無機化學實驗中準備與教學的問題與解決措施

陳海林

【摘 要】通過總結教師在實驗準備和學生在做無機化學實驗時的常見問題與錯誤，使學生對規范操作和實驗理論有更明確的認識，使教師對學生的指導更有針對性，達到提高學生實驗能力的目的，并提高教師的工作效率。

【關鍵詞】無機化學實驗；規范操作；解決措施

本學院的無機化學實驗室供應用化學、化學、環境工程專業學生的無機化學實驗教學用。應用化學、化學專業為大一學年用。環境工程專業學生為大一上學期用。每次只能容納大約20人同時做實驗。每個班分成2～3組。在實驗材料的準備和教學中，發現的問題學生重復犯。先把問題解決措施總結如下，以便教師能更好地指導學生，學生更好地規范操作。

一、酒精燈的使用和玻璃管（棒）的加工

由于學生人數較多，選用掛式酒精噴燈比較方便，不用頻繁地加工業酒精。坐式酒精噴燈作為演示的道具，讓學生明白原理即可。實驗室用的掛式酒精噴燈構造有：（1）酒精噴火桿；（2）酒精預熱盤；（3）活力調節閥；（4）擋風片；（5）酒精輸送管；（6）酒精壺；（7）鑄鐵底座；（8）酒精注入閥。

1.活力調節閥漏液。解決措施：用扳手把螺母擰開。把舊的生料帶清理干凈，用水沖洗干凈，吹風筒吹干后用重新纏繞新的生料帶，按照原來的樣子裝回去。

2.噴火桿內酒精噴口被玻璃渣等雜物堵住。教科書介紹用長針把噴口刺通，很難清理干凈。解決措施：打開活力調節閥和酒精注入閥門，把軟管一端連在水龍頭上，開自來水，雜物就沖出來。這個方法還可以檢驗噴口是否被堵住。

3.酒精噴燈的木質手柄在使用過程中受熱開裂或者燒焦。解決措施：使用前用濕布纏繞。

4.自來水管連接酒精壺和鑄鐵底座的部位不夠緊，漏酒精。解決措施：用細鐵絲纏繞幾圈，用鐵鉗選擇加固。這樣學生在移動時，或者摔在地上，也比較牢固，不會漏液。

5.用酒精燈加熱玻璃管或玻璃棒時感覺加熱很久，玻璃管和玻璃棒也不變軟，很難彎曲。解決措施：首先，把酒精壺掛高，比底座高1.3米，這樣底座里的酒精壓力很大，噴得很猛。其次，要把活力調節閥調到最大，同時調整擋風片，聲音越大證明火力越猛。最后，加熱玻璃管或玻璃棒時要靠近火焰一些。雖然說酒精噴燈的火焰從外到內由氧化焰，還原焰和焰心三部分組成，最高溫度點位于氧化焰的頂部，但是尖端比較尖，而且有風吹，這樣子火焰接觸玻璃面積比較小，加熱所需的時間比較長。靠近火焰一些可以迅速地加熱。

二、摩爾氣體常數的測定

氫氣是用磨亮的鎂條與過量的6 mol/L的鹽酸反應生成的。實驗通過測定氫氣的體積來確定R的數值。實驗裝置有量氣管、漏斗、試管（反應器），軟管。在反應過程中，由于產生氫氣的壓力不斷增大，使量氣管的液面不斷下降[1]。

反應過程中，學生不理解為什么必須要移動漏斗，使漏斗中液面量氣管內液面和量氣管內液面相同。原因：由連通器原理可知，同一液體的同一水平液面上的壓強是相等的。為了使量氣管內的氣體的壓強為大氣壓，必須要移動漏斗，使漏斗中液面量氣管內液面和量氣管內液面相同。這樣還可以避免量氣管中的氣體壓力過高，從反應器與量氣管的連接處漏出。

三、二氧化碳相對分子質量的測定

二氧化碳是通過大理石與6 mol/L的鹽酸在啟譜發生器中反應制得。反應生成的氣體依次通過硫酸銅溶液、飽和碳酸氫鈉溶液、濃硫酸。目的是依次除去硫化物氣體、鹽酸氣體、水，用干燥潔凈的錐形瓶向上排空氣法收集最后得到純凈的二氧化碳。

