注射器在綠色化學實驗中的創(chuàng)新運用

朱良義

摘要：綠色化學實驗是在綠色化學思想的指導下，用預防化學污染的新思想、新技術和新方法，對常規(guī)的實驗進行改進和創(chuàng)新設計。本文就醫(yī)用廢棄注射器在綠色化學實驗中的巧妙運用作了詳盡介紹，為教師在實驗教學中如何改進，提供了更好的思路。

關鍵詞：注射器；綠色化學；實驗創(chuàng)新二十世紀九十年代以來，國際上化學研究提出新的理念——綠色化學。“綠色化學”是預防污染的基本手段之一，它包涵兩個方面的含義：其一，原料的充分利用；其二，化學過程中沒有或只有盡可能少的污染。環(huán)保意識在工業(yè)迅猛發(fā)展的今天顯得尤為重要，能否保護環(huán)境？這是關系到一個國家、一個民族、甚至整個人類能否持續(xù)發(fā)展的大問題，因此環(huán)保意識是中學化學課堂教學的重要內(nèi)容。

現(xiàn)行教材中某些實驗雖使用多年，但由于缺乏實驗的設計創(chuàng)意，實驗過程中污染和浪費現(xiàn)象，對學生樹立綠色化學思想、形成環(huán)保意識存在明顯不足，很不適應新的教學理念和教學要求。筆者在多年教學實踐中，一邊學習他人的優(yōu)秀經(jīng)驗，一邊積極進行創(chuàng)新設計，在綠色化學實驗設計方面有一些體會，現(xiàn)就醫(yī)用注射器在化學實驗中的巧妙運用進行介紹。

一、硝酸、二氧化氮、一氧化氮性質(zhì)實驗綜合裝置

1、實驗裝置

①50ml注射器

②輸液管

③輸液管夾

④燒杯

2、實驗步驟

1）濃硝酸與銅反應。在注射器中放入二小塊銅片，將注射器活塞推至底部排凈空氣。

吸入約5ml濃HNO3，關閉輸液管夾。反應劇烈進行，生成紅棕色氣體，收集約20ml氣體。打開輸液管夾，推動注射器活塞，將注射器內(nèi)藍色溶液壓入燒杯中，重新關閉輸液管夾。

2）二氧化氮與水反應。將輸液管末端插入燒杯的水中，打開輸液管夾，將注射器活塞輕輕外拉，吸入少量水，可觀察到液面上升，紅棕色氣體消失，所得無色氣體體積約為原紅棕色氣體體積的三分之一。

3）稀硝酸與銅反應。在注射器中放入適量潔凈細銅絲，將注射器活塞推至底部排凈空氣 。

吸入約10ml稀硝酸（1：2），關閉輸液管夾。銅絲表面產(chǎn)生氣泡，收集約10ml無色氣體。打開輸液管夾，推動注射器活塞，將注射器內(nèi)藍色溶液壓入燒杯中，重新關閉輸液管夾。

4）一氧化氮與氧氣反應。將輸液管懸于空中，打開輸液管夾，將注射器活塞外拉，吸入約2-3倍一氧化氮氣體體積的空氣，無色氣體迅速變成紅棕色.最后吸入氫氧化鈉溶液，紅棕色氣體消失。

5）實驗完畢，立即清洗注射器。以減緩HNO3對注射器的腐蝕。

3、裝置優(yōu)點

1）裝置綜合性強，整套實驗包含Gu和濃HNO3反應、NO2和水反應、稀HNO3和 Cu反應、NO和O2反應、尾氣吸收，有很好的實驗效益。

2）實驗在密閉系統(tǒng)中進行，無污染，保護了師生健康.

