巧用直角玻璃管改进初中化学实验

刘瑶　李德前　李为才

摘要： 直角玻璃管是一种比较容易自行加工的玻璃仪器，用它做一些化学实验既方便又实用。依托直角玻璃管改进了活性炭的吸附、加热碳酸氢铵、木炭在氧气中燃烧等实验，使实验化繁为简、现象明显，提高了实验教学的有效性。

關键词： 直角玻璃管; 活性炭; 碳酸氢铵; 木炭在氧气中燃烧; 实验改进

文章编号： 1005-6629（2019）5-0076-04            中图分类号： G633.8            文献标识码： B

直角玻璃管是一种简单实用的玻璃仪器（见图1），用它既能做常温下的化学实验，也能在加热条件下进行有关的化学实验。如果用于教师的演示实验，可以使用粗一些的直角玻璃管;如果是学生的分组实验，可使用细一些的直角玻璃管。

本文实验采用的直角玻璃管直径约为12mm，两个支管的长度分别约为12cm、16cm（两个支管长短不一，主要是便于实验时区分）。

1  “活性炭的吸附性”实验

人教版教材上设计的这个实验，虽然实验现象明显，但是活性炭的用量较大[1]（见图2）。我们改用直角玻璃管做这个实验，取得了良好的实验效果。

1.1  实验用品

直角玻璃管、粗细合适的塑料吸管（一端剪成斜口）、脱脂棉、活性炭、红色的水等

1.2  实验装置

新设计的实验装置见图3。

1.3  实验步骤

（1） 取一根直径约6mm的塑料吸管，将其一端剪成斜口，用于取用粉末状药品（活性炭）。

（2） 借助于斜口塑料吸管，向直角玻璃管的直角处添加约2g活性炭（添加活性炭时要让直角玻璃管的一个支管向上，以使活性炭聚集在直角处不留空隙），然后在活性炭的表面分别塞入一小团脱脂棉。

（3） 从直角玻璃管的竖直支管中注入约10mL红色的水，从直角玻璃管的水平支管中就缓缓流出了无色的水。该实验现象充分说明，活性炭能够吸附色素。

（4） 实验结束，整理实验用品。

1.4  实验优点

（1） 活性炭的用量少，实验装置可以反复使用，有利于多个班级的连续授课。

（2） 在学生分组实验中，使用直径约为7mm的直角玻璃管，这样更节省药品。

（3） 实验的对比性强，有利于学生直观地认识活性炭的吸附性。

2  “加热碳酸氢铵”的实验

上教版教材上设计的实验方案是在蒸发皿中加热固体碳酸氢铵[2]（见图4），对教室内的环境会产生污染。另外，由于没有验证碳酸氢铵分解的产物，致使不少学生误认为“固体减少是碳酸氢铵挥发了”。我们借助直角玻璃管对这个实验进行优化，改进了原实验的不足。

2.1  实验用品

直角玻璃管（含配套的橡皮塞）、粗细合适的塑料吸管（一端剪成斜口）、酒精灯、125mL广口瓶（含配套的双孔橡皮塞）、碳酸氢铵固体、干燥的红色石蕊试纸、澄清石灰水等

2.2  实验装置

新设计的实验装置见图5。

2.3  实验步骤

（1） 取一个与125mL广口瓶的口径配套的橡皮塞，在橡皮塞中部打一个粗孔（与直角玻璃管的管径配套），在橡皮塞的边缘处打一个细孔（用于透气）。

（2） 借助于玻璃棒，将一张干燥的红色石蕊试纸置于直角玻璃管的水平支管最右端（靠近直角）;再利用斜口塑料吸管，将适量的碳酸氢铵固体送入直角玻璃管的水平支管中部，随后在水平支管口塞上橡皮塞。

（3） 取一个125mL广口瓶，向其中倒入适量的澄清石灰水。

（4） 按图5所示，连好整个实验装置。注意使直角玻璃管的竖直支管浸入石灰水中1cm左右，以防停止加热时石灰水倒吸而进入灼热的水平支管中。

（5） 点燃酒精灯，用其外焰加热固体碳酸氢铵。很快观察到，白色固体不断减少，玻璃管内壁有水珠，干燥的红色石蕊试纸变为蓝色，澄清的石灰水变浑浊。上述实验现象充分说明，碳酸氢铵受热易分解，分解的产物有水、氨气和二氧化碳气体等。

