注射器和西林瓶在中學化學微型實驗中的應用

王丹綿

【摘要】實驗是中學化學課程中最能體現學科核心素養的部分，其教育功能不容忽視。其中微型化學實驗的試劑用量少，對環境污染較小，對開展學生實驗有較積極的促進作用。本文以注射器、西林瓶為實驗器材，介紹銅與稀硝酸反應、有毒氣體（SO₂、Cl₂、H₂S）制備與性質實驗、NH₃噴泉實驗，與常規演示實驗相比，這些微型實驗應用于學生實驗中，有利于調動學生學習積極性，提高教學效率，提高學生創新意識和環保意識。

【關鍵詞】微型實驗;注射器;西林瓶;綠色環保

一、以注射器、西林瓶為器材微型實驗概述

化學是一門以實驗為基礎的學科，簡單的實驗操作方法、明顯的實驗現象可以幫助學生更好地學習化學。然而在教學過程中實驗的現狀并不樂觀，由于經費、課時有限等，常以教師演示實驗為主，學生較少機會參與到實驗操作，更難有機會進行探究性實驗，學習質量和效果大打折扣，學生核心素養的培養無法真正落地。積極進行教學優化顯得很有必要，為了更好進行優化，微型實驗的應用具備著一定的優勢。

注射器、西林瓶是化學微型實驗較為常見的實驗器材，注射器具有密封性好，操作方便，易控制氣和液體流速、便于計量等優點，可利用注射器作為固一液反應容器，探究有毒氣體制備、性質實驗，實現氣體無害化處理。西林瓶常用規格為10ml，在化學微型實驗中用途很廣，可用做反應容器，所需試劑用量較小，耐熱性好，可以直接加熱。簡化的實驗裝置，方便教師和學生進行操作，較少試劑量能有效節約實驗成本，達到教學目的的同時，具有省時、提高課堂效率的特點。化學藥品用量小還可以降低化學實驗的危險性，便于學生更安全進行地實驗和觀察，實際用量和常規實驗相比可以節約90%以上，具有綠色環保等優點。

二、注射器、西林瓶應用案例

1.銅與稀硝酸反應微型實驗

如圖1所示，實驗裝置是注射器和西林瓶，在西林瓶中注入稀硝酸，加入少量銅片，在酒精燈上微熱一下，蓋緊橡膠蓋，再用注射器刺入西林瓶中，可以看到銅絲與稀硝酸反應產生無色氣泡，產生的氣體推動注射器活塞向外移動，能夠清楚地看到NO是一種無色且難溶于水的氣體。收集一定量氣體后，抽出注射器，向外拉動注射器活塞，使空氣進入到注射器中，可以看到注射器中氣體變為紅棕色。實驗結束后將氣體注入適量的NaOH溶液即可除去NO₂有毒氣體。

本實驗改進有以下優點：1.鮮明性，銅與稀硝酸反應過程中，NO和NO₂相互轉化過程中氣體顏色變化一目了然，便于學生通過顏色變化分析反應原理;2.裝置簡單，僅用注射器、西林瓶即可進行反應和性質實驗;3.綠色化，實驗產生的氣體少，實驗結束加入堿性物質以除去尾氣，體現綠色環保理念。

2.有毒氣體SO₂、Cl₂、H₂S制備與性質微型實驗

SO2是有毒氣體，可以利用注射器完成SO₂的制備與性質實驗，如圖2所示。先在西林瓶內放入Na₂SO₃固體，注入少量稀硫酸，可以看到西林瓶內反應劇烈，蓋緊橡膠塞，再插入注射器，生成的氣體將注射器活塞慢慢向外推出。在另外四個西林瓶中分別注入品紅溶液、紫色石蕊溶液、酸性KMnO₄溶液、Na₂S溶液，蓋緊橡膠蓋，通過注射器針尖向西林瓶中分別注入SO₂氣體，結果可以看到品紅溶液褪色（稍加熱可以看到溶液恢復紅色，冷卻后溶液又褪色），紫色石蕊溶液變紅，酸性KMnO₄溶液，Na₂S溶液出現黃色渾濁。實驗結束后，向西林瓶中注入NaOH溶液除去SO₂。

