两则高中化学实验一体化设计的改进

　　本文设计的两个实验将气体的制备、收集、反应和产物的检验集于同一体系，操作简单省时、绿色环保、直观明显、印象深刻。

　　一、氢氯爆鸣实验的改进

　　氢氯爆鸣实验是高中化学的重要实验，能帮助学生掌握氯气的化学性质，深入理解燃烧概念。但该实验操作繁琐且容易引起氯气泄漏,给师生健康造成危害，很多老师望而却步。

　　(1)原实验及存在问题教材是这样操作的:把新收集到的一塑料瓶C12和一塑料瓶h2口对口放置，抽去瓶口间的玻璃片,上下颠倒几次，使H2和Cl2充分混合。取一瓶混合气体,用塑料片盖好，在距瓶约10cm处点燃镁条。该实验将气体制备与混合反应分开，需要提前制取H2和Cl2，繁琐累赘。另外口对口抽去玻璃片后,上下颠倒再盖上塑料片的操作容易造成氯气泄漏，不利于师生健康。

　　(2)实验装置图(图1)

　　(3)改进后实验操作

　　在Y型管一侧加入3-5颗锌粒，在另一侧加人约1/3药勺的高锰酸钾固体，先向盛有锌粒的管口滴入约2mL6mol/L的稀盐酸，约20s后再向盛高锰酸钾的管口滴入约1mL的浓盐酸。待黄绿色气体上升到离Y型管出口2~3cm时，轻轻盖上塑料片，使氢气和氯气在管内充分混合均匀。在离管10~15cm处点燃镁条。当产生的强光照射混合气体时，可以观察到因管内的氢气和氯气迅速化合爆炸而发出尖锐的爆鸣声，并把塑料片高高弹起。实验后加入少量的氢氧化钠溶液吸收有毒气体。

　　(4)改进后的优点

　　①两种气体的制备、混合和爆鸣在同一个体系发生,操作简便。

　　②实验成功率高，重现性好。

　　③基本没有氯气泄漏，绿色环保。

　　(5)注意事项

　　①几种反应物加人的量要适当，太多容易冲过另一侧管口，太少达不到爆鸣要求。

　　②因为稀盐酸与锌粒反应比较慢，并且产生的氢气可以先将空气赶走，避免不纯氢气爆鸣的干扰，所以加人试剂的顺序不要调换。

　　③点火的时机要把握好，在Y型管两侧有气体冒出并充分混合后再去引爆。

　　④点燃的镁条与混合气体的距离控制在10~15cm为宜。

　　二、钠与水反应实验的改进

　　目前人教版高中《化学（必修1)》第三章“金属及其化合物”中的“金属钠与水反应”实验[2]只给出结论，没有验证生成的气体，缺乏实验依据。而全日制普通高级中学教科书（必修）化学（第一册）第二章“钠与水的反应”【实验2-3】和【实验24】，实验时要分步进行,操作繁琐，反应产生的氢气量少,燃烧时能见度低。

　　笔者依据反复实践，对上述实验装置进行了一体化设计改进。改进后的装置结构简单合理、操作方便安全、演示直观科学。实验过程产生的氢气能持续燃烧5~10s，火焰高度大于20mm,实验效果十分明显。

　　(1)实验试剂金属钠、水、酚酞。

　　(2)实验仪器

　　250mL广口瓶、双孔胶塞、长颈漏斗、大头针、带玻璃珠的胶管、导气尖管。

　　(3)实验步骤

　　①组装图2装置,并检查气密性。

　　②取下胶塞，在胶塞的大头针扎上一小块黄豆粒大小巳除去煤油的金属钠，塞紧瓶口。

　　③向长颈漏斗注人滴有2~3滴酚酞试液的水。按住胶管内的玻璃珠，调节水位直至几乎充满广口瓶为止。可看到金属钠熔成一个银白色的小球并在水面上不断游动，溶液呈红色,产生的气体使瓶内气压增大，部分溶液被压上长颈漏斗内，瓶内液面逐渐下降。

　　④按住胶管内的玻璃珠,验纯后点燃气体,可看到氢气燃烧的火焰。

　　(4)注意事项

　　①实验前要检査装置气密性，以防氢气泄露。

　　②注人的水量以几乎充满广口瓶为宜，以保证气体纯度，防止爆炸。

作者：陈国清