3）裝置小巧，取材方便，節(jié)約藥品，操作簡單，現(xiàn)象明顯，實驗易于成功。

二、二氧化硫性質(zhì)實驗裝置

1、實驗裝置

①蘸有濃氫氧化鈉溶液的棉花團②干燥管③試管④ Na2SO3固體⑤注射器針頭⑥5ml注射器⑦雙面膠

2、實驗步驟

1）取下橡皮塞，雙面膠由上至下貼上五小片濾紙，分別用紫色石蕊、品紅試液、KMnO4溶液、碘水、H2S溶液潤濕。

2）用5ml注射器吸入約2ml濃H2SO4（70%），將針頭朝上，注射器活塞輕輕外拉少許，用濾紙將針頭外附有的濃H2SO4擦凈，取下針頭，然后將橡皮塞倒置，把橡皮塞上的針頭裝在注射器上。

3）在試管底部裝入約1.5gNa2SO3固體，塞入已準備好的橡皮塞，將試管固定在鐵架臺上。

4）推動注射器活塞加入濃H2SO4，觀察濾紙顏色變化：石蕊變紅，品紅、KMnO4、碘水褪色，附有H2S溶液的濾紙有S單質(zhì)生成。觀察完畢，通過棉花團向干燥管內(nèi)滴入過量濃NaoH溶液，并振蕩試管，以加快SO2的吸收，防止SO2逸出，污染空氣。

3、裝置優(yōu)點

1）整個實驗過程中SO2控制在“零污染”的水平。

2）易于操作，實驗容易成功，且藥品消耗少，杜絕浪費現(xiàn)象。

三、壓強對化學平衡的影響實驗改進

1、實驗裝置

①注射器A（50ml|）②注射器B（50ml）③U形管④液體石蠟油

2、實驗步驟

1）在注射器A中放入一小塊銅片，將注射器活塞推至底部排凈空氣。吸入少量濃HNO3，立即反應，生成紅棕色氣體，收集20—30ml氣體。推動活塞，將注射器內(nèi)溶液壓入備用試劑瓶中。迅速把針頭插入己裝好液體石蠟油的U型管左管膠塞。

2）將注射器B活塞外拉至與注射器A刻度相同，吸入相同體積的空氣。然后將針頭插入U型管右管膠塞。

3）同時推動兩個注射器活塞至相同刻度，兩注射器內(nèi)壓強相同程度增大，可見左管內(nèi)液面上升，右管內(nèi)液面下降。說明左管內(nèi)的氣體在氣壓增大的情況下，平衡向生成N2O4的方向移動，即向分子數(shù)減少的方向移動，使左管內(nèi)氣壓小于右管內(nèi)氣壓。同時將兩個活塞外拉至相同刻度，則左管內(nèi)液面下降，右管內(nèi)液面上升。說明左管內(nèi)氣壓減小時，平衡向生成NO2的方向移動，即向分子數(shù)增多的方向移動，使左管內(nèi)氣壓大于右管內(nèi)氣壓。

4）實驗完畢，取下注射器A吸入少量NaoH溶液，振蕩，即可除去NO2氣體。

3、實驗優(yōu)點

1）實驗具有很強的實驗效果。這個實驗一般是通過壓縮NO2氣體，觀察氣體顏色先加深，后由于化學平衡移動，顏色又變淺。這樣的實驗現(xiàn)象不易觀察，且容易得出錯誤結論。通過改進，撇開了顏色變化的觀察，而是觀察U型管內(nèi)液面的變化，方便學生觀察現(xiàn)象，從而得出正確的結論。

2）整個實驗處于全封閉狀態(tài)，防止NO2逸出，污染空氣，且尾氣易于處理。

化學是一門實驗科學，演示實驗是中學化學教學中傳授知識的一種重要教學手段。課堂實驗的設計和改進是教育形勢發(fā)展的需要。為使學生樹立綠色化學思想，中學化學教育應該從課堂實驗教學入手，對現(xiàn)行教材中缺乏創(chuàng)意的實驗進行改進，設計出更合理、更科學的化學課堂實驗。同時，教師在教學過程中應該鼓勵學生積極參與到實驗設計和改進過程，不但可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實驗精神，培養(yǎng)他們的實驗動手操作能力，激發(fā)他們學習化學的興趣，而且可以提高學生節(jié)約能源和保護環(huán)境的意識。參考文獻：

[1]人民教育出版社化學室.全日制普通高級中學教科書化學第一冊.北京：人民教育出版社.2003，6：126-128.

[2]人民教育出版社化學室.全日制普通高級中學教科書化學第二冊.北京：人民教育出版社.2007，1：2-14，14-15.

[3]姚新平.對新課程理念下化學實驗教育功能的思考.中學化學教學參考.2005，5：30-31.

[4]張中南.化學實驗教學中的點滴做法與體會.中學化學教學參考（作者單位：海南省澄邁中學570000 ）endprint