借助T形三通管设计系列化学实验

李曼曼 李德前

摘要：借助玻璃材质的T形三通管，改进和设计了多个中学化学教科书中的实验，如检验二氧化硫实验、检验火柴头中硫元素实验、铵盐性质实验、比较苏打与小苏打热稳定性实验、加热铜绿实验等。新设计的实验，既能用作演示实验，也能用作分组实验，而且操作简便、绿色环保、现象直观、结论可靠。

关键词：中学化学; 实验改进; T形三通管; 系列实验

文章编号：10056629（2021）11006404

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

T形三通管是一种结构简单的常规玻璃仪器，大多数化学教师用其连接实验装置。其实，巧妙利用不同规格的T形三通管（如图1所示的一种），可以设计出不少的化学实验。

1 检验二氧化硫实验

现行上海教育出版社《义务教育教科书·化学》、江苏教育出版社《普通高中课程标準实验教科书·实验化学》中分别安排了检验二氧化硫气体、检验火柴头中硫元素实验[1，2]（装置如图2所示），但有关的实验操作比较麻烦，且实验现象也不明显。

我们借助T形三通管改进上述实验，达到了扬长避短的效果。

1.1 实验药品

火柴头，KMnO4稀溶液，NaOH溶液;1cm×9cm×18cm的T形三通管，100mL细口瓶，2000mw激光笔（网购），脱脂棉，红色乳胶头（取自胶头滴管），玻璃棒，镊子等

1.2 实验装置

新设计的实验装置如图3所示。

1.3 实验步骤

（1） 准备一个100mL的细口瓶，在细口瓶里注入适量（不超过其容积1/4）的KMnO4稀溶液，备用。

（2） 取一根1cm×9cm×18cm的T形三通管（管内暂时不放入火柴头和脱脂棉），在其两端分别套好乳胶头，然后将T形管的竖直支管插入细口瓶里（见图3）。轻轻挤压任一乳胶头，如果KMnO4溶液里冒气泡，则说明装置的气密性良好（下同）。

（3） 取下T形三通管两端的乳胶头，在T形管水平支管的左端放入两粒火柴头，在水平支管的右端放入浸有NaOH溶液的脱脂棉，然后按图3所示连接好实验装置。

（4） 打开激光笔的开关按钮，照射玻璃管内的火柴头，即刻“噗”的一声，火柴头爆燃起来，并出现几缕白烟，同时KMnO4溶液很快褪为肉色或无色[3]。上述实验现象说明，火柴头燃烧放出了二氧化硫气体，进而可知火柴头中含有硫元素。

（5） 交替挤压T形三通管两端的乳胶头5～6次，使玻璃管内残留的二氧化硫气体能被KMnO4溶液和NaOH溶液最大限度地吸收。

（6） 实验结束，整理实验用品，引导学生完成实验报告。

1.4 几点说明

（1） 火柴头的选用，最好是宾馆里配备的那种大头火柴;火柴头不宜超过2粒，以防其爆燃时冲掉乳胶头。

（2） KMnO4稀溶液的浓度不宜过大，以免其褪色不明显，一般在50mL水中溶解0.05g KMnO4所得溶液的浓度较为合适[4]。

（3） 实验选用的细口瓶容积不宜过小，也不能过大，既要确保细口瓶能平稳支撑T形三通管，又要确保竖直支管能插入溶液2cm左右，选用100mL或125mL的细口瓶为宜（该规格细口瓶的高度在10cm左右，下同）。

2 检验铵态氮肥实验

现行上海教育出版社、北京出版社《义务教育教科书·化学》以及现行江苏凤凰教育出版社《普通高中教科书·化学》中均安排了“检验铵态氮肥”实验，由于实验是在敞口的试管或研钵中进行的，因而对环境不够友好[5～7]。

我们借助T形三通管对上述实验进行改进，取得了显著的教学效果。

2.1 实验用品

氯化铵固体，熟石灰，酚酞溶液等;1cm×9cm×18cm的T形三通管，100mL的细口瓶，150mL的小型酒精灯，红色乳胶头，一端剪成斜口的饮料吸管等

2.2 实验装置

新设计的实验装置如图4所示。

2.3 实验步骤

（1） 准备一个100mL的细口瓶，在其中注入适量（不超过其容积1/5）的酚酞溶液。

（2） 取一根1cm×9cm×18cm的T形三通管，借助剪成斜口的饮料吸管，将适量氯化铵与熟石灰的混合物放置在T形管水平支管的一端。

（3） 按图4所示连接好实验装置，并确保装置的气密性良好。

（4） 点燃酒精灯，加热白色的混合粉末，不到2min即可观察到白色粉末逐渐减少，同时酚酞溶液变红色，玻璃管内壁上产生有较多的小水珠。上述实验现象说明，铵盐能与碱反应放出氨气。进而可知，不能将铵态氮肥与碱性肥料混合施用。

（5） 待铵盐与碱的反应结束后，交替挤压T形管两端的乳胶头5～6次，使玻璃管内残留的氨气能被水最大限度地吸收。

（6） 实验结束，整理实验用品，引导学生完成实验报告。

2.4 几点说明

（1） T形三通管属于微型仪器，因此使用小型酒精灯加热较为合适。如果没有小型酒精灯，可以网购立式防风打火机（火焰温度高达1000℃、燃烧时没有黑烟），加热更方便。

