中学化学教学中的创新实验装置——气体制备、收集和性质探究一体化设计的多用途装置

李 丹

（常州市武进区湖塘实验中学，江苏 常州）

一、实验创新目标

1.实现同一套装置帮助学生探究初中常见气体的实验室制法和性质。

2.借助创新的实验器材，为学生创造多元学习活动的机会，激发探究欲望，促进学生间的合作能力，表达质疑的能力。

3.通过学生自主实验，培养学生对比的思想、分析的能力、发散的思维、创新的意识。

二、基本实验装置

装置从左到右各部分的作用：1.发生装置，可随制随停，控制反应速率。2.排气管，可得到更纯净的气体，减压。3.针筒，可缓压、自动储气，为性质实验提供充足平稳的气流。4.Y型导管，是探究二氧化碳和氢气性质的实验装置。5.切除底部的集气瓶，是探究氧气性质的实验装置。

三、实验内容与方法设计

1.实验室制取、收集二氧化碳，探究二氧化碳的性质：能使石灰水变浑浊，不能使石蕊变色，能与水反应生成使石蕊变色的物质，密度比空气大，不可燃不助燃。

实验操作、现象和结论：

a.制取：关闭2、3号止水夹，打开1号止水夹，旋转气体发生装置，开始反应。

b.性质实验：将排气管伸入装有石灰水的试管中，石灰水变浑浊，说明二氧化碳能与石灰水反应。

c.收集：打开止水夹2，关闭止水夹1，针筒活塞向后移，开始自动储气。

d.性质实验：旋转发生装置，使反应停止，关闭2号止水夹，打开3号止水夹，向前推活塞，干燥的石蕊试纸不变色，下面滴有石蕊试液的棉花变红，说明二氧化碳能与水反应，上面滴有石蕊试液的棉花不变色，说明二氧化碳的密度比空气大。低的蜡烛熄灭，高的蜡烛不灭，说明二氧化碳密度大于空气，不可燃不助燃。

2.实验室制取、收集氢气，探究氢气的性质：可燃性,密度小于空气。

实验操作、现象和结论：

a.制取：关闭2、3号止水夹，打开1号止水夹，旋转气体发生装置，开始反应，并通过排气管排出发生装置内的空气。

b.收集：打开止水夹2，关闭止水夹1，针筒活塞向后移，开始自动储气。

c.性质实验：旋转发生装置，使反应停止，关闭2号止水夹，打开3号止水夹，向前推活塞，气球变大，但上面的气球比下面的气球大，说明氢气的密度比空气小。

d.性质实验：关闭3号止水夹，取下注射器，换上金属针头，点燃针尖处的氢气，控制推活塞的速度以控制氢气火焰的大小，在火焰上罩一干冷的烧杯，可清晰地观察到淡蓝色的火焰，烧杯内壁的水珠，实验说明氢气具有可燃性，燃烧生成水。

e.验纯：注射器内留下部分氢气，抽入少量空气，取下金属针头，推活塞，用燃着的木条靠近针头处，可听到尖锐爆鸣声，说明点燃不纯的氢气会发生爆炸，因此点燃氢气前需要验纯。

3.实验室用双氧水制氧气，收集氧气，探究氧气性质：石蜡、木炭、铁丝、硫在氧气中燃烧。

实验操作、现象和结论：

a.制取和检验：打开所有弹簧夹，旋转发生装置，用倒置的集气瓶收集并检验氧气。

b.性质实验和收集：将点燃的蜡烛伸入集气瓶中燃烧，另取一支注射器抽取集气瓶中气体，通入石灰水中。关闭弹簧夹3，用注射器储存氧气。

c.性质实验：旋转发生装置，使反应变缓，打开弹簧夹3，将红热的木炭伸入集气瓶中，缓慢推注射器活塞，另取一支注射器抽取集气瓶中气体，通入石灰水中。相同的方法进行铁丝和硫在氧气中燃烧的实验。（集气瓶底部垫有湿润的滤纸，防止铁丝燃烧实验中集气瓶炸裂）

四、实验创新点

1.微型化：节约药品，污染小，更安全。

2.集成化：集制备、收集、性质实验于一体，且可应用于多种气体，利用价值高，集成化的设计可使制—取—性质实验同时进行，有效防止冲塞的危险。

3.简单化：装置简单，易操作，边制边实验，节约了课堂时间，随制随停，保证了充足的气体，可自控流速，现象明显持续时间长，成功率高，可用于教师演示和学生分组，易推广。

4.示范性：集成化的实验设计，激发了学生的兴趣，启迪了学生的思维，培养了学生科学探究的能力，为学生创新性实验设计提供了很好的示范。