（6） 实验结束，整理实验用品。

2.4  实验优点

（1） 实验装置简单、紧凑，不需要专门的仪器固定实验装置。

（2） 能充分说明碳酸氢铵固体受热消失不是物理变化（挥发），而是有新物质生成的化学变化。

（3） 生成的氨气不会扩散到空气中，因此实验比较环保。若要通过闻气味的方法验证分解产物有氨气，可以拔掉水平支管上的橡皮塞，在水平支管口附近采用“扇气入鼻”的方法进行。

（4） 不少固体受热分解的实验也可以使用这套实验装置，如加热碱式碳酸铜、小苏打受热分解、煅烧石灰石等实验，并能方便地检验它们分解的产物。

3  “木炭在氧气中燃烧”的实验

人教版教材上该实验的操作方案[3]（见图6）不够简洁，木炭燃烧的时间也很短，实验的重复性较差。我们利用直角玻璃管改进该实验，不仅化繁为简，而且实验现象明显。

3.1  实验用品

直角玻璃管（含配套的单孔橡皮塞）、125mL广口瓶（含配套的双孔橡皮塞）、酒精灯、镊子、木炭、澄清石灰水、袋装氧气等。

3.2  实验装置

新设计的实验装置见图7。

3.3  实验步骤

（1） 取一个与125mL广口瓶的口径配套的橡皮塞，在橡皮塞中部打一个粗孔（与直角玻璃管的管径配套），在橡皮塞的边缘处打一个细孔（用于透气）。

（2） 用镊子夹取3～4块细小的木炭，将其放在直角玻璃管水平支管的管口，再借助玻璃棒将木炭推至水平支管的中部位置。

（3） 取一个125mL广口瓶，向其中倒入适量的澄清石灰水。再按图7所示，连好整个实验装置（注意使直角玻璃管的竖直支管浸入澄清石灰水中约1cm）。

（4） 打开氧气袋的开关，在常温下通入氧气，发现木炭不燃烧、澄清石灰水不变浑浊，说明木炭和氧气在常温下不反应，即木炭在常温下化学性质稳定。

（5） 点燃酒精灯，用其外焰加热木炭。很快木炭剧烈燃烧（此时移走酒精灯），发出白光，澄清的石灰水也变得浑浊起来。

（6） 关闭氧气袋上的开关，停止通入氧气，木炭停止燃烧。再次打开氧气袋上的开关，通入氧气（无需酒精灯加热），木炭又重新燃烧起来。如此反复3～4次，直至木炭完全燃烧[4]。

（7） 以上实验现象，不仅说明木炭燃烧需要氧气、温度需要达到着火点，还能说明“在没有明火的情况下也会发生燃烧现象”。

（8） 实验结束，整理实验用品。

3.4  实验优点

（1） 木炭燃烧的时间较长，实验现象非常明显。

（2） 通过控制氧气袋的开关，能反复看到木炭熄灭、燃烧的现象，增强了实验的趣味性，也解释了没有明火但温度较高情况下引起火灾的原因，从而深化了物质燃烧的条件，提高了学生的防火意识。

（3） 很多固体与气体反应的实验也可以使用这套装置，如硫在氧气中燃烧、钠或铜在氯气中燃烧、一氧化碳还原氧化铁或氧化铜等实验。

4  结束语

初中化学实验创新的重要目的就是化繁为简，突出实验的简约性和实用性[5]。直角玻璃管的制作工艺简单，用直角玻璃管改进和设计一些化学实验，不仅能达到装置简单、操作方便、现象直观、绿色环保等效果，而且特别适合于学生动手操作。

我们一线化学教师在实验教学中，可以围绕直角玻璃管精心设计出更多、更好的化学实验，从而给学生搭建更多的实验探究平台，以帮助学生理解科学知识、学习科学方法、增强环保意识、养成合作习惯、树立节约理念，进而培养他们的创新精神和实践能力[6， 7]。

參考文献：

[1][3]课程教材研究所化学课程教材研究开发中心. 义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2015： 77， 46.

[2]中学化学国家课程标准研制组. 义务教育课程标准实验教科书·化学（九年级上册）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 3.

[4]刘振奎， 马逸群. 巧用木炭和石子探究燃烧的条件[J]. 实验教学与仪器， 2017， （9）： 34～35.

[5]李德前. 例谈初中化学实验创新的思维方法[J]. 化学教学， 2013， （3）： 65～68.

[6]李德前， 杜玉芬. 巧用长柄V形玻璃管改进和设计化学实验[J]. 化学教学， 2013， （8）： 41～43.

[7]宋广良， 李德前. U型管用于化学实验的几个案例[J]. 化学教学， 2018， （2）： 68～72.