《高中化学实验改进与创新案例集》
高中化学实验改进与创新课题组
改进型实验方案的设计要点
一、实验方案设计遵循的原则
1、 2、 3、 4、 5、 6、
立意的科学性。 操作的可行性。 过程的安全性。 用品的简约性。 思路的创新性。 效果的启发性。
二、实验方案设计满足的要素
1、改进背景与设计目的。 2、用品选取与装置组配。 3、实验过程与操作方法。
4、实验记录、现象分析与结果讨论。 5、注意事项与改进反思。
三、实验方案设计侧重的内容
1、实验药品的选取。 2、实验仪器的改进。 3、实验装置的改进。
案例 1 铝热反应实验的改进与创新
实验名称
铝热反应实验的改进与创新
通过改进和创新，使实验更具有安全性，科学性，环保性，现象明显等特点。
实验目的
实验原理
铝热反应，是铝单质在高温的条件下进行的一种氧化还原反应， 体现出了铝的强还原性。由于氧化铝的生成焓 (-1645kJ/mol) 极低， 故反应会放出巨大的热，甚至可以使生成的金属以熔融态出现。另一 方面，反应放出大量热使铝熔化， 反应在液相中进行使反应速率极快， 短时间放出极大量的热。
电子桌秤、药匙、铁架台 (带铁夹和铁圈 )、玻璃漏斗 (口径 150mm) 、玻璃罩子 (口径 200mm) 、凡士林、滤纸、橡皮弯管、玻璃 (或塑料)水槽、镊子、小木条、尺子、三角锉刀。氧化铁、铝粉、氯酸钾、镁条、 细沙。
实验仪器及药品
实验装置
一、实验步骤：
1 用三角锉刀去掉玻璃漏斗下端的玻璃短颈，在其内壁涂上一层薄的凡士林，架在铁架台的铁圈上，在漏斗正下方放置一个底层铺有细沙 的玻璃水槽 A。把玻璃罩子和塑料弯管连接起来夹在铁架台的铁夹上，
橡皮管的另一端通入玻璃水槽 B 来吸收烟尘。组装实验装置 (如图）。
实验步骤 及现象
2. 将两张圆形滤纸折叠成漏斗状套在一起贴于涂有凡士林的玻璃漏斗内，其中，外侧纸漏斗须用水润湿，在其底端剪一小孔。
3. 用电子桌秤称取干燥的氧化铁粉末 1.25g 、铝粉 0.50g ，均匀混合后放在纸漏斗里，在混合物中央放少量氯酸钾并插入长约 5cm 的镁条。用小木条点燃镁条并迅谏盖卜玻璃置子，观察实验现象。 4. 实验结束后用镊子夹取水槽中的熔融物一铁珠 光滑。
二、实验注意事项 :
1. 涂在玻璃漏斗上用来绝热的一层凡上林厚度大约 1-2mm 即可。不宜太厚,太厚会消耗大量凡士林也不宜太薄 ,太薄则达不到绝热的目的 ,容
,观察其表面是否
易使玻璃斗炸裂。
2. 紧贴玻璃漏斗的滤纸要润湿 ,防止引燃凡士林。
3. 玻璃水槽 A 底层铺的细沙厚度约 3cm 以上宜,细沙层太薄会使水槽底部被带有巨大热量的熔融炸裂 ,所以细沙层尽量厚一些 , 以消除安全隐患。
4. 镁条被点燃瞬间 , 迅速用玻璃罩子罩住玻璃斗 ,并尽可能盖严实 , 一方面铝热剂被引燃时放出大热量可使产生的浓烟在密闭空间急剧膨胀并 通管导入右边玻璃水槽 ;另一方面可防止浓烟外漏 ,空气。 5. 玻璃漏斗口径不小于 150mm, 玻璃罩子口径于 200mm, 这样保证了药品有足够大的反应空间才于因气体急剧膨胀而发生爆炸。
1. 将盛放药品的纸漏斗改换为大号玻璃漏斗。 去掉玻璃漏斗下端的玻璃短颈， 让熔融物顺利滴落， 在其内壁涂一层薄的凡士林， 用来绝热， 防止玻璃漏斗炸裂，且较高的玻璃内壁可以防止火星四溅，保护师生 免受火星灼伤。
2. 蒸发皿用铺有细沙的玻璃水槽代替。 这样，熔融物滴落水中迅速冷却所形成的小球不会沾到细沙，形状圆润，清晰可见。
创新 设计 3. 增加烟尘吸收装置。 由于透明玻璃罩与玻璃漏斗之间密封严密， 反应瞬间放出大量的热使浓烟迅速膨胀进入上端玻璃罩子 ,再经过橡皮后的 优点 管通入水槽被吸收 ,最大可能地减少了烟尘对空气的污染。
4. . 节约药品用量。教材给出的药品用量为氧化铁粉末 5g 铝粉 2g,
在被引燃瞬间火星四溅且伴有大量浓烟 ,火光刺眼 ,浓烟呛鼻 ,危害师生健康。实验改进过程中 ,经反复实验 , 氧化铁粉末和铝粉用量分别为1.25g 和 0.50g 为宜,药品比例不变 ,但用量减少 ,当被引燃之后 ,整个反应在玻璃漏斗与玻璃罩子组成的较大的密闭空间内进行 ,实验现象依然清晰可见 , 但四溅的火星得到有效控制 ,把火光对师生眼睛的刺伤降到最低。
、
案例 2 石蜡油分解的创新实验
实验名称 实验目的
石蜡油分解的创新实验
通过对实验的创新设计， 成功地演示该实验 , 可以帮助学生建立对烯烃化学性质的直观认识 , 激发学生的学习兴趣 分析能力。
, 培养学生的观察能力、实验能力、
实验原理
改进仪器 : 把硬质试管改为 Y 形试管，增加对比实验； 改进催化剂 : 把碎瓷片改为二氧化锰，效果更好
Y 形试管、试管夹、酒精灯、橡皮塞、导气管、橡胶管、普通试管、铁架台 (带铁夹)。二氧化锰、石蜡 (或石蜡油 ,固体石蜡 ) 、酸性高锰酸钾溶液。
实验仪器
及药品
实验装置
图 1 教材实验装置 图 2 创新实验装置
1. 如图 2 所示连接好装置并检查装置的气密性。
2. 用纸槽向洁净干燥的 Y 形试管一端加入适量固体石蜡 , 另一端加入适量二氧化锰粉末。 取一洁净试管 ,向试管中加入适量酸性高锰酸钾溶液， 重新组装好装置。
实验步骤 及现象
3. 先加热石蜡一端 ,石蜡迅速融化为液态 , 继续加热约 1min, 酸性高锰酸钾溶液中有气泡冒出 ,但不褪色。 再加热二氧化锰一端 溶液中有气泡冒出,但不褪色。
4. 倾斜 Y 形试管 ,让石蜡油慢慢流入二氧化锰一端 ,此时酸性高锰酸钾溶液中有大 量气泡冒出 ,开始褪色 ,继续加热约 冒出
30s, 酸性高锰酸钾溶液中有气泡
, 酸性高锰酸钾褪色十分明显。
, 约 30s, 酸性高锰酸钾
5. 实验结束后 ,先撤导管后熄灭酒精灯。 1. 改用 Y 形试管 ,装置简单易操作 实验仪器及药品实验,需要酒精灯长时间加热 而破损。
2. 所需温度较低 ,耗时短 ,实验快速。石蜡油分解实验在新课教学中的目的是引
,对装置的损伤较小。先分,试管很容易因为骤热骤冷
别加热石蜡和二氧化锰,再将二者混合 ,Y 形试管不会因为骤冷而破裂。 如果按原
创新
设计后的优点
入并验证乙烯气体的性质 ,如果耗时太长 ,将使整节课的紧凑性大打折扣。 如
果按教材的装置和药品实验 ,石蜡油变成蒸气后 , 碎瓷片的温度上不去导致石蜡蒸气不分解 ,故实验失败率高。 改成二氧化锰粉末作催化剂 ,粉末的表面积大 ,催化效果好,只要稍微加热二氧化锰 性溶液褪色的 气体。
3. 增加了对比实验 ,效果更佳。分别加热石蜡和二氧化锰 不具有使酸性高锰酸钾褪色的性质 实现演示实验价值。
,酸性高锰酸钾溶液不
,
褪色,再将二者混合加热 ,酸性高锰酸钾溶液褪色明显。 说明石蜡以及二氧化锰都
,而是石蜡在二氧化锰作催化剂的情况下
高温分解为不饱和烃 ,从而使酸性高锰酸钾褪色 , 与本实验的三维目标呼应 ,最大化
,导管处立刻出现大量能使高锰酸钾酸
案例 3 启普发生器的微型设计
实验名称
启普发生器的微型设计
利用生活中的注射器设计一种微型的启普发生器 , 可以使每一位学生都能方便地使用此实验装置 , 以增强学生对启普发生器本质的认识 , 提高学生的实验兴趣。 固液接触，反应开始，固液脱离 , 停止反应。
一次性注射器 ( 两支,50mL, 不带针头 ), 细橡胶管 ( 可以是自行车气门芯上的橡胶管 ), 带导管的橡皮塞 , 弹簧夹, 块状石灰石 , 稀盐酸。
