注射器在創新實驗中的應用

曹景娜

【摘 要】注射器因其氣密性好、體積小、易操作、可見度高而被廣泛應用于化學實驗中。 經過適當改進的注射器可用于取藥品，代替量筒量取液體，還可以調節裝置內的壓強。用注射器作反應容器，使實驗微型化、綠色化，易于推廣。

【關鍵詞】注射器;反應容器;定性測定;化學實驗;綠色環保

【中圖分類號】G642.423 ??????【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）09-0256-02

注射器對化學實驗的改進，加深了學生對化學實驗的理解，引起學生對化學的強烈的興趣，激發創造性思維，培養學生的創新能力，全面提高學生的化學學科素養。創新實驗中，使用注射器，使得儀器簡單、藥品用量少、操作簡單、效果明顯、成功率高且無污染，大大縮短了實驗時間，有效提高了課堂效率。

一、用作反應容器，代替部分實驗儀器

1.氫氧化亞鐵的生成及氧化。

Fe（OH）2從生成到被氧化過程中呈現白色→灰綠色→深綠色→紅褐色的現象[2]。

實驗儀器：一次性透明輸液袋（縮短了兩只支管的長度）、五只帶針頭的塑料注射器。

實驗藥品：飽和 NaOH溶液、0.1mol/LFeSO4溶液（加入適量鐵絲和稀硫酸防止變質）、飽和FeSO4溶液（加入適量鐵絲和稀硫酸防止變質）、0.1mol/L H2SO4溶液（用于調節溶液的pH、清洗輸液袋）。

實驗過程：

〖TP30.JPG;%30%30，Y〗（1）用注射器抽凈輸液袋內的空氣，制造無氧環境。

（2）用1號注射器抽取約2mL 飽和NaOH溶液慢慢推入輸液袋內。

（3）用2號注射器抽取約1mL 0.1mol/LFeSO4溶液緩緩推入輸液袋內，出現白色沉淀。

說明：由于進行了排氧操作、調整了試劑的濃度和混合順序，現象非常明顯。

（4）用3號注射器抽取約2mL飽和FeSO4溶液推入輸液袋內，白色變成灰綠色。

（5）用4號注射器抽取空氣推入輸液袋內，充分振蕩灰綠色變成深綠色。

說明：增大了氧氣的量，增大了氧氣與沉淀的接觸面積，使變色時間縮短、變色明顯。

（6）繼續振蕩，顏色再次加深。

（7）用5號注射器抽取約0.2mL 0.1mol/LH2SO4溶液推入輸液袋內，振蕩，深綠色變成紅褐色。

說明：通過加入稀硫酸調節溶液的pH，使O2的氧化能力增強，紅褐色沉淀出現的時間大大縮短。

2.Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應的對比實驗。

實驗創新：注射器替代氣球

實驗目的：理解Na2CO3、NaHCO3與鹽酸反應的原理，體會兩者性質的相似及差異

實驗用品：鹽酸、Na2CO3 粉末、NaHCO3粉末、洗潔精、試管、注射器。

實驗步驟：

〖TP31.JPG;%30%30，Y〗（1）如圖1所示，將 0.1g Na2CO3和 0.1gNaHCO3粉末分別裝入葡萄糖瓶中后，各加入 3mL 水溶解。

（2）用兩支注射器（5mL）均吸入0.5mL2 mol·L-1 稀鹽酸，同時將稀鹽酸注入瓶中后繼續抵住活塞，同時觀察另一注射器活塞向上移動的快慢。

實驗說明：

1.讓同濃度鹽酸同時與等量的Na2CO3和 NaHCO3固體或與二者同濃度等體積的溶液反應，對比二者氣球變大的情況來進行驗證。實驗中出現了一些問題，如：裝置的氣密性無從驗證;兩者與鹽酸反應都很快，很難通過實驗來比較“劇烈程度”;使用小氣球膨脹差異的比較雖然有時有一定效果，但是也有學生提出“碳酸鈉氣球”是否會存在漏氣等質疑。針對這些問題，進行了實驗改進。

