注射器在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中的運(yùn)用案例

摘 要：注射器是一種常用的醫(yī)用品，具有密封性強(qiáng)、體積可變等特點(diǎn)，可以用于改進(jìn)許多熱效應(yīng)不明顯的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。本文介紹了幾例注射器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的案例，簡(jiǎn)要描述了改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)，還簡(jiǎn)要說(shuō)明了使用注射器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：注射器；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)

注射器是一種常用的醫(yī)用品，具有密封性強(qiáng)、體積可變等特點(diǎn)。醫(yī)學(xué)上廣泛使用的一次性注射器，可用于改進(jìn)中學(xué)化學(xué)很多涉及液體與液體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和固體與液體不加熱制取氣體的實(shí)驗(yàn)。合理使用注射器對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，更方便觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，節(jié)約實(shí)驗(yàn)用品，更容易處理有毒有害物質(zhì)。

一、固體與液體不加熱反應(yīng)生成氣體的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)案例

中學(xué)階段，固體與液體不加熱反應(yīng)生成氣體的實(shí)驗(yàn)有很多。對(duì)于熱效應(yīng)不明顯的實(shí)驗(yàn)，例如CaCO3與HCl反應(yīng)制取CO2、Zn與稀H2SO4制取H2、稀HNO3與銅反應(yīng)、濃HNO3與銅反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)，均可使用注射器進(jìn)行改進(jìn)。

案例1：稀HNO3與銅的反應(yīng)：高中人教版教材中，稀HNO3與銅的反應(yīng)實(shí)在試管里直接進(jìn)行的，通過(guò)觀(guān)察試管口部出現(xiàn)紅棕色氣體的現(xiàn)象來(lái)判斷反應(yīng)產(chǎn)生了無(wú)色的NO。實(shí)際操作中，因?yàn)榭諝獾挠绊懀灰子^(guān)察到產(chǎn)生無(wú)色NO的現(xiàn)象，同時(shí)，生成的氮氧化合物直接擴(kuò)散到空氣中，不利于環(huán)保。利用注射器對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，可以避免這些缺點(diǎn)，方案如下：

藥品：銅片，稀HNO3，蒸餾水，氫氧化鈉溶液

儀器：醫(yī)用一次性塑料注射器（10ml），橡皮塞，剪刀，鑷子，燒杯

實(shí)驗(yàn)操作：

（1）將銅片裝入注射器：用剪刀將銅片剪成小片，拔出注射器的活塞，用鑷子夾取2小片銅片放到注射器里，插上活塞；

（2）排空氣：推凈空氣后，用注射器吸入約1ml蒸餾水，反轉(zhuǎn)注射器使針頭向上，像醫(yī)生給病人打針前的排氣操作那樣，向上推活塞以排除殘留在注射器內(nèi)的空氣；

（3）加硝酸：用注射器吸入約2ml稀HNO3，將注射器的針頭插入橡皮塞以密封，觀(guān)察現(xiàn)象；

（4）觀(guān)察NO與O2的反應(yīng)現(xiàn)象：等注射器內(nèi)收集到一定體積的無(wú)色氣體后，拔出插入橡皮塞的針頭，拉動(dòng)注射器活塞吸入少量空氣，觀(guān)察現(xiàn)象。

（5）尾氣處理：將注射器內(nèi)的氣體緩緩?fù)迫霛釴aOH溶液中吸收。

（6）清洗儀器。

案例2：銅與濃HNO3反應(yīng)：現(xiàn)行高中教材中，銅與濃HNO3反應(yīng)是在試管中進(jìn)行的。該反應(yīng)現(xiàn)明顯，不足之處是生成的NO2易擴(kuò)散到空氣中。用注射器對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，更便于操作，更容易處理反應(yīng)生成的氣體，還可以進(jìn)行NO2與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)后的方案如下：

藥品：銅片，稀HNO3，蒸餾水，氫氧化鈉溶液

儀器：醫(yī)用一次性塑料注射器（10mL），橡皮塞，剪刀，鑷子，燒杯

實(shí)驗(yàn)操作：

（1）將銅片裝入注射器：用剪刀將銅片剪成小片，拔出注射器的活塞，用鑷子夾取2小片銅片放到注射器里，插上活塞；

（2）加濃HNO3：吸入2mL左右濃HNO3，將針頭插入橡皮塞密封，觀(guān)察反應(yīng)現(xiàn)象；

（3）尾氣處理：反應(yīng)完成后將注射器內(nèi)的液體、氣體都緩緩注到濃NaOH溶液中吸收。

按照以上步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，在稀HNO3與Cu的反應(yīng)中，由于反應(yīng)生成的NO在注射器內(nèi)被收集起來(lái)，可以很方便地觀(guān)察到Cu與稀HNO3反應(yīng)生成無(wú)色氣體的現(xiàn)象；吸入空氣后可以清楚地觀(guān)察到氣體顏色變成紅棕色，增加學(xué)生對(duì)NO與O2反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)讓NO轉(zhuǎn)化為NO2氣體，有利于被NaOH溶液吸收。將注射器內(nèi)的氣體緩緩?fù)迫霛釴aOH溶液中吸收，可以有效避免NO2擴(kuò)散到空氣中，減少大氣污染物的排放，對(duì)環(huán)境更加友好。