实验目的
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
1. 把注射器 A 和 B的活塞拔掉 , 然后用细橡胶管连接起来， （如图 1 所示）。
实验
步骤 及现象
2. 向注射器 A 内装入适量块状石灰石 , 然后把带导管的橡皮塞塞在注射器 A 筒口上。
3. 关闭注射器 A 上面的弹簧夹 , 在注射器 B 筒内注入适量稀盐酸。 4. 打开注射器 A 上面的弹簧夹 , 稀盐酸流入注射器 A 筒内, 固液反应 ; 关闭注射器 A上面的弹簧夹 , 稀盐酸流入注射器 B筒内, 固液脱离 , 停止反应。
创新 设计 后的 优点
1. 实验操作简单，可进行学生分组实验。 2. 实验所需药品较少，节约药品。
3. 实验趣味性较强，有利于培养学生创新能力。
案例 4 利用“多功能化学实验管”
完成“雾中钠灯”实验设计
实验名称
利用“多功能化学实验管”完成“雾中钠灯”实验设计 利用“多功能化学实验管”完成“雾中钠灯”趣味性实验设计 2Na+H2SO4 =Na2SO4 +H2↑;
实验目的
实验原理 实验仪器
及药品
用浓氨水和 NaOH固体制取 NH3
多功能化学实验管、浓氨水、 NaOH固体、钠块、稀硫酸。
实验装置
实验步骤 及现象
1. 多功能化学实验管介绍：如图 1 所示: 此装置为双层套管式装置 , 外管 A 上有导管 D,内管 B 上有一小孔 C,内管 B 上带磨口塞 , 内外管之间为磨口密封。
2. 取气密性良好的“多功能化学实验管” , 用止水夹夹在橡胶管 D处。在 A 管中加入浓氨水和 NaOH固体,A 管中会产生大量的白雾。 3. 打开 B 管上的玻璃塞 , 在 B 管中加入稀硫酸和钠块 , 钠块与稀硫酸剧烈反应而燃烧发光。
4. 将 B 管放入 A 管中, 就会看到钠在雾中燃烧 , 这就是漂亮的“雾中钠灯”。
创新 设计 后的 优点
1. 实验操作简单 , 现象明显。
2. 可以同时完成钠与酸的反应及氨气的制备两大实验。 3. 具有趣味性。
案例 5 乙酸乙酯制备实验装置的改
进实验名称
乙酸乙酯制备实验装置的改进
实验目的 对教材上乙酸乙酯制备实验的装置改进 , 使实验效果更好 。
实验原理
实验仪器及药品
此反应是一个可逆反应 , 要得到纯净的乙酸乙酯必须进行混合物的分离 ; 若要使原料尽可能充分反应 , 就应当控制反应的温度 , 防止原料损失; 为了提高乙酸乙酯的产率要考虑及时补充反应物。 三颈烧瓶、铁架台、铁夹、酒精灯、分液漏斗、温度计、球形冷凝管、乙醇、浓硫酸、乙酸、冷水
实验装置
1. 按图 1 所示连接仪器 ( 图中铁架台、铁夹、加热装置已略去 ) 。 2. 在三颈烧瓶中加入约 1/2 体积的乙醇 , 并加入适量浓硫酸 ; 分液漏斗中注入定量的乙酸 , 固定在左口 ; 温度计固定在图 1 实验装置中间口 , 并使水银球在液面以下 ; 球形冷凝管固定在右口 , 并接上冷水水龙头 , 使水下进上出。
3. 左口通过分液漏斗逐滴加入乙酸 , 后加热三颈烧瓶 , 用温度计控制反应的温度不宜过高 , 一段时间后观察到三颈烧瓶液面上有一层油状液体, 蒸气不断从冷凝管回流到三颈烧瓶中。若要停止反应 , 则撤去酒精灯, 进行混合液的分离。 注意事项 :
1. 连接好装置后要用铁架台等进行固定 ; 2. 分液漏斗中液体要间歇性地逐滴加入。
实验
步骤 及现象
创新 设计 后的 优点
1. 冷凝时采用逆流原理 , 冷凝效果佳 ;
2. 分离乙酸乙酯、乙酸、乙醇时 , 选用分液和蒸馏 , 效果好; 3. 使用温度计 , 有利于控制发生装置的温度 ;
4. 增加了分液漏斗 , 有利于及时补充反应物以提高产率。
案例 6 制备二氧化氮装置的微型化设计实验名称
制备二氧化氮装置的微型化设计
,有利于节约实验药品 , 提高
对制备二氧化氮装置进行微型化设计
实验效果 ,减少环境污染。
实验目的
实验原理实验仪器 及药品 实验装置
Cu+4HN3O( 浓)==Cu(NO3 ) 2+2NO2 ↑+2H2O 2+H2O==2HN33NO+NO O
2==2NO2 2NO+O
注射器 (5ml) ﹑橡胶塞﹑铜丝﹑浓硝酸﹑氢氧化钠溶液﹑蒸馏水
实验步骤 及现象
1. 将注射器 (5ml) 的活塞取下 ,将铜丝加入注射器的空筒中插入活塞将空筒中的空气排净 ,吸入大约 2~3mL 的浓硝酸 ,迅速将注射器针头插在橡胶塞上 , 铜丝表面有大量气泡产生
,红棕色的气体
(NO 2)将注射器活塞后推,同时溶液由无色变为蓝色。
2. 待反应完全铜丝消失后 ,将注射器的针头从橡胶塞上拔出 , 将反应后的溶液全部压入氢氧化钠溶液中 ,再向盛有红棕色气体 (NO 2)的注射器中吸入蒸馏水 ,将注射器针头插在橡胶塞上 ,震荡注射器 ,会看到注射器中的气体体积减小 ,活塞前推 ,气体由红棕色逐渐变为无色。 3. 反应完毕后 ,将注射器的针头从橡胶塞上拔出 ,拉动活塞吸入空气 ,可以观察到注射器内无色气体迅速变成红棕色。
创新 设计 后的 优点
1.实验采用微型化设计 ,节约药品 ,现象明显 ,便于观察和操作 , 特别适合 学生分组实验。
2.实验在封闭体系中进行 ,减少了环境污染 ,有利于培养学生的环保意
识。
案例 7 NO 制备和性质实验的改进
实验名称 NO制备和性质实验的改进
对 NO制备和性质实验的改进，使实验微型化，现象更明显，实验
实验目的 的安全性和成功率更高。
实验原理
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O
2NO+O2=2NO2
球形干燥管、有孔塑料片、玻璃珠、橡胶管 (2 根)、铜丝球、单孔橡胶塞、医用注射器 (20mL)、稀硝酸、蒸馏水。
实验仪器及药品
实验装置
1. 在一支球形干燥管的细口部分套一段橡胶管 ,橡胶管内部嵌颗玻
实验
步骤 及现象
璃珠,球形干燥管的粗口配上带有导管的单孔塞。 2. 在球形干燥管里放入一个用细铜丝绕成的铜丝球 ,取一块直径稍大于球形干燥管粗口内径的有孔塑料片塞入管口中 ,使它嵌在内壁上 ,位置可以根据需要调节 (一般在距管口到圆球部分的 4/5 处)。塞上单孔塞 , 保证它的气密性良好 (如图 1 所示)。 3. 取一支 20mL 医用注射器 ,吸取约 10mL 稀硝酸(如图 2 所示)。 4. 打开单孔塞 ,在球形干燥管中注满蒸馏水 ,塞上单孔塞 ,将蒸馏水从单孔塞上的导管中倒出 ,待球形干燥管中的蒸馏水倒尽后 ,迅速将导管与注射器用橡胶管连接 ,一定要防止空气进入球形干燥管。 5. 将注射器中的稀硝酸推入球形干燥管中 ,稀硝酸与铜丝反应生成无色的 NO 气体,球形干燥管中产生蓝色溶液。 可以通过推拉注射器 ,控制稀硝酸与铜丝的接触和分离 ,从面控制反应的发生和停止。 挤捏玻璃珠外的胶管 ,空气进入干燥管中 ,NO 被氧化变成 NO2 而呈红棕色。
创新 设计 后的 优点
1、实验操作简单 ,现象明显。 2、药品用量少 ,不污染环境。 3、实验在真空中进行 ,可以较长时间看到无色 NO 气体;反应的发生和 停止易于控制 ,提高了实验的安全性。
案例 8 氯气的制取和性质实验创新设计
实验名称
氯气的制取和性质实验创新设计
1.把原来的单一实验整合为综合性实验,开发了实验的综合功能。通过综合性实验培养学生主动探究问题的能力。 2.
