高中化学创新实验(供参考)

高中化学创新实验(供参考)

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 高中化学创新实验目录 §1《Fe(OH)2 快速转化成 Fe(OH)3》的实验 §2《气密性检查》的四种方法 §3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法 §4 普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》 §5《焰色反应》实验的新做法 §6 水蒸气与铁粉发生置换反应实验 §7 安全自动的《沉浮式贮气瓶》 §8 有害气体（Cl2、CO）的安全环保收集 法 §9 用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮 气 §10 快速做《煅烧石灰石》实验 §11《沉浮式气体发生器》简介 §12 用《沉浮式气体发生器》制氧气 §13《过氧化钠与二氧化碳反应》 的趣味实验 §14 安全准确地《检测电解质溶液导电 性》 §15 可做八种实验的《多用实验管》 ① 二氧化碳四个性质系列实验 ② 铜片与浓硝酸反应的环保型实验 ③ 木炭与浓硝酸反应的环保型实验 ④ 硫化氢和二氧化硫反应的环保型实验 ⑤ 硫化氢和氯气反应的环保型实验 ⑥ NH3 和 HCl 气体化合反应实验 ⑦ 不加热快速制氨气的环保实验 ⑧ 加热快速制 HCl 气体的环保实验 §16 制取一氧化碳、氯气等气体时,分液 漏斗里的酸液放不下来怎么办？ §17 长时间观察《钠的金属光泽》 §18《氢气在氯气中燃烧》实验. §19《离子的电荷及运动》实验 §20《Cu-Zn 电池》实验 §21《燃料电池》H2-O2 电池和 H2-Cl2 电池 §22 制取乙酸乙酯能清楚地显现乙酸乙 酯§23 连续做氨气红色喷泉实验 §24 甲烷气（CH4）的快速制法 §25 乙烯气（C2H4）的优化制法 §26 乙炔气（C2H2）的优化制法 §27《醛、葡萄糖、蔗糖水解后产物的银 镜反应》实验方法 §28 如何完成《气体通过串联溶液》实验 §29 关于化学实验教师的工作若干问题 1 卤素实验中的若干问题 2 分装液体试剂 3 大量气体贮备方法 4 洗涤试管上铜渍的方法 5 去除锰渍 6 怎样快速、高质量地给橡胶塞打孔? 7 洗涤酚醛树脂的两种方法 8 氢气吹泡简易实验方法 9 简易的防爆装置 10 如何打开粘结的试剂瓶塞？ 11 实验教师如何提高自己的地位？ 题外话： 中学化学实验的误区 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 §1《Fe(OH)2 快速转化成 Fe(OH)3》的实验 高中化学教材中《Fe(OH)2 转化成 Fe(OH)3 的实验》方法是把新制出的白色 Fe(OH)2 试管 振荡，试管内的物质变成灰绿色，再振荡变成红褐色的 Fe(OH)3。可是，直至下课了，除了在 试管壁上有少量的红褐色痕迹外，试管内的物质仍为灰绿色。究其原因，是氧气在碱性介质 中氧化能力弱，同时 Fe(OH)2 与氧气不能充分接触。笔者介绍一种在滤纸上完成 Fe(OH)2 快速 转化成 Fe(OH)3 的实验方法： 1 实验步骤和现象 取一张滤纸，先用水湿润，再滴一些盐酸将滤纸酸化，而 后把试管里的灰绿色物质倒在滤纸上，用玻棒将其摊开，片 刻间灰绿色物质变成红褐色。向学生展示，红褐色在白色滤 纸的衬托下很清晰，可见度很大。 2 原因分析 影响空气里的氧气氧化 Fe(OH)2 的能力因素有两点： ⑴介质的酸碱性 根据电极电势可知，介质的酸性越强，氧气的氧化能力越强，介质的酸性 越弱，氧气的氧化能力越弱。酸化滤纸的目的是为了降低 PH 值，增大氧气的氧化能力，从而 加快了 Fe(OH)2 转化成 Fe(OH)3 的速度； ⑵氧气的浓度（氧气的分压） 把 Fe(OH)2 倒在滤纸上，用玻棒将 其摊开，是为了使 Fe(OH)2 与空气（氧气）充分接触，从而加快了 Fe(OH)2 转化成 Fe(OH)3 的速度。 ▲ 探究实验设想提示 当今许多化学教学参资料、练习题、甚至 2003 年高考理科综合 试卷第 33 题，都十分肯定地认为：制取白色的 Fe(OH)2 成功关键 是全过程必须避免试剂与空气（氧气）接触，否则新生成的白色 Fe(OH)2 将被氧气迅速氧化成绿色。于是设计出多种实验方法：加热法赶出试剂溶液里溶解的 少量氧气，用长滴管把氢氧化钠溶液注入硫酸亚铁溶液底部，为阻断与空气接触在试剂溶液 上加植物油、加石蜡油、加苯等，甚至用氢气作保护气，但实验结果常常并不理想。 笔者认为，新生成的白色 Fe(OH)2 变成绿色并非氧化所致，其理由为： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 1、Fe(OH)2 与氧气的反应属多相间的反应，反应速率必然较慢，不可能在震荡试管的 1min 左右的时间里迅速氧化； 2、试管里的试剂与空气的接触面仅试管内的圆面，如此小的接触面不可能在震荡试管的 1min 左右的时间里迅速氧化； 3、根据氧气在酸性、中性、碱性介质里的电极电位数值可知，氧气在碱性介质里的氧化 能力很弱，不可能在震荡试管的 1min 左右的时间里迅速氧化； 4、根据美术里合色原理可知，白色 Fe(OH)2 因氧化渐变成红褐色的 Fe(OH)3，被氧化后的 物质其过渡色只能有三种颜色：①粉红 ②紫色 ③橙色，不应经过绿色（或灰绿色）。绿色（或 灰绿色）物质不是被氧化后所生成的中间产物。 5、实验验证：取新制的绿色（或灰绿色）物质加盐酸溶解，向溶液里加硫氰化钾，不变 红色，证明没有 Fe3+生成， 说明 Fe(OH)2 没有被氧化，即白色 Fe(OH)2 变成绿色非氧气氧化所 致。 绿色（或灰绿色）物质可能是氢氧化亚铁的某种络合物，配位体是水分子或者氢氧根离子， 笔者尚不能确定。 把不含 Fe3+的亚铁盐浓溶液与浓热的 NaOH 溶液混合，就可得到 Fe(OH)2 白色沉淀，冷的 NaOH 溶液稀与亚铁盐稀溶液混合可能得到绿色的 Fe(OH)2 沉淀。 可见，沉淀物呈白色、呈绿色都是氢氧化亚铁； Fe(OH)2 由白色变绿色与氧气没有关系； 没有必要花那么的精力研究如何制白色 Fe(OH)2。 ：§2《气密性检查》的四种方法 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 §2《气密性检查》的四种方法 初中化学教材上关于《气密性检查》的方法（如图 1 所示），是手贴在容器（烧瓶或试管） 壁上，容器内的空气受热体积膨胀，观察插在水里的导管末端有无气泡放出，手离开容器壁 一会，容器内的空气受冷体积收缩，水能否进入导管末端，形成一段水柱。 1 教材上的《气密性检查》方法的缺点： 1.1 由于热量通过玻璃传递，太慢，手贴在容器壁上需要数分钟，插在水里的导管末端才有 气泡放出，手离开容器壁，又需要数分钟，水才能进入导管末端，形成一段水柱，太费时间； 当气温与手温无较大温差时，这一方法决不会成功。 1.2 当制取易溶于水的气体时（制氨气、氯化氢气等），导管末端不应被水浸湿。 1.3 对启普发生器、老式贮气瓶、沉浮式气体发生器、沉浮式贮气瓶等大型仪器气密性检查 就很难完成。 2 现在介绍另外四种气密性检查方法，供您选择： 2.1 导管末端浸水法 （如图 2 所示） 把导管末端插入装满水的试管（或烧杯）里，向 上提起试管，使导管插到试管底，观察导管末端。如果水没有大量进入导管，则气密性好； 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 如果水大量进入导管，移去装水的试管，导管里的水就自动流出，则气密性不好。此法简单 快速，当容器中装有试剂时也能进行检查。缺点是水会浸湿导管末端。 2.2 滴定管抽气法 （如图 3 所示） 在注满水的滴定管顶部加一只单孔橡胶塞，孔里加 玻璃导管，导管上连接一段乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部 的活塞阀门，如果水流出一部分后就不再流，说明装置的气密性好；如果水外流不止，说明 装置漏气。此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。 2.3 滴定管压水法 （如图 4 所示） 在注满水的滴定管下部尖嘴处连接一段长 30cm 的乳 胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门，如果滴定管里的 液面下降一部分后就不再下降，说明装置的气密性好；如果液面下降不止，说明装置漏气。 此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。 2.4 检查启普发生器气密性的方法 2.4.1 没装试剂的启普发生器的检查方法 首先关闭启普发生器上的活塞导管，向启普 发生器的球形漏斗里注水，当水在容器里把漏斗下端封闭后再注水，容器里的液面不再上升， 则气密性好；容器里的液面继续上升，则漏气。 2.4.2 已装试剂的启普发生器的检查方法 打开启普发 生器上的活塞导管，球形漏斗里的酸液下降，酸液穿过"细腰" 进入容器，和固体试剂接触发生反应，关闭活塞导管，生成的 气体把酸液压回球形漏斗，一分钟内球形漏斗里的酸液不下降， 则气密性好，酸液下降，则漏气。 ▲ 探究实验设想提示 加热容器法。 上篇：§1《Fe(OH)2 快速转化成 Fe(OH)3》的实验 下篇：§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 §3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法 把 20 克蔗糖放入 100mL 的烧杯里，向蔗糖上滴加 14mL 水（水是该反应的催化剂），再滴 加 20mL 浓硫酸，立即把一根玻璃棒插在蔗糖中间。片刻间蔗糖变黑，体积膨胀，用玻璃棒拔 出一个大黑炭砣子。 化学反应方程式是：C12H22O11 → 12 C + 11H2O 该实验并不难做，但是，由于有强氧化性的浓硫酸参与该 反应，常有 SO2 释放出来，污染实验环境，是该实验的问 题。消除方法：培养皿里放进装适量 NaOH 溶液,把 100mL 的 烧杯放在 NaOH 溶液里，100mL 的烧杯上罩一只 250mL 的烧杯（NaOH 溶液应封闭 250ml 的烧 杯下口），SO2 被 NaOH 溶液吸收。化学反应方程式是：2NaOH + SO2 == Na2SO3 + H2O ▲ 探究实验设想提示 1、浓硫酸使蔗糖脱水炭化除了有 SO2、CO2 水蒸气排放外，还有大量的 CO 排放。 