易观察现象；瓶身质软，注射器的针头能直接插入；瓶子密闭性好，气体不易散失；塑料材质耐腐蚀等特点。通过直观的现象，形象地说明了分子的运动情况，有效地帮助了学生观察和了解微观粒子的运动。

4 二氧化碳制取和性质实验的联合装置

4.1实验用品

500mL塑料矿泉水瓶一个（用烧热的玻璃棒在瓶两侧各穿一个小孔，一高一低）、橡皮塞一个、铜丝一根、丝袜一只、无色透明玻璃小药瓶一个；稀盐酸、石灰石、澄清石灰水；蓝色石蕊试纸两条（一湿一干）、蜡烛两支（一高一矮）

4.2实验装置及仪器的组装说明

（1）在塑料矿泉水瓶的一侧距离底部1/3处穿一小，在另一侧距离瓶口1/3处穿一小孔（见图4）。

（2）在一个透明的玻璃小药瓶中倒入约1/3体积的澄清石灰水，用双面胶将一干、一湿两张蓝色石蕊试纸粘在小药瓶上，将小药瓶用线绑住悬于塑料矿泉水瓶中。

（3）将矿泉水瓶的塑料盖换成橡皮塞。在橡皮塞上穿一根铜丝，铜丝的一端绑一只内装石灰石的丝袜，将丝袜放入瓶中，塞好橡皮塞。

（4）在瓶外放两支点燃的蜡烛，蜡烛的火焰分别正对瓶上的两小孔。

4.3实验过程

（1）在瓶中倒入30mL 10%稀盐酸，按压铜丝，使石灰石与稀盐酸接触，反应开始。

（2）随着瓶中冒出气泡，观察到湿润的蓝色石蕊试纸变红色，干的试纸无明显现象；小药瓶中澄清石灰水变浑浊；瓶外下层蜡烛先灭，上层蜡烛后灭。

4.4提示和说明

通过推拉铜丝使反应随时发生，随时停止；二氧化碳与水反应生成碳酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红；二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，使澄清石灰水变浑浊。由于二氧化碳不燃烧亦不支持燃烧，密度比空气大，蜡烛自下而上熄灭。

4.5特点与作用

本实验利用矿泉水瓶热塑性好，易穿孔；容积较大，可以一次制取较多量气体；弹性好，强度较大不易破裂；密闭性好，气体不易泄露；耐酸碱腐蚀等特点。将制备和性质实验巧妙组合，增强实验的连贯性，简化实验操作，节约时间，且便于对比实验现象。

5简易灭火器实验装置

5.1实验用品

500mL塑料瓶1只、“棒棒冰”外壳一个；白醋50mL、饱和小苏打溶液50mL

5.2实验装置及仪器的组装说明

（1）在距离塑料瓶口约2cm处用烧热的玻璃棒烫一小孔。

（2）在塑料瓶中倒入50mL饱和小苏打溶液。在“棒棒冰”外壳里倒入50mL白醋，将“棒棒冰”外壳放入塑料瓶中，盖好瓶盖（实验装置图如5所示）。

5.3实验过程

将塑料瓶倒转，两种液体接触，可观察到液体和泡沫一起从小孔处急剧喷出，覆盖在燃烧物上使燃烧停止。

5.4特点与作用

本实验利用了矿泉水瓶有一定的弹性，能承受瓶内一定压力；瓶身质软可以插孔；质轻容易移动，便于携带的特点。

6 氧气、氢气、二氧化碳等气体的制取和性质实验的普适装置

6.1实验用品

500mL塑料瓶一只、橡皮塞一个、线一根、棉纱布包一个、胶皮管一根、20mL注射器两支；石灰石或锌粒或二氧化锰等固体若干、稀盐酸或稀硫酸或过氧化氢溶液等

6.2实验装置及仪器的组装说明

（1）将塑料瓶的盖子换成橡皮塞；在小棉布包中放入制气体需要的固体，用线绑住小布包，把小布包放入塑料瓶中，塞紧橡皮塞。

（2）在一支注射器中吸入制气体需要的液体（根据制取气体的量决定液体量）；在另一支注射器中吸入吸收尾气所用的液体。

（3）用热玻璃棒在瓶的近上部壁上穿一个小孔，将一根胶皮管插入小孔，用透明胶将小孔周围密封（见图6）。

6.3买验过程

（1）检查装置气密性。橡皮塞上未插注射器时，将胶皮管一端放入水中，挤压瓶身，从有无气泡冒出，判断装置气密性是否良好。

（2）通过拉动细线，让小布包接近瓶底。将注射器的针头插到橡皮塞上，将液体注入瓶中，固液接触，反应开始。

（3）胶皮管收集需要的气体，做性质实验或备用。

（4）实验完毕，拉动细线，固液分离反应停止。

（5）如果所制取的气体对环境有污染，可将另一只注射器中的液体注入瓶中与气体反应，消除污染。

6.4特点与作用

本实验利用了塑料瓶随处可见、便宜易得、可塑性强、耐腐蚀、不易碎、容积较大可以连续制取较多量气体的特点。学生可自己在家里制取气体或在教室里做探究实验，十分方便。

塑料矿泉水瓶在化学实验中的应用还有很多，如它可当细口瓶用，盛放液体药品；利用有多个小凹的底部代替点滴板同时完成多个实验，既可对比现象，又可节约药品；将在瓶口塞一个带尖嘴导管的橡皮塞可做洗瓶；瓶子剪成两半，用瓶的上半部可制作简易净水器；用瓶的下半部可做氢气、甲烷或是面粉的爆炸实验等等。总之，初中化学课本中大部分实验均可以用到矿泉水瓶，学生开发的课外小实验中，它也是必不可少的“仪器”。

初中化学实验教学中，如果能就地取材，引导学生分析生活中常见物品和化学实验仪器的相似之处，大胆试用生活中的物品代替实验仪器进行微型实验和家庭小实验，会降低实验难度，节约实验成本，提高学习效率。尤其是启发实验条件较差的学校开展更多的学生实验，对课本实验进行有效补充和拓展。通过这类实验，学生的学习由课堂内延伸到课堂外，由学科学习扩展到实际生活。学生的认知由浅入深、由被动到主动，从而激发学生的求知欲望，有效地提升学生的学科素养，培养学生的创新精神和实践能力。