廢棄物在化學實驗中的應用

豆瑩

摘 要：實驗探究是學習化學最重要的一種方法，但是課堂上如果安排大量的實驗，尤其是分組實驗，一方面受時間的限制，有些實驗是要幾組實驗進行對比分析，有些是反應速率慢，若在短短的四十分鐘進行，往往是匆匆結束，走馬觀花，效果不是很好；另一方面分組實驗需要大量的實驗儀器和實驗藥品，學校實驗室建設成本也會增大。試想如果每個學生或幾個學生能有一個用生活廢棄物裝備起來的實驗箱，這樣化學實驗在課堂或是課外，實驗室或是教室或是家里都能進行，時間和空間上不受限制，既節約了實驗成本，又提高了學習化學的興趣。

為此，筆者在課堂上有意識的利用生活中的一些廢棄物來進行實驗演示或是分組試驗，現將廢棄物在實驗中應用的有關嘗試方案舉例如下。

一、NH3的噴泉實驗

實驗儀器：注射器 礦泉水瓶 輸液瓶 筷子 小發夾 飲料管

實驗藥品：堿石灰 濃氨水 水 酚酞 紅色石蕊試紙

實驗過程：

1.如圖所示，礦泉水瓶中裝滿水（滴加3-5滴酚酞），輸液瓶洗凈干燥確保無水，膠塞上打眼，使飲料管剛好插入，飲料管要足夠長（可以兩支對接），下端用小發夾夾住。把筷子兩頭分別粘在輸液管和礦泉水瓶上，以起支撐作用。在輸液瓶瓶口內側處貼一片潤濕的紅色石蕊試紙。

2.注射器中事先裝入一定量的堿石灰，再吸入適量的濃氨水，迅速插入輸液瓶中（輸液瓶事先洗滌、干燥，確保無水）。

3.待瓶口處潤濕的紅色石蕊試紙變藍，去掉發夾，用熱毛巾捂住輸液瓶。

實驗現象：輸液瓶內有紅色的噴泉產生

原理分析：濃氨水與堿石灰快速反應生成氨氣，氨氣的密度比空氣小，輸液瓶中便可收集到氨氣，待潤濕的紅色石蕊試紙變藍時，輸液瓶中集滿氨氣。氣體受熱膨脹，少量氣體溶解在水中，使輸液瓶中壓強驟減，外界大氣壓便將礦泉水瓶中的水壓入輸液瓶內，形成紅色的噴泉。

教學價值評析：

4.將注射器作為氣體發生器使用，在傳統的噴泉實驗中引入了氨氣的快速制備實驗以及NH3的驗滿方法。

5.取材方便，儀器簡潔，操作簡單，現象明顯。

二、SO2的性質實驗

實驗儀器：眼影盒（1個） 膠頭滴管

實驗藥品：Na2SO3溶液 70%濃硫酸 NaOH溶液 酚酞 Br2水 品紅 FeCl3溶液 KSCN溶液

實驗過程：

1.洗凈眼影盒，在盒子的小格子中加入下列物質a.3-5滴滴有酚酞的NaOH溶液 b. Br2水c.滴有KSCN的FeCl3溶液溶液 d.品紅 e.紫色石蕊試液 。

2.在盒子的A區滴入幾滴Na2SO3溶液和70%濃硫酸，立即蓋上眼影盒蓋。一段時間后觀察現象。

實驗現象：盒子的小格子處依次看到的現象是：a.溶液的紅色變淺或是變為無色 b.溶液橙紅色褪去 c.溶液顏色變淺 d.溶液變為無色 e.溶液變紅

原理分析：Na2SO3溶液中滴加70%濃硫酸是實驗室制SO2的方法，SO2是酸性氧化物，與NaOH溶液反應使其堿性減弱，使滴有酚酞的NaOH溶液顏色變淺，石蕊試液變紅；SO2有還原性，與有氧化性的Br2 和Fe3+發生氧化還原反應而使其褪色；SO2與品紅等有機色素化合生成不穩定的無色物質而使品紅褪色。