84 消毒液和洁厕灵混合反应会产生 Cl2 Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+2HO Cl2+ H2O ==HCl+HClO具( 有漂白性 ) Cl2+ 2KI == 2KCl+2I 小塑料瓶、试管、橡胶塞、导管、橡胶管、止水夹、注射器、 消毒液、洁厕灵、湿润的淀粉
钾试纸、鲜花、无水氯化钙、干燥的 红纸、氢氧化钠溶液。
84 -碘化
实验目的 实验原理 实验仪器及药品
实验装置
1. 按图 1 组装仪器 ,并检查装置的气密性。
2. 在小塑料瓶中加入 84 消毒液 ,塞紧橡胶塞 ,用注射器注入洁厕灵。
实验步骤 及现象
让产生的气体产依次通过 U 形管中湿润的淀粉一碘化钾试纸、鲜花、干燥的红纸 ,观察到 84 消毒液和洁厕灵混合后迅速生成黄绿色气体 (两者混合反应会产生 Cl2)。
当气体通过湿润的淀粉一碘化钾试纸时 ,可观察到试纸先变蓝后褪 色(试纸蓝色 ,说明 Cl2 具有强氧化性 )。当气体通过鲜花 ,可观察到鲜花颜色慢慢褪去 ;
当气体经过无水氯化钙干燥后再通过干燥的红纸 ,可观察到红纸并没有褪色 (试纸和鲜花褪色 ,而干燥的红纸没有褪色 ,说明具有漂白性的物质不是 Cl2,而是 Cl2 与 H2O 反应生成的 HClO)。
3. 往反应后的塑料瓶中加入 NaOH 溶液。观察到黄绿色的混合溶液变成无色(利用 NaOH与 Cl2 反应,用 NaOH溶液吸收反应后剩余的 Cl2,防止空气污染 )。
L.实验在封闭系统中进行 ,很好地解决了对环境造成的污染。
2.所需的药品 (84 消毒液和洁厕灵 )日常易得 ,不需要加热 ,制取简
创新 易。3 利用 HC1O具有漂白性使鲜花失去鲜艳的色彩这现象 ,让学生直观
设计地感受到氯气这种有毒气体可对生物体和环境造成极大危害 , 培养学生
的环保意识。 后的
优点
4.整个装置让学生通过实验现象验证氯气的性质 问题的能力。
,培养学生主动探究
案例 9 铁与氯气反应的实验创新设计
实验名称
铁与氯气反应的实验创新设计
从实验的可操作性、绿色化、微型化、可推广化角度进行实验方 案的设计。
铁和氯气反应方程式和现象： 2Fe+3Cl2 2FeCl3 ,
现象：剧烈燃烧 , 生成棕褐色的烟 . 氢氧化钠溶液可以吸收氯气避免污染环境。
仪器: 抽滤瓶、橡皮塞、气球、酒精灯、胶头滴管、矿泉水瓶盖、镊子、药匙、棉花球
药品: 固体氯酸钾、浓盐酸、铁丝、氢氧化钠溶液
点燃
实验目的
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
1. 抽滤瓶侧面连接口绑上气球 , 橡皮塞上插上一根螺旋状细铁丝。 2. 将浸有少量氢氧化钠溶液的棉花球放入矿泉水瓶盖 , 再用镊子将矿泉水瓶盖放入抽滤瓶。
3. 取一药匙固体氯酸钾于抽滤瓶底部 , 往抽滤瓶中滴加半滴管浓盐酸 , 待产生的黄绿色气体快蔓延至瓶口时 , 迅速塞上橡皮塞 , 气球鼓起。 4. 另取相同的连有螺旋状铁丝的橡皮塞 , 加热铁丝至红热状态 , 迅速代替步骤③中橡皮塞 , 观察实验现象。产生大量红棕色的烟 , 棉花球由无色变为红褐色。说明铁丝与氯气在加热的条件下快速反应 , 生成氯化铁。
1. 实验操作简单 , 现象明显 ; 实验仪器常见 , 便于推广 ; 药品用量少 , 体现了微型化、环保的理念
2. 巧妙地将氯气的产生、收集、性质实验、产物的检验整合在一套装置中, 减少了中间环节。解决了将灼热的细铁丝插入氯气并使氯气尽不外漏的难题。
3. 抽滤瓶的下宽上窄的特殊结构 ; 橡皮塞、气球浸有氢氧化钠的棉球的 使用, 避免了实验过程中污染气体的逸出。
4. 同一装置可以完成不同实验。 如铜丝与氯气的反应实验 ; 氯气有无漂白性的探究实验。
创新 设计 量后的 优点
案例 10 氯气有无漂白性的实验创新设计
实验名称
氯气有无漂白性的实验创新设计
从实验的可操作性、绿色化、微型化、可推广化角度进行实验方 案的设计。
氯气没有漂白性，氯水才有 , 氯气溶于水反应生成盐酸和次氯酸，
2 O=HClO+HCl 次氯酸具有强氧化作用，具有漂白性 ,Cl 2+H
实验目的
实验原理
实验仪器及药品
仪器: 大、小培养皿、矿泉水瓶盖、滤纸、棉花球、药匙、红色纸条药品: 固体氯酸钾、浓盐酸、胶头滴管、浓氢氧化钠溶液
实验装置
实验步骤 及现象
1. 将一较大培养皿正放 , 矿泉水瓶盖放于培养皿中心位置 , 向瓶盖中加入一药匙固体氯酸钾。
2. 取两条红色纸条 , 一干燥, 一潮湿, 放于矿泉水瓶盖的两边。 3. 将浸透过氢氧化钠溶液的棉花球放于培养皿中。
4. 向矿泉水瓶盖中滴加半滴管浓盐酸 , 迅速盖上另一较小培养皿。 可以观察到 , 产生黄绿色气体 , 潮湿的红色纸条褪色 , 干燥红色纸条无明显变化。说明干燥的氯气无漂白性 , 氯气与水反应生成了具有漂白性
的新物质。
创新 设计 后的 优点
1. 将气体的制取和性质实验相统一 , 减少可能造成漏气污染环境的中 间环节, 可操作性强。
2. 增加尾气吸收 , 避免造成环境污染 , 符合绿色化学理念。 3. 实验用品少 , 反应时间短 , 现象明显 , 符合实验微型化原则。
案例 11 乙醛银镜反应实验不需水浴的改进
实验名称
乙醛银镜反应实验不需水浴的改进
对课本乙醛银镜反应实验进行改进 , 不需水浴加热且快速在课
实验目的
堂教学中进行制镜实验。 (1) 乙醛溶液的保质是实验成功的最重要因素。 实验室所用乙醛溶液因多年放置 , 生成三聚乙醛或四聚乙醛及其混合物 , 导致实验失败( 正因如此 , 很多老其实常用葡萄糖溶液代弋替乙醛实验 ) 。因此, 应对
实验原理 乙进行解聚 , 方法是取 100 毫升乙醛溶液和 98%的硫酸溶液 1 毫升共
同加入蒸馏烧瓶 , 在 600℃-650 ℃间进行馏 , 用自来水冷凝 , 在锥
形瓶中加入约 50 毫升蒸馏水进行馏分吸收 , 就可得到已解聚的乙醛溶
液 .
(2) 微量的硅酸钠 , 对银在试管壁的附着起到亲和作用 .
实验仪器
及药品
直径为 60mm左右的圆形玻璃片 ( 或直径为 60mm左右的圆形表面器皿) 烧杯、 透明胶带、 蒸馏水、 2% 的硝酸银溶液、 2% 的氨水、 40% 乙醛溶液、 0.2% 的硅酸钠溶液、 10%氢氧化钠溶液。
实验装置
实验步骤 及现象
1. 取直径为 60mm左右的圆形玻璃片 ( 或直径为 60mm左右的圆形表面器皿) 一块, 先用洗涤液认真刷洗 , 再用自来水冲洗 , 最后用蒸馏水润洗干净。洗后不能用手触摸已洗净的玻璃面。 2. 用 8mm宽的透明胶带沿玻璃片侧面粘裹一圈 , 使胶带高于玻璃面 5mm 左右, 形成严密围栏。
3. 在烧杯中用 2%的硝酸银溶液和 2%的氨水制成银氨溶液。 氨水的用量要以沉淀溶解到还略微浑浊为适量。 将所配溶液快速与 40%乙醛溶液、0.2%的硅酸钠溶液、 10%氢氧化钠溶液混合振荡均匀 , 迅速倒入平置的玻璃片上 , 使其形成 2—3mm厚的液面 , 约 1 分钟就会形成光亮的银镜。 4. 将镜面上的残液倒入烧杯 , 就可以拿起制好的镜子展示给学生 , 可让学生拿起镜子照一照自己的芳容 ( 如图) 。
创新 设计 后的 优点 1. 传统方法因受热水浴条件的限制 , 课堂教学中无法用玻璃片制镜 ,
而新方法的最大优点是课堂教学上进行了制镜 , 视觉直观 . 2. 耗时短, 光洁度高且无需水浴。
3. 实现了学以致用 , 极大地提高了学生的学习兴趣。
案例 12 铜在氯气中燃烧的实验改进
铜在氯气中燃烧的实验改进
实验名称 实验目的 实验原理
对铜丝在氯气中燃烧实验的创新设计，达到了实验的微型化，真正实现了绿色、环保和零污柴的目的。
Cu 和 Cl 2 需要在点燃的条件下才可反应 生成 CuCl 2, 现象：冒出棕黄色烟（ CuCl 2 固体小颗粒）
实验仪器及药品
氯酸钾, 浓盐酸, 浓氢氧化钠 , 细铜丝 2 根( 从导线中抽取并用细砂纸打磨 ), 细铁丝 2 根( 从纱窗中抽取并用细砂纸打磨 ), 带“鳄嘴形” 的导线 2 根, 青霉素药瓶 1 个,5mL 注射器 2 支, 教学用电源 1 台。
实验装置
实验步
骤
及现象
创新设计优点
1. 在青霉素瓶底部先盛放少许氯酸钾。
2. 取 2 根长约 50m的细铜丝 , 两头均拧在一起 , 中间 30cm绕成螺旋状 , 两端留出约 10cm,弯曲成 U 型。如图 2 所示，穿过橡胶塞，塞住青霉素瓶口。
3. 在胶塞上，分别插入两个 5ml 注射器，一个注射器中盛有浓盐酸， 另一个注射器中中盛有氢氧化钠溶液。
4. 把教学用电源的输出电压调到直流 12V（ 2A）处，正负极各接一根 带“鳄嘴形”夹子的导线，导线上“嘴形”夹子分别夹住露出胶塞铜丝的 A、B 两端（此时电源不能接通） 。
5. 先在青霉素瓶中注入少量的浓盐酸（操作时注意浓盐酸不能滴在铜 丝上），浓盐酸与氯酸钾接触立即反应， 产生氯气。 当看到瓶内有黄绿色气体后，接通电源，加热铜丝。大约 2－5 秒钟，铜丝在氯气里剧烈燃烧，青霉素瓶中立刻充满了棕黄色的烟，这时断开电源。待反应结 束后，用另一支注射器注入氢氧化钠溶液，以处理多余的氯气。 1. 不需要事先制备氯气，实现了制备实验和性质实验的一体化设计。也可以把该装置稍作改动后组装在氯气性质验证的成套实验中。
2. 用直流电加热铜丝，受热均匀，整个铜丝同时与氯气反应，且氯气 不断产生，反应持续进行，反应现象明显。把铜丝换成细铁丝，会取得同样的效果，真正实现了课本实验的突破（现行课本中没有铁丝和氯气反应的课堂演示实验设计） 。
3. 全封闭实验，微型化设计，不污染环境，多余氯气易处理，符合环保理念。
4. 作为课堂演示实验，学生可以做到人手一套，实现了实验效益的最 大化。
案例 13 电解 CuCl2 溶液的微型化创新设计
实验名称 实验目的
电解 CuCl2 溶液的微型化创新设计
对电解 CuCl2 溶液实验的改进，使实验微型化，现象更明显，提高实验的安全性和实验可视化 , 绿色环保。
接通直流电源后 ,溶液中阴阳离子向两极迁移。 Cu2+向阴极迁移 ,
实验原理
得电子 ,发生还原反应产生 Cu,电极反应式为 Cu+2e-=Cu。溶液中 Cl-
--向阳极迁移 ,失电子,发生氧化反应产生 Cl2,电极反应式为 2Cl2e=Cl2↑
