注射器在實驗改進中的運用案例

摘 要：注射器是一種常用的醫用品，具有密封性強、體積可變等特點，可以用于改進許多熱效應不明顯的化學實驗。本文介紹了幾例注射器改進實驗的案例，簡要描述了改進后的實驗方案的優點，還簡要說明了使用注射器改進實驗時的注意事項。

關鍵詞：注射器；實驗改進；化學實驗

注射器是一種常用的醫用品，具有密封性強、體積可變等特點。醫學上廣泛使用的一次性注射器，可用于改進中學化學很多涉及液體與液體反應的實驗和固體與液體不加熱制取氣體的實驗。合理使用注射器對實驗進行改進，可以簡化實驗操作，取得較好的實驗效果，更方便觀察實驗現象，節約實驗用品，更容易處理有毒有害物質。

一、固體與液體不加熱反應生成氣體的實驗改進案例

中學階段，固體與液體不加熱反應生成氣體的實驗有很多。對于熱效應不明顯的實驗，例如CaCO3與HCl反應制取CO2、Zn與稀H2SO4制取H2、稀HNO3與銅反應、濃HNO3與銅反應等實驗，均可使用注射器進行改進。

案例1：稀HNO3與銅的反應：高中人教版教材中，稀HNO3與銅的反應實在試管里直接進行的，通過觀察試管口部出現紅棕色氣體的現象來判斷反應產生了無色的NO。實際操作中，因為空氣的影響，往往不易觀察到產生無色NO的現象，同時，生成的氮氧化合物直接擴散到空氣中，不利于環保。利用注射器對該實驗進行改進，可以避免這些缺點，方案如下：

藥品：銅片，稀HNO3，蒸餾水，氫氧化鈉溶液

儀器：醫用一次性塑料注射器（10ml），橡皮塞，剪刀，鑷子，燒杯

實驗操作：

（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，反轉注射器使針頭向上，像醫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，觀察現象；

（4）觀察NO與O2的反應現象：等注射器內收集到一定體積的無色氣體后，拔出插入橡皮塞的針頭，拉動注射器活塞吸入少量空氣，觀察現象。

（5）尾氣處理：將注射器內的氣體緩緩推入濃NaOH溶液中吸收。

（6）清洗儀器。

案例2：銅與濃HNO3反應：現行高中教材中，銅與濃HNO3反應是在試管中進行的。該反應現明顯，不足之處是生成的NO2易擴散到空氣中。用注射器對該實驗進行改進，更便于操作，更容易處理反應生成的氣體，還可以進行NO2與水反應的實驗。改進后的方案如下：

藥品：銅片，稀HNO3，蒸餾水，氫氧化鈉溶液

儀器：醫用一次性塑料注射器（10mL），橡皮塞，剪刀，鑷子，燒杯

實驗操作：

（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，觀察反應現象；

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

按照以上步驟對實驗改進后，在稀HNO3與Cu的反應中，由于反應生成的NO在注射器內被收集起來，可以很方便地觀察到Cu與稀HNO3反應生成無色氣體的現象；吸入空氣后可以清楚地觀察到氣體顏色變成紅棕色，增加學生對NO與O2反應的認識，同時讓NO轉化為NO2氣體，有利于被NaOH溶液吸收。將注射器內的氣體緩緩推入濃NaOH溶液中吸收，可以有效避免NO2擴散到空氣中，減少大氣污染物的排放，對環境更加友好。

參考以上實驗改進的思路，我們可以對實驗室制取氫氣、實驗室制取二氧化碳，實驗室使用雙氧水制取氧氣的一系列實驗進行改進。使用注射器進行此類實驗，注射器同時具備了反應容器和收集氣體兩項功能，也容易將生成的氣體通入到某些液體中進行微型實驗，效果十分理想。

二、液體與液體反應的實驗

凡是液體與液體反應且熱效應不明顯的實驗，都可以使用注射器代替反應容器或代替滴管進行操作。合理地使用注射題改進實驗，可以使操作更加簡便，現象更加明顯。

案例1：使用注射器改進Fe（OH）2的制備實驗：教材提供的Fe（OH）2的制備實驗方案中，是使用長滴管將NaOH溶液注入到新配制的FeSO4溶液中，往往難避開空氣的影響，不易觀察到Fe（OH）2的顏色。為使Fe（OH）2的白色能保持較長時間，更容易觀察到沉淀有白色變成灰綠色、最后變成紅褐色的現象，可以利用注射器對實驗進行改進，方案如下：

藥品：新配制的FeSO4溶液，NaOH溶液。

儀器：注射器，燒杯。

實驗操作：

（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。可以觀察到產生的白色沉淀。

（2）Fe（OH）2與O2反應：產生白色沉淀后，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，可以明顯觀察到白色沉淀逐漸變成灰綠色，最后變成紅褐色。或在產生白色沉淀后，晃動燒杯，使Fe（OH）2附著在燒杯內壁上，從而令Fe（OH）2與空氣接觸，也可以明顯觀察到沉淀的顏色變化。

該實驗也可以在試管中進行。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的白色保持較長時間。

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

三、使用注射器改進實驗的注意事項

注射器在改進實驗中具有很明顯的優點，但也要注意以下幾個問題：

（1）一些放熱明顯、反應過于劇烈的實驗不適合用注射器作為反應容器進行操作。例如，無論是塑料注射器還是玻璃注射器，都不適合用來做金屬鈉與水反應的實驗。

（2）生成物溶解度小，容易導致注射器堵塞的實驗，要慎用。

（3）如果是使用廢棄的注射器進行實驗改進，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，使用注射器進行實驗之前盡量用砂輪將針頭的磨禿。

作者簡介：

牟景雄（1983.9— ），漢族，男，貴州盤縣人，碩士研究生，中學一級，中學化學教學方向。

（作者單位：貴州省六盤水市盤縣第一中學）