2、在大烧杯的内壁上粘贴滤纸条，滴加品红试液，观察浓硫酸和蔗糖发生炭化反应时产生的 SO2 使红色消退过程。 上篇： §2《气密性检查》的四种方法 下篇：§4 普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 §4 普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》 《高温防风酒精灯罩》是淮海教学仪器研究所独家享有知识产权的创新仪器，广泛地使用在 理、化、生各实验室所有的酒精灯上，适用教师演示实验和学生实验。我国东部城市多数中 学已使用。 《高温防风酒精灯罩》加放在普通酒精灯上 即成高温防风酒精灯（如右图所示）。 1 高温防风酒精灯有四个特点： 1.1 高温 不用额外增加酒精用量而火焰 温度比普通酒精灯有明显提高。可快速完成 《木炭还原氧化铜》、《石蜡催化裂化》、 《水蒸气和铁粉的置换反应》等高温实验； 能完美地进行玻璃导管的弯曲、拉抻加工， 在中学实验室里足以取代酒精喷灯。 1.2 防风 火焰保持直立稳定，可以敞开 门窗或距离吊扇中心 1.5 米之外完成各种加 热实验，做《焰色反应》有更突出的效果。 1.3 省时节能 与普通酒精灯相比，加热液体物质的实验快 1~2 倍，加热固体物质的实验快 3~5 倍。加快了课堂实验速度，为理论教学和学生练习赢得了大量时间，为学生填写实验报 告赢得了大量时间。 1.4 美观耐用 主体是用耐高温的玻璃制作的，正常使用不会损坏；与普通酒精灯结合和谐， 整体如同工艺品。 2 高温防风的原理： 从灯罩下部进入的冷空气在灯焰周围得到预热，酒精充分燃烧产生高 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 温火焰；在灯罩保护下火焰稳定集中，所以就产生"高温防风"效果。 3 使用方法： 手持灯罩"细腰"部位正放在燃着的酒精灯上，让灯焰从灯罩上口正中心穿出， 用外焰加热。加热完毕，持灯罩"细腰"部位从酒精灯上取下（稍有温热，绝不烫手），再熄 灭酒精灯。 4 与国内、外同类产品（或自制教具）比较： ▲ 探究实验设想提示 1、 用电子数字温度计测定酒精灯火焰各处的温度，你会惊奇地发现酒精灯火焰的最高温度 点不在外焰，而在内焰与外焰的交界处。 2、 对比： ①酒精灯不加任何附件，②酒精灯芯里插入细铜丝，③酒精灯上加铁纱网，④ 加铁皮防风罩，⑤加高温防风罩。它们各自的实验效果（温度、防风、加热速度、方便性、 安全性等）。 上篇： §3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法 下篇：§5《焰色反应》实验的新做法 铁皮或铁丝网酒精灯防风罩 高温防风酒精灯罩 ① 防风效果尚好。 ① 防风效果好。 ②金属表面积大，散热快，火焰温度低。 ② 玻璃是热的不良导体，火焰温度高。 ③被烧热的防风罩必须用镊子取下，还要放 在石棉网上，使用不便。 ③手持灯罩的"细腰"部位（不烫手）在酒 精灯上自由地装上、取下，安全方便。 ④铁皮或铁丝网在实验室里很容易发生电 化学腐蚀，不耐用。 ④在实验室里不会发生电化学腐蚀，耐 用。 ⑤酒精灯上套着黑铁皮的罩子极不和谐，十 分丑陋。 ⑤实验室用酒精灯罩自身就很美观，与酒 精灯结合和谐，如同漂亮的工艺品。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 §5《焰色反应》实验的新做法 高中化学教材关于《焰色反应的实验》我的做法如下： 1 准备 把滤纸切割成 1.5×10cm 的纸条，把要做焰色反应实 验用的各种盐的名称用铅笔分别写在滤纸条上，将滤纸条分别浸 泡在各种盐的饱和溶液里，片刻后取出，晾干。 2 实验 点燃高温防风酒精灯，用镊子夹持含有不同盐的滤纸 在灯焰上灼烧，高温的灯焰就会呈现不同色彩。 3 与教材上的实验方法比较 上篇：§4 普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》 下篇：§6 水蒸气与铁粉发生置换反应实验 实验方法 改进后的实验方法 ①要用铂丝（或其它金属丝）蘸取不同盐 溶液在酒精灯上灼烧，烧过后要洗涤铂丝。 ①不用铂丝，免去洗涤过程。 ②焰色的可见度小。 ②焰色的可见度大。 ③盐溶液溅落在酒精灯芯上，焰色互相干 扰。 ③高温防风酒精灯罩里向上强劲气流把滤 纸灰烬冲散，酒精灯芯保持干净。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 §6 水蒸气与铁粉发生置换反应实验 高中化学教材上关于水蒸气与铁粉发生置换 反应的实验，如果按照教材上的装置示意图组装 仪器，则很难做成。分析其原因是水蒸气通过铁 粉石棉绒时，把铁粉石棉绒的温度降低了许多， 大量的水蒸气进入干燥球，致使干燥剂（无水氯 化钙）变成糊状，反应不能进行。笔者做了如下 改进实验就能顺利完成： 1 类教材上的装置示意图组装仪器（如 右图所示） 在制取水蒸气的烧瓶上改加一只双孔橡 胶塞，一个孔用导管与装铁粉石棉绒的 玻璃管连接，另一个孔装上玻璃导管， 再连接 5cm 长的乳胶管，用弹簧夹夹住 乳胶管。开始加热烧瓶和装铁粉石棉绒的玻璃管时，先把烧瓶上夹乳胶管的弹簧夹取下，让 水蒸气排到空气中，当铁粉石棉绒被酒精喷灯烧成红热状态时，用弹簧夹夹住向空气中排水 蒸气的乳胶管，大量水蒸气和铁粉石棉绒接触，水 蒸气和铁粉发生置换反应，成功地完成实验。 2 在教材上的装置示意图基础上作四处改动（如右 图所示） ①酒精喷灯使用时预热时间太长，并发出呼呼的响 声，干扰课堂教学，改用高温防风酒精灯使实验时 间大大缩短，全实验过程无声、安全。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 ②因为烧瓶太大，把水加热沸腾需要较长时间，改烧瓶为试管，试管上加双孔胶塞，一个孔 用导管与装铁粉石棉绒的玻璃管连接，另一个孔装上玻璃导管，再连接 5cm 长的乳胶管，用 弹簧夹夹住乳胶管。 ③原示意图上干燥球里的干燥剂长时间使用容易成糊状，气体不能畅通。去掉干燥球，改向 下排空气法收集氢气为排水法收集。 ④装铁粉的玻璃管倾斜，可以避免水流到炽热的玻璃 管上，玻璃管炸裂。 3、图 3 实验法与图 2 相似，结构更紧凑一些。 笔者按图 1、2、3 装置做该实验，2~3min 左右即可顺 利快速完成。成功的关键是先使铁粉获得高温再输入 水蒸气，过早输入水蒸气会降低铁粉温度，致使实验 失败。 ▲ 探究实验设想提示 ① 3Fe + 4H2O(g) 4Fe3O4 + H2↑，如何证明有 Fe3O4 生成？ ② 镁在沸水中燃烧；③镁在水蒸气中燃烧。 上篇：§5《焰色反应》实验的新做法 下篇：§7 安全自动的《沉浮式贮气瓶》 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 §7 安全自动的《沉浮式贮气瓶》 《沉浮式贮气瓶》（图 1 所示）曾在江苏省中学 化学实验调研会评比中荣获一等奖，相关知识产权由 江苏省徐州市淮海教学仪器研究所独家享有。该仪器 是利用浮力的原理设计的，用它可以贮存氢气、氧气、 氯气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体，还可以 无泄漏地收集有毒气体（参看§10），快速地制取大 量氮气（参看§11）。适用于初中、高中和其他各类 学校化学实验室里，是老式贮气瓶（图 2 所示）的更 新换代产品，我国东部城市许多中学已使用。 1 主要构造：（如图 1 所示） ① 容器 - 装液体（如水、饱和食盐水、NaOH 溶液等）； ②气罩 - 装气体； ③配重盒 - 与气罩连为一体，内装细沙，起增加排气 压强的作用。 2 使用方法（以贮存 CO 为例）： 2.1 准备：向容器中注水，水面与容器内圆柱顶部齐平， 把气罩插入容器中，沉到底部，加上活塞导管。 2.2 贮气：把 CO 从活塞导管输入贮气瓶内，气罩向上浮起。当气罩下边冒出气泡时，表明贮 满，关闭活塞导管。贮气瓶与 CO 的发生装置分离。 2.3 输出气体：打开活塞导管，CO 气自动排出。 3 与老式贮气瓶比较： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 沉 浮 式 贮 气 瓶（图 1） 老式贮气瓶或它的变形装置（图 2） ① 贮存和输出气体时操作都很简便，操作 中不必补充水。 ① 贮气操作复杂，输出气体时要不断补充 水。 ② 输出气体的压强始终无大的变化，排气 速率均匀。 ② 气体开始输出时压强较大，随后渐 小，排气速率不均匀。 ③ 气体在上，水在下，装置重心低，整体 稳定性好。 ③ 气体在下,水在上，装置重心偏高， 整体稳定性差。 ④ 除能贮存气体外，还可以无泄漏地收集 有毒气体，可作为制取大量氮气的专用仪器。 仪器使用率高。 ④ 只能贮存气体，仪器使用率低。 ⑤ 由于底部向内深凹，注入水的体积远远 小于贮存气体的体积，整体重量小。 ⑤ 因使用中需注入大量的水，整体重量 大。 ⑥ 零件连接部位少，气密性极好。 ⑥ 零件连接部位多，气密性差。 ⑦ 万一爆炸，气罩上抛，不会粉碎，较安 全。 ⑦ 万一爆炸，贮气瓶粉碎，安全性极差。 ▲ 探究实验设想提示 1、对比老式贮气瓶（注水排气式的不同变形装置）和《沉浮式贮气瓶》的使用安全性、方便 性、输出气压稳定性等诸方面的特点。 2、练习用排水法把《沉浮式贮气瓶》里的气体收集在集气瓶里。 上篇：§6 水蒸气与铁粉发生置换反应实验 下篇：§8 有害气体（Cl2、CO）的安全环保收集法 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 14 §8 有害气体（Cl2、CO）的安全环保收集法 在初、高中化学教学中，实验教师常要收集 CO、Cl2 等 对人体有的害气体，气体漏主要发生在更换集气瓶的那段时 间。所以人们在要在通风厨里制取它们，不太方便。笔者向 您介绍一种在敞开环境里，安全收集有害气体的方法：以收 集氯气为例。 1 准备 (装置如右图所示) 1、T 形三通管； 2、活塞二通管； 3 、《沉浮式贮气瓶》内装饱和食盐水，气罩沉到最低处。各部件用乳胶管如图连接。 2 操作步骤 打开③《沉浮式贮气瓶》顶部的 导管活塞，放好第一只集气瓶， 打开②活塞二通管上的活塞，氯 气发生装置输出的氯气进入集气 瓶，把湿润的碘化钾淀粉试纸放 在集气瓶口，当试纸变蓝色时立 即关闭②活塞二通管上的活塞， 缓缓抽出导气管，插入第二只空 集气瓶里，按前面的操作步骤继续收集。 3 工作原理 当关②闭活塞二通管上的活塞时，氯气发生装置输出的氯气通过① T 形三通管进入③《沉浮 式贮气瓶》，贮气瓶的气罩浮起，氯气暂贮其中。