电解
总反应为 CuC2l Cu+C2l↑ 交直流低压多用电源、 带鳄鱼夹导线 2 根两头尖 2B 铅笔 2 根、塑料滴管 1 支、100mL 烧杯 1 个、玻璃三通管、镊子、培养皿 0.1 mol/LNaOH 溶液、0.5mol/LCuC2l 溶液、淀粉碘化钾试纸、 蒸馏水、 脱脂棉。
2+
实验仪器
及药品
实验装置
1. 加入棉花和试纸。用铜丝将棉花条塞进三通管中间 ,将碘化钾淀粉
实验步骤 及现象
试纸置于垂直管中 ,用塑料滴管吸取蒸馏水润湿 ,塞上棉花。 2. 加入试剂。用塑料滴管把 0.5 mol/LUc2 溶液滴加到三通管中间的棉花中,将 0.1mol/ NAoh 溶液挤入垂直管中的棉花。
3. 接通直流电源。将铅笔插入三通管两侧 ,用鳄鱼夹接通 14V 直流电源(12V 以下反应较慢 ,14V 和 16V 速率相差不大 )。
4 实验现象。5 秒后即可观察碘化钾淀粉试纸变蓝 ;25 秒左右接电源负极的棉花团处及笔芯端头出现明显红色物质 ,接电源正极的一端产生大量气体 45 秒左右碘化钾淀粉试纸蓝色褪去。 5. 关闭电源。
1. 简单、便捷。棉花可以固定溶液 ,不会到处流淌 ,换药品方便。
创新 2. 节约用量 ,尾气量少。各种药品只需几滴便可 ,几乎闻不出气味。设计 3. 适合分组实验。玻璃三通管可以直接平放于桌面 ,便于学生近距离后的 观察现象。增加学生实验探究机会 ,充分调动学生的学习积极性。
4. 用铅笔代替石墨棒 ,将生活中的元素融入实验 ,可激发学生探究和 优点
创新意识。
案例 14 氨催化氧化制硝酸实验催化剂的改进
实验名称
氨催化氧化制硝酸实验催化剂的改进
研究用三氧化二铬与铜粉、铁粉、铜丝混合作催化剂
,
实验目的 找出实验效果最佳的混合催化剂及配比验方案 ,使演示实验效
果明显,反应时间大为缩短。
4NH3+502
实验原理
催化剂 加热
4N0+6H2O 2NO+02===2NO
3N02+H20==2HNO3+NO
铁架台、锥形瓶、干燥管、酒精灯、玻璃管、圆底烧瓶、烧杯、石蕊溶液、铜粉、三氧化二铬、铁粉、铜丝。
实验仪器及药品
实验装置
一.探究不同混合催化剂的相同质量比催化效果
将铜粉 ;三氧化二铬 ;三氧化二铬与铁粉
;三氧化
二铬与铜丝;三氧化二铬与铜粉做对比实验 ,(质量比均为
1:1,各为
实验步骤 及现象
0.5 克),将准备好的不同催化剂的相同质量比混合催化剂 进行实验 ,在 5 分钟内观察实验现象。
表 1 不同混合催化剂的相同质量比催化效果催化剂组分 铜粉 三氧化二铬 三氧化二铬与铁粉 氧化二铬与铜丝 氧化二铬与铜粉
实验现象 现象不明显 现象比铜粉明显 现象比三氧化二铬明显 现象比三氧化二铬与铁粉明显
现象比三氧化二铬与铜丝明显
二.相同催化剂的不同质量比催化效果探究
将铜粉与三氧化二铬混合分别以 150:1、100:1、50:1、20:1、10:1、5:1 以及 1:1 的质量比进行实验探究。
表 2 相同催化剂的不同质量比催化效果
三氧化二铬与铜粉质量比 (g)
出 现 红 棕色 间 (min) 1.50 1.40 1.20 1.15 1.05 1.10 1.15
的 时
催化剂红热现象 发红 发红 明显发红 明显发红 明显发红 明显发红 明显发红
圆 底 烧 间 (min) 2.10 1.55 1.30 1.26 1.20 1.25 1.30
圆 底 烧 瓶 现
瓶变 化 的 时 象
150:1 100:1 50:1 20:1 10:1 5:1 1:1
红 棕 色 气 体 较浅 红棕色气体 红棕色气体 红棕色气体深 红 棕 色 气 体 较 深
红棕色气体深红棕色气体
结论:铜粉和三氧化二铬的混合配比效果较好。 三氧化二铬
创新设
计后的优点
与铜粉混合作为催化剂时 ,质量比 10:1 效果最好。原因是本实验主要的催化剂是三氧化二铬 ,铜粉只起到协同道强催化效果的作用 ,所以铜粉在总质量中所占的比例适中。
案例 15 石蜡油分解实验的改进
实验名称 实验目的
石蜡油分解实验的改进
针对教材中石蜡油分解实验存在的不足 , 分析问题的根源 , 提出
改进方案, 操作更方便 , 现象更明显 .
石蜡油的裂解温度在 600℃左右，普通酒精灯的火焰温度较低， 难以达到其裂解温度 ; 酒精喷灯的温度可达 800℃－ 1000℃，但易造成试管化，且加热时噪音太大，不适宜课堂实验。因此，本实验的热源 可选用“高温防风酒精灯”。
另一方面，使用工业上广泛使用的热瓷代替普通碎瓷片进行实验， 蓄热瓷与普通碎瓷片相比，导热率和热容量更大、蓄热效率更高，有 利于实验过程中保持较高的温度。
蓄热瓷碎片 , 酒精灯 , 防风罩 , 铁架台 , 具支试管 , 医用注射器 ,
试管, 尖嘴导管 , 酸性 KMm4O溶液, 溴的 CCl4 溶液, 石蜡油
实验原理
实验仪器
及药品
实验装置
实验步骤 及现象
创新设计后的优点
1. 实验前，将蓄热瓷尽量敲成小碎片，以增大接触面积，将碎瓷片高 温灼烧约 5min，急速冷却后洗净晾干。按图 2 连接好装置，将碎瓷片装入具支试管内，碎瓷片的量要充足，以保证热量的积蓄以及与石蜡 油蒸汽充分接触。
2. 使用防风酒精灯预热碎瓷片约 3min 左右，用医用注射器滴入数滴石 蜡油，可以观察到试管内迅速发生反应。实验过程中可以适当补充石蜡油，需要注意，一次滴入的石蜡油不能过多以防止温度迅速下降导 致实验失败。将产生的气体通入酸性 KMm4O溶液与溴的 CCl4 溶液， 30s 左右溶液颜色去。
4. 接入尖嘴导管，点燃气体，气体可持稳定地燃烧，产生明亮的火焰并伴有黑烟。
5. 最后增加比实验，另取少量石蜡油滴人酸性 KMm4O溶液与溴的 CCl4 溶液中，两溶液不褪色，说明石蜡蜡油在催化剂作用下反应产生了不同于烷烃的物质，其中含有烯烃。
1. 使用蓄热瓷作为催化剂及蓄热材料 , 材料易得 ( 淘宝有售 ,10 元 2
斤), 环保无污染 , 可循环使用。
2. 将试管垂直放置 , 有利于石蜡油蒸汽的冷凝回流 , 减少逸出。 3. 使用医用注射器代替胶头滴管 , 防止滴加液体时发生回吸。 4. 增加对比实验 , 说明是生成物使酸性 KMnO4 溶液与溴的 CCl4 溶液褪
色, 更有说服力。
5. 操作简便 , 现象明显 , 成功率高 , 重现性好 , 可以将演示实验改为学
生实验, 增强学生的感性认识 , 提升学生的学习兴趣 .
案例 16 苯与液溴反应实验装置的改进
实验名称 实验目的
苯与液溴反应实验装置的改进
对苯与液溴反应实验装置的改进，使实验微型化，现象更明显，成功
率更高。
C6H6 + Br 2 ——→ C6H5Br + HBr （ Fe 或 FeBr3 催化） 取代反应 仪器: 1个双球干燥管、 1 个具支试管、1 个球滴管、1 个注射器 (10mL)、两个针头、 1 个小药瓶、弯管、脱脂棉、铁架台、半孔塞、 1 只烧杯。 药品: 苯、液溴、铁屑、四氯化碳、硝酸银溶液、氢氧化钠溶液。
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
一、实验装置的准备：
1. 在双球干燥管的第二个球中塞入浸有四氯化碳的脱脂棉 , 第一个球中加入 0.1g 铁屑, 双球干燥管平行固定在铁架台上。
2 把弯管插入半孔塞中 , 从另一端插入注射器的针头 , 使针尖深入弯管中 , 把带有针头和弯管的橡皮塞固定在双球干燥管上。
3. 在具支试管中加入硝酸银溶液 , 塞上带有球滴管的塞子 , 使球滴管下端与硝酸银溶液接触 , 在具支试管支管口固定一团浸有氢氧化钠溶液的脱脂棉( 吸收尾气 ), 把具支试管和双球干燥管连接起来。 4. 在小药瓶中注入苯与液溴的混合物并水封。 二、具体实验步骤：
1. 烧杯中加入 50mL氢氧化钠溶液。
2. 用注射器从小药瓶中取 1mL的苯和液溴的混合物 , 然后注入双球干燥管的第一个球中 ( 把小药瓶和针头放入氢氧化钠溶液中处理 ) 。
3. 挥发的溴蒸气被浸有四氯化碳的脱脂棉吸收 , 硝酸银溶液中有淡黄色的沉淀生成。
4. 将实验后的残液倒入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中 , 与双球管、注射器等统一处理。
创新 设计 后的 优点
1. 改进后的微型实验装置操作简单且现象明显 min 可完成实验 , 提高了实验效率。
2. 节约药品 , 可有效减少苯和液溴的挥发。
案例 17 焰色反应实验的绿色化改进
实验名称
焰色反应实验的绿色化改进
设计可以同时观察多种不同待测物的焰色反应的绿色化实
实验目的
验方案
(1) 实验发现用甲醇作燃料效果更好， 但是由于甲醇有毒， 通过 研究最终确定用无水乙醇与待测饱和溶液以 7:3 的比例混合，
实验原理 效果较好。
(2) 用该装置和上述的混合溶液， 隔着蓝色钴玻璃片观察， 钾盐
的紫色火焰非常明显。
细铁丝、小陶瓷坩埚盖子 (6 个) 、试管架、火柴、胶头滴管、乙醇、甲醇、待测物 ( 氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化钡、氯化铜 ) 的饱和溶液。
实验仪器及药品
实验装置
图 1
图 2
实验步骤 及现象
1. 用细铁丝分别将 6 个小陶瓷坩埚盖子依次固定在试管架的小孔上，制成一种可以长期重复使用的焰色反应装置 ( 见图 1) 。 2. 分别在 6 个小陶瓷坩埚盖子对应的试管支架上贴上6 个标签， 从左到右依次为 Li 、Na、K、Ca、Ba、Cu。
3. 将无水乙醇依次和待测物的饱和溶液按照 7:3 的比例混合均 匀。
4. 用胶头滴管分别吸取大约 3mL的上述不同待测混合液，依次滴加在上述小陶瓷坩埚盖子里，同时点燃。此时，发生不同的 焰色反应 ( 见图 2) 。
(1) 实验装置简单，操作简便，材料易得，成本较低。
(2) 实验现象明显，持续时间长，可见度高，课堂演示效果好。(3) 可以同时观察多种不同待测物的焰色， 便于对比记忆， 课上学生兴致高。
创新 设计 后的 堂优点
案例 18 氢氧燃料电池实验的改进
实验名称
氢氧燃料电池实验的改进
对苏教版高中化学教材中燃料电池实验进行改进 , 使实验电解
实验目的
不足为速率快 , 现象明显 , 操作简便 , 便于推广 , 成功率高 .
