利用生活用品制作的多功能实验器具

曾德琨+刘丽君

摘要：为推广学生动手实验，例举了用自制的简易实验器具完成核桃壳的干馏、制取氧气并与木炭反应、铁粉和硫粉化合等多个实验，实现了用药量少、现象明显、成功率高、绿色环保等目的；该实验器具的制作有益于培养学生的实验设计及动手操作能力。

关键词：自制多功能实验器具；干馏实验；制备氧气；铁粉和硫粉化合；实验改进

文章编号：1005–6629（2016）12–0048–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

目前的化学实验教学中仍然存在学生自主探究少、动手少、感受少的问题[1]。中学生解题能力较高，而动手实验的机会较少，动手操作的能力较低。为改变这种现状，笔者在高一学生中开设了加强学生动手能力的化学选修课。课程以学生吹制拉伸玻璃管开始。接着要求学生用自制的玻璃仪器自行设计完成一些化学实验。经过师生讨论、思考、反复实践，学生用自制的仪器设计完成了许多实验。

图1是学生自制仪器的作品之一。笔者也深受启发，在此基础上设计了“结合生活用品制作的多功能实验器具”，以便能使更多的学生在更多的场合（包括家里）开展安全、绿色的化学实验。

2 实验仪器及说明

特制玻璃管、橡皮管、打火机两只（或酒精灯两个）、不锈钢锅垫（或三脚架）。

（1）特制玻璃管，可以通过玻璃管加工制得，如图2所示，各部分名称及尺寸，如图3所示。

特制玻璃管由两部分组成，两部分之间通过橡皮管相连，橡皮管根据需要可长可短。

球1：封闭的端球，装入反应物，反应的发生部位。

球2：可放检验产物的药品或收集相关产物。

球3：可放干燥剂、检验气体产物的药品或处理尾气的药品。

（2）打火机两只如图4所示（或酒精灯两个）。现在市场销售的打火机，主要以丁烷等易液化的气体为燃料，火焰温度可达到500℃以上，丁烷气喷灯的温度可到1000℃以上。用作热源非常方便。

（3）不锈钢锅垫如图5所示（或三脚架）。可用来放置特制玻璃管。

3 设计完成的实验

3.1 核桃壳的干馏

（1）在球1中放入磨碎的核桃壳；

（2）用橡皮管连接两部分特制玻璃管，放置在不锈钢锅垫上；

（3）用打火机在球1下进行加热操作，如图6所示；

（4）待看到管内有白色烟雾，用打火机在尖嘴处点燃气体；

（5）冷却后，拆开橡皮导管，收集中部球型部位的液体，可用氯化铁溶液检验其中的酚类物质。

把球1中的核桃壳换成木材、烟丝、煤等物质，也可以进行这些有机物的干馏实验。若把球1中的核桃壳换成石蜡，还可以完成石蜡的裂化实验。

3.2 制取氧气、生成的氧气与木炭反应

（1）在球1中装入高锰酸钾晶体；

（2）在球3中装入木炭；

（3）用橡皮管连接两部分特制玻璃管，放置在不锈钢锅垫上；

（4）用打火机先预热球3中的木炭，使其红热（管内空气较少，木炭不会与管内的氧气反应）；

（5）用打火机加热球1中的高锰酸钾；木炭燃烧发生剧烈反应，看到白光，如图7所示。

把球3中的木炭换成硫粉，把尖嘴换成弯管，将弯管插入氢氧化钠溶液中也可完成硫与氧气的反应。

若球1中先装好硫化亚铁，用胶头滴管小心地将少量稀硫酸加到球2处（平放仪器，注意稀硫酸不要流到球1中），用橡皮管连接两部分特制玻璃管，再将特制玻璃管倾斜，使稀硫酸与硫化亚铁接触，反应生成硫化氢气体，在尖嘴口点燃或通入溴水中等完成硫化氢的性质实验。

不仅仅氧气、硫化氢气体的制备以及性质实验，实际上中学化学所涉及的几乎所有气体如氢气、氯气、氯化氢、二氧化硫、氨气、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯、乙炔等的制备和性质实验都能用这套器具完成。

3.3 铁粉和硫粉的化合

（1）球1中装入按相应质量比混合的铁粉和硫粉；

（2）用橡皮管连接尖嘴端，放置在不锈钢锅垫上；

（3）球3处放入浸有氢氧化钠溶液的棉花。事实上，不放棉花也闻不到刺激性气味，因为管内空气量很少，一旦加热，气体很容易逸出[2]。连接两部分特制玻璃管；

（4）用打火机加热球1有固体粉末的部位；

（5）待看到有紅热现象，即关闭打火机，反应放热可自行继续发生，如图8所示。

实验室铁粉和硫粉化合往往是在石棉网上受热完成的，实验过程中硫粉与氧气反应生成二氧化硫对环境造成污染[3]。而用这套器具做实验则基本可避免对环境的污染。

将铁粉和硫粉换成氧化铜和碳粉、氧化铁和碳粉等也能完成相关的实验。

4 该实验器具的意义

（1）用生活中的锅垫、打火机就可进行固定、加热等操作，可省去铁架台、酒精灯等专门实验器材，使每个学生都感受到化学实验的亲近感、趣味性。

（2）用药品少，效果明显，安全可靠，成功率高，绿色环保、无污染。

（3）实验适用范围广泛，变量多且可控。可做各种有机材质（木材、果壳、烟草、煤）的干馏、石蜡的裂化实验、金属氧化物和木炭的氧化还原反应，也可制氨气、氧气、甲烷、乙炔，用铁粉和硫粉制FeS等。固体粉末的装入可用喝饮料的吸管装好后倒入，非常方便，液体药品可用胶头滴管或者医用针筒加入。

（4）学生一管在手，可以结合生活的各种材质设计并进行实验，有一定的创造性和趣味性，对培养学生热爱化学、热爱生活、对提高学生设计实验以及动手操作的能力大有裨益。

参考文献：

[1]刘丽君，宋晓红.上海市杨浦区高中化学实验教学现状的调查与分析[J].化学教育，2015，36（13）：59～62.

[2]姚晓红主编.中学化学实验手册（高中）（第一版）[M].上海：上海教育出版社，2015：91～93.

[3]李光真.高中化学微量化实验的开发[J].化学教学，2014，（5）：55～57.