在收集第二集气瓶时，氯气发生装置输出 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 15 的氯气和③《沉浮式贮气瓶》里暂贮的氯气同时进入集气瓶。 4 特点 实验过程中有害气体在绝不泄漏，不需用通风橱就能安全地收集，操作简单方便；在收集一 般无毒气体时若用此法也有极好的效果，避免了更换集气瓶时新制的气体排到空气中，减少 浪费。 ▲ 探究实验设想提示 1、找寻实验室短时间贮存大量有害气体的有效方法。 2、找寻分装了氧气的集气瓶在短时间（2 星期内）放置方法。 上篇：§7 安全自动的《沉浮式贮气瓶》 下篇：§9 用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 16 §9 用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气 在做合成氨气的模拟实验时，或者用氮气作保护气时，都要用到氮气， 如何快速、廉价地制取大量氮气？现在介绍用《沉浮式贮气瓶》制取 大量氮气的方法。 1 准备 取一套气罩容积为 2000mL 的《沉浮式贮气瓶》，向容器里加入 500mL10%浓度的氢氧化钠溶液，在容器中心的圆柱平台上放一片薄木 板，木板上放一只金属的瓶盖（起隔热作用，防止白磷燃烧时烫坏贮 气瓶的容器）。 2 制取 2.1 取花生米大小的一块白磷，用滤纸吸干表面的水分，放入瓶盖里； 2.2 用烧热的玻璃棒接触白磷，白磷燃烧起来后，立即把《沉浮式贮气瓶》的气罩插入容 器，静置。 3.3 大约 3-4 分钟后，气罩里的氧气被白磷耗尽，至少得到 1500mL 的氮气。 3 原理 白磷耗掉空气里的氧气生成五氧化二磷，除尽氧气；空气里 的二氧化碳和会发出的白磷蒸汽均被容器里的氢氧化钠溶 液吸收，气罩里仅剩氮气和微量的稀有气体。 上篇：§8 有害气体（Cl2、CO）的安全环保收集法 下篇：§10 快速做《煅烧石灰石》实验 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 17 §10 快速做《煅烧石灰石》实验 在初、高中的化学教材中都涉及到煅烧石灰石的分解反应，一般加热工具在讲台上不易得到 千度之上的火焰。若用酒精喷灯加热（图 1），一则预热时间太长，二则喷灯声音太大，转移 了学生的注意力。现在介绍一种简 易快速煅烧石灰石的实验方法（图 2）： 1 准备 普通酒精灯（把灯芯调大一 些）、装氧气的沉浮式贮气瓶（连 在乳胶管上的玻璃导管换成 20cm 长的细铁管）、石灰石薄片（或贝壳）、500ml 烧杯（装 500ml 水，向水中滴加 5~6 滴酚酞试 剂）、坩埚钳。 2 实验步骤 2.1 点燃酒精灯，打开沉浮式贮气瓶的活塞导管，把细长的铁导管由下向上插进酒精灯的焰 心位置，铁导管与酒精灯火焰成 45°角，火焰在氧气流的吹动下，形成向上倾斜 45°角的高 温焰锋。 2.2 用坩埚钳夹持石灰石薄片（或贝壳）在高温焰锋上灼烧 1min，而后把石灰石薄片（或 贝壳）投入滴加了酚酞的水里，搅拌，水呈现红色。 3 化学反应方程式： CaCO3 → CaO + CO2↑ CaO + H2O → Ca(OH)2 ▲ 探究实验设想提示 1、煅烧石灰石实验的关键是在课堂上快速获得稳定的高温火焰，实验全过程应该安全稳定。 本实验设计设计完全达到了要求。 2、2004 年 10 月 26 日在江苏省第四届中学化学实验调研会上，有一参赛教师用《高温防风 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 18 酒精灯》成功地完成了煅烧石灰石的实验，并获得一等奖。若采用此法做，岂不更加简便？ 上篇：§9 用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气 下篇：§11《沉浮式气体发生器》简介 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 19 §11《沉浮式气体发生器》简介 《沉浮式气体发生器》是从 1989 年开始研制的创新仪器， 2002 年定型。曾在江苏省中学化学实验调研会评比中荣获 一等奖，相关知识产权由江苏省徐州市淮海教学仪器研究 所独家享有。用它能制取氢气、氧气、二氧化碳、硫化氢、 乙炔等五种气体，还能洗涤净化新生成的气体。是启普发 生器（图 4）及它的变形仪器的更新换代仪器，我国东部 城市许多中学已使用。 1 主要构造： ① 容器 - 内装液体试剂； ② 气罩 - 生成的气体暂存其中； ③ 配重盒 - 与气罩连为一体，内装 水，增加排气压强，可装不同液体， 对新制出的气体进行洗涤净化； ④ 反应胆 - 仪器正中心的红色杯 状物，悬挂在气罩中心，内装锌粒、 石灰石等固体试剂。 2 使用方法（以制氢气为例） 2.1 准备 拿出气罩，取下顶部一侧的小橡胶塞，注入配重液（体积约 100mL，液面与配重 盒上标记线齐平）。锌粒装满反应胆容积的 3/4，手持反应胆下部突起，将反应胆两臂挂在气 罩内壁上的红色"Ｕ"形槽内, 向容器内注入 300mL 稀硫酸或稀盐酸，把气罩插入容器中。 2.2 制取氢气 打开活塞导管，气罩下沉，内装锌粒的反应胆浸入酸液中，锌粒与酸发生 置换反应，产生氢气（如图 1 所示）。关闭活塞导管，产生的氢气将气罩浮起，反应胆随之离 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 20 开酸液，反应自行停止（如图 2 所示）。 2.3 洗涤气体 （如图 3 所示）用乳胶管连接活塞导管和配重盒上的小支管，使新生成的 氢气通过配重盒里的配重液，把杂质气体除去，洁净的气体从有橡胶塞的导气管排出。 制取气体 固 体 试 剂 液 体 试 剂 配 重 液 除 杂 质 H2 锌 粒 稀硫酸或稀盐酸 水或氢氧化钠溶液 HCl 气体. O2 见下面“§16-制氧” 10%双氧水 水 -- CO2 石 灰 石 稀 盐 酸 饱和碳酸氢钠溶液 HCl 气体 H2S 硫化亚铁 稀 盐 酸 稀硫酸 -- C2H2 电石（在反应胆内垫 铜片散发反应热） 2/3 的 50%酒精水溶液 + 1/3 的 1∶1 盐 酸 饱和硫酸铜溶液 H2S、PH3 3. 与国内、外同类仪器的比较： 启 普 发 生 器 沉浮式气体发生器 ①反应随时发生、随时停止，使用方便。 ①反应随时发生、随时停止，使用方便。 ②反应进行和停止，酸液运动路线复杂， 中学生学习困难。 ②反应进行和停止，由气罩下沉和上浮决 定，中学生学习容易。 ③停止反应时，酸液在上，气体在下，仪 器重心偏高，稳定性差。 ③反应进行或停止，气体总在上，液体总 在下，仪器重心低，稳定性好。 ④零件连接部位多，气密性可靠程度低。 ④零件连接部位少，气密性可靠程度高。 ⑤固体试剂易从细腰处滑落，造成反应失 控。 ⑤反应胆上的孔眼细密，固体试剂不会滑落。 ⑥在反应时，固体试剂周围酸溶液浓度降 低较快，反应速率不均匀。 ⑥固体试剂沉浸在全部酸液中，溶液浓度 不会很快降低，反应速率平稳。 ⑦更换或补充固体、液体试剂很麻烦。 ⑦更换或补充固体、液体试剂很简便。 ⑧万一爆炸，装置粉碎，很不安全。 ⑧万一爆炸，气罩上抛，不会粉碎，较安 全。 ⑨只能制取 H2、CO2、H2S 等气体，别无他 用，仪器使用率低。 ⑨能制取 H2、O2、CO2、H2S、C2H2 等气体，还 兼有洗涤净化新生成气体的功能，仪器使用 率高。 ⑩用酸量大。 ⑩由于底部向内深凹，用酸量较小。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 21 ▲ 探究实验设想提示 1、《沉浮式气体发生器》与常用的气体发生装置（启普发生器、简易启普发生器、Ｕ形管、 干燥管、破底试管）制取气体比较。 2、选用铝条与盐酸或氢氧化钠溶液在《沉浮式气体发生器》里能否制氢气？选用那种试剂作 为消泡剂好？在《沉浮式气体发生器》的配重盒里装那种液体作洗涤剂好？ 3、《沉浮式气体发生器》制气过程中，你是否想到了化学能变为动能的直观现象？ 上篇：§10 快速做《煅烧石灰石》实验 下篇：§12 用《沉浮式气体发生器》制氧气 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 22 §13《过氧化钠与二氧化碳反应》的趣味实验 有不少化学教师做“口含玻管对包裹了过氧化钠的棉花吹气，棉花燃烧”的实验，从而 说明过氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气。笔者做了下 面三组实验，发现水蒸气在该反应中起了至关重要的作用。 1 实验过程： 1.1 在一个 500mL 的烧杯里粘一段蜡烛头，在倒放一只 50Ml 的 小烧杯，小烧杯上放一片铁片，防止棉花燃烧把小烧杯烧裂，大 烧杯里放入适量的碳酸钠或碳酸氢钠，点燃蜡烛，把包了过氧化 钠固体的棉花放在小烧杯上，向大烧杯里滴加盐酸（如上图所 示），二氧化碳大量放出，我们会看到燃烧的蜡烛 首先熄灭，片刻后棉花燃烧起来。颇有趣味性。 1.2 在大烧杯里也作如图 1 的准备，但不要放碳酸 钠或碳酸氢钠，用沉浮式气体发生器制取二氧化碳 （如中图所示）。随着二氧化碳想大烧杯里注入， 我们会看到燃烧的蜡烛首先熄灭，片刻后棉花燃烧 起来。 1.3 在大烧杯里也作如图 2 的准备，沉浮式气体发生 器的配重盒里放入浓硫酸（如下图所示），让生成 的二氧化碳气通过浓硫酸干燥后再注入大烧杯，我 们会看到燃烧的蜡烛首先熄灭，而棉花不能燃烧。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 23 2 分析： 在 1、2 两组实验里，二氧化碳气都没经过干燥处理，棉花都能燃烧起来。在第 3 组实验里， 二氧化碳气经过干燥处理，棉花不能燃烧。我们可作这样的假设： 2.1 过氧化钠与水反应，有氧气生成。 2.2 过氧化钠与二氧化碳不反应。 2.3 通常情况下，过氧化钠与二氧化碳不反应，但在水蒸气催化作用下，过氧化钠与二氧化碳 反应，有氧气生成。 上篇：§12 用《沉浮式气体发生器》制氧气 下篇：§14 安全准确地《检测电解质溶液导电性》 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 24 §14 安全准确地《检测电解质溶液导电性》 《电解质导电显示仪》是新一种创新型仪 器，其相关知识产权由江苏省徐州市淮海教 学仪器研究所独家享有。适用于初中、高中 化学教学及师范院校、卫校等专业学校无机 化学教学中定性测量电解质溶液的导电性， 是老式（炭棒灯泡式）显示仪的更新换代产 品。在我国东部多个城市中学和师范院校化 学实验室里已经开始使用。 