1. 增强碳棒的吸附性。 2. 缩短两电极之间的距离 ,减小电阻。实验中采用较长的碳棒 ,以及将下
端具支的试管用较小的 T 型管(长 20mm)连接的方式 ,缩短电极之间
实验原理 的距离。
3. 该实验用饱和硫酸钾溶液做电解液 ,浓度高 ,增强导电性。 4. 为了不让氢气扩散到空气中 ,设计了三通装置。
具支试管、碳棒、酒精灯、 9V 干电池、导线、烧杯 (250mL、1000mL 各一只)、球形干燥管、 T 型管(2mm)、乳胶管、带孔橡胶塞、带铁夹的铁架台、止水夹、饱和硫酸钾溶液。
实验仪器及药品
实验装置
1. 打开止水夹 ,通过球形干燥管向试管中加饱和硫酸钾溶液 ,并通过调
实验步骤 及现象
节液面排尽装置中的空气，关闭止水夹。 2．将碳棒在酒精喷灯上加热至红热 ,放入冷水中急速冷却 , 重复多次 , 使碳棒粗糙多孔 ,增大其吸附氢气的面积。 3. 塞上带有碳棒 (事先要经过淬火处理 )的橡胶塞 ,打开止水夹 ,接通电源,电解约半分钟 ,碳棒周围产生气泡 ,断开电源 ,将导线分别连在音乐卡的正负电极上 ,音乐卡立刻发出音乐声 ,声 可以持续一分钟以上。
4. 断开音乐卡 ,接通电源 ,电解 5min 后,可观察到阴极产生的气体速率比阳极快 ,阴极产生的气体的量比阳极多 ,同时观察到乳胶管内液面上升。
1. 现象明显，将电解池与原电池融为一体 ,学生可通过对比分析实验中的反应原理 ,加深对重难点的理解 ,便于掌握。 2. 该装置取材干实验室的常规仪器 ,组装简单便于推广。 3. 操作简单 ,将球形干燥管固定在铁架台上 ,只要通过鳄鱼夹的断开和连接,即可完成实验。实验趣味性强 ,激发学生学习化学的兴趣。 4. 实验过程中无气体逸出 ,无有毒物质生成 ,符合绿色化学的环保理念 , 倡导了清洁能源的时代主题
创新设计后的优点
案例 19 氨气催化氧化反应的实验改进
实验名称 实验目的
氨气催化氧化反应的实验改进
经过对实验的改进 ,设计出一种仪器简单、 操作方便、 现象明显、 绿色环保的 实验方案。 (NH4)2 Cr2O7
4NH3+50
加热
实验原理
N2↑ +Cr2O3 + 4H2O 4N0+6H2O
2HO2=2H2 O+O2↑ 2NO+O2=2NO2
催化剂 加2热
实验仪器及药品
: 铁架台、酒精灯、分液漏斗、具支试管、干燥管、蒸发皿、试管、玻璃导管、 单孔橡皮塞、试管架、玻璃纤维、脱脂棉、浓氨水 (25%-28%)、双氧水 (30%)、二氧化锰、重铬酸铵、碱石灰、无水氯化钙、氢氧化钠溶液。
实验装置
1 组装装置 :按图 1 所示组装仪器、检查装置的气密性。
2:制备催化剂 :在蒸发中加大一药匙 (NH4 )2 Cr2O7 红色晶体 ,用酒精灯加热分解得到疏松的 Cr2O3 固体。
3 填装药品 :在一干燥管中装碱石灰 ;在另一干燥管球形部位先装无水氯化钙 ,再在其中部装入适量的 Cr2O3,两端用玻璃纤维堵上 ;在大具支试管中加入几粒沸石
实验步骤 及现象
和少量 MnO2; 在分液漏斗下端玻璃管上缠绕些脱脂棉 速
插入具支试管 ,然后在分液漏斗中加适量 浸有 NaOH 溶液的脱脂棉。
,用浓氨水充分湿润 ,迅
H2O2 ;最后在收集尾气的试管上部塞入
创新设计后的优点
4 活化催化剂 :点燃酒精灯 ,对盛有 Cr2O3 的部位预热活化。
5 制备混合气体 :从分液漏斗中慢慢滴加 H2O2 ,H2O2 遇到 MnO 2 立即分解放出氧气,氧气经过蘸有浓氨水的脱脂棉带走氨气 外移时不断把装置中的空气排出。
,形成 O2、NH3 的混合气体 ,混合气体
6 反应与现象 :开始尾部收集的气体仍然是无色的 ,一会出现淡淡的红棕色气体 , 待看到 Cr2O3 呈亮黑色时 ,熄灭酒精灯 ,同时加快滴入 H2O2,此时可看到 Cr2O3 明显红热,并有大量红棕色气体生成 ,干燥管壁出现小水滴 ,现象十分明显。
1. 把氧气和氨气的制备装置合二为一
,方便准备。
,加快了反应速率。
,同时也减,省去了一些NH4NO3 白烟的
2. 用氧气代替空气参与反应 ,排除了大量氮气对实验的干扰 (N2 和 O2 在高温下
也可生成 NO),增大了反应物浓度 与用气囊不停鼓入空气的方法
相比 ,本改进消除了因大量氮气稀释二氧化氮而影响红棕色的观察 少大量氮气流动带走热量而影响催化剂红热的出现。
,有效解决了反应前后气体干燥的问题
繁杂的操作 ,无水氯化钙对氨气、水的吸收 ,也消除了 产生。
4. 本装置可通过滴加 H2O2 的快慢来控制气体产生速率 3. 干燥管的巧妙组合应用
,具支试管中蘸有浓氨H2 O2 因剧烈反应而冲出,催化剂红热和大量红棕
水的脱脂棉 ,既能产生 NH3 又能阻挡 管口。
5. 改进后的实验仪器简单易得、操作方便、绿色环保
色气体生成的现象十明显 ,获得了非常好的实验效果。
案例 20 氯气漂白性实验的改进
实验名称 实验目的 实验原理 实验仪器及药品
氯气漂白性实验的改进
通过对实验的改进 ,设计出一种操作方便、现象明显、绿色环保、 提高学生动手能力的实验方案。
依据相似相溶原理 :极性分子易溶于极性溶剂 ,非极性分子易溶于非 极性溶剂。氯气在水中的溶解度小于在苯 (或四氯化碳 )中的溶解度 ,苯(或四氯化碳 )可将氯气从水中萃取进入有机溶剂中。 新制氯水、苯、试管、玻璃棒、红纸条。
实验装置
实验步骤 及现象
1. 在实验室中制备氯水数瓶备用 (可让学生分组实验 )。
2. 取两支试管 ,分别取新制氯水 3-4ml(便于观察现象 ),向其中一
支试管中加入 2-3ml.苯,充分振荡后静置。
3. 将一根红纸条系在玻璃棒上 ,伸入盛氯水中的液面下 ,观察现象 : 将另一系有两根红纸条的玻璃棒按同样的操作伸入另一试管的液面下 ,观察现象。
4 .观察到的现象 :
①.氯水中加入苯后振荡静置 ,水层颜色明显变浅 ,有机层颜色明显变 深,说明氯气被萃取进入了有机溶剂中。 ② .伸入氯水中的红纸条褪色 ,说明湿润的氯气可使有色物质褪色。 ③.伸入加有苯的红纸条 ,伸入水层部分颜色略有变化 ,伸入有机层部分颜色无变化 ,说明无水存在 ,氯气(干燥)不能使有色物质褪色 ;有水存在,氯气(水层中仍溶有少量氯气 )可使有色物质褪色。 5、实验注意事项 :
①.理论上 ,用四氯化碳同样可以进行实验 ,实际上由于四氯化碳密度 比水大,用四氯化碳实验时 ,红纸条要先通过水层后进入有机层 ,不可避免会吸水 ,导致实验现象不准确。
② .红纸条最好用细线系在玻璃棒上 ,用胶水或其他粘贴都不能保证纸条干燥 ,且在有机层中易脱落。
1.提前在实验室制备氯气并制成氯水 ,减少了污染。 2.对比实验现象明显 ,结论准确。
3.实验过程耗时少 ,可操作性强 ,让一个操作性不强的实验变为可供学 生动手的分组实验 ,有利于培养学生的学习兴趣、动手能力、观察能力 和思维能力。
创新 设计 后的 优点
案例 21 Na 和水反应实验装置的改进
实验名称 实验目的 实验原理 实验仪器及药品 实验装置
Na和水反应实验装置的改进
通过对教材实验装置的改进，设计出一套能集展示反应现象、收集气体、 点燃气体为一体的实验装置。
2Na+2H2O=2NaOH十 H2↑
铁架台、酒精灯、 U 形管、小刀、滤纸、带玻璃阀门的尖嘴导管、酚酞、金属钠、水。
实验步骤 及现象
1. 检查装置的气密性。 2. 用铁架台将高低 U 形管夹平，然后从低端管口注满水 ,并在管口滴 1
创新设计后的优点
滴~2 滴酚酞。 3. 切割一小块金属钠 ,并用滤纸将煤油吸干。然后迅速塞住 U 形管的另一端 ,让金属钠与水充分反应。 4. 待反应完毕后 ,用手打开玻璃阀门 ,控制气体的流量 ,用酒精灯在尖嘴处点燃。 5. 实验现象 :钠与水剧烈反应 ,熔成闪亮的金属小球 ,并在液面上游动 ; 发生反应的 U 形管低端液面迅速下降 ,另一侧高端管中液面上升 ,有水贮存;且 U 形管钠与水反应的一侧管内的溶液变红。点燃气体时 ,可见气体安静的燃烧 ,火苗较长 ,且火焰呈淡蓝色 ,直至气体耗尽。
