加強儀器功能開發 培養學生創新能力

摘要：本文以普通漏斗的創新使用和設計為依托，提出了儀器功能開發的多樣性和重要性。

關鍵詞：普通漏斗；儀器功能；創新能力

文章編號：1005－6629(2008)07－0004－02中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

中學化學題目：普通漏斗是中學化學實驗室常用儀器之一。我們對它的用途并不陌生：

⑴請舉兩例說明普通漏斗在化學實驗中的運用：_____________________________。

⑵你是否探討過在化學實驗中創新地使用普通漏斗？請你積極參與到下面的討論中：

①上圖1是某同學實驗室制備H₂并驗證H₂具有可燃性裝置的一部分，請說出他這樣做的優點_______________。

②某同學用苯萃取碘水中碘時，找不到分液漏斗。他靈機一動，先在試管中將混合液充分振蕩后靜置，然后再用普通漏斗和其他常見實驗儀器和用品組裝成一個簡易分液器進行分液（圖2），解了燃眉之急。試分析該設計的不足之處是___________。

分析：

第一小題主要考查普通漏斗在化學實驗中的運用。普通漏斗的作用有：①過濾及洗滌沉淀物；②用水吸收NH3或HCl時，使用倒扣的普通漏斗與水面接觸以防止倒吸；③向細口容器加液體（向酒精燈中添加酒精）。

第二小題的第①問，是要學生根據實驗目的、原理和要求去設計實驗；依據題干提供的物質性質等去展開思維、討論問題、回答問題。

實驗室制備H₂并驗證H₂是否有可燃性，一般需要將氣體發生裝置與可燃H₂的導管連接起來，而點燃可燃性氣體就必然存在安全性問題，如果直接點燃導管口流出的氣體，有可能引起氣體發生裝置的爆炸；如增加一倒扣的普通漏斗與水面接觸時，H₂氣通過水中進入漏斗再點燃，可見本小題的回答重點應放在安全性、防爆炸上。

第二小題第②問，是考查學生苯萃取碘水中碘的操作，實驗創新于改用圖2裝置代替梨形分液漏斗。對比兩種裝置的材質，圖2裝置多了橡膠，碘及苯都能使橡膠老化。橡膠為半透明材料，兩層液體的完全分離較難控制。

上題是泰州市2007－2008學年度第一學期第一次聯考高三化學試卷的第16題，學生在本題上失分較嚴重，學生在答題時存在以下問題：

一是知識掌握不牢固；如第一小題有考生認為普通漏斗可用于鋁熱反應，雖說學生有這樣的思維遷移能力很不錯，但鋁熱反應實驗所用漏斗是紙漏斗，而非普通漏斗。

二是知識運用不靈活；如答第二小題第①問，有考生寫成“獲得平穩的H₂流，防倒吸，防止H₂散逸”，出現這些錯誤表明學生沒有理解題意，不知道題目所設意圖，不能就普通漏斗的功能作多角度思考，不能就實驗操作改進創新和實驗操作新途徑作出客觀評價，知識學得太死，運用不夠靈活。

本題以實驗室里司空見慣的儀器——普通漏斗為切入點進行命題，命題角度獨特、新穎。屬于儀器功能開發、實驗操作改進創新和實驗操作新途徑開辟等的創新實驗題。

實驗儀器功能的開發是創新的一種表現，儀器本身沒有限定它只能用于什么而不能用于什么。因此加強儀器功能的開發的教學，可以幫助我們加深對實驗儀器和實驗原理的認識，同時也有助于增加學生的創新能力。下面筆者就常見儀器功能的開發作一梳理，以饗讀者。

1 漏斗功能的開發

⑴漏斗起集氣作用，如鈉與水反應的氣體產物驗證實驗中，將漏斗置于水中，倒扣在鈉塊上，產生的少量氣體可順利地富集到試管中。

⑵漏斗起尾氣吸收作用，利用倒扣漏斗增加了氣液接觸面，同時利用其容積較大又防止易溶氣體的倒吸，如實驗室制取氯化氫或氨氣的尾氣吸收裝置中。

⑶防爆炸。

⑷和其他常見實驗儀器和用品組裝成一個簡易分液器進行分液。

2 蒸發皿功能的開發

蒸發皿一般用于加熱蒸發溶液，但有時充當反應容器。如實驗室制取肥皂的實驗中，將植物油、氫氧化鈉和酒精混合，在蒸發皿中加熱制取肥皂。

3 石棉網功能的開發

石棉網一般用于使儀器受熱均勻，但有時充當反應容器或隔火。如鈉與氯氣反應實驗中，將小塊鈉除去煤油后放在石棉網上，倒扣裝有氯氣的集氣瓶，加熱石棉網引發反應；鈉在空氣中的燃燒實驗也利用了石棉網作為反應容器。

4 錐形瓶功能的開發

錐形瓶因其易振蕩而用于定量測定中的反應容器，主要應用于定量滴定實驗和蒸餾實驗。它還可以作為制取氣體的反應裝置而廣泛使用并顯示出優越性。如利用雙氧水和二氧化錳制取氧氣時無需鐵架臺的支持。

5 玻璃管功能的開發

⑴作為反應容器，如二氧化硫的性質實驗中，將用品紅濕潤的紙條或石蕊試紙塞進玻璃管進行微型實驗。

⑵作為冷卻器，如實驗室制取乙酸乙酯、酚醛樹脂等實驗中，其長導管除導氣外，還充當了空氣冷卻器的作用。

⑶盛放樣品，將碘密封在玻璃管中，加熱盛碘的一端觀察碘升華與凝華現象并可循環使用。

⑷下端破的玻璃管也可與其他常見實驗儀器和用品組裝成一個類似于啟普發生器的裝置。

⑸液封。

6 干燥管功能的開發

用石棉堵住干燥管的小口，裝入固體反應物，在大口端連接導管，就可用于可控式簡易氣體發生器，如干燥管內裝電石，通過控制其接觸水面而方便制取乙炔。干燥管一端插入溶液一端連接導管，增加了氣液接觸面，用于尾氣吸收兼安全裝置。

此外，化學實驗還將日常物品應用于化學實驗。如，氣球用于收集氣體，如碳酸鈉與碳酸氫鈉分別與酸反應速度的比較中使用氣球，某些有毒氣體的尾氣用氣球收集處理；塑料瓶也有多種用途，如鈉與水反應可在塑料瓶中進行，還可改裝作為酸雨收集器、天然水凈化過濾器。棉花可用于藥品的裝載工具，如過氧化鈉放在棉花中再滴加水產生起燃現象，棉花經試劑浸潤后可用于氣體尾氣吸收等。