“雞蛋爬升”實驗

江蘇省南通市虹橋二中(226006) 葛德新

江蘇省南通市啟秀中學(226000) 施 維

中學化學實驗教學中,有關氣體的實驗不少,如氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳氣體、氨氣溶于水、二氧化硫與硫化氫氣體、氨氣與氯化氫氣體的反應等,這些實驗往往會涉及氣體壓強的變化,有些可以用大家熟悉的 “噴泉實驗” “瓶吞雞蛋實驗”來進行演示,但往往有少部分學生對密閉裝置內氣壓的變化不甚理解。如果將趣味實驗與數字化實驗有機結合,將氣壓傳感器及其他材料引入實驗,則能從定量和定性兩個角度分析化學反應,將氣壓變化可視化、趣味化,激發學生學習興趣,從而幫助學生更好地理解化學反應原理。

1 儀器、藥品

高透明亞克力管 (長500mm,內徑40mm)、16號橡皮塞 (單孔、雙孔各1個)、朗威氣壓傳感器 (0～700kPa)、朗威數據采集器、朗威數字化信息系統V8.0、30mL注射器、膠皮管、止氣夾 (2個)、鐵架臺 (含鐵夾)、去殼熟雞蛋、濃燒堿溶液、二氧化碳發生器 (含儀器及藥品)。

2 實驗裝置圖

實驗裝置見圖1。

圖1 實驗裝置

3 實驗步驟

(1)如圖1所示,在亞克力管下端管口放1個去殼熟雞蛋,在上端管口抽氣(或吸氣),雞蛋完整擠入亞克力管下端,塞緊單孔橡皮塞,并夾緊彈簧夾K2,固定亞克力管于鐵架臺上。

(2)用向上排空氣法收集二氧化碳氣體于亞克力管內,塞緊帶有壓強傳感器和含有20mL濃燒堿溶液注射器的雙孔橡皮塞(彈簧夾K1事先夾好)。

(3)用專用數據線連接壓強傳感器、數據采集器、電腦,打開朗威數字化信息系統V8.0操作界面,先點擊“波形圖”,再點擊“開始”,此時系統測試到的是亞克力管內二氧化碳氣體的壓強。

(4)打開彈簧夾K1,將20mL濃燒堿溶液慢慢注入亞克力管內,完全注入后,再稍稍振蕩亞克力管,注意觀察雞蛋是否有變化,并觀察操作界面上壓強的波形圖。

(5)當操作界面上的壓強波形圖不再有明顯變化后,用手捏緊下端膠皮管,松開彈簧夾K2,再稍稍松開手指,注意觀察雞蛋有何變化,并觀察操作界面上壓強的波形圖。

4 實驗結果

(1)在實驗步驟4中,當將20mL濃燒堿溶液慢慢注入亞克力管內并振蕩后,雞蛋沒有變化,而操作界面上壓強的波形圖不斷下降,由起始的100.4kPa降至28.6kPa,并基本保持不變。

(2)在實驗步驟5中,當稍稍松開手指后,注意到雞蛋不斷向上“爬升”,最后懸空在亞克力管上端。而雞蛋向上爬升的同時,操作界面上壓強的波形圖也在不斷上升,由28.6kPa逐漸上升到100.4kPa,并基本保持不變。雞蛋的“爬升”運動與壓強波形圖的上升同步進行。

5 實驗意義

(1)實驗易操作,趣味性強。

(2)實驗中“雞蛋爬升”與波形圖上升同步進行,便于讓學生理解化學反應原理。

(3)若部分學校沒有數字化實驗室,也可利用該實驗中的其他器材完成“雞蛋爬升”實驗。

(4)若將該實驗中的二氧化碳氣體換成干燥的氨氣,將濃燒堿溶液的換成水,同樣能完成“雞蛋爬升”實驗,從而有效探究氨氣的溶解性。