1.组装方便 ,实验仪器简单。本实验装置分为二部分 ,一是特殊 U 形管 ;二是尖嘴导管构成的阀塞。实验仪器简单 ,可循环使用 ,降低实验成本。
(2) 操作简单 ,便于教师演示。该实验是将反应装置和气体的收集装置连成一体
,
利用产生的气体造成一定的压强 ,将压出的水贮存在一侧较长的管内 ,同时将生
,同时又将气体全
成的气体贮存起来。 在气体点燃时 ,贮水一侧的水能顺利地气体压出 ,有利于气体的点燃 ; 因为起始液面等压出气体时不至于将水压到容器外边 高。
p 的带有尖嘴的玻璃阀塞在 U 形管的一端 ,此时形成了充满水的密闭体系 ,生成的气体中不会混有空气。虽然钠与水反应是放热反应 ,但因生成的气体中没有混有 空气,不会发生爆炸。钠的用量只影响生成气体的量
,不影响实验安全。钠少生成
,
的气体较少 ,燃烧时间较短 ;钠多,生成的气体较多时 ,据液压原理可知 ,最多也只能收集到与 U 形管底端液面持平处 ,多余的气体会从装有贮水装置的一端中溢出 同时也不会混入空气 ,实验科学 ,安全也有保障。
,因为能收集到纯净的气体 ,点燃时能见气体安静地持继燃烧 ,有淡蓝色的火焰等明显实验现象 ,有利于学生观察实验现象。
(4) 现象明显 ,便于学生观察分析。在进行该实验时
(3) 气体纯净 ,实验安全有保障。反应前， U 形管中注满了水，迅速将放有钠
部压出 ,不会残留。 火苗的大小可通控制玻璃阀来控制 ,该装置的自动化程度比较
案例 22 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体吸热反应的实验改进实验名称 实验目的
实验原理
氢氧化钡晶体与氯化铵晶体吸热反应的实验改进
通过对教材实验的改进,创新设计一套集科学性、 趣味性、观赏性、绿色环保于一体的封闭式装置。
Ba(OH)2·8H2O+2NH4 Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
实验仪器
及药品
塑料杯 (2 只) 、滤纸、带塞的玻璃管、 Ba(OH)8H2O 晶体、2·NH4Cl
晶体、酚酞试液、水、红墨水。
实验装置
1. 在盖子内壁上粘上一张剪成花瓣状的滤纸 ,并喷上酚酞试液。往
实验步骤 及现象
上口被剪去的塑料杯中加入约 15mL 水,再将另一只塑料杯套在上面 ,在下端带塞的玻璃管内加入约 1mL 红墨水 ,插入塑料奶嘴处。 2. 将事先称好的 20gBa(OH2)·8H2O 晶体与 10gNH4Cl 晶体加入到上层塑料杯中 ,盖上盖子 ,快速用玻璃管搅拌。盖子内壁上粘有的喷有酚酞试液的滤纸变红色 ,杯内固体慢慢变得粘稠 ,最后变成糊状物 ,用手触摸杯子外壁感觉很冰 ,两个杯子粘在了一起。 从整体上看 ,像是冰山中盛开的雪莲一样 ,十分漂亮。
3. 分开两个杯子 ,发现水变成了冰 ;取出玻璃管倒立 ,玻璃管内的液体不会滴落下来。用另一根细玻璃棒从未封口的一端轻轻一推 ,取出红色的冰柱。
创新 设计 后的 优点
1. 改进后的实验装置操作简单易行
2. 有效地防止了氨的扩散 ,环保无污染 ,体现了绿色化学的理念 , 3. 不仅可用于教师演示实验 ,也可用于学生分组实验、
4. 此外,喷有酚酞的试纸遇氨气变红 ,既可检验氨气 ,又增加了实验的
趣味性。
5. 本实验手所用的塑料杯在奶茶店或者餐饮店均有售 ,廉价易得。
案例 23 铜和浓硫酸反应的改进与创新
实验名称 实验目的 实验原理 实验仪器及药品
铜和浓硫酸反应的改进与创新
.
SO2+H20 = H2SO3
通过对教材实验的改进 ,创新设计一套现象明显 ,成功率高 ,绿色环保 , 提高学 生化学学习兴趣和实验操作能力的装置
加热
Cu+H2S04(浓) CuSO4+ SO2↑ + 2H20
SO2+ Br2+2H,0=H2SO4 +2 HBr CaSO3+ S02+H20===Ca( HSO3)2
SO2+ Ca(OH)= CaSO2 3+H2O
铁架台、试管、具支试管 (3 支) 、烧杯、橡胶管、玻璃管、蓝色石蕊试纸、 品红溶液、溴水、 Ca(OH)2 溶液 .
实验装置
(1)中玻璃贴湿润蓝色石蕊试纸 (约
1.5min 左右 ),然后放入 续加热。
2. 现象及结论
(Ⅱ )中品红溶液 (Ⅲ )中溴水
160℃左右 ,连好装置 ,继
1. 步骤 :.按图 1 连接好装置。 取 10mL 左右的浓 H2 SO4,将其加热到约
1g 左右刚擦亮的薄铜片
实验
步骤 及现象
(1) 发生装置中铜片逐渐溶解 ,有气泡放出 , 溶液颜色变为浅蓝色。说明生成了 CuSO4。溶液为浅蓝色的原因是浓硫酸中水含量太少。 (2) 试管 (1)中湿润的蓝色石蕊试纸变红说明生成了酸性气体 SO2,证明 SO2 溶于水呈酸性。
,可能是 SO2。若是
(3) 试管 (Ⅱ )中品红溶液褪色。说明气体有漂白性。进一步说明了生成的气体是SO2。
(4) 试管 (Ⅲ )中溴水褪色 ,说明气体具有还原性。
(5) 尾气的吸收装置中有少量白色沉淀 (CaSO3)生成。尾气较足 ,将会观察到白色沉淀部分溶解。
(6) 发生装置中 ,有较多的略带浅蓝色的固体析出 (CuSO4 和 CuSO4· 5H2O 的混合物),当有晶体析出后 ,试管中溶液的颜色仍逐渐变深 ,说明了水的量在增多 ,证明产物中有水。
1. 保留了教材中原有的性质试验。 成功率高 ,现象明显 ,不需将溶液倒入水中就
直接能观察到蓝色的 CuSO4 溶液。
2. 阻止了 SO2 进入大气 ,保护了环境。
创新
设计 后的 优点
3.能充分证明生成的气体是 SO2,在有固体析出后 ,溶液颜色变深 ,说明产物除
外,还生成了 H2O。 2 CuSO4 和 SO
4.改进后的实验 ,将 SO2 的漂白性和还原性 (学生易混淆 )从实验和理论上进行了 对比,在尾气的吸收装置中 ,巧妙地运用了 Ca(OH)2,据产生的现象说明了
溶,Ca(HSO3)2 能溶。
5.改进后的实验 ,使学生掌握了验证反应生成物的方法 析问题、解决问题的思维能力和实验操作能力。
CaSO3 不
,有利于提高学生的分
案例 24 钠与水反应实验创新设计
实验名称 实验目的 实验原理 实验仪器及药品
钠与水反应实验创新设计
通过对教材实验装置的改进，设计出一套能集展示反应现象、收集气体、 点燃气体为一体的实验装置。
2Na+2H2O=2NaOH十 H2↑
250mL 广口瓶 1 个 6 号橡胶塞 1 个、3 号橡胶塞 1 个、直形玻璃 活塞 1 个、玻璃管 1 支、玻璃和棒 1 支、去掉底部的矿泉水瓶 1 个、
火柴、镊子、滤纸。金属钠、蒸馏水、酚酞试液。
实验装置
1. 教具制作 :(1)在与广口瓶相配套的 6 号橡胶塞上 ,用打孔器打三个孔 ,分别安
装直形玻璃活塞、短玻璃棒和长玻璃导管。因操作时需要多次让玻璃棒在橡胶塞 孔内上下移动 ,可在玻璃棒伸入胶塞的端搽一点凡士林。
(2)在与矿泉水瓶相配套的 3 号橡胶塞上用打孔器打一个孔 (与玻璃管直径相当 ),
把该橡胶塞与玻璃管的另一头相连接。最后组装成如图 3 所示装置 ,并检验装置气密性完好。
实验2. 先拨出玻璃棒 ,用镊子取一小块金属钠 (约 0.5g~1g),用滤纸吸干煤油 ,捏成
棒状(直径与玻璃棒的直径相当 ),然后用镊子把该钠棒内置于取出玻璃棒
步骤 后的橡胶塞
及现象
孔中,再插入玻璃棒把钠推至孔内的适当位置
(不与水接触 )。
3. 向广口瓶中加水至瓶口的橡胶塞抵达处
,再滴加 4 滴~6 滴酚酞试液。 塞紧橡
胶塞,关闭活塞开关。
4. 演示时只需下压玻璃棒将金属钠推入水中
,钠与水立即发生激烈的反应
