W管在化学实验中的应用研究

陈 雷

(江苏省赣榆高级中学 222100)

一、常规W管实验

作者设计W管规格有10mm、12mm、15mm三种口径，但无论那种规格W管出口均比较小，胶塞不易匹配，而且为了实验中用针管添加试剂方便，用胶头替代胶塞，由于口径不同，需对胶头适当剪切，如直径为15mm的玻璃管剪切位置如图1所示.

向W管加入物质时，用针管添加液体；固体粉末采用吸管加入，小块状的固体用镊子夹住直接放在管口处滑入管中.

1．一氧化碳还原氧化铁实验设计

教材中一氧化碳还原氧化铁实验装置如图2(Ⅰ)，操作复杂污染较大.今年初全市优秀课比赛前应参赛教师要求，我们对该实验进行创新设计，改进的实验装置如图2(Ⅱ).

实验步骤：(1)把0.5g氧化铁滴加少量水搅拌为糊状，用细毛笔蘸糊状的氧化铁涂在W管内壁弯管处，晾干或小火加热烘干.(2)在另一弯管处加入澄清石灰水，浸没弯部，如图3.(3)先用1个气球收集一氧化碳气体，收好扎紧口备用；再用W收集气体，待排尽W管空气后套上另一个气球，并收集气体，然后再把先前收集好气体的气球接到W管上，组好装置如图3(Ⅱ).(4)用酒精喷灯加热W管氧化铁部位，并不断用手捏动一边气球，使管中气体流动起来与氧化铁充分反应.(5)半分钟后W管中棕红色氧化铁变为黑色，黑色物质能被磁铁吸引，石灰水变浑浊.

实验说明：(1)气体的收集需要在通风橱中进行，防止引起中毒.(2)实验用酒精喷灯加热，若没有酒精喷灯可以给酒精灯加挡风罩提高火焰温度.酒精灯火焰温度偏低，温度较低时氧化铁会被还原为黑色的Fe3O4，也产生相同的现象.(3)该实验装置美观、操作简单、绿色环保、现象明显，适合学生分组实验.

2．氯气的制备与性质实验设计

2012年10月，我在学校的公开课中采用3个W管设计了氯气的制备和性质实验.实验装置如图4.用该装置做演示实验，同时采用实物投影，演示效果很好.

实验步骤：(1)少量铁粉(不能堵住W管)放入W管，振动使铁粉均匀的涂在管壁.按图3搭好装置，检验装置的气密性.(2)用针管把浓盐酸注入W管中二氧化锰处，关闭止水夹a，打开止水夹b，酒精灯加热二氧化锰处.待管中充满氯气后加热铁粉处，反应产生棕黄色烟，KSCN溶液变红.说明氯气与铁在加热条件下反应生成FeCl3.(3)打开止水夹a，关闭止水夹b，干燥红色纸花不退色；用针管从胶管处注水，打湿纸花，观察到湿润的纸花很快褪色.

实验说明：(1)实验时W管一段放置滴加了氢氧化钠溶液的棉花，处理尾气防止污染气体的产生.(2)实验时一般可用0.5g二氧化锰和2mL浓盐酸(视反应情况分批次加入)，若用高锰酸钾替代二氧化锰，产生气体更快，且不需加热.

(3)本实验由于产生各种颜色的物质，现象非常明显，先做与铁反应后做漂白性实验顺序能更好的吸收尾气，若实验控制得到，整个实验几乎闻不到氯气的气味.

二、改进W管实验

实验过程中发现，利用W管实验内容偏少，若要进行多个实验则需要连接多个W管，造成实验操作不便，故对W管进行改进，增加一个弯管，同时在第二个弯管上部留一个出口便于添加试剂，改进的W管采用直径为10mm和15mm两种规格.用改进后的W管设计以下多种实验，其中选取了二氧化硫的制备与性质实验参加江苏省青年教师基本功比赛，获得好评.改进的W管如图5.