Cl₂是中學化學實驗中劇毒氣體之一，用MnO₂和濃鹽酸共熱制取并進行性質實驗裝置復雜，不利于開展學生實驗，且具有一定的不安全因素。改用注射器、西林瓶材料，我們就可以很容易進行學生實驗，裝置簡單，安全可靠。首先在西林瓶中加入少量KMnO₄固體，注入少量濃鹽酸，馬上可以觀察到有黃綠色氣體生成，蓋緊橡膠塞，再插入注射器，生成的氣體將注射器活塞慢慢向外推出。在三個西林瓶中分別注入紫色石蕊溶液、干燥的有色布條、濕潤的有色布條，蓋緊橡膠蓋。通過注射器針尖向西林瓶中分別注入Cl₂，紫色石蕊溶液先變紅再慢慢褪色，干燥的有色布條無明顯現象，濕潤的有色布條褪色。實驗結束后向西林瓶中注入NaOH溶液除去Cl₂。

H₂S是中學化學實驗中劇毒氣體之一，利用注射器、西林瓶也可以完成H₂S的制備和性質實驗。預先在西林瓶內放入適量FeS固體，注入少量稀硫酸，蓋緊橡膠塞，插入注射器。這時H₂S氣體進入注射器內。在另外兩個西林瓶中分別注入紫色石蕊溶液、硫酸銅溶液，蓋緊橡膠蓋。通過注射器針尖向西林瓶中分別注入H₂S，觀察西林瓶中的現象，可以看到紫色石蕊溶液變紅，硫酸銅溶液中有黑色沉淀生成。實驗結束后向西林瓶中注入NaOH溶液除去H₂S。

由于教材設計的實驗具有藥品用量大、成本較高、廢棄物多、污染嚴重等問題，妨礙了該實驗在教學中的開展。學生在實驗時會認為用的藥品越多，實驗現象越好，造成藥品的巨大浪費。對此，采用微型實驗裝置，可以節約藥品，大大減少有毒氣體實驗的污染，保護環境，降低危險。通過微型實驗，將綠色化學的理念融入實驗設計中，增強學生的環保意識。通過學生對綠色化學理念的理解和應用，不斷制造實驗改進方面的創新點，培養學生的創科學探究精神與創新意識等核心素養。

3. NH₃噴泉實驗

往干燥的西林瓶中充入NH₃，充滿后蓋緊橡膠蓋，注射器吸滿滴有酚酞的水溶液，針頭刺入西林瓶膠塞，如圖3所示，小心推動活塞，使少量溶液射入瓶內，注射器活塞便自動向上推進，形成紅色噴泉。若想終止噴泉，只需控制活塞，松開后，又可以出現噴泉，可重復多次。

該實驗過程耗時短，操作方便，利用壓強變化形成噴泉來吸引學生，加深學生對噴泉實驗原理的理解，還可以將該實驗設計成HCl、SO₂、CO₂等氣體噴泉。

三、總結與反思

注射器、西林瓶是較好的微型實驗儀器，具有節約試劑、污染較少、操作簡單且耗時短等優點。合理選擇微型實驗進行學生的隨堂實驗，可以增加學生動手做實驗的機會，提高學生的動手、觀察能力，微型實驗體現綠色化學理念，有利于培養學生環保意識。不限于注射器、西林瓶，學生可以尋找其它微型實驗儀器代替，這樣有利于培養學生的創新意識，激發其創造性思維。

微型實驗雖然具有許多優點，但并不是所有的實驗都可用微型實驗代替。在教學中，應該根據實驗的內容、目的、現象和要求等進行選擇，如，由教材中操作復雜的、污染較大的、有毒氣體的常規實驗引導學生進行設計，可從實驗思路、儀器、試劑用量、反應條件等進行考慮，得出最佳方案后，再動手完成微型實驗。常規實驗和微型實驗相結合，揚長避短，以達到最佳的教學效果。

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責任編輯? 楊? 杰