1 实验前的准备 1.1《电解质导电显示仪》准备：用螺丝刀取下底部的四个螺钉，打开顶盖，把 4 节 5 号干电 池按正、负极要求放入两只电池盒里，电池正极与电池盒上的触点靠紧，扣好顶盖，上好螺 钉。 1.2 备一洗瓶蒸馏水、备待测的各种溶液。 2 实验方法 将电极插头沿烧杯壁慢慢插入待测溶液中（若从中间突然插入，会产生瞬间电涌效应，将有 1~2 秒钟的过高显示）,灯光、音响和电表都可以作出不同的反应。测过后取出电极插头，用 洗瓶冲洗一下再测下一液体。 3 显示说明 3.1 无显示--非电解质：如蔗糖溶液、酒精；电解质固体： 如 NaCl、KNO3 固体；绝缘体： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 25 如玻璃、陶瓷等。 3.2 绿灯亮----极弱电解质：如 CO2 的水溶液。 3.3 绿、黄二灯亮----弱电解质：如 0.5mol/L 氨水、醋酸溶液等。 3.4 绿、黄、红三灯全亮----强电解质：如 0.5 mol/L NaOH、HCI 溶液。 3.5 绿、黄、红三灯全亮，并伴有强烈音响----极强电解质：如 3mol/LHCI、KOH 溶液。 4 与国内、外同类产品比较： 上篇：§13《过氧化钠与二氧化碳反应》的趣味实验 下篇：§15 可做八种实验的《多用实验管》 老式（炭棒灯泡式）显示仪 电解质导电显示仪（如图所示） ① 电极是裸露的炭棒，稍有不慎就会 触电。改加低压电源，会使装置繁琐。 ① 电源是 4 节 5 号小电池，电压低， 绝无触电危险。 ② 用灯泡的明亮程度来显示溶液导电性 强弱，若在 强光环境下难观察实验现象。 ② 用不同颜色的灯光和音响显示，不 受环境光干扰，25 米内清晰可辨，在大型公 开课堂上使用效果极佳。 ③ 炭棒电极和灯泡极易损坏。 ③ 制作坚固，耐摔打磕碰，性能稳定。 ④ 繁杂丑陋。 ④ 简洁美观。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 26 §15 可做八种实验的《多用实验管》 1《多用实验管》组成和工作原理 《多用实验管》（如图 1 所示）全由玻璃制造，分为外管、内管和顶塞三部分。外管上有一个 小支管，内管中部有一个小孔，内管插入外管里，形成既独立又连通的两个空间，向内放入 不同的试剂，就可以简便快速、无污染地做二氧化碳的四个性质实验、铜片与浓硝酸反应实 验，木炭与浓硝酸反应实验，硫化氢和二氧化硫的氧化还原反应实验、不用加热制取氨气和 氯化氢气等实验。 2 实验方法 2.1 CO2 性质实验：（如图 2 所示） 向外管注入 1~2ml 澄清石灰水，在距内管气孔上下约 1.5 cm 处各缠绕一条湿 润的蓝色石蕊试纸，向内管加入几粒石灰石碎块和稀 HCI，盖上顶塞，二氧化 碳从中部气孔排出，将内管插入外管。片刻石灰水出现白色混浊；随后内管气 孔下部一条石蕊试纸先变红色，上部一条试纸后变红色；食指堵住支管口，拔 下顶部活塞，插入燃烧的火柴，火柴熄灭。结论： ①通过石蕊试纸变红色，证明二氧化碳是酸性氧化物； ②二氧化碳能使澄清的石灰水变混浊； ③通过石蕊试纸变色顺序说明二氧化碳的密度比空气大； ④二氧化碳不能燃烧，且不支持燃烧。 化学反应方程式： CaCO3+2HCl(稀) ==CaCl2+CO2↑+H2O 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 27 Ca(OH)2 +CO2==CaCO3↓+H2O H2O +CO2 ==H2CO3 此实验验可让学生从另一角度认识二氧化碳的性质，实验时间在 2min 左右，教师可采用边实 验边让学生练写化学方程式的方法，在课堂教学总结时做该实验，亦可作为探究型实验，生 动活泼，方法新颖，定会给教学添写精彩一笔。 2.2 铜片与浓硝酸反应环保型实验法：（如图所示） 在外管的支管上套上 5cm 长的乳胶管，乳胶管内虚塞棉花或滤纸不可塞的 太实，否则 NO2 将会逸出），棉花或滤纸用浓氢氧化钠溶液湿润。向外管 中加入 5mL 氢氧化钠溶液，向内管中投入小片铜片，加入浓硝酸 2mL，盖 上顶塞。把内管插入外管中，铜与浓硝酸反应放出的红棕色二氧化氮气， 从内管腰部的小孔排放出来，充满内、外管。NO2 被外管下部的 NaOH 溶液 和乳胶管棉花上的 NaOH 溶液吸收，有害气体不会外泄，保护了工作环境。 （浓硫酸比 NaOH 溶液有更好地吸收能力，通常条件下，1 体积的浓硫酸 可吸收 400 体积的二氧化氮。若在外管内装浓硫酸实验效果会更好，不妨 一试。） 化学反应方程式： Cu+4HNO3(浓)==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O 2NaOH+3NO2==2NaNO3+NO+H2O 2NaOH+NO2+NO==2NaNO2+2H2O 2.3 木炭与浓硝酸反应环保型实验法：（如图所示） 在外管的支管上套上 5cm 长的乳胶管，乳胶管内虚塞棉花或滤纸（切不可 塞的太实，否则 NO2 将会逸出），棉花或滤纸用浓氢氧化钠溶液湿润。向外 管中加入 5mL 氢氧化钠溶液，向内管中加入浓硝酸 2mL，在酒精灯上加热， 与其同时把花生米大小的木炭块点燃（用硬实的木炭），立即投入到内管热 浓硝酸里，盖上顶塞。把内管插入外管中，木炭在热浓硝酸里激烈反应， 上下跳跃，生成的红棕色 NO2 从内管腰部的小孔排出，充满内、外管。二氧 化氮气体被外管下部的 NaOH 溶液和乳胶管棉花上的 NaOH 溶液吸收，有害 气体不会外泄，保护了工作环境。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 28 化学反应方程式： C+4HNO3(浓) △== 4NO2↑ + CO2↑+2H2O 2NaOH+3NO2==2NaNO3+NO+H2O 2NaOH+NO2+NO==2NaNO2+2H2O 2.4 硫化氢和二氧化硫反应环保型实验法：（如图所示） 在外管的支管上连接 5cm 长的乳胶管，乳胶管内虚塞棉花或滤纸，棉花或滤 纸均用浓 NaOH 溶液浸透。内管放 Na2SO3，外管放 FeS，手指夹内管上部拉起 一点，向外管里滴入盐酸（稍加热），产生硫化氢；再打开顶塞，向内管里滴 入盐酸，盖上顶塞，产生的 SO2 从小孔排出。稍作振荡，管壁上迅速覆盖淡 黄色的硫。实验时间 2min 左右，由于有 NaOH 溶液保护，所以能有效地防止 有害气体外逸，保护了工作环境。管壁上的硫可用 CS2 洗涤清除。 化学反应方程式： FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑ Na2SO3+2HCl==2NaCl+SO2↑+H2O 2H2S+SO2==3S+H2O 2NaOH +H2S==Na2S++2H2O 2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O 2.5 H2S 和 Cl2 反应环保型实验法：（如图 5 所示） 方法与"2 硫化氢和二氧化硫的氧化-还原反应"相似，内管加入固体 KMnO4 和浓盐酸产生 Cl2 。外管加入 FeS 和 HCl 反应产生硫化氢。管壁上迅速覆盖 淡黄色硫。管壁上的硫可用 CS2 洗涤清除。 化学反应方程式： FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑ 2KMnO4+16HCl(浓) ==2KCl+MnCl2+5Cl2↑+8H2O Cl2+H2S ==2HCl+S 2NaOH +H2S==Na2S++2H2O 2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O 2.6 NH3 和 HCl 气体的化合反应： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 29 向外管里注入 0.5mL 浓氨水，向内管加入 1ml 浓盐酸，把内管插入外管里。摇荡一下多用实 验管，氨气和氯化氢气体挥发出来，两种气体在管里发生化合反应，生成的白烟充满多用实 验管。 化学反应方程式：HCl+NH3== NH4Cl 2.7 不加热快速制氨气： 外管加入 5g 左右固体 NaOH，内管加氯化铵饱和溶液。当溶液滴到固体 NaOH 上，溶解时放出 的热量替代了加热。NH3 由支管导出。用加氯化铵溶液的多少控制 NH3 的产出量。若需大量 NH3， 可换成浓氨水滴入。此法可以快速制取大量 NH3 气，且不需加热，简单易行。 化学反应方程式：NaOH+NH4Cl==NaCl+NH3↑+ H2O 2.8 不加热快速制 HCl 气体： 外管加入浓硫酸，内管加浓盐酸，浓盐酸从内管小孔里流到浓硫酸上，浓硫酸密度大沉在下 部，浓盐酸密度小浮在上部，初始没有明显反应，稍作振荡，HCl 气体迅速生成，从外管上 的支管排出。此法是利用浓硫酸的吸水性快速制取大量 HCl 气体，无需加热。 ▲ 注意：实验方法中的 1、2、3、4、5、6、适用于教师课堂演示实验；实验方法中的 7、8 适用于实验教师准备实验。 ▲ 探究实验设想提示 1、 教材上设计的铜片与浓硝酸反应实验，生成的 NO2 收集在塑料袋里，没有最终处理办法， 缺少环境保护思想。 2、 木炭与浓硝酸反应实验是典型的非金属与具有强氧化性酸反应的实验，教材重两次出现 该问题（碳与浓硫酸反应），仅有化学反应方程式，而无实验，现在填补了这一空缺。 3、 硫化氢二氧化硫反应实验已被广大教师热烈讨论了多年，设计方案很多，但在仪器的紧 凑性和环保问题上不尽人意，现在问题得到解决。 4、 用《多用实验管》可增做氯气的多项实验：用胶布封闭内管上的小孔，把多条滤纸条缠 绕其上，滤纸上滴上不同试剂（品红、溴化钠、碘化钠等）。外管里加入高锰酸钾固体和浓盐 酸，立即把内管插入外管。支管处用含氢氧化钠溶液的棉花或滤纸吸收外逸的氯气。 上篇：§14 安全准确地《检测电解质溶液导电性》 下篇：§16 制取一氧化碳、氯气等气体时,分液漏斗里的酸液放不下来怎么办？ 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 30 §16 制取一氧化碳、氯气等气体时, 分液漏斗里的酸液放不下来怎么办 ? 制取一氧化碳、氯气、氯化氢气体时，都会遇到一个共同的问题： 分液漏斗里的酸液放不下来。这是因为当有气体生成时，烧瓶内的气体 压强比烧瓶外的大，阻挡着酸液向下流动。解决这个问题很简单，(如右 图所示)可在烧瓶上的双孔橡胶塞上，一个孔插装分液漏斗，另一个孔插 装一只 T 形三通管。在分液漏斗上部加单孔橡胶塞，用乳胶管连接到 T 形三通管的一个管上，T 形三通管的另一个管作为生成气体的排出管。