利用改进后的W管，设计了部分实验如下.

1．二氧化硫的制备与性质实验设计

浓硫酸与铜反应容易产生黑色物质，同时得到的溶液不是蓝色.为了取得明显实验现象和简便的实验操作，实验设计如图5.

实验步骤：(1)配制1∶6的浓硫酸，即1体积水中加入6体积的浓硫酸.(2)在三个弯管处均加入碎瓷片，防止加热时爆沸.(3)按装置图依次加装试剂，液体试剂要没过弯管.(4)加热浓硫酸，待到沸腾时插入铜丝，反应开始.可以观察到溶液逐渐变蓝，品红和酸性高锰酸钾溶液依次逐渐褪色.待到高锰酸钾溶液接近无色时拔出铜丝，停止反应.(5)加热品红和高锰酸钾溶液，品红恢复红色，停止加热一段时间后又变无色；高锰酸钾溶液无现象.(6)实验结束后，用50mL针筒从左边胶头中注入空气，赶出并吸收装置中二氧化硫气体.(7)打开胶头，用滴管吸出浓硫酸底部的白色物质加入水中，溶液为蓝色，即生成物为硫酸铜.

实验说明：(1)原实验中浓硫酸与铜反应溶液呈黑色，观察不到蓝色.对浓硫酸稀释后，经过先加热浓硫酸至沸腾再与铜反应，避免产生黑色的硫化铜和硫化亚铜，得到的蓝色溶液.(2)浓硫酸稀释为1∶6至1∶5，浓度稀产生水蒸气过多，浓度高会产生黑色物质且溶液不出现蓝色.(3)本实验步骤(4)探究二氧化硫的漂白原理，并与其还原性进行对比.(5)实验过程中把好污染关，过程中的气体用碱液吸收，实验结束后用空气排尽装置中氯气，进一步减少污染.

2．氮的氧化物的制备与性质实验设计

氮的氧化物的制备与性质实验笔者用W管进行实验，药品用量更少，操作简单，现象更为明显，如图6.

实验步骤：(1)按图6装置依次加入试剂，并且搭好装置.(2)把铜丝插入浓硝酸中，反应开始，产生红棕色气体，经过水后产生无色气体.(3)抽出铜丝，使铜丝与硝酸分离.从中间出口处用针管注入空气，无色气体变为红棕色.(4)用针管加水(浓硝酸体积2倍)到浓硝酸中，插入铜丝，反应继续产生无色气体.(5)取出铜丝，从左端用针筒注入空气，赶出并吸收装置中气体.

实验说明：(1)当水右边的管中由红色气体变为无色气体时要不断的注入空气，以便气体被氢氧化钠充分吸收.(2)硝酸稀释时一般加水为原硝酸体积的2倍左右，过多水反应太慢，过少水产生二氧化氮.

3．氯气的制备和性质实验

在改进后的W管的基础上，又重新设计氯气的制备和性质实验，实验装置如图7.该实验在这学期的化学课堂演示，获得较好的效果.

实验步骤：(1)少量铁粉(不能堵住W管)放入W管，振动使铁粉均匀的涂在管壁.按图7搭好装置，检验装置的气密性.(2)用针管把2mL浓盐酸(分批次加入)注入W管中二氧化锰处，加热反应开始.(3)从胶管处用注射器向红纸花喷水.(4)加热W管铁粉处，产生棕黄色烟，KSCN溶液变红，停止加热，反应结束.(5)用气叽从左端鼓入空气，赶出装置中氯气.

实验说明：(1)当左边的W管充满黄绿色气体后，再向红纸花喷水，才能说明起漂白作用的是次氯酸而不是氯气.(2)硫氰化钾溶液可以换成水，反应后溶液为棕色.

用W管设计的实验优点突出，但实验中存在如粉末状固体物质加入过多堵住W管、液体加入过少没能没过弯管让气体通过等问题，通过对学生向W管添加物质等基本操作稍加训练，就可以在课堂中进行分组实验.