,溶液变成红色 , 产生的气体将溶液压入上端的矿泉水瓶中 ,广口瓶内可看到钠熔化成 银白色的小球浮在水面上四处游动 ,直
至完全消失 ,这时 ,广口瓶中收集有定量的 气体,矿泉水瓶中被喷入一定体积的红色液体。
5. 打开活塞开关 ,点燃从导管尖嘴口逸出的气体
,气体安静地燃烧 ,拉出长长的火焰。广口瓶中的液面缓慢上升 ,直至广口瓶充满水 ,气体排完 ,火焰熄灭。
1. 该装置的制作融合了化学知识和物理知识 ,实验时将钠与水的反应、 气体的收集、气体的排出、产物的检验和水位的变化集于一体呈现 ,实验操作简便 ,自动化
创新 程度高 ,且可重复使用。
设计 2. 在利用水充满广口瓶排除空气的情况下
,产生的气体纯净 ,无论是钠与水的放
后的 热反应 ,还是最后的气体点燃 ,都不会发生爆炸 ,保证了实验的绝对安全。 优点
3. 利用本教具既能充分演示钠与水反应的各种现象又能方便地检验生成物 ,实
验原理清晰 ,现象生动 ,便于学生观察分析 ,同时
也增强了实验的新颖性和趣味性 , 能激发学生的兴趣 ,活跃学生的思维 ,充分发挥化学实验的教育功能。
案例 25 关于过氧化钠的两个反应的实验
设计实验名称 关于过氧化钠的两个反应的实验设计 实验目的
设计一套能完成两个实验实验（ Na2O2 与水反应、 Na2O2 与 CO2 反应）
装置，填补教材中 Na2O2 与 CO2 反应实验的空白。
2Na2O2 + 2CO2===2Na2CO3+O2 2Na2O2 + 2H2O===4NaOH+O2↑
实验原理
实验仪器
及药品
烧杯铁架台棉花棉线过氧化钠
实验装置
实验步骤 及现象
1. 将少量过氧化钠固体包在棉花中 ,用一根棉线将其系在铁架台上。 2. 在棉花的正下方放置一烧杯 ,向烧杯中加入少量开水 ,此时,水蒸
气上升至棉花处 ,过一会儿 ,棉花燃烧 ,掉落至烧杯中 ,说明 Na2O2 与水反应放出 O2 同时反应放热。
3. 待反应结束后 ,向烧杯中滴入 1 滴~2 滴酚酞溶液 ,溶液变红 ,证明 NaOH 的生成。
4. 同样利用上述装置 ,在烧杯中加入稀盐酸 ,再放几块大理石 ,待产生的CO2 气体上升至棉花周围 ,同样可以看到棉花着火。这也证明了 Na2O2 与 CO2 反应时放出 O2 并放出热量。
创新 设计 后的 优点
1.不论是水蒸气还是 CO2 气体,本来是用于灭火的 ,但在实验中却将棉 花点燃 ,很好地增强实验的趣味性。
2.同样一套装置可用于做两个实验 ,填补教材中 Na2O2 与 CO2 反应实验 的空白 ,并且操作简单 ,现象明显 ,也可用于学生分组实验。
案例 26 电解饱和食盐水的实验改进与创新
实验名称 实验目的 实验原理
电解饱和食盐水的实验改进与创新
通过对实验装置的改进，设计出一套能集成功率高增加实验的趣味性、绿 色环保、用数字化传感器从微粒层面上来认识化学反应的实验装置。
阳极反应式 ; 2Cl - -2e===Cl 2 ↑
+
阴极反应式： 2H +2e ===H 2 ↑
总反应式 :2NaCl ＋ 2H 2O= H 2↑＋Cl 2↑＋ 2NaOH Cl 2 +KI==KCl+I 2
实验仪器及药品
低压电源 (24V),铁钉用长铁丝 (20cm) 替代 ,碳棒用铅笔芯 (10cm) 替代 ,U 型管(两边带支管 ),电线 ,小烧杯 ,蒸发皿威尼尔 ( Vernier)数据采集器 ,pH 传感器 ,计算机(电脑 ),单、双孔橡皮塞 ,乳胶管 ,玻璃直角弯管、饱和食盐水、 ,氢氧化钠溶液、泡
泡液、淀粉碘化钾试纸、火柴、酒精灯、木条。
实验装置
1. 实验装置如图 1 所示(其中低压电源、数据采集器、电脑等省去 )。
实验步骤 及现象
2. 实验步骤及现象 :打开电源开关 ,当两极出现气泡时 ,打开电脑中数据采集器开
始按钮 (实验前对 pH 传感器进行校对 ),时间为 1min 看到液面以下的铁丝和铅笔芯上产生大量的气泡。大约 1min, 淀粉碘化钾试纸变蓝 ,泡泡液慢慢出现气泡 ,由
小变大。电脑上 pH 曲线逐渐上升 (可连接白板显示 ),然后 ,用燃着的木条点气泡 , 可听到爆鸣声 ,说明铁丝电极上产生的气体是氢气。
3. 实验注意事项 :U 型管内的液面不能超过支管 ,以防止液体流出。塞子要多插入
管内,减少空间面积 ,以便收集氢气。 等吹出的气泡较大时 ,再用燃着的木条来检验氢气。 pH 传感器不能接触铁丝电极 ,防止影响实验结果。
1. 将铁钉改为长铁丝 ,碳棒改为铅笔芯 ,可以增大电极与电解液接触面积 ,增加,有利
离子放电几率 ,提高反应速度 于调动学生的学习积极
,同时有利于气体逸出 ,便于收集氢气 ,
用吹气泡的方式也容易操作 ,检验氢气成功率高增加实验的趣味性
创新 设计 后的 优点
性。
2.用数字化传感器 ,测得溶液的 pH 的变化 ,有利于学生从微粒层面上来认识化学 反应。加深对电极方程式的理解。不难得出阴极反应的两种反应式之间的联 系:2H+2e=H2 ↑,2H2O-2e=H2↑ +2OH。为学生在选修 《化学反应原理》 方程式打下一个良好的基础。 3.淀粉碘化钾试纸固定在铅笔芯上 体的污染。
,在检验氯气时不用打开塞子
+
--
-
书写电极
,减少有害气
案例 27 银镜反应实验创新设计
实验名称
银镜反应实验创新设计
实验目的
为达到实验操作便捷的目的 ,利用套管加热水浴法加热试管 ,使实验取得满意的效果。
CH3CHO+2Ag(NH3)2OH
水浴加热CH
实验原理3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
银氨溶液具有弱氧化性。
实验仪器
及药品
试管 A(13mm× 100mm)、试管 B(10mmx100mm)、酒精灯、试管夹 ;
乙醛、 AgNO3(2%)溶液,氨水(2%)、蒸馏水
实验装置
1. 如图所示 ,把试管 B 插入装入适量蒸馏水的 A 试管中,用酒精灯给
实验试管 A 加热,通过水浴加热试管 B。
步骤 2. 在试管 A 中加入适量蒸馏水 ,在试管 B 中加入适量 AgNO3 溶液,逐渐滴加稀氨水 ,至产生的白色沉淀刚好消失为止 ,然后再加入适量及现象
乙醛。 图 1
3. 小心地把试管 B 套入试管 A 中,用试管夹夹住试管 A 在酒精灯上加热。可观察到试管 B 壁上很快出现光亮的银镜。
创新 设计 1.能节约药品和实验准备时间 ,简化操作 , 后的 2.实验效果明显。
优点
案例 28 乙醇催化氧化实验的改进
实验名称
乙醇催化氧化实验的改进
改进教材实验中的缺点 (产生的乙醛量太少 ,许多学生将乙醇的气味与乙醛气味混淆而难以分辨 ,乙醛催化氧化反应中的第一产物水没有 得到证实 ),让实验更有说服力。
2Cu+O2
加热
实验目的
2CuO
△ CH3CHO+Cu+H2O
实验原理
CH3CH2OH+CuO
实验仪器
及药品
酒精灯、烧杯、注射器、燃烧匙、三口瓶、无水乙醇、无水硫酸铜、铜丝团、水。
实验装置
1. 如图 1 所示,在三口瓶内加入少量无水乙醇
实验步骤 及现象
(事先可用无水硫酸铜加以检验是否有水 ),将盛满无水硫酸铜白色粉末的燃烧匙插入三口瓶内 , 另外,在三口瓶上端插入注射器备用。
2. 用 50℃水浴加热无水乙醇 ,另取一铜丝团固定在一根铜丝上 ,穿过橡胶塞,将铜丝团加热 ,可看到由红变黑 ,迅速将铜丝团伸入三口瓶内 ,可看到黑色立即变为红色 ,停止水浴加热 ,将无水硫酸铜抖动少许至无水乙醇中,白色粉末变为蓝色。此外 ,注射器活塞上移 ,收集满乙醇和乙醛的混合气体 ,此时乙醛收集量较少。 3. 将注射器内气体注入三口瓶中 ,重复 1、2 两步操作 2 次~3 次,反复收集混合气体 ,便可得到较多的乙醛蒸气 ,此时方可闻到乙醛的刺激性气 味,倘若用其做银镜实验 ,现象十分明显。
1.