1.啟普發生器隨著反應的進行，關閉旋塞希望停止產生氣體，但是中間球體的液體不能與固體分離。原因和解決措施：啟普發生器由球形漏斗和葫蘆狀玻璃容器組成。放大理石前必須用玻璃纖維把球形漏斗下端纏繞，組合時剛好插到兩球容器的中間部位。這樣大理石不會掉在底部。其中，纏繞時不能太松。如果太松，隨著反應的進行石塊變小后也會掉在底部。纏繞時也不能太緊，太緊后，隨著反應的進行，石塊變成微粒后把縫隙堵住，中間球體的液體下不去。如果遇到大理石掉在底部或者玻璃纖維堵住了，都需要拆開，重新纏繞玻璃纖維。

2.學生把橡膠塞用打孔器打孔，把孔打大了，插入玻璃管時漏氣。解決措施：剪一小段乳膠管放入孔中，再把玻璃管插入，這樣乳膠形變貼合了玻璃管和橡膠塞。

3.學生檢驗錐形瓶中是否充滿了二氧化碳氣體時用火柴，灰燼容易掉進錐形瓶，造成實驗的誤差，而且浪費很多火柴。解決措施：利用干燥的竹子，用刀破開，削成10 cm 左右的細長的竹條，類似牙簽大小。使用時用酒精燈點燃，用嘴巴吹熄，成為帶火星的竹條，放到錐形瓶瓶口，火星熄滅，證明錐形瓶充滿了二氧化碳。這種竹條可以用很久，而且產生的灰燼不容易掉。

四、醋酸電離平衡常數的測定——pH計的使用

使用pH計前必須用標準緩沖溶液標定[2]。根據使用說明書操作即可。每測一次，必須用去離子水沖洗干凈玻璃電極并用剪碎的濾紙吸干凈。通常使用的是E-201-C復合電極。

1.測定過程中的數據不穩定，搖動電極，數據不停跳動。原因及解決措施：如果前面測的數據正常，這次很可能是玻璃電極與塑料柵之間有氣泡，把玻璃電極取出，緩慢插入，觀察是否還有氣泡，沒有氣泡，便可正常讀數。

2.很多學生在測量過程中把電極保護帽打翻了，往電極帽加的是去離子水。解決措施：電極保護帽裝的是3 mol/L的氯化鉀溶液。從電極上端小孔加入的復合電極的外參比補充液也是3 mol/L的氯化鉀溶液。新購置的電極帶有一個塑料小瓶子，里面裝的是氯化鉀粉末，往里面加去離子水到刻度線即可得到3 mol/L的氯化鉀溶液。

五、放水瓶的改進

實驗室常用的是10 L玻璃用的放水瓶。里面裝的是去離子水，供學生的洗瓶裝水和教師準備實驗用的。下口放水瓶的玻璃活塞很容易被碰爛。損壞后，整個玻璃放水瓶作廢了。市場上有塑料做的放水瓶，塑料的如果水有雜質，很難看出來而且很難清洗。現在模仿日常飲用的五加侖桶的手壓泵水器，做一個飲水瓶的泵水器。具體做法：取一個10 L透明小口的試劑瓶，清洗干凈。然后選用一個規格為13號的橡膠塞，選用一個 11.25 mm 的橡膠塞打孔器鉆一個孔，把從市場買的手壓泵水器插入橡膠塞，檢查是否緊實，然后裝上取水管，調整好合適的高度。橡膠塞塞到試劑瓶里，此時整個體系是密封的。手壓氣囊往里面壓氣體，水從取水管里出來。整個裝置簡單實用，只作為去離子水的容器。

參考文獻：

[1]蔣毅民.無機化學實驗[M].廣西師范大學出版社，2013：67—69.

[2]中國科學技術大學無機化學實驗課程組.無機化學實驗[M].中國科學技術大學出版社，2012：44—46.

基金項目：

廣西教育科學“十二五”規劃課題“教學-科研-競賽”三位一體的地方高校化學類本科生科研創新能力培養模式探索與實踐，（No：2015C408）。