教學價值評析：SO2使這些溶液褪色或是顏色變淺的現象同時觀察到，在現象相似的視覺沖擊下驅動學生去分析褪色的原因，一氣呵成，較全面的學習了SO2的化學性質、制備方法以及尾氣處理方法。[1]

設計評價分析：

3.優點

（1）眼影盒封閉性較好，加之盒內有氫氧化鈉溶液，防止污染環境。

（2）實驗清晰全面高效的呈現了SO2酸性氧化物的通性，還原性，漂白性的化學性質，以及制備方法和尾氣處理方法。

4.缺點：

對SO2漂白性的實驗只能看到褪色但是無法看到加熱又會恢復原色的現象。

三、Fe在不同溶液中的電化學腐蝕

實驗儀器：塑料輸液瓶 注射器 酸奶勺子

實驗藥品：“袋鼠牌”暖寶寶 4mol/LHCl溶液 4mol/LNaCl溶液 KSCN溶液 新制氯水

實驗過程：

注：所有的廢棄物在實驗開始前必須一干二凈。

1.取一貼“暖寶寶”去包裝，剪開一個小角，用酸奶勺子分別取3小勺黑色粉末送至2個塑料輸液瓶底部，A瓶擠出瓶內的空氣，使其變癟；B瓶使其充滿空氣。塞上塞子（確保氣密性良好）。

2.用注射器在A中注入5ml4mol/LHCl溶液，B中注入5ml4mol/LNaCl溶液。

3.待有明顯現象時，打開塞子，在兩個試劑瓶中先滴入2-3滴KSCN溶液，觀察現象；隨后滴入適量新制氯水，觀察現象。

實驗現象：

A瓶：①.固體表面迅速產生氣泡，瓶子逐漸鼓起來，恢復原形。用注射器收集氣體移近酒精燈點燃檢驗為氫氣。 ②.滴加KSCN溶液，無現象：滴加新制氯水后，溶液變為血紅色。

B瓶：①.固體表面未看到氣泡，瓶子變癟。②.滴加KSCN溶液，無現象：滴加新制氯水后，溶液變為血紅色。

原理分析：暖寶寶的主要成分是高活性，合適配比的鐵粉，碳粉（其他輔助成分如食鹽、蛭石、吸水性樹脂等）[1]。A中鹽酸提供了酸性環境加之覆蓋在固體表面，有效的減少了氧氣的干擾，促成了典型的析氫腐蝕的發生；B瓶中NaCl溶液提供的是中性環境，氧氣要參與反應，是典型的吸氧腐蝕。

教學價值評析：直觀的觀察到鐵在不同酸堿性溶液中的腐蝕現象，進而能正確分析不同溶液中腐蝕的類型。

設計評價分析：

4.用“暖寶寶”中的黑色粉末取代常規實驗中的鐵釘或是鐵片，取材廉價，現象明顯。

5.礦泉水瓶的變化更容易說明溶液酸堿性對鐵的腐蝕類型有影響。

6. KSCN溶液和新制氯水很靈敏的檢驗了實驗中有Fe2+生成，說明了鐵確實有被腐蝕。

結語

以上實驗僅僅是一些廢棄物代替實驗儀器的案例，當然還有一些廢棄物可以作為藥品來使用，比如廚房中的醋就可以代替實驗中所需的酸，食品干燥劑可以作為氣體干燥劑，廢棄電池的碳棒可以作為膠體電泳實驗，原電池實驗，電解池實驗的電極，鋅皮可用來制備H2等等。

如果每個學生都能有自己的化學實驗箱，那樣的化學學習環境應該是我們所憧憬的。廢棄物小巧便攜，取材方便，節約環保這些優點顯而易見，如能用廢棄物來裝備自己的小實驗箱，使得化學實驗不受時間和空間的限制，有利于提高學習化學的興趣，有助于培養科學探究的能力。但是廢棄物來代替實驗儀器和實驗藥品，也有它的不嚴謹之處，比如注射器就很難達到恒容。顯然廢棄物在化學實驗中的應用還有待于我們進一步去探索嘗試！

參考文獻

[1]高潔。金屬的電化學腐蝕與防護[J].化學教育，2015（9）：28