2.該實驗操作簡單，現象明顯且具有較強的趣味性。

二、用于定量測定，方便讀取數據

Na2O2與CO2反應實驗

實驗目的：

1.用醫療廢品和實驗室常用簡單儀器設計實驗裝置，能定量測定有氣體參與的化學反應。

2.通過實驗得出Na2O2與CO2反應的定量關系。

實驗用品：

100mL（或50mL）注射器（玻璃材質）兩只， U形管（具支）、單孔橡膠塞、膠塞、溫度計（200℃量程）、帶膠塞的滴管、小試管、小玻璃珠、T形管、藥匙、乳膠管（約3cm）4段、止水夾4個、酒精燈、火柴、木條、帶鐵夾的鐵架臺、Na2O2粉末、大理石、稀HCl、澄清石灰水、稀H2SO4。

實驗步驟：

1.用制CO2的簡易裝置制取一瓶500mLCO2（HCl已除），并用注射器A抽取100mLCO2后連接在a處，固定在鐵架臺上，如下圖。

〖XC32.JPG;%30%30〗

2.在U形管內首先裝入適量小玻璃珠，然后再裝入約1.5gNa2O2粉末，迅速塞上帶溫度計的單孔橡膠塞;用止水夾夾住a、b、c、d處乳膠管;在d處連接好注射器A′并固定在鐵架臺上待用。

3.打開止水夾a、b、d，緩緩推動注射器A活塞，將CO2氣體壓至U形管內，可以看到Na2O2由淡黃色變為白色，溫度計水銀柱上升，注射器A′活塞外移;再推動活塞將注射器A′內氣體推入U形管內，反復2～3 次。可觀察到A′內氣體體積約為50mL。

4.再用止水夾夾住a、b、d乳膠管，打開橡膠塞，立即插入帶火星的木條，木條復燃，可證明有 O2生成。

5.打開另一帶溫度計的橡膠塞，用帶滴管（預先吸入少量稀H2SO4）的膠塞塞緊。打開止水夾a、c，輕輕抽動注射器A 的活塞，將可能殘留的CO2氣體抽入注射器A中（小試管中導管液面上升約 2cm）。夾住止水夾a，打開止水夾 b，然后將稀硫酸逐滴滴入U形管，可看到有大量氣泡產生，小試管內澄清石灰水變渾濁，證明該氣體為CO2，證明U形管中生成的白色固體為Na2CO3。

實驗說明：

1.本實驗在定性地展示實驗現象的基礎上，更加細致地揭示了實驗過程中CO2與O2之間的定量關系，豐富了實驗內涵，增加學生多角度、多層面的認知途徑，給學生對元素化合物知識的定性、定量認知，化學反應原理的探究、物質的定量討論和創新思維訓練留足了空間，符合高中化學新課程的基本理念。

2.實驗用品來源廣泛、生活化，廢棄醫療器械是本實驗的重要儀器，即保證了裝置有良好的氣密性，又達到了廢物利用的目的，增強了學生的環保意識，激發學生的創造性思維，同時提高了對化學學習的興趣。

三、用于吸取或加注液體

1.改進噴泉實驗。

在高中化學教材中， 利用氨氣極易溶于水而設計為噴泉實驗， 但由于使用滴管， 擠入的水量較少， 會導致實驗失敗， 將滴管改為注射器， 注入的水量可靈活調節， 可避免實驗失敗。

2.焰色反應。

在高中化學教材中的焰色反應， 用鉑絲蘸取少量溶液在火焰上方灼燒的方法進行，這樣產生的火焰面積小， 顏色淡，必須通過藍色鈷玻璃才能看到較淡的紫色。我們同樣利用注射器， 對實驗進行了改進： 用注射器吸取溶解氯酸鉀固體的甲醇溶液， 在酒精燈的火焰上方推動注射器， 把溶液噴出， 因噴出的液體存在一定的壓力， 同時點燃會騰起一條長長的紫色火龍， 現象明顯， 易于操作。

總之，在中學化學實驗創新中，用注射器設計的實驗使化學實驗向著微型化、綠色化方向發展，操作簡單，綠色環保，易于推廣。使用注射器，可以同時使實驗儀器微型化和化學藥品微量化，并且使化學實驗向綠色環保的方向發展。即使將某些局部裝置改為注射器，也會對實驗產生很大影響。

本文系2018年度周口市基礎教育教學研究項目《高中化學“3+1”教學模式下創新實驗的研究》（zkjy18085009）研究成果。