这 样的连接方式使分液漏斗里和烧瓶里的气体压强保持一致，打开分液漏 斗上的活塞开关，酸液靠自重力便可顺利流进烧瓶里。 ▲ 探究实验设想提示 1、制取一氧化碳的最佳温度是 70℃~80℃，若浓硫酸 的温度过高，不仅反应速度太快，而且会产生大量的 CO2 、SO2 杂质气体，干扰下步实验。 2、用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气，不要加热， 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 31 否则会有 Cl2O7 生成，极易发生爆炸。 上篇：§15 可做八种实验的《多用实验管》 下篇：§17 长时间观察《钠的金属光泽》 §17 长时间观察《钠的金属光泽》 教材上关于《钠的金属光泽实验》是用刀子切割钠，观察新切割断面钠的金属光泽。此法有 两点不足：①钠在空气中极易氧化，所以断面迅速被氧化成灰色；②断面可见度太小。现在 向您介绍两种该实验的的方法： 1 自制钠棒：取两只大小不同的试管，小试管插入大试管里，两管壁之间的间 隙尽可能小。先加热大试管，减少试管里的空气含量。取花生米大小的一块钠， 切去表面氧化层，放入大试管里，在酒精灯上继续加热，与其同时也加热小试 管的底部，待到钠熔化时，把小试管插入大试管底部，液态钠充满两试管壁之 间，立即用熔化的蜡烛封闭两试管口的空隙，使钠和空气隔绝。一根闪亮的" 钠棒"就做好了，可以长期保存。 2 应急制钠饼：取两片同样大小（10cm×10cm）的玻片，取花生米大小的一块 钠，切去表面氧化层，放入两玻片之间，两手用力转动挤压玻片，质地柔软的钠块在两玻片 间展开，形成有银白色金属光泽的"钠饼"，可保留十多分钟不会氧化。这两种实验方法的特 点是：钠的金属光泽可见度大，保存时间较长。 上篇：§16 制取一氧化碳、氯气等气体时,分液漏斗里的酸液 放不下来怎么办？ 下篇：§18《氢气在氯气中燃烧》实验 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 32 §18《氢气在氯气中燃烧》实验 上图是教材上[氢气在氯气中燃烧]的实验装置图。 1 准备 一只 T 形玻璃三通管（直管较粗的），用一根较细点的玻璃导管穿过 T 形三通 管的直管，注意两管壁之间有些空隙，让氯气从该空隙中通过；选用合适的乳 胶管连接在 T 形三通管的直管一端，要使乳胶管能同时包住内管和外管（即细 导管和粗导管），达到封闭内、外管壁间的空隙的目的；该乳胶管和制氢气的《沉浮式气体发 生器》上的活塞导管连接；调整内管的另一端， 使内管低于外管口 5mm；如图连接。 2 实验步骤 打开制氢气的沉浮式气体发生器上的活塞，氢 气从内管排出，点燃，可观察到氢气在空气中燃 烧的火焰；打开装氯气的《沉浮式贮气瓶》的活塞，氯气从内、外管壁的空隙间排出，包围 在氢气火焰外面，火焰立即变成苍白色；用集气瓶罩在 火 焰 上 2~3 秒钟收集燃烧后的气体；关闭氯气导管，又可观 察 到 氢气在空气中燃烧的火焰。向集气瓶里注入 1/3 体积的 水 ， 振荡几下，滴入几滴石蕊试液，立即呈现红色，证明是 盐 酸 溶液。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 33 ▲ 探究实验设想提示 1、 氨气在氧气里燃烧； 2、 氨气在氯气里燃烧； 3、硫化氢气体在空气、氧气、氯气里燃烧。 上篇：§17 长时间观察《钠的金属光泽》 下篇：§19《离子的电荷及运动》实验 §19《离子的电荷及运动》实验 离子是带电荷的微观粒子，在教学中怎样让学生看到离子是的 是客观存在的？笔者设计了两种实验方法： 1 滤纸法：实验步骤和现象 1.1 取一张滤纸，用硫酸钾溶液将其湿润，在左右两边压上铜片电 极，电极的正中位置滴加硫酸铜饱和溶液与高锰酸钾浓溶液的混合 液（如图 1）。 1.2 电极接通 6V 直流电源，蓝色的 Cu2+向负极铜片一方运动，紫色 的 MnO4 -向正极铜片一方运动。数分钟后，负极铜片一边蓝色逐渐 加深，正极铜片一边紫色逐渐加深。 2 U 形管法：实验步骤和现象 2.1 取一套如图 2 所示的 U 形管，首先关闭中间长颈漏斗上的活 塞阀。向 U 形管里注入大半管硫酸钾溶液，再向长颈漏斗里注入 硫酸铜饱和溶液与高锰酸钾浓溶液的混合液，慢慢开启活塞阀， 蓝紫色的混合液流到 U 形管的圆弧处，把两只碳棒电极（或者铜 片电极）插入 U 形管左右两边的硫酸加溶液里。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 34 2.2 电极接通 6V 直流电源，蓝色的 Cu2+向负极一方运动，紫色的 MnO4 -向正极一方运动。数分 钟后，负极一边蓝色逐渐加深，正极一边紫色逐渐加深。 3 设计原理 Cu2+在水溶液里呈蓝色，MnO4 -在水溶液里呈紫色，再电场里，Cu2+向负极一方运动，MnO4 -向正 极一方运动。硫酸钾溶液是无色的，其作用是为了增加导电性。 4 实验注意事项 通电时间不要过长，当两电极附近的蓝色、紫色较深时就关掉电源，避免发生过多的电解反 应。 上篇：§18《氢气在氯气中燃烧》实验 下篇：§20《Cu-Zn 电池》实验 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 35 §20《Cu-Zn 电池》实验 高中化学教材中关于《铜-锌电池》实验（如图 1 所示）最常见的现象是锌片电极上有大 量氢气放出，而几乎看不到铜片电极上放出氢气，和理论 严重不符，降低了教学效果。锌片电极上有大量氢气放出 的原因是锌片不纯，惰性的杂质颗粒与锌组成了许多微小 电池，即铜-锌电池在锌片上"短路"，所以锌片电极上有大 量氢气放出，而铜片电极上几乎看不到放出氢气，这一实 验现象和理论有很大距离，严重地影响了教学效果。要做 好《铜-锌电池》实验首先要有高纯度的锌片电极，这样的 锌片电极很难买到。大家都知道电镀是提纯物质的方法之一，我们何不动手用电镀法制作高 纯度的锌片电极。配制电镀液 称取 130g 氯化铵放入 500mL 的烧杯中，加入 250mL 热水（70℃ 左右）使氯化铵溶解，再加 入氯化锌 17g、硼酸 14g、硫脲 1g、聚乙二醇 1g，搅拌溶解后再加入少量洗涤剂，最后用水 稀释至 500mL。 2 待镀的锌片处理 把待镀锌片电极用砂纸打磨光亮，放入碱液中去掉表面的油脂，再放入 稀盐酸里除去表面的氧化层，用蒸馏水冲洗干净。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 36 3 电镀 （如图 2 所示）用 500mL 的烧杯当电镀槽， 把待镀锌片电极置于中间，把两块废旧 锌片平行地置于 待镀锌片电极两边，倒入配制好的电镀液，待镀锌片电极和废旧锌片都浸入 电镀液中，用导线将待镀锌片电极和废旧锌片与直流电源联结。电压调至2V左右，通电20min， 连接在负极上的锌片电极上就覆盖了一层高纯度的锌，后取出洗净。用这块锌片电极和铜片 电极组合成铜-锌电池，实验时就会看到铜片电极上有大量氢气泡放出，而锌片电极上的氢气 泡大为减少，提高了实验效果。 ▲ 探究实验设想提示 1、锌电极汞齐法：把市售的锌极板浸在汞盐溶液里，在锌板上置换一层汞，形成锌汞齐，覆 盖了原来锌的表面，由于氢在锌汞齐上的超电势很高，所以锌汞齐表面不会有氢气放出。在 锌汞齐电极中，汞是惰性介质，不会发生电极反应。 2、用手边的材料制水果电池（铜-锌电极插入桔子、柠檬等水果中）、氢-氧等燃料电池、氢- 氯燃料电池。 上篇：§17 长时间观察《钠的金属光泽》 下篇：§19《离子的电荷及运动》实验 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 37 §21《燃料电池》H2-O2 电池和 H2-Cl2 电池 燃料电池是一类新型能源，许多科普书籍上常有这种词语出现，现行初、高中化学教材里 均介绍了燃料电池，但教师和学生难看到实物。笔者已在 2002 年成功地研制出 H2-O2 电池、 H2-Cl2 电池的快速、简易演示法，现在介绍给广大化学同仁，可为您的教学增色添彩。 1 H2-O2 电池（图 1） 1.1 用《快速自动水电解器》电解水（使用方法 见§13 当今最先进的《快速自动水电解器》），延 长电解时间到氢气充满电解管，氧气大约半管， 自动停止电解，断开与电源的连接。 1.2 关闭气泵螺丝（逆时针）， 轻挤一下气泵， 使储氢气的电解关内的液面升高 1-2cm，电极下 端浸在电解液里约 1cm； 1.3 用导线连接电表（万用电表或毫安表）和《快 速自动水电解器》的电极线（如图 1），电表指针 偏移，可持续数十分钟，说明电流已经产生（因电压不够大，所以还不能使发光二极管亮起 来）。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 38 1.4 正极上的反应： O2 + 2H2O + 4e- = 4OH - 负极上的反应： 2H2 - 4e- = 4H+ 电池反应： 2H2 + O2 = 2H2O 2 H2-Cl2 电池 （图 2） 1.1 参照《电解食盐水、氯化铜》实验，向Ｕ形管里加入 饱和食盐水（滴数滴洗涤液等发泡剂），液面高度使电极 浸在电解液里约 1cm； 1.2 接通电源电解食盐水，生成的氢气、氯气在Ｕ形管左 右两边里形成大量泡沫，用弹簧夹封闭两支管，防止氢气、 氯气外逸。 1.3 用导线连接电表（万用电表或毫安表）、大号发光二极管和电极线（如图 2），电表指针偏 移，发光二极管亮起来。 1.4 正极反应： Cl2 + 2e- = 2Cl- 负极反应： H2 - 2e- = 2H+ 电池反应： H2 + Cl2 = 2HCl ▲ 探究实验设想提示 1、甲烷-氧气电池 2、乙烯-氧气电池 3、乙炔-氧气电池 4、甲醇-氧气电池 5、乙醇-氧气电池 上篇：§20《Cu-Zn 电池》实验 下篇：§22 制取乙酸乙酯能清楚地显现乙酸乙酯 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 39 §22 制取乙酸乙酯能清楚地显现乙酸乙酯 1、 现行高中化学教材上，关于乙醇与乙酸反应制取乙酸乙酯所用的催化剂都是浓硫酸，人 所共知，浓硫酸有强氧化性，所以在实验时混合液变黑，这说明 浓硫酸在作催化剂的同时还作为氧化剂参与了反应。因此，乙酸 乙酯的产出率必定降低，并且有 SO2 、CO2 等杂质随乙酸乙酯排 放出来。笔者使用 FeCl3 作催化剂，不仅乙酸乙酯的产出率高， 而且没有浓硫酸作催化剂时的黑色，反应液一直呈黄色。 