论通用技术设计化学实验装置_化学论文-查字典化学网

一、使用方法

现以[实验2-1]铝与盐酸的反应为例说明。(1)准备。取下微型简易量热计上的橡胶活塞,往反应容器中加入约1g用砂纸打磨光的铝条,安装好橡胶活塞。(2)实验。用另一支5mL注射器吸取2mL6mol/L盐酸,扎入橡胶活塞并将盐酸加入到反应容器中,反应马上进行,可以看到细导管中的红水柱迅速上升。由此说明,该反应是放热反应,并将化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能。5.用途和特点。(1)用途。在中学阶段做定量、定性化学反应的实验中,用于测定放热或吸热。(2)特点。节约药品,节省时间,成本低廉,安全方便;操作简捷,现象明显,准确性高,做定性实验更为理想。把通用技术理念用于化学实验装置的创新设计中,是将技术课程实践与科学课程实验融合于教学的大胆探索和尝试。

二、微型简易自控式气体发生装置的设计与制作

科学出版社、广东教育出版社九年级上册《化学》(2012年第二次修订版)第138页“学生实验活动”[实验5-8]二氧化碳的实验室制取与检验,第124页“观察活动”[实验5-1],[实验5-2],[实验5-3],[实验5-4]氢气的特性和氢气的燃烧,第73页“观察活动”[实验3-4],这6个实验若按教科书上的设计要求操作,则明显存在以下不足:需要组装多套装置才能完成;制备和性质检验脱节;粉末状的二氧化锰无法回收;制取上述3种气体时不能适时控制化学反应的发生或停止;花费的时间多。针对上述复杂情况,笔者不得不进行实验创新。如何创新呢?经师生共同探讨,按技术的思想和方法先逐一研究以上问题,在明确问题的共性和特殊性后,设计制作了多个实验能共用的“微型简易自控式气体发生装置”,创造了将通用技术用于化学实验教学后取得运用性成果的典型案例。

1.实验装置。实验装置如图2所示。

2.制作材料及方法。本着节约、环保、易制作、绿色化原则选定所需材料后,在一支60mL塑料针管内增加一个打有多个小孔的活塞,其中在一个小孔中插入约40mm的加溶液导管;取掉安装嘴上的针头,连接一段长约200mm带有开关的塑料导管即可,如图2所示。

3.用途和特点。(1)用途。该装置用于固体与液体反应且不用加热制备气体(如H2,CO2,H2S,NO2,NO等)的实验。(2)特点。①废物利用,节省经费;容积小,节约药品;实验成本低,实验效果好。②该简易装置可解决贫困学校因资金短缺而难以开展实验课的问题。③蕴含了取材容易、贴近生活、结构简单、引发学生探究兴趣、启发学生创新意识的技术思想;体现了可培养学生立足实践、注重创新、高度综合应用等能力的技术方法。

4.应用。(1)制取二氧化碳并做灭火实验。①实验装置。实验装置如图3所示。②组装材料。微型简易自控式气体发生装置一个、1000mL烧杯一个、约30mm和10mm长的石蜡各一段、胶带等。③组装方法。如图3所示,将微型简易自控式气体发生装置竖放在1000mL烧杯旁,塑料管伸入到烧杯底部并用胶带固定。烧杯内放两支长短不等的小蜡烛,即组成了一个简易的二氧化碳灭火实验演示装置。④使用方法(略)。(2)制取氢气并用注射器针头演示燃烧实验。在用玻璃尖嘴导气管做气体燃烧实验时,经常会出现下列现象和问题:玻璃尖嘴口径粗而气流小时易爆炸;尖嘴导出气流不均匀时难以点燃;实验产生的气体多且气流急时有凌空火焰;高温易使玻璃尖嘴变形或氢气燃烧不充分时会堵塞管口。针对上述不足,笔者换用针头做实验,效果极佳。①实验装置如图4所示。②特点。针头又细又长,它能迫使和缓解气体均匀地送出,即使有微量气体也能够安静地燃烧。如图4所示,氢气在燃烧并发出淡蓝色火焰(常见的可燃性气体如H2,CO,H2S,CH4,C2H4,C2H2等都可用针头做燃烧实验,现象非常明显)。

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