利用“廢棄塑料瓶”的化學實驗教具制作初探

劉德兵

摘要：常溫下在固液反應的過程有效控制固液的接觸，改變用量，達到控制反應目的，同時對反應結束時固液分離回收大大減少了回收的難度，使回收利用簡便易行，提高藥品的多次利用價值，減少對環境的污染。通過利用塑料瓶制作的教具很好實現了這些功能，真正達到了“變廢為寶”。

關鍵詞：發生裝置；操作原理；塑料瓶；教具制作

文章編號：1008-0546（2017）02-0088-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.029

初次作為化學實驗員，發現學生實驗過程中的儀器損壞尤其是玻璃質地， 在損壞的同時還有安全事故。其實我們的基礎實驗中許多容器可在塑料瓶中來進行，特別是常溫進行的反應。如在組裝實驗室制取二氧化碳的發生裝置時， 長頸漏斗插入雙孔橡皮塞時，容易被折斷，有時玻璃儀器掉地上，自然就碎了。另外在教學實驗中經常產生大量的固液混合，如：雙氧水制氧氣實驗中分解后的混合液（二氧化錳固體回收），空氣中氧氣測定后混合液（紅磷固體固收），大理石制取二氧化碳后酸性廢液（固液分離）等，直接傾倒定會污染水，腐蝕下水管道，造成不必要的浪費，如何做到快速方便大量回收，不費時費力，通過思考實踐利用過濾原理設計簡易的固液分離回收裝置，可以實現對化學藥品的有效回收和多次利用，也減少環境污染。前面改進裝置的主角都是大家熟悉的塑料瓶，塑料瓶是我們生活最常見的廢棄品，市場上各種飲料瓶稍加改裝就可以用到化學實驗中，下面就把用塑料瓶制成的兩件教具及制作方法和大家分享。

一、二氧化碳（氫氣）發生裝置的教具制作

1. 教具簡介

二氧化碳的實驗室制取是初中化學八個基礎實驗之一，無論是在課堂演示，還是學生分組實驗，都要產生大量的廢物固體和液體，同時使用的長頸漏斗在組裝插入橡皮塞時頸部常會折斷， 使用雙孔橡皮塞， 有時分組實驗還要多打幾十個孔，加之橡皮塞老化，每年要做新的，最大的后果是每次實驗后的固液混合物，不便于快速分離，分開回收，傾倒、清洗容器時常有水花或酸液濺出存在安全隱患， 有時造成下水管道堵塞，而改進后的裝置大大優化以上的缺點。

2. 主要材料

透明塑料瓶 （常用農夫山泉）、燒杯（500mL）、鐵架臺（鐵夾）、橡皮塞（8號）、直角導管、帶活塞的導氣管、鑷子等。

3. 操作原理

利用手動調節鐵夾高度和開關活塞改變氣壓大小原理來實現固液分離，從而達到控制反應、節約藥品目的。

4. 裝置制作

選用550mL農夫山泉瓶，在瓶底打若干細小的孔，瓶口塞上帶有導管的單孔橡皮塞，制作圖片如下：

5. 操作說明

（1）氣密性檢查：連接好儀器取兩只燒杯，加入約200mL水，同時把瓶子和導管插入水中，導管口有氣泡冒出，或等到瓶內和燒杯內水面相平時，輕輕提起瓶子不要離開水面，發現導管內出現倒吸現象，形成穩定水柱說明氣密性良好。

（2） 加入固體量高度達2cm左右，鹽酸的量約200mL，一次不宜過多，可以根據需要再添加鹽酸或提高濃度。

（3）產生氣體通入液體中時要調整深度，防止氣體排不出。

（4）利用排水法收集氣體要注意調整好出氣口的高度，否則氣體不會從瓶子底部逸出，收集不到。

（5）進行蠟燭熄滅實驗時，先取下單孔橡皮塞，改用無孔橡皮塞，反應結束時調整鐵夾高度，離燒杯口約1cm，讓殘留液滴下，過一會兒點燃蠟燭后立即放入燒杯中，迅速放到瓶子下面調整高度，進入燒杯約1cm，取下橡皮塞，觀察現象。

（6）實驗結束清洗固體時，讓水龍頭伸入瓶中，振蕩，液體由底部多孔流出，這樣不易濺出。

（7）產生的廢液直接倒入簡易的過濾裝置，過一段時間，就能得到澄清的液體裝瓶貼簽以備后用。

6. 教具的改進點說明

（1）反應容器改用塑料瓶，原料來源易得，底孔制作簡單；塑料具有耐酸性，可以重復多年使用，不易損壞；改進后檢查氣密性操作變簡單；實驗過程中，可以及時分離固體和液體，隨時添加固體和液體和控制反應的開始和停止；實驗結束清洗固體時不易外流，避免腐蝕桌面和皮膚，更安全，不易造成下水管道堵塞。

