一套多用途氣體性質實驗儀器

耿雁冰

[摘要]在分析氧氣的性質和制取實驗的地位、作用、教材缺陷及教學現狀的基礎上，設計出一套多用途的氣體性質實驗儀器，提高實驗效率、

[關鍵詞]多用途;儀器;氣體性質實驗

[中圖分類號] G633.8

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（2020）14-0075-02

化學實驗是進行科學探究的重要方式，學生具備基本的化學實驗技能是學習化學和進行探究活動的基礎和保證[1]。教師積極探索課本實驗的改進與創新，可為學生提供多種形式的實驗體驗，讓學生手腦并用，樂于探究，勤于反思，促進學生核心素養的發展。

一、裝置設計的緣起

《義務教育化學課程標準》明確規定，“氧氣的制取和性質”實驗為學生必須完成的8個基礎實驗之一。該實驗在初中化學教學中的重要性不言而喻。然而，在長期的教學實踐中我們發現：

（1）在平常的教學中，課前教師必須先制取多瓶氧氣以備用，而課間僅有10分鐘的準備時間，這給多課連排的教師帶來極大的不便;如果提前收集好氧氣，在從實驗室向教室運輸的途中，也容易造成氧氣逸散，使氧氣濃度下降，導致演示實驗失敗。

（2）在氧氣的性質實驗中，學生初步接觸到了對比思想。木炭、硫、鐵絲在空氣中燃燒與在氧氣中燃燒的現象是不同的。但是一個是在敞開的空氣中，一個是在收集滿氧氣的集氣瓶中，而教材中直接告知現象的不同是因為“空氣中氧氣含量較少”，這一表達不夠嚴謹。因為從總量來說，空氣中氧氣的量肯定更多，這里的表述應該強度濃度的大小而非量的少。如何讓學生理解氧氣濃度這一因素對燃燒的影響，需要進行比較規范的條件控制。

基于以上考慮，我們設計了一套裝置，該裝置由三個可自行組裝的氣體收集容器組成。如圖1所示，細玻璃管為氧氣通道，連接氧氣發生裝置或者直接連接氧氣氣囊。管上連接著三個標準磨口耐高溫的石英玻璃管底座，三個標準磨口的玻璃管可與之套接;氣體的進入由活塞控制;底座中間有玻璃導管伸出與磨口齊平，便于在底座中盛放液體;為保證儀器在使用過程中安全、穩固，可以將其固定在木架子上。

二、實驗步驟及現象

1.氧氣性質實驗

實驗時，將玻璃管套接到底座上，打開底座活塞，氧氣進入玻璃管內，驗滿之后，可以進行氧氣的性質實驗。

（l）在進行木炭的燃燒實驗時，先在底座中加澄清石灰水;然后將玻璃管套接到底座上，打開活塞，驗滿之后進行木炭在氧氣中燃燒的實驗。片刻后可見底座中的澄清石灰水明顯變渾濁。

（2）在進行硫燃燒的實驗時，分別用兩個玻璃管套接到底座上，一個不打開活塞，里面是空氣，另外一個打開活塞，收集氧氣，待驗滿之后關閉底座活塞。在固定于磨口塞上的燃燒匙內裝適量硫粉，在酒精燈上點燃后分別伸入兩個玻璃管中，現象對比十分明顯。由于兩個玻璃管中的氣體體積是一樣的，學生很容易得出硫在空氣中與氧氣中燃燒現象不同的原因在于氧氣濃度的不同，此實驗也較好地減少了二氧化硫的散逸。

（3）在進行鐵絲燃燒實驗時，先在底座加水，然后將玻璃管套接到底座上，打開活塞，驗滿。將鐵絲繞在火柴梗上引燃之后，緩慢伸入玻璃管中，由于氧氣源源不斷地進入玻璃管中，鐵絲燃燒十分劇烈，火星四射，持續時間長，玻璃管內壁上清晰可見濺出的黑色固體。實驗結束后，將玻璃管拆下用酸清洗。

2.二氧化碳性質實驗

只要稍加變化，該裝置還能進行二氧化碳的性質實驗。（如圖2）

（l）將導管連接一根彎管至底座中，讓二氧化碳氣體直接通過底座內的澄清石灰水中，可進行二氧化碳與澄清石灰水反應的實驗。

（2）細玻璃導管稍微加長，處在階梯蠟燭的中間。可以做二氧化碳熄滅階梯蠟燭的實驗，實驗時只需控制二氧化碳進入玻璃管的速度不宜過快即可，效果十分明顯。

（3）做二氧化碳與水反應的性質實驗。教師演示向紫色石蕊試紙噴醋酸，試紙變紅，說明酸能使石蕊變色;將干燥的石蕊試紙放人玻璃管中，打開活塞，通入二氧化碳，試紙不變色，說明干燥的二氧化碳不能使石蕊變色;然后將干燥石蕊試紙噴水之后放入玻璃管中，不變色，說明水不能使石蕊變色;打開活塞，二氧化碳進入玻璃管，濕潤的紫色石蕊試紙變色。完整地演繹了二氧化碳與水反應生成碳酸的探究過程。

三、裝置優點

（l）這套裝置可拆卸、易清洗。底座中一般加水，倒掉即可;澄清石灰水變渾濁后，酸洗即可，總體來說方便操作。

（2）由于本裝置的三個玻璃管規格相同，在做對比實驗時，易于得出科學結論。

（3）本裝置易組裝，使用時體現出科學、簡潔、綠色、高效的特點。

（4）可以推廣用于二氧化硫、氯氣的相關性質實驗，實現一套裝置多種用途。

[參考文獻]

[1]中華人民共和國教育部，義務教育化學課程標準[s].北京：北京師范大學出版社，2012.

（責任編輯 羅艷）