參考以上實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的思路，我們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氫氣、實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，實(shí)驗(yàn)室使用雙氧水制取氧氣的一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。使用注射器進(jìn)行此類(lèi)實(shí)驗(yàn)，注射器同時(shí)具備了反應(yīng)容器和收集氣體兩項(xiàng)功能，也容易將生成的氣體通入到某些液體中進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)，效果十分理想。

二、液體與液體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)

凡是液體與液體反應(yīng)且熱效應(yīng)不明顯的實(shí)驗(yàn)，都可以使用注射器代替反應(yīng)容器或代替滴管進(jìn)行操作。合理地使用注射題改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，可以使操作更加簡(jiǎn)便，現(xiàn)象更加明顯。

案例1：使用注射器改進(jìn)Fe（OH）2的制備實(shí)驗(yàn)：教材提供的Fe（OH）2的制備實(shí)驗(yàn)方案中，是使用長(zhǎng)滴管將NaOH溶液注入到新配制的FeSO4溶液中，往往難避開(kāi)空氣的影響，不易觀(guān)察到Fe（OH）2的顏色。為使Fe（OH）2的白色能保持較長(zhǎng)時(shí)間，更容易觀(guān)察到沉淀有白色變成灰綠色、最后變成紅褐色的現(xiàn)象，可以利用注射器對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，方案如下：

藥品：新配制的FeSO4溶液，NaOH溶液。

儀器：注射器，燒杯。

實(shí)驗(yàn)操作：

（1）生成Fe（OH）2：在校燒杯中盛放約20mLFeSO4溶液，用注射器代替滴管吸取約5mLNaOH溶液，將注射器的針頭伸到FeSO4溶液液面下，緩緩注入NaOH溶液。可以觀(guān)察到產(chǎn)生的白色沉淀。

（2）Fe（OH）2與O2反應(yīng)：產(chǎn)生白色沉淀后，取出注射器，吸入空氣，再將注射器伸到液面下，注入空氣，令空氣與生成的Fe（OH）2充分接觸，可以明顯觀(guān)察到白色沉淀逐漸變成灰綠色，最后變成紅褐色。或在產(chǎn)生白色沉淀后，晃動(dòng)燒杯，使Fe（OH）2附著在燒杯內(nèi)壁上，從而令Fe（OH）2與空氣接觸，也可以明顯觀(guān)察到沉淀的顏色變化。

該實(shí)驗(yàn)也可以在試管中進(jìn)行。具體操作向小試管中注入少量氫氧化鈉溶液，再加入少量煤油，用注射器吸取少量FeSO4溶液后，排盡空氣，將注射器的針頭伸到煤油層下，將FeSO4溶液注入NaOH溶液中，也可以使Fe（OH）2的白色保持較長(zhǎng)時(shí)間。

由于注射器具有密封性強(qiáng)、體積可變、易于控制等特點(diǎn)，注射器也可以代替滴管吸取或加注液體的實(shí)驗(yàn)。使用注射器代替滴管，可以注入更多水，確保實(shí)驗(yàn)成功，且操作更加簡(jiǎn)便。

三、使用注射器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

注射器在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中具有很明顯的優(yōu)點(diǎn)，但也要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）一些放熱明顯、反應(yīng)過(guò)于劇烈的實(shí)驗(yàn)不適合用注射器作為反應(yīng)容器進(jìn)行操作。例如，無(wú)論是塑料注射器還是玻璃注射器，都不適合用來(lái)做金屬鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

（2）生成物溶解度小，容易導(dǎo)致注射器堵塞的實(shí)驗(yàn)，要慎用。

（3）如果是使用廢棄的注射器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，一定要十分注意安全，切不可被廢棄的針頭扎傷。一般情況下，使用注射器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前盡量用砂輪將針頭的磨禿。

作者簡(jiǎn)介：

牟景雄（1983.9— ），漢族，男，貴州盤(pán)縣人，碩士研究生，中學(xué)一級(jí)，中學(xué)化學(xué)教學(xué)方向。

（作者單位：貴州省六盤(pán)水市盤(pán)縣第一中學(xué)）