2、在教材上的实验方法中，生成的乙酸乙酯排在碳酸钠溶液的 上方，乙酸乙酯和碳酸钠溶液都是无色透明的液体，学生仅能闻 到乙酸乙酯的香味，很难观察乙酸乙酯的存在。碳酸钠是强碱弱 酸盐，水解后其溶液显碱性，制乙酸乙酯前向碳酸钠溶液里滴几滴酚酞试液，碳酸钠溶液变 为红色，生成的乙酸乙酯浮在碳酸钠溶液的上部，界面清晰，学生看得清，闻得到，实验效 果大为提高。 上篇：§21《燃料电池》H2-O2 电池和 H2-Cl2 电池 下篇：§23 连续做氨气红色喷泉实验 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 40 §23 连续做氨气红色喷泉实验 氨气的红色喷泉实验是个既有知识性又有趣味性的实验。但是教材上所设计的实验方法 不能令人满意： ① 每做一次实验要更换一次装氨气的圆底烧瓶； ② 圆底烧瓶上装的双孔橡胶塞难保证有良好的气密 性，常因细微的漏气而使实验全部失败。 笔者设计了如图所示的方法，可以稳定连续地作氨气的 红色喷泉实验。 1 准备 1.1 向支管试管里加入 5-10g 氢氧化钠固体，在胶头滴 管里吸入足量的浓氨水； 1.2 在空饮料瓶的中上部打一个小孔，饮料瓶里装入加了酚酞试液的水； 1.3 烧杯里装入加了酚酞试液的水； 1.4 如图把各部件用乳胶管、胶塞连接起来，并把弹簧夹装在如图所示的位置。 2 实验步骤 2.1 张开①、 ②弹簧夹，夹紧 ③弹簧夹，把浓氨水滴入氢氧化钠固体上，生成的氨气迅速 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 41 充满圆底烧瓶，当烧杯里的酚酞溶液有红色出现（证明氨气已充满圆底烧瓶），取下支管试管， 夹紧①、 ②弹簧夹； 2.2 张开③弹簧夹，用大拇指堵住饮料瓶上的小孔，用力挤压饮料瓶，水进入圆底烧瓶溶解 氨气，在圆底烧瓶里形成负压，放开拇指，红色喷泉立即出现。 2.3 张开①、 ②、③弹簧夹，圆底烧瓶里的水排出，向饮料瓶里补充水，如图连接好个部件， 重复"2.1、2.2"操作，重现红色喷泉。 上篇：§22 制取乙酸乙酯时的两个问题 下篇：§24 甲烷气（CH4）的快速制法 §24 甲烷气（CH4）的快速制法 初、高中化学教材中都有关于《制取甲烷的实验》，大家公认为这是个较难做的实验。按照教 材上的做法有两个缺点：①甲烷生成的又慢又少，在导管口点燃，火焰小如黄豆粒，后坐位 的学生观察不到；②试管常有破损或被腐蚀的斑斑点点。 为了克服上述缺点，笔者经过多年的摸索、 总结，得到下面的做法： 1 准备 1.1 无水醋酸钠的准备 把结晶醋酸钠脱去 结晶水后磨细备用。 1.2 碱石灰的准备 取 1 份质量生石灰和 2 份质量固体氢氧化钠在研钵里混合研磨细 备用（不要用市售的碱石灰）。 2 实验步骤 2.1 （如图 1 所示）取无水醋酸钠、碱石灰和氧化铁以 4：3：1 的质量比混合均匀后放在铜 箔上，而后卷成圆棒状，拧紧两端，剪掉拧出来的小尾巴，即成一个棒状的小药包，用细铁 丝在铜箔上扎出 5~6 个小孔，以便甲烷气体排放。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 42 2.2 （如图 2 所示）把上面做出的小药棒放 进大试管里，按照教材上的装置示意图组装仪器 （注意，铜箔上的小孔向着上方）。 2.3 用《快速自动水电解器》对试管加热，一分钟后大量甲烷就排放出来，在玻璃导管口点 燃，明亮的蓝色火焰可喷出一寸多长。 2.4 待不再产生甲烷气时，立即把试管里的药包甩出来，试管完好无损。 ▲ 探究实验设想提示 1、对市售醋酸钠烘干脱水，达到什么程度好？ 2、碱石灰中 NaOH 与 CaO 怎样比例好？ 3、加入 Fe2O3、MnO2 等提高了反应速率，是发生催化作用了吗？反应机理是什么？ 1、 沼气池在农村推广和应用面临两个问题： ① 产气不稳定（例如，夏天产气快，冬天太慢）。 ②无法消除臭味。如何有效地解决？ 上篇：§23 连续做氨气红色喷泉实验 下篇：§25 乙烯气（C2H4）的优化制法 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 43 §25 乙烯气（C2H4）的优化制法 高中化学教材中关于《乙烯的制取实验》有两个缺点：一，乙醇与浓硫酸的混合液在加热时 变黑色，那就说明浓硫酸与乙醇发生了氧化-还原反应，二氧化硫气必定混在排出的乙烯气中， 干扰着乙烯性质实验。二，用普通酒精灯加热速度慢， 混合液的温度在 140℃左右滞留时间太长，即生成乙醚 的时间太长，大量乙醚排放有损人体。 1 改进内容： 1.1 改浓硫酸为 80%浓度；或用浓磷酸代替浓硫酸；或 80%浓硫酸与磷酸的混酸；或用 P2O5 作催化剂。 1.2 把原教材上图示中的酒精灯换成高温防风酒精灯。 1.3 让生成的乙烯气体通过 NaOH 溶液后，再进行高锰酸钾溶液、溴水（溴的四氯化碳溶液） 褪色实验。 2 分析： 2.1 改浓硫酸为 80%浓度，以降低浓硫酸的强氧化性，其脱水性没有太大改变，反应实施能的 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 44 SO2 大为减少；用浓磷酸代替浓硫酸的原因是：浓磷酸也有脱水性，但没强氧化性；， 2.2 使用了高温防风酒精灯加热，对混合液的升温速度提高近 2 倍，所以很快越过 140℃的温 度点，达到生成乙烯的适宜温度 170℃，缩短了生成乙醚时间。 2.3 新生成的乙烯气中含有大量的 SO2、CO2，其中 SO2 有较强的还原性，更易使高锰酸钾溶液、 溴水（溴的四氯化碳溶液）褪色，所以应该用 NaOH 溶液洗涤净化，否则看到的是实验假象。 ▲ 探究实验设想提示 对新制取的乙烯气体用氢氧化钠溶液洗涤处理，及不作洗涤处理，分别做高锰酸钾溶液、溴 水（溴的四氯化碳溶液）褪色实验，您会发现教材上的方法不严谨。 上篇：§24 甲烷气（CH4）的快速制法 下篇：§26 乙炔气（C2H2）的优化制法 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 45 §26 乙炔气（C2H2）的优化制法 高中化学教材中关于《乙炔的制取实验》有两点令人不满的：一、碳化钙与水反应太快，并 有大量泡沫，不易控制。点燃乙炔气时产生大量黑烟漂浮在教室里，在做后面的几个乙炔性 质实验时，几乎没有乙炔气排出了。二、把纯净的乙炔气体通入高锰酸钾酸性溶液和溴的四 氯化碳溶液里，都能发生退色反应。可是却没说明净化乙炔气体的方法，所以，多数教师把 电石与水反应生成的乙炔气直接通入上述两种溶液里，都迅速发生了退色反应，因为用电石 与水反应制得的乙炔气中混杂着 H2S、PH3 等杂质气体，其还原性比乙炔强，是 H2S、PH3 使上 述两种溶液迅速退色，并非乙炔发生了反应，但是却给学生一个实验成功的假象；硫化氢、 磷化氢等杂质，这些既有毒又有臭味气体弥散在教室里，很长时间才能消除。 笔者介绍一种制取纯净乙炔的新方法： 1 准备 （如右图所示） 向《沉浮式气体发生器》容器里加 300mL 50%浓度 的酒精水溶液和盐酸的混合液，向气罩顶部的配重 盒里加 100ml 饱和硫酸铜溶液，用乳胶管把活塞导 管和配重盒上的导管连接起来，反应胆里放适量电 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 46 石，悬挂在气罩内壁 U 形槽里，而后把气罩插入容器里。 2 实验步骤 打开活塞导管，气罩下沉，电石和混合液接触发生反应，含杂质的乙炔气穿过硫酸铜溶液， 经洗涤净化后从导管排放出来，待气罩内里的空气排净后（要做纯度检验），即可使用纯净 无味的乙炔气做各项实验。当实验暂停时，关闭活塞导管，气罩上浮，电石和混合溶液脱离， 反应自行停止。实验十分简单、方便、安全。 3 分析 3.1 酒精在混合液里的作用：酒精和电石不反应，用酒精调节水的浓度，从而降低反应速 度；酒精是消泡剂，可消除反应时出现的大量泡沫。 3.2 盐酸在混合液里的作用：盐酸和电石不反应，盐酸可溶解糊状的 Ca(OH)2，以保证反应随 时发生随时停止。 3.3 硫酸铜溶液的作用：既是配重液（增大排出乙炔气的压强），又是洗涤液，不仅可以 吸收新生成的乙炔气里混杂的 H2S、PH3 气体，还可以吸收乙炔气里混杂的酒精蒸气、氯化氢 气体，从而得到纯净的乙炔气，这才符合实验的真实性和科学性。 ▲ 探究实验设想提示 甲烷、乙烯、乙炔在空气中燃烧火焰明亮程度不同，仅用"含碳的质量分数不同"能解释了的 吗，与碳原子间的单键、双键、三键键能有无关系？ 上篇：§25 乙烯气（C2H4）的优化制法 下篇：§27《醛、葡萄糖、蔗糖水解后产物的银镜反应》实验方法 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 47 §27《醛、葡萄糖、蔗糖水解后产物的银镜反应》实验方法 高中化学教材中关于《醛类的银镜反应的实验》是不易作成功的，常出现被还原出的银 不能很好的附着在试管壁上，不能形成漂亮的银镜，变成黑水或形成花斑状。笔者多年摸索 试验，找到多个较为可靠、可行的方法。 1 温热法 1.1 制备银氨溶液 制出澄清的银氨溶液后，再把硝酸银溶液向澄清的银氨溶液中回滴 1~2 滴，使溶液略带浑浊。 1.2 水浴温度 水浴温度控制在 55~60℃较好。若水浴温度太高，还原速度太快，银的颗粒 大而粗糙，实验效果差。 2 不用加热乙醛的银镜反应 取 1mL 0.2mol/L AgNO3 溶液于洁净试管中，再加入 0.5mol/L 氨水，直到恰好溶解澄清，再 把硝酸银溶液向澄清的银氨溶液中回滴 1~2 滴，使溶液略带浑浊。滴加 5 滴乙醛的酒精溶液 （1：1.5），滴加 2 滴 1%浓度的 NaOH 溶液，振荡试管后静置半分钟，无须加热便有漂亮的 银镜出现。 3 不用加热葡萄糖的银镜反应 取 1mL 0.2mol/L AgNO3 溶液于洁净试管中，再加入 0.5mol/L 氨水，直到恰好溶解澄清，再 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 48 把硝酸银溶液向澄清的银氨溶液中回滴 1~2 滴，使溶液略带浑浊。滴加 5 滴 1 mol/L 葡萄糖 溶液，滴加 2 滴 1%浓度的 NaOH 溶液，振荡试管后静置半分钟，无须加热便有银镜出现。 4 蔗糖水解后产物的银镜反应 4.1 蔗糖水解 取 0.5mL 1mol/L 的蔗糖溶液于洁净试管中，滴 5 滴 2mol/L 硫酸，加热沸腾 10s，冷凉后加 10 滴 2mol/L NaOH 溶液中和为中性。 4.2 蔗糖水解后产物的银镜反应 取 1mL 0.2mol/L AgNO3 溶液于洁净试管中，再加入 0.5mol/L 氨水，直到恰好溶解澄清，再把硝酸银溶液向澄清的银氨溶液中回滴 1~2 滴，使溶 液略带浑浊。