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。