微型化学实验设计三例 |
微型实验是用微型实验仪器,用尽可能少的试剂来获得明显的反应效果和化学信息的 一种实验方法,采用微型实验改进化学实验教学,将实验的微型化、系列化与趣味性、 综合性、研究性融为一体,着力于培养学生良好的环保意识、资源意识、安全意识、 创新意识。作者进行了有益尝试,也取得相应效果,现例举如下,以期抛砖引玉。 1 全封闭式制取氯气微型实验 1.1实验装置(如图1) 图1 ①a、b、c为自由夹;②P为盛有约20ml4mol/LNaOH溶液的50ml烧杯; ③G为装有约1gKMnO4固体的青霉素药剂瓶;④H为盛满饱和NaCl溶液的青霉素药 剂瓶;⑤D为50ml烧杯;⑥M为盛有约4.5ml12mol/L浓盐酸的10ml注射器;⑦导气 管用输液管和12号注射器针头代替。 1.2实验步骤与现象 ①如图1所示,打开自由夹a和c,关闭自由夹b,缓缓推动注射器M的活塞,按约1 滴/秒的滴加速率逐滴滴入青霉素瓶G中; ②当观察到反应生成的黄绿色氯气充满青霉素药剂瓶G时,打开自由夹b,同时关闭 自由夹c; ③此时便观察到氯气将青霉素药剂瓶H中的饱和NaCl溶液压入50ml烧杯D中; ④当观察到青霉素药剂瓶H中的饱和NaCl全部被氯气压出时,关闭自由夹b,同时缓 缓回抽注射器M活塞(旨在平衡反应容器青霉素药剂瓶G中的氯气压力)。 ⑤制取氯气实验结束时,关闭自由夹a,将注射器M从装有自由夹a的输液管中拔出, 换吸约6ml4mol/LNaOH溶液,再按如图1所示使注射器M与装有自由夹a的输液管相 连接,关闭自由夹b,打开自由夹a、c,将注射器M中的NaOH溶液一次性注入青霉 素药剂瓶G中。 1.3实验说明 为了更安全地控制氯气用量,更有效地、灵活地进行氯气性质实验,可参照(如图2) 所示进行取用。 图2 ①E为盛有饱和NaCl溶液的烧杯;②W为充满氯气的青霉素药剂瓶;③N为10ml注射 器。 缓缓抽拉10ml注射器N活塞,充有氯气的青霉素药剂瓶W中产生负压,此时观察到烧 杯E中的饱和NaCl溶液被压入青霉素药剂瓶W中,直至饱和NaCl溶液压满青霉素药剂 瓶W为止,W中的氯气全部被转充到注射器N中。根据氯气性质实验所需,推动注射器 N活塞,能安全地控制氯气用量,以保证氯气性质实验有效地、灵活地进行。 2 全封闭式苯溴代反应微型实验 2.1 实验装置(如图3) 图3 ①a、b、c为自由夹;②m为10ml注射器;③G为青霉素药剂瓶;④H为盛有CCl4的青 霉素药剂瓶;⑤W为盛有AgNO3溶液的青霉素药剂瓶;⑥P为盛有NaOH溶液的烧杯; ⑦E为莫非氏滴管 2.2 实验步骤与现象 ①用注射器M依次吸取约1.8ml苯和0.7ml液溴,并混溶均匀,按图3所示将实验所需的 各部件连接起来; ②关闭自由夹c,依次打开自由夹b、a,缓缓推动注射器M活塞,将苯与溴的混合液一次 性注入G中,关闭自由夹a,将M从输液管中拔出。 ③按f1方向小心地将镶有螺旋状细铁丝的12号注射器针头下插至螺旋状细铁丝与G底部 接触,在(Fe)催化条件下,苯溴代反应发生,生成的HBr气体与部分未参加反应的 苯、溴(蒸气)一同被导入H中。 ④苯、溴被CCl4吸收,HBr气体被导入青霉素药剂瓶W中,在AgNO3溶液液面上方产 生白雾,并与AgNO3反应产生浅黄色沉淀,余气导入烧杯P中,被NaOH溶液吸收。 ⑤反应结束,关闭自由夹b,将与装有自由夹b的输液管相连的12号注射器针头从H的胶 盖上小心地拔出,插入盛有NaOH溶液的P中。 ⑥一手按住G的胶盖,一手将镶有螺旋状细铁丝的12号注射器针头小心地拔升至原 (图示)位置,打开自由夹b,用M吸取约4ml6mol/LNaOH溶液,全部注入G中。 ⑦关闭自由夹a,取下M,从G的胶盖上拔出穿刺排气针,振荡药剂瓶G,待液-液界 面保持相对稳定时,便观察到在G底部有一种无色油状物,即较纯溴苯。 2.3 实验说明 在实验过程中,视苯的溴代反应速率的大和小,可分别按f2、f1方向拔升,下插镶有 螺旋状细铁丝的12号注射器针头,以调控该实验反应速率。 3 碳还原氧化铜微型实验 3.1 器材与试剂 器材:直径约4mm长20cm玻璃管、酒精灯、酒精喷灯、胶管、小试管 试剂:0.1gCuO粉末、0.01g碳粉、澄清的饱和石灰水2ml 3.2 操作方法 ①将直径约4mm玻璃管截取两根长为10cm,其中一根用酒精喷灯将一端封口,制成 微型试管,另一根弯成近90°作为导管; ②取0.1gCuO粉末和0.01g碳粉,在白纸上轻轻混匀后,把药品小心送入自制微型试 管底部,将管口稍稍向下倾斜固定于微型操作台上; ③小心敲动试管,使药品平铺在试管底壁上;④用胶管将微型试管和导管连接,并通 入盛有2ml饱和石灰水的小试管中。如图4所示: 图4 ⑤用酒精灯加热微型试管,观察并记录现象。 3.3 实验结果 ①加热约1min后,微型试管出现水珠,这是药品中含有少量水分;②加热至10min 时,澄清饱和石灰水出现混浊;③加热至12min移去导管,移去酒精灯,冷却后,微 型试管壁附有一层红色铜,现象十分明显。 3.4 实验优点 ①微型仪器器材造价低、易得、易自制;②实验时间短,实验药品量只有常规实验的 1/10;③微型实验现象较常规实验明显;④药品中的水分蒸发后冷凝在管口顺着导管 流出,减少了管内的水蒸气,提高了实验的成功率和安全性。 |
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