（2） 现行沪教版初中化学教科书中设计的加热碳酸氢铵实验是在敞口蒸发皿中进行的[8]，这样设计不够环保。其实，利用图4所示的改进装置，只需更换药品（见图5所示装置），就可以进行加热铵盐实验（稍微加热碳酸氢铵，即可观察到酚酞纱布条变红色、澄清石灰水变浑浊、玻璃管内壁有大量小水珠，从而证明碳酸氢铵不稳定，受热易分解，分解产物是氨气、二氧化碳和水蒸气。从而可知，铵盐需要密封保存在阴凉干燥处，施用时要避免受热）。

3 比较苏打与小苏打的热稳定性

现行多个版本的《普通高中教科书·化学》中比较苏打、小苏打的热稳定性，大都是先后加热两种固体（并借助石灰水检验有无二氧化碳产生），这样操作，实验的对比性不强[9]。另外，很多文献中采用“套管实验”比较苏打、小苏打的热稳定性（装置如图6所示），虽然对比性强，但操作起来很麻烦[10]。

我们利用T形三通管重新设计上述实验，提高了实验教学的有效性。

3.1 实验用品

苏打，小苏打，澄清石灰水等;1cm×9cm×18cm的T形三通管，100mL的细口瓶，150mL的小型酒精灯，红色乳胶头，一端剪成斜口的饮料吸管等

3.2 实验装置

新设计的实验装置如图7所示。

3.3 实验步骤

（1） 准备一个100mL的细口瓶，在其中注入适量（不超过其容积1/3）的石灰水。

（2） 取一根1cm×9cm×18cm的T形三通管，借助剪成斜口的饮料吸管，将相同质量的苏打、小苏打分别放置在T形管水平支管的左、右两端。

（3） 按图7所示连接好实验装置，并确保装置的气密性良好。

（4） 点燃酒精灯，先加热苏打2～3min，观察到白色固体没有明显变化，石灰水也没有变浑浊。再加热小苏打2～3min，观察到白色固体逐渐减少，石灰水明显变浑浊，玻璃管内壁附有较多的水珠[11]。上述实验现象足以说明，在相同的条件下，苏打受热不易分解，小苏打受热易分解，且小苏打分解的产物有二氧化碳气体和水。

3.4 几点说明

（1） 为了增强实验的对比性，所取用的苏打、小苏打的质量应该相同，而且加热苏打、小苏打的时间必须相等。

（2） 现行沪教版初中化学教科书中编排的加热铜绿实验是在敞口试管里进行的[12]，因而难以检验铜绿分解的气体产物，这不利于学生认识碱式碳酸铜的组成和性质。其实，仍可利用图7所示的改进装置，只需更换药品（见图8所示装置），就可以进行加热铜绿实验（只要加热铜绿十几秒，就可以观察到绿色粉末逐渐变为黑色，同时石灰水变浑浊，玻璃管内壁上有较多的水珠，这说明铜绿不稳定、受热易分解，分解的产物有氧化铜、水和二氧化碳气体）。

4 结束语

玻璃材质的T型三通管是构造简单的微型仪器，因此用它进行化学实验，既节约药品，又绿色环保。不仅现象直观，而且从现象到结论很流畅。不但丰富了实验教学资源，还有利于培养学生的创新精神与实践能力[13]。

总之，如此简单的仪器却可以改进多个化学实验，实现了“一管多用”，充分說明“简约不简单”的哲理[14]。为落实学科育人目标，我们一线化学教师应该不断创新及改进化学实验，从而开发出更多优秀的实验教学素材。

参考文献：

[1]义务教育化学课程标准研制组. 义务教育教科书·化学（九年级下册）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2015： 108.

[2]王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学（必修1）[M]. 南京： 江苏教育出版社， 2014： 32～33.

[3]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.

[4]王永臻， 魏海， 李德前. 检验二氧化硫实验的组合设计[J]. 化学教学， 2019， （2）： 70～72.

[5][8][12]义务教育化学课程标准研制组. 义务教育教科书·化学（九年级上册）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2015： 58～59， 20～21.

[6]宋心琦主编. 义务教育教科书·化学（九年级下册）[M]. 北京： 北京出版社， 2013： 81～82.

[7]王祖浩主编. 普通高中教科书·化学（必修第二册）[M]. 南京： 江苏凤凰教育出版社， 2020： 45～46.

[9]王祖浩主编. 普通高中教科书·化学（必修第一册）[M]. 南京： 江苏凤凰教育出版社， 2020： 72.

[10]陈立铭， 李德前. 利用长柄V型玻璃管比较碳酸钠和碳酸氢钠的热稳定性[J]. 化学教育， 2014， （21）： 56～57.

[11]宋广良， 李德前， 凌一洲. 直角玻璃管和广口瓶组合构建的多功能实验装置[J]. 化学教学， 2020， （3）： 68～72.

[13]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.

[14]刘瑶， 李德前， 李为才. 巧用直角玻璃管改进初中化学实验[J]. 化学教学， 2019， （4）： 77～79.