自制儀器在綠色化學實驗教學中的應用

蘇光榮

【摘 要】為了改善化學實驗教學的條件，提高學生和教師的創新意識和動手能力，教學時可自制實驗裝置。本實驗以二氧化硫的制備和性質實驗為例，用礦泉水瓶、透明口服液瓶子、注射器等物品自制儀器。取材方便、綠色環保、節約資源、廢物利用，符合當今的“低碳”主題。

【關鍵詞】自制儀器；化學實驗教學；綠色環保

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。學好化學的關鍵在于掌握科學的實驗方法，化學實驗教學對學生理解化學的理論和概念，以及化學反應的本質有舉足輕重的作用。若要使化學實驗順利進行，除了掌握科學的實驗方法，還需要一套完備、氣密性良好，同時又適合課堂教學和實驗教學的儀器。為推動教育的發展，許多學校花費了大量財力引進先進的實驗設備，有些儀器價格昂貴，只能由教師演示，學生則根本沒有機會接觸，這一方面造成了資源的不合理利用，一方面與以人為本的核心要求相悖。為了使化學實驗教學能夠發揮最大的教學效果，需大力倡導學生和老師發散思維，廢品變寶，自制適合教學的實驗儀器。

一、自制儀器的設計思想和意義

化學實驗儀器是化學實驗教學的基礎，也是實驗順利進行的保障。但我國存在教育教學資源分配不均的特殊情況，在一些偏遠貧困地區，教學條件簡陋，無法保證化學實驗教學的開展。為提高化學實驗教學質量，讓每個學生都能感受到化學實驗的美妙，我們可從生活中收集一些物品，如礦泉水瓶、透明口服液瓶子、醫用一次性注射器、空墨水瓶等，制作一些簡單的實驗儀器。組裝成一套實驗裝置，開展一些氣體（二氧化硫、氧氣、氯氣、氨氣、二氧化碳等）制備和性質的實驗。現以二氧化硫的制備和性質實驗為例，自制儀器開展化學教學實驗。

二、實驗內容：二氧化硫的制備和性質實驗

1.實驗原理

二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體，可通過亞硫酸鈉固體和濃硫酸反應來制備（方程式：Na■SO■+H■SO■（濃）=SO■+H■O+Na■SO■）。二氧化硫具有許多化學性質：

（1）漂白性。SO■易溶于水，能夠生成H■SO■，H■SO■，可以和某些有色物質直接化合生成不穩定的無色化合物，無色化合物在加熱的條件下，又會分解恢復原來的顏色。

（2）酸性。可以使紫色石蕊試液變紅色。

（3）還原性。可以和溴水反應，使溴水退色，和高錳酸鉀溶液反應，使高錳酸鉀溶液退色。

（4）氧化性。可以和氫硫酸反應，生成黃色的硫單質。

（5）可以使澄清石灰水變混濁。

2.藥品和自制儀器

藥品：亞硫酸鈉固體、濃硫酸、紫色石蕊溶液、品紅溶液、溴水、高錳酸鉀溶液、氫硫酸、澄清石灰水。

自制儀器：

材料：小圓形塑料板（1張），透明口服液瓶子（若干），礦泉水瓶（1.5L），透明膠，注射器（1支），小剪刀

制作過程：在小圓形塑料板上畫出與口服液瓶子直徑相等的圓圈7個，均勻分布在圓形塑料板的周圍，分別用小剪刀按照圖形剪出七個孔，將口服液的瓶子裝進相應的孔中。接著對礦泉水瓶進行剪裁，剪出適合實驗的尺寸，最后用剪刀的一端在礦泉水瓶蓋上開一個小孔，適合針頭進入。

自制儀器圖示如下：

3.實驗操作步驟

（1） 在小圓形塑料板外圍的六個透明口服液瓶子里分別裝入紫色石蕊溶液、品紅溶液、溴水、高錳酸鉀溶液、氫硫酸、澄清石灰水，中間的口服液瓶子裝亞硫酸鈉固體。

（2）然后，將裁剪好的礦泉水瓶的蓋子蓋在小圓形塑料板上，然后將注射器插進帶孔的礦泉水瓶蓋子，用注射器吸取一定的濃硫酸，將注射器的針頭裝上，并伸入中間的口服液瓶子。儀器組裝完畢。

（3）先慢慢加入少量濃硫酸，反應一段時間后，觀察各口服液瓶子的現象，并記錄實驗現象。這時會觀察到很明顯的實驗現象：紫色石蕊溶液變紅，品紅溶液、溴水、高錳酸鉀溶液褪色，在裝氫硫酸的瓶子里觀察到有黃色的沉淀產生，澄清石灰水變混濁。

（4）如需進行加熱，可將小塑料圓板從礦泉水瓶的下部取出，上部礦泉水瓶繼續套著，以防產生的二氧化硫逸出，污染空氣。將取出的小塑料圓板架在鐵架臺的鐵圈上，點燃酒精燈，微微加熱這些瓶子，注意觀察現象，并記錄。此時可觀察到品紅溶液恢復到了原來的顏色，其他均保持不變。

（5）實驗結束，注意尾氣處理，并將儀器清洗干凈，以備下次再用。

三、自制儀器的優點

（1）經濟性。采用的都是生活中常見的物品，價格低廉，教學條件簡陋、教學資源短缺的地區可采用。

（2）直觀性。實驗現象明顯，易于學生操作和觀察。

（3）靈活性。除了二氧化硫的制備和性質實驗，還可用于氯氣、氧氣、二氧化碳、氨氣等氣體的制備和性質實驗。

（4）創造性。自制實驗儀器可啟發學生的創造性思維，提高學生的創新意識。

（5）環保性。實驗裝置的密封性良好，確保產生的二氧化硫不會逸出，污染空氣。

四、結語

通過自制儀器開展綠色化學實驗教學，一方面能夠幫助一些教學條件簡陋、教學資源短缺的學校解決實驗儀器問題，另一方面也豐富和拓展了教學資源及化學實驗教學的途徑，啟發了學生多思考、多動手、多創新，培養了學生對化學的熱情，提高了學生對環境保護的意識。

【參考文獻】

[1]廖錫任.二氧化硫的制備和性質的微型實驗研究[A].微型化學實驗專輯論文集[C].2004

[2]應安明，王桂玲，劉桂濤.自制實驗儀器設備在教學中的使用[J].實驗室研究與探索，2003.22（1）：20-21

[3]陳彥玲，王彬彬，林世威等.兩個自制微型實驗儀器在化學實驗教學中的應用[J].長春師范學院學報：自然科學版，2011.30（3）：154-156