（2）由雙孔橡皮塞改為單孔橡皮塞，組裝簡單，更換方便。

（3）改用實心橡皮塞，可用于蠟燭熄滅實驗，驗證常溫下二氧化碳密度比空氣大，不支持燃燒，本身也不能燃燒的性質。

（4）直角活塞導管很容易損壞，注意輕拿平放。

（5）適用一些無毒無害氣體的制取。

二、固液簡易分離的教具制作

1. 教具簡介

實驗室常溫下制取氧氣和二氧化碳氣體，無論是在課堂演示，還是學生分組實驗，都要產生大量的廢物固體和液體混合物。在以往傾倒液體，清洗容器是常有水花或酸液濺出存在安全隱患，有時造成下水管道堵塞，而改進后的裝置在無人狀態也可順利進行。

2. 主要材料

透明塑料瓶（瓶口較大的）、燒杯（500mL）、鐵架臺（鐵圈兩個）、濾紙等。

3. 操作原理

利用重力原理進行自然沉降，加之濾紙實現固液之間及時分離，節約時間，便于分開，大量回收 。

4. 裝置制作

選用口較大塑料瓶，在瓶塞上打若干（直徑4mm）的孔，并把瓶塞內側底部鏟平，把瓶塞倒扣在濾紙上用力壓后沿印痕剪取瓶塞大小的濾紙2到3張鋪平在瓶塞內，旋緊瓶塞，倒置在鐵圈上（上大下小），下方放一大燒杯，裝置如下：

5. 操作說明

過濾器制作：選用口徑較大的塑料瓶，瓶塞內側底部必須鏟平，否則濾紙易損壞，兩到三層濾紙最適合，瓶底完全去掉，過濾時液體可以一次性大量進行且無人看守。相比傳統過濾控制要點較多，操作技能要求高，濾紙易損壞，液體易側漏，其效益優越得多。

6. 教具的改進點說明

（1）過濾器改用塑料瓶，原料來源方便，底孔制作簡單，可以重復使用，不易損壞，實驗過程中，可以隨時添加廢液，及時分離固體和液體，可以一次大量進行，不怕側漏（瓶塞有螺紋旋緊即可），直接傾倒不必引流，操作要求低，實驗者完全放手做其他事情。

（2）此裝置可適用于實驗員在學生實驗后的廢液的回收。

（3）為化學實驗中一些藥品的多次利用提供了機會，節約藥品，減少污染。

三、探究實驗“分子運動現象”教具創新

針對人教版九年級化學第三單元教材中分子運動現象實驗的不足之處，分別從儀器改進，藥品添加方法、實驗過程等方面進行了改進，改進后的實驗具有操作簡單、現象明顯，用藥量少、能自由移動、用時少、安全等特點，便于學生分組實驗。此裝置不但證明分子在不斷運動，而且還證明了溫度影響分子運動的速率。

1.主要材料

可樂瓶（1L）一個（不要標簽）、礦泉水瓶（550mL）兩個（不要標簽）、注射器（5mL）三個、燒杯（200mL）兩個、濾紙、濃氨水、酚酞試液、熱水。

2.主要原理

用封閉的可樂瓶替代半封閉的大燒杯，用噴有酚酞的白色濾紙花替代盛裝酚酞的小燒杯，用吸取濃氨水的注射器替代敞口的小燒杯。

3.操作說明

為了讓演示實驗更生動有趣，可將濾紙折成漂亮的花朵狀，用細線系住從可樂瓶口放入瓶內中下部，蓋上瓶蓋即可。學生分組使用的瓶子選用礦泉水瓶。實驗用的濾紙可讓學生折成自己喜歡的形狀，用長細線系好，從瓶口伸入，并用瓶蓋將其固定在瓶身的中上部。

一是教師的演示實驗用可樂瓶（大一點現象明顯），二是學生在教師引導下的自主創新實驗，用礦泉水瓶。具體操作過程如下：

①將噴有酚酞試液的濾紙花用細線系住固定在可樂瓶的中下部（圖1）。

②在瓶身底部用注射器注入微量濃氨水（圖2）。

③把濾紙折成自己喜歡的形狀，噴上酚酞，用細線系好固定在塑料瓶內的中上部。

④將兩個瓶子一個放入冷水，另一個放入近沸騰的熱水中（圖3），再由兩個同學分別用注射器同時注入一滴濃氨水（圖4），觀察濾紙花變紅的速度，以此得出溫度越高分子運動速度越快的結論。

4.教具改進點的幾點說明：

①突出知識重點，激發學生學習興趣，使實驗更加趣味化，引發探究欲望。

②關注實驗的安全性，努力做到環保化，減小課堂實驗對教師和學生的危害。

③實驗用品生活化，使學生更深入地理解化學與生活的密切關系。

④可以讓實驗成果在班級里流動起來，還可以保留一段時間，可作為下一節課復習鞏固的起點。

化學實驗是化學課堂的主角，是吸引學生眼球的重要法寶，是激發學生學習興趣的重要方法，塑料制品的加入更可以激發學生自制一些簡單的裝置，進行家庭實驗，豐富實驗途徑，拓展實驗課堂，從而實現化學課堂內外的有效結合，提高實驗技能，激發科學探究的興趣，鼓勵學生利用生活中廢棄物進行化學實驗，增長化學知識，提高生活樂趣。

參考文獻

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