滴加 4.1 蔗糖水解后的全部液体，再滴加 2 滴 1%浓度的 NaOH 溶液，振荡试管 后静置半分钟，无须加热便有漂亮的银镜出现。 ▲ 探究实验设想提示 用醛或葡萄糖溶液做铜镜反应。 上篇：§26 乙炔气（C2H2）的优化制法 下篇：§28 如何完成《气体通过串联溶液》实验 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 49 §27 如何完成气体通过串联溶液的实验 在许多练习题中常有用一种气体连续地通过串联溶液的实验。那只是纸面上的画图，若 实际操作时将发现气体的压强小，不能通过溶液。溶液的密度与溶液高度的乘积是气体通过 该溶液时的最小压强值，只有当气体的压降大于各种溶液的压强值之和时，气体才能通过串 联溶液。通常我们所使用的气体发生装置或贮气装置输出的气体压强大多达不到。我采用了 在装置尾部减压法和启普发生器增压法都能顺利地完成了该实验。 1 减压法（适用于沉浮式气体发生器和沉 浮式贮气瓶） 1.1 准备 (如图 1 所示)在原实验装置的 尾部串联一只装满水的下口瓶，下口瓶的 下口装一只备有导管的单孔橡胶塞，导管 上连一根 1m 长的乳胶管，乳胶管下垂。 下垂乳胶管越长，抽拉气体的力量越强。 1.2 实验步骤 按照图示连接好仪器，打开气体发生装置或贮气装置输出气体阀门，气体依 次通过串连的各种溶液，水从下口瓶下垂乳胶管里排出。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 50 2. 增压法（适用于启普发生器） 2.1 准备 (如图 2 所示)在启普发生器的上口 加一只带玻璃导管的单孔橡胶塞，玻璃管的长 度为 50cm，玻璃导管的下端达到启普发生器的 “细腰”处。根据物理学的液压原理可知，压 强等于液体的密度与液体高度的乘积，可把排 出气体的压强提高数倍，于是气体便可顺利通 过串联的各溶液。 上篇：§27《醛、葡萄糖、蔗糖水解后产物的银镜反应》实验方法 下篇：§29 关于化学实验教师的工作若干问题 §29 关于化学实验教师的工作若干问题 1 关于卤素的实验 1.1 在卤素实验过程中，常有氯气或溴蒸气泄漏在空气中，当人们呼吸了较多卤素气体感到 胸闷时，肺部已发生了轻度水肿，此时若要做肝功化验，可能有转氨酶升高的现象。对实验 教师的身体健康有较大影响。 氯气或溴蒸气泄漏主要发生在氯气的制取、收集和液溴的取用、溴水的分装过程中。为了减 小或防止卤素对人体的损害，实验教师在实验时应该注意以下方面： 1.1.1 做好实验前的准备工作，如集气瓶和盖集气瓶的玻璃片或包裹塑料纸的橡胶塞要备够， 装好饱和食盐水的集气瓶倒插在水槽里。装液溴或溴水的试剂瓶备够，集中放在手边。 1.1.2 建议用前面介绍的 《有害气体的安全收集法》收集氯气，此法不仅安全可靠，而且操 作简单方便；向各试剂瓶里分装氯水、溴水、液溴时建议用《虹吸分液法》，可以减小或防止 卤素气体外逸。 1.1.3 若在实验中已经感到胸闷不适，可向烧杯里倒点浓氨水，用手扇动氨气做几次深呼吸， 胸闷的感觉很快会得到缓解。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 51 反应方程式是：2NH3+ 3Cl2 ==== N2 + 6HCl NH3 + HCl ==== NH4Cl 总反应方程式是：8NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6 NH4Cl 1.1.4 若能在实验时带上用小苏打（碳酸氢钠）水湿润的口罩会更加安全。 1.1.5 用胶头滴管取用液溴时，由于液溴的密度太大，会自行滑落，取用很不方便。建议把 胶头滴管的下端在《高温防风酒精灯》上弯成钩状，液溴就不会滑落下来。 1.2 氯水的快速制法 向集气瓶里加一药匙氯酸钾、2 毫升浓盐酸，盖严瓶口，瓶内立即充 满氯气，慢慢注入 1/3 瓶水，边加边摇动，放置数分钟充分溶解，即得高浓度的氯水。 1.3 向氯水中滴加碘化钾溶液后，在加入淀粉试液，无蓝色出现。那是过量的氯水把碘离子 氧化成无色的酸根离子了。向碘化钾溶液中滴加少量氯水，再加入淀粉试液，即出现蓝色。 2 分装液体试剂把装大量溶液的容器放在高位置上，用我介绍的这种虹吸装置安放在溶液里 对各个试剂瓶分装，可以坐着操作，减轻了工作强度，减小了有害气体扩散的机会，符合“安 全、环保”要求。 3 大量气体贮备 当上课教师大量而集中地使用氧气、一氧化碳、甲烷等气体时，实验教师会倍感紧张，有时 还会因不能及时准备好纯净而足够的气体受到埋怨，为了避免这些现象出现，使实验教师能 从容有备，特介绍两种《大量气体贮备方法》： 3.1 用排水集气法收集十多瓶或几十瓶气体，倒插在水面高度约 3cm 的水槽里，密集排好， 当集气瓶放得太多水面升高，集气瓶在浮力的作用下可能会翻倒，可以用虹吸法排出一部分 水，使水面不要过高。上课教师需要气体时就可以随时取出使用，不会让实验教师手忙脚乱。 这种方法贮存气体可放置 1~2 星期。 3.2 用《沉浮式贮气瓶》预先贮存足够数量的气体，以备上课教师需要气体时就可以随时取 出使用。 4 洗涤试管上的铜渍 学生实验和教师的演示试验过后，常有附着了铜的试管大量积存下来，现在介绍一种清洗铜 的方法：把三氯化铁的浓溶液注入试管里浸泡，必要时可加热，铜就会被除去。 反应方程式是： Cu + 2FeCl3 ==== CuCl2 + 2FeCl2 5 去除锰迹 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 52 5.1 用酸化的双氧水（3%~5%）擦拭或浸泡，可除去锰迹 。 5.2 用草酸溶液洗涤，可除去锰迹 。 5.3 用亚硫酸钠溶液洗涤，可除去锰迹 。 5.4 用酸性的硫代硫酸钠溶液洗涤，可除去锰迹 。 5.5 用酸性的硫酸亚铁溶液洗涤，可除去锰迹 。 5 怎样快速、高质量地给橡胶塞打孔? 6.1 老式打孔器，在刃处锉出凹槽缺口，磨锋利。 6.2 电动打孔器。 7 洗涤酚醛树脂的方法 7.1 用 10% NaOH 溶液浸泡加热，树脂软化溶解，即可洗净。 7.2 试管里苯酚、甲醛和催化剂的混合物在水浴中开始沸腾，取下带长导管的橡胶塞，插入 带弯钩的玻璃棒，待反应完毕，拉出玻璃棒，酚醛缩合物随之带出。 8 氢气吹泡实验方法 在玻璃导管口蒙双层纱布，蘸取吹泡液就能顺利连续地吹出大泡来。 9 简易的防爆装置 点燃氢气前，在输出氢气的导管里，填入缠绕的细铜丝团，万一氢气不纯，产生的回火在铜 丝间迅速散热降温，温度降到着火点之下而自行熄灭，铜丝起到导热阻燃作用，铜丝团在导 管里的长度不得小于 5cm。点燃一切易燃气体时，导管里最好都加这种处理，就不会出现爆 炸事故了。 10 如何打开粘结的试剂瓶塞？ 试剂瓶塞粘结是常遇到的事，您可用热水把瓶口热一下，而后在木块上轻磕几下。如果不开， 可在瓶口处滴加些四氯化碳液体，待四氯化碳浸润瓶口缝隙后，在木块上轻磕几下，如果不 开，用热水把瓶口热一下，瓶塞即可打开。 11 实验教师如何提高自己的地位？ 11.1 认真钻研教材，系统地听老师上课，做到教师的演示实验和学生实验都要胸有成竹。 11.2 摆脱从属地位，准备工作走在老师教学的前面。 11.3 研究创新实验方法，特别在教师公开课教学时您提供出成功的创新实验，给大家一个意 外惊喜，会使全体化学教师对您刮目相看。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 53 11.4 多阅读教学杂志，撰写有关实验的文章，向国家级和省级刊物上投稿。 上篇：§28 如何完成《气体通过串联溶液》实验 中学化学实验中的误区 中学化学实验一直被人们提到很高位置，但笔者在多年教学感觉实验教学中存在许多问 题，每与众多同 事交谈时多有同感，有的问题甚至十分严重，这些问题影响着化学教学健康 发展。斗胆直言，公开与同仁们讨论。 1、轻实验，重理论。 目前中学化学教学受到过重的升学压力，使得实验教学偏离了应有的方向，也使实验教 学的功能被严重削弱。而且许多教师认为化学教学的目的只是应付考试（被国家的考试制度 逼迫无奈），只追求学生在笔试的卷面上取得高分，过分注重理论教学和习题练习，忽略了 实验教学。诚然，取得高分的途径是加强理论教学，培养学生的思维能力，但实验教学在化 学教学中是尤其不可缺少的，且占有很重要的地位，实验操作将有助于培养学生具备最终达 到解决问题的能力。然而仍有许多老师错误地认为实验只能培养使用仪器和实验操作的能力， 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 54 从而忽视了学生通过实验、分析、研究、概括成化学知识。实践证明只有通过实验操作才能 更全面更深刻地获得化学知识。 近些年来，在高考和中考的试卷里，实验部分的分值有逐年增大的趋势，目的就在于促 进教师加强实验教学，改变学生“高分低能”的现象。 2、回避难做的实验。 有些教师因为仪器的问题或实验技巧没掌握，每遇到难做的实验就回避，黑板上画实验 的现象屡见不鲜。看似教学任务顺利完成，其实，学生就损失很多知识，教学效果必将大打 折扣。例如，在初中化学中的《水电解》是个很重要的实验，通过该实验使学生认识水的元 素组成和水分子的原子构成。人教社出版的教材里绘制的装置图是用水槽、试管等组合而成， 特别是试管要用手在电解液（碱液或酸液）里放入、取出，因此教师们望而却步。现有的霍 夫曼式水电解器也因电解速度太慢，操作不便、易损坏等原因而被弃之不用。高中化学中的 《铜—锌电池》实验，本应在铜极上产生大量气泡，锌极上没有或极少有气泡，但实验现象 恰好相反，即实验现象与理论相差太远，教师们就只能以讲解原理图来代替实验。再例如，[甲 烷性质的实验]，因为甲烷比较难制取，而把该实验舍弃掉。[木炭跟浓硝酸反应实验]、[燃 料电池实验]早有成功、成熟的实验方法，许多老师已经用在课堂教学中了，而那些教材编写 人却闭目塞听，全然不知。 其实，我们教师只要分析一下难做的原因，对实验装置略加改进，所谓难做实验其实也 并不难做。有时，能与不能之间仅差一招一式，三言两语即可点破。 3、实验成功率不高，就拿进课堂里去做。 有些实验在目前教材上给的方法不好。例如，高中化学中的[铁粉和水蒸气的置换反应实 验]，初中化学中的[木炭还原氧化铜实验]，都是成功率不高的实验（都有窍门可以顺利成功）， 有些教师没有预先多做几次，以取得成功经验，就匆忙拿进课堂去演示，在学生面前出现失 败的尴尬局面，只好东拼西凑地找些原因解释，既浪费了宝贵的课堂教学时间，又使学生对 所学的该部分知识产生了怀疑。如果一个教师实验经常失败，那么不仅影响了教学效果，而 且影响教师在学生心目中的威信。