“鸡蛋爬升”实验

江苏省南通市虹桥二中(226006) 葛德新

江苏省南通市启秀中学(226000) 施 维

中学化学实验教学中,有关气体的实验不少,如氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体、氨气溶于水、二氧化硫与硫化氢气体、氨气与氯化氢气体的反应等,这些实验往往会涉及气体压强的变化,有些可以用大家熟悉的 “喷泉实验” “瓶吞鸡蛋实验”来进行演示,但往往有少部分学生对密闭装置内气压的变化不甚理解。如果将趣味实验与数字化实验有机结合,将气压传感器及其他材料引入实验,则能从定量和定性两个角度分析化学反应,将气压变化可视化、趣味化,激发学生学习兴趣,从而帮助学生更好地理解化学反应原理。

1 仪器、药品

高透明亚克力管 (长500mm,内径40mm)、16号橡皮塞 (单孔、双孔各1个)、朗威气压传感器 (0～700kPa)、朗威数据采集器、朗威数字化信息系统V8.0、30mL注射器、胶皮管、止气夹 (2个)、铁架台 (含铁夹)、去壳熟鸡蛋、浓烧碱溶液、二氧化碳发生器 (含仪器及药品)。

2 实验装置图

实验装置见图1。

图1 实验装置

3 实验步骤

(1)如图1所示,在亚克力管下端管口放1个去壳熟鸡蛋,在上端管口抽气(或吸气),鸡蛋完整挤入亚克力管下端,塞紧单孔橡皮塞,并夹紧弹簧夹K2,固定亚克力管于铁架台上。

(2)用向上排空气法收集二氧化碳气体于亚克力管内,塞紧带有压强传感器和含有20mL浓烧碱溶液注射器的双孔橡皮塞(弹簧夹K1事先夹好)。

(3)用专用数据线连接压强传感器、数据采集器、电脑,打开朗威数字化信息系统V8.0操作界面,先点击“波形图”,再点击“开始”,此时系统测试到的是亚克力管内二氧化碳气体的压强。

(4)打开弹簧夹K1,将20mL浓烧碱溶液慢慢注入亚克力管内,完全注入后,再稍稍振荡亚克力管,注意观察鸡蛋是否有变化,并观察操作界面上压强的波形图。

(5)当操作界面上的压强波形图不再有明显变化后,用手捏紧下端胶皮管,松开弹簧夹K2,再稍稍松开手指,注意观察鸡蛋有何变化,并观察操作界面上压强的波形图。

4 实验结果

(1)在实验步骤4中,当将20mL浓烧碱溶液慢慢注入亚克力管内并振荡后,鸡蛋没有变化,而操作界面上压强的波形图不断下降,由起始的100.4kPa降至28.6kPa,并基本保持不变。

(2)在实验步骤5中,当稍稍松开手指后,注意到鸡蛋不断向上“爬升”,最后悬空在亚克力管上端。而鸡蛋向上爬升的同时,操作界面上压强的波形图也在不断上升,由28.6kPa逐渐上升到100.4kPa,并基本保持不变。鸡蛋的“爬升”运动与压强波形图的上升同步进行。

5 实验意义

(1)实验易操作,趣味性强。

(2)实验中“鸡蛋爬升”与波形图上升同步进行,便于让学生理解化学反应原理。

(3)若部分学校没有数字化实验室,也可利用该实验中的其他器材完成“鸡蛋爬升”实验。

(4)若将该实验中的二氧化碳气体换成干燥的氨气,将浓烧碱溶液的换成水,同样能完成“鸡蛋爬升”实验,从而有效探究氨气的溶解性。