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 55 所以，课前应该对那些成功率不高的实验多做几次，从一次次的失败中寻找成功规律。 一次偶然成功就预示着次次必然成功，紧抓不放反复演练，求得最佳实验效果。那时，您就 会在课堂上胸有成竹，底气十足，您的教学水平将会大步提高。 4、教材中部分实验设计不合理或叙述不详，不愿钻研改进。 例如，初中化学中的《CO 还原 CuO（Fe2O3）》的实验，本应使用 纯净的 CO，有些教师却把 CO 的发生装置搬上讲台，用新生成的不 纯的 CO（含 CO2、SO2 等杂质）进行实验，将会出现 CuO 还未反应石 灰水就先变白的现象。 再例如，高中化学中的《Fe(OH)2 转化成 Fe(OH)3》的实验，不 知何时我们陷入“氢氧化亚铁白色变绿色”的讨论怪圈，有人乐此 不疲地以讹传讹大谈氧气把白色氢氧化亚铁氧化成绿色，2003 年高 考理综试卷第 33 题更把“氧气把白色氢氧化亚铁氧化成绿色”问 题推上了绝顶（命题人大概没有亲手作过本实验，更谈不上深入探究过了）误导天下学子。 教材上说，在试管里制出白色沉淀 Fe(OH)2，震荡将迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。凡做 过该实验的老师都知道，Fe(OH)2 在试管里变成红褐色很缓慢，直至下课在试管壁上才有一点 红褐色的 Fe(OH)3 痕迹，学生很难观察到，试管内大多物质仍呈灰绿色，可是却少有人研究如 何做好《Fe(OH)2 快速转化成 Fe(OH)3》的实验。 诸如上述实验还有不少，有些教师总以教学任务重为由不去钻研，认为那是编写教材人 应做的事，我们教师何必费神？其实，编写教材的许多基本素材就是由教学第一线的教师提 供的。若把我们各方面的知识调动出来，仔细分析各个实验做不好的原因，寻找出改进方法， 那些难做的实验都会得到顺利解决，有的仅需举手之劳就能办到。 5、对化学仪器的许多缺点熟视无睹，不去革新研制。 笔者有幸参观了我国东部城市数十所重点中学，都有了豪华的、甚至超豪华的实验桌、 柜，但是化学仪器却全是老式陈旧的，让人感到极不协调。询问化学教师和化学实验员，都 说从未听说过新型化学仪器，更未见过新型仪器出现。 目前在化学实验中我们常使用的大多数仪器已有百余年的历史了。例如，酒精灯、贮气 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 56 瓶、水电解器、启普发生器等，尽管某些仪器存有很大的缺点，但是在习惯定势的作用下， 我们却熟视无睹，视缺点为必然。针对这种情况，虽有老师对其作了些许改进，但多是原仪 器的结构变形，少有人在原理方面变革，如此仍然不能很好地满足教学对实验提出的要求。 以至编写教材时不得不删除一些实验。有些实验虽写在教材上，但因仪器不好使用，老师们 还是把它们舍弃，当今，新材料、新工艺快速发展，其他学科的实验仪器大量涌现更新，唯 独化学仪器百年不变，极不正常。陈旧仪器是实验创新的“瓶颈”，显然化学仪器的改革创新 刻不容缓。 历年各省、市教育系统都举办创新实验、创新仪器的比赛活动，也有一些钻研实验的教 师积极参加，不乏有价值的成果出现，但都自生自灭，实在令人痛惜！ 常言说，工欲善其事，必先利其器。我们教学第一线的教师现已成功地研制出《高温防 风酒精灯》、《沉浮式贮气瓶》、《沉浮式气体发生器》、《快速自动水电解器》、《电解质导电显 示仪》、《多用实验管》、《二氧化碳灭火实验盒》、《氯化铜、食盐水电解器》、《中和热测定器》 等一系列创新仪器，其性能远远超出那些老式仪器，公认的一些疑难实验就很容易完成，但 因种种原因不能顺利推广到各个学校。反观其它学科，创新教学设备不断涌现，唯独化学教 学却一直守着这些陈旧仪器，不知何年何月才能有所突破。 6、电化教学被过分拔高，以此取代实验操作 化学是以实验为基础的学科，大量实验要求教师必须亲手对学生演示，学生必须亲手去 操作，这才是学生获取知识重要途径。若利用电脑制作的课件表述微观粒子的运动，形象生 动，对教学确有帮助。可是过分夸大计算机、网络在实验教学中的作用，好像无所不能，神 乎其神，如果《木炭还原氧化铜》、《二氧化碳熄灭蜡烛火焰实验》、《电解水》、《NH3 的红色喷 泉》、等应该展现在学生面前的实验都用虚拟的、理想化的“课件”代替实际操作，把实验教 学变成了学生看电影，学生完全处于被动地位中，怎能获得完整的化学知识，教师的实验教 学能力在哪里？教育装备经费大多被电化教学占有，购买一般必备仪器、试剂的钱都很少， 更无钱购买创新仪器了。 7、实验时弄虚作假。 为了追求实验结果和理论完全相符，有些教师在实验时弄虚作假。例如，在做《测定空 气中氧气的体积分数》时，把燃烧的红磷放入容器后，不立即塞紧橡胶塞，故意暂停一会， 让受热膨胀的空气排出一部分，然后才塞紧橡胶塞，以实现最后进入足量的水（有时闹出水 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 57 面上升超过 1/5 的笑话，不能自圆其说）。在《测定溶液导电性》实验时，各溶液的浓度不按 教材上规定配制，更有甚者用别种溶液代替，例如，用酒精代替蔗糖溶液等。用醛做银镜反 应不太好做，就偷改用葡萄糖去做，来欺骗学生。 弄虚作假的结果的确能达到实验现象、结果和理论相符的目的，但却失去了实事求是做 学问的科学态度。如果我们把仪器调整好，掌握好试剂用量，控制好温度，不用作假也能达 到实验结果和理论完全相符，这样岂不更好？ 8、有些实验看似成功，其实是假象掩盖了真实。 例如，高中化学中《乙炔的制取和性质》和《乙烯的制取和性质》实验，都有使高锰酸 钾溶液退色、溴水（溴的四氯化碳溶液）退色的操作。乙炔气是使用工业电石和水反应制得 的，这种制法使得乙炔中混有很多硫化氢、磷化氢等气体杂质。制取乙烯时您会看到乙醇与 浓硫酸的混合液发黑色，这表明浓硫酸与乙醇发生了氧化反应，乙烯气中一定混有二氧化硫。 而硫化氢、磷化氢、二氧化硫都具有较强的还原性，更容易使高锰酸钾溶液退色、溴水（溴 的四氯化碳溶液）退色。可见，硫化氢、磷化氢、二氧化硫的存在干扰着上述两组实验，理 应将这些杂质气体除去。再如，初中化学中《CO 还原 CuO（Fe2O3）》的实验，用含 CO2 等杂质 的 CO 直接输入实验装置里。 这些实验看似成功，仔细推敲，就发现很不严谨。如果改用适当的装置和选用适当的试 剂就能清除杂质，排除干扰，使实验更具真实性和科学性。 9、有些实验改革仅作“纸上谈兵”，无法进行实际操作。 实验改革的过程要调动教师的各科知识，加以综合运用。只画图纸而不做实际操作，那 是经不起验证的。例如，将某一气体通过串连的四、五种溶液实验，这类实验频频出现在初、 高中的实验练习题中。拟题人只想到气体与各个溶液反应， 而忽略了一个物理常识：贮气瓶或气体发生装置输出的气体 压强是否足够大，能否通过串联溶液？再如教育部基础教育 司主办的某教学刊物，2001 年第 8 期上有一篇关于初中化学 《CO 还原 CuO》实验文章介绍了一个改进方案：用洗气瓶洗 过的尾气直接回输到还原 CuO 的硬质玻璃管里，既可防止 CO 污染环境，又可使 CO 充分利用，看似完美，但是违背 了《帕斯卡定律》，在硬质玻璃管前、后导管里和洗气瓶 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 58 内的气压都相等，CO 不会流动，该实验设计一定不会能实施；还是同一篇文章里又介绍了一 个改进方案：让尾气通过炽热的木炭粉，使其中的 CO2 还原成 CO，而后再直接回输到还原 CuO 的硬质玻璃管里，看似更加十分完美，但是，除了违背帕斯卡定律外，还忽略了 CO2 与碳的反 应是增大体积的反应，CO 也不会流动，该实验设计也一定不会能实施。 再例如，2006 年全国理综卷选择题第 9：把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的 三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为 （ ） A．1:2:3 B．3:2:1 C．6:3:1 D．6:3:2 。（此 题答案选 D） 从实验的角度看此题 是道错题，众所周知 AlCl3 是共价化合物，在熔融状态 下将挥发出去。绝不能电 离，必然无法进行电解。 某市中考试题：蜡烛燃 烧后的气体经过如图的处 理后，尾气的成分是什么？ （标准答案是氮气和稀有气体。） 蜡烛燃烧后的气体有那么大的压力通过各试剂吗？ 这是一个无法完成的实验，命题人一定没做过该实验，怎能拿来考学生？ 一个新的实验方案设计出来后不等于改进成功了，首先新的实验方案要符合四项原 则：①科学性，②安全性，③可行性，④简约性。而后亲手实验验证，准确无误后再成文发 表。千万不可不顾科学规律，仅凭想象画幅图纸，就轻率地向人展示。若要作为高考试题， 命题人应先做实验验证切实可行再作考题，否则将贻误天下化学教师和学生。 10、规定太死，不给教师和学生创新机会。 大家都知道教材上关于实验装置《气密性检查》的方法很不好，太慢。人手温度与空气 温度差别不大时无法检查；大型实验装置气密性检查不能用此法；装了试剂的实验装置气密 性检查也不能用此法；检查易溶性气体的实验装置气密性也不能用此法。人们想出了《导管 末端浸水法》《滴定管抽气法》《滴定管压水法》等多种方法，都比教材上的方法简便、快速、 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 59 更具实用性。但是，考试时教材上的方法才是唯一答案，其它方法都认定是错误的。再例如， 教材上规定用量筒量取液体时，量筒必须放在桌面上观察液面高度（必须弯腰或蹲下观察）， 这是考试的唯一答案，若改为用手轻捏量筒提起，让量筒自然下垂，举到眼睛高度观察，不 是更方便、更实用吗？但是却被认定是错误答案。客观上扼杀了教师和学生的创新积极性。 《中学化学实验仪器配备目录》是教育部制定的，它规定了各实验室的仪器种类、规格、 数量，仅列出传统仪器，没给创新仪器留下推广空间，而上级对学校的检查、验收都是以《目 录》为标准。政府采购教学仪器只按《目录》订购最廉价的，采购人员不直接参与课堂教学， 更不懂创新仪器。即有如此现象：买仪器者不用仪器，用仪器者无权买仪器。教师研制的创 新仪器因为难越过道道门槛，被排斥在《目录》之外，严重地挫伤了教师创新积极性，是教 育界的那些决策者们抑制了仪器的创新和发展。 中学化学实验教学是个说不完的话题，已被各级专家和教学第一线的教师们热烈讨论了 一年又一年，笔者认为，说得多，行动少。大家何不从我做起，从现在做起，积极进行实验 研究，让中学化学实验教学更加完美。