创新 设计 后的 优点
实验操作简单 ,可反复观察到铜丝红一黑红交替的现象。 2.用无水硫酸铜也可反复验证水的生成。 3.注射器的使用 ,可以收集较纯较多的乙醛 ,便于闻到乙醛的刺激性气 味,也可更好地进行银镜反应的实验。
案例 29 氯气和铁 ( 铜) 反应演示实验的改
进实验名称
氯气和铁 (铜)反应演示实验的改进
实验目的
通过对教材实验装置的改进，设计出一套科学性、简约性、直观性、安全性 为一体的实验装置。
实验原理 KClO3+6HCl(浓)=KCl+3C2l↑ +3H2 O 2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3 FeCl3+3NaOH==Fe(OH)3↓+3NaCl
实验仪器
集气瓶、橡皮塞、气球、注射器 (20mL,3 个)铁丝、氯酸钾、浓盐酸、浓氢
及药品
氧化钠溶液、蒸馏水。
实验 装置
a.注射器 b.集气瓶 c.气球 d.铁丝或铜丝 e.浓盐酸 f.氯酸钾 1．将铁丝一端弯曲成螺旋状 ,另一端绕在插入橡胶塞的针尖 上 ,按实验装置图组装好装置 ,并检查装置气密性。
2. 取一药匙氯酸钾固体平铺集气瓶的底部
,注射器 1 装入 3mL 浓盐酸。
3. 将下端弯曲的细铁丝放在酒精灯上加热至红热后迅速伸入到集气瓶中
,将注
射器中 3mL 浓盐酸迅速注入到集气瓶中 ,盐酸与氯酸钾立 即反应 ,此时可以看到立刻产生黄绿色的气体 ,同时铁丝上会产实验生明显的棕褐色烟并充满整个烧瓶 ,且能
步骤 看到气球随着反应的进行出现体积变化。
及现象
4. 当反应停止后 ,往集气瓶中加入 10ml 蒸馏水 ,轻轻振荡集气瓶 ,观察到溶液呈
黄色。
5. 用注射器将 10mL 浓氢氧化钠溶液注入到集气瓶瓶中
,烧瓶底部立刻有红棕
色沉淀生成 ,集气瓶内黄绿色气体消失。
6. 实验注意事项
(1) 实验成功的关键是如何使铁丝伸入到集气瓶保持较长的红热状态
, 特别是 在气温较低时 ,如果采取加热较粗的铁 (铜)丝就
能很好地解决这一难题。
(2) 为了防止在换用注射器时有少量氯气会逸出 ,可设计带有开关装置的注射器。
如果用普通注射器 ,交换动作要迅速。
1 从实验的安全性着手 ,让氯气与铁 (铜)丝的反应在密闭的集气瓶中反应 ,反应创新结束后用注射器往集气瓶内注入氢氧化钠溶液除去多余的氯气。
设计2. 以实验的创新性为突破
,先让铁 (铜) 丝保持状态 ,再与集气瓶内生成的氯
后的气反应。
优点
3. 实验的科学性、简约性、直观性也得到加强。氯气和铁
(铜)丝反应结束后 ,用注
射器注入蒸馏水 ,可以观察氯化铁 (铜)溶液的颜色 ,再用注射器注入氢氧化钠溶液 , 可以通过观察生成沉淀颜色检验产物 ,增强了实验的科学性 ;氯气的制取改用氯
酸钾和浓盐酸反应 ,不需要加热条件 ,制取与性质实验同时进行 ,也不再需要氯气的收集和保存 ,让实验的简约性明显提高 ;实验中不仅可以观察到生成棕褐色或
棕黄色的烟 ,还可以观察到生成氯化铁 (铜)溶于水后的黄 (蓝)色及氯化铁 (铜)溶液与氢氧化钠溶液生成的红棕 (蓝)色沉淀 ,实验的直观性较大加强。
案例 30 氯气氧化性等系列性质实验改进
实验名称 实验目的
氯气氧化性等系列性质实验改进
通过对教材实验装置的改进， 设计出一套科学性、 简约性、直观性、 安全性创新性为一体的实验装置。
KClOl浓)=KCl+3C↑ +3HCl2+H2O==HClO+H3+6HC(2l2O 2O
2++-Cl2+KI==KCl+AgNO3=KCl==AgCl ↓ +KNO2Fe+Cl2I 3 2==2Fe3+2Cl
3+-Fe+3SCN -=Fe(SCNCl2+2NaOH==NaCl+NaClO+O H3) 2大试管、小试管、铁架台、橡皮塞、气球、注射器 (20mL,2 个)、注射器针尖、氯酸钾、浓盐酸、浓氢氧化钠溶液、蒸馏水、紫色石蕊试 纸、淀粉碘化钾试纸、滴有硝酸银溶液的滤纸、滴有硫酸亚铁与硫氰 酸钾溶液的滤纸。
实验原理
实验仪器及药品
实验 装置
a.湿润的紫色石蕊试纸 c.滴有硝酸银溶液的滤纸 e.浓盐酸
b.湿润的淀粉碘化钾试纸
d 滴有硫酸亚铁与硫氰酸钾溶液的滤纸 f.氯酸钾
实验步骤 及现象
1. 把湿润的紫色石蕊试纸、湿润的淀粉碘化钾试纸、滴有硝酸银溶液
的滤纸、滴有硫酸亚铁与硫氰酸钾溶液的滤纸固定在小试管外壁 ,用扣 针扣紧防止脱落 ,用注射器针尖插入大小橡胶塞将大小试管相连 ,将大试管固定在铁架台上 ,并检查装置气密性。
2. 取一药匙氯酸钾固体平铺集气瓶的底部 ,注射器中装入 1mL 浓盐酸。 3. 塞紧橡胶塞 ,将注射器中的浓盐酸注入大试管底部 ,可以观察到 :①湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色。②湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝后慢 慢褪色。③滴有硝酸银溶液的滤纸出现白色物质。④滴有硫酸亚铁与硫氰酸钾溶液的滤纸变红。
(4)用注射器将 3mL 浓氢氧化钠溶液注入到大试管中 ,集气瓶内黄绿色气体消失。 4. 实验注意事项
(1) 装置气密性检查是实验成功的基础 ,可用绳子绑紧气球口 ,观察注射器中浓盐酸是否能在不用外力情况下往下流动。
(2) 为了防止在换用注射器时有少量氯气会逸出 ,可设计带有开关装置的注射器。如果用普通注射器 ,交换动作要迅速。
案例 31 氯气和金属铁铜反应的实验改进
实验名称 实验目的
氯气和金属铁铜反应的实验改进
通过对教材实验装置的改进， 设计出一套科学性、 简约性、直观性、安全性创新性为一体的实验装置。
2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3 Cu+C2l
点燃
CuCl2
实验原理
CuCl2+2NaOH==Cu(OH)2↓ +2NaCl 3+-
Fe+3SCN=Fe(SCN3) Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O
实验仪器
及药品
酒精灯、三口烧瓶、注射器( 2 个 ) 、导管、橡胶塞、铁丝、氯气、水、KSCN溶液、铜丝、 NaOH 溶液
实验装置
1. 如图 1 所示,取一个三口烧瓶 ,底部放上团铁丝 ,上口接上导管 ,
实验步骤 及现象
用以通入氯气。
2. 加热三口烧瓶底部 ,待铁丝红热后通入氯气 ,同时撤掉酒精灯 ,可观察到铁丝剧烈燃烧 ,冒出大量棕色烟。
3. 燃烧结束后停止通入氯气 ,取一个吸有水的注射器 ,将水通过左口 (或者右口)活塞挤入三口烧瓶底部 ,可观察到 FeC3l 溶液呈黄色 ,再取另个吸有KSCN溶液的注射器 ,将KSCN溶液挤入 1 滴~2 滴至 FeC3l 溶液中,溶液立刻由黄色变为血红色。
4. 倘若将铁丝换成铜丝 ,KSCN溶液换成 NaOH 溶液,重复上述操作 ,可以 进行铜在氯气中燃烧的实验 ,可以观察到棕黄色烟、蓝色 CuC2l 溶液以 及 Cu(OH)2 蓝色沉淀。
5. 实验结束后 ,可用注射器将 NaOH溶液加至三口烧瓶中 ,吸收未反应完的氯气。
创新 设计 后的 优点
1.整个实验在密封环境中进行 ,无污染并且可控制通入 Cl2 的量,以免 Cl2 的浪费。
2.通过多个角度（ FeC3l 固体的棕黄色烟、 FeC3l 溶液的黄色、 Fe(SCN3) 溶液的血红色）来证实 Fe与Cl2 反应的产物 ,现象明显 ,丰富了教学内容。
案例 32 钠与水反应实验的创新设计
实验名称 实验目的 实验原理
钠与水反应实验的创新设计
通过对教材实验装置的改进， 设计出一套能集展示反应现象、 安全 可靠、操作方便为一体的实验装置。
2Na+2H2O=2NaOH十 H2↑
圆底烧瓶 (250mL)、分液漏斗 (100ml 以上)、带导气管的双孔塞、导气管、橡胶管、尖管、止水夹、铁架台 (带夹子、铁圈 )、酒精灯、小烧杯、钠、蒸馏水、煤油、酚酞溶液
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
1. 检验装置的气密性。
2. 向烧瓶中加入煤油 (约为烧瓶颈部体积 ),放入金属钠 (约绿豆粒大小 ),
然后塞上橡胶塞。
3. 打开分液漏斗旋塞和止水夹 ,通过分液漏斗向烧杯中迅速加入滴有 2-3 滴酚酞溶液的蒸馏水 ,使液面到达烧瓶橡胶塞处 ,充分排出烧瓶内空气,关闭止水夹。
(4) 观察实验现象。钠块与水反应熔成银色的小球 ,并伴有气泡冒出 ,在气泡的推动下 ,钠在煤油和水的界面处上下浮动 ,同时可观察到水溶液变成红色。随着反应的进行 ,生成的气体逐渐增多 ,液体回流至分液漏斗,烧瓶内液面下降 ,当降至烧瓶颈部以下时 ,煤油层液面变薄 ,钠与水接触时间延长 ,发生剧烈的反应。
(5) 关闭分液漏斗的旋塞 ,打开止水夹 ,收集小试管气体验纯(由于反应前烧瓶内空气被排空 ,验纯也可省去 ),然后点燃尖嘴管处的气体火焰呈淡蓝色,在火焰上方罩上一个干燥的小烧杯 ,可发现烧杯上有液滴生成 ,说明生成的气体为氢气。 4. 注意事项
(1) 加入煤油的量不宜过多以免影响对钠与水剧烈反应现象的观察。 (2) 加蒸馏水之前 ,分液漏斗要伸入到煤油液面以下 ,反应过程中要保证分液漏斗始终在液面以下。
(3) 加蒸馏水之前要打开止水夹 ,打开分液漏斗的旋塞 ;加蒸馏水后迅速关闭止水夹 ;点燃氢气之前要关闭分液漏斗的旋塞 ,打开止水夹。 (4) 一定要尽可能地将空气排尽。
1. 现象明显 ,利于观察。 2. 容器封闭 ,安全可靠。 3. 气体纯净 ,放心点燃。 4. 装置简单 ,操作方便。
创新设计后的优点
案例 33 电解 CuCl2 溶液的实验改进
实验名称 电解 CuCl2 溶液的实验改进
实验目的 对电解 CuCl2 溶液实验的改进，使实验具有操作更简单，现象更明显，成功率更高,
实验更环保 , 演示时间更短等特点。 接通直流电源后 ,溶液中阴阳离子向两极迁移。 Cu2+向阴极迁移 , 实验原理
得电子 ,发生还原反应产生 Cu,电极反应式为 Cu2++2e-=Cu。溶液中 Cl- 向阳极迁移 ,失电子,电解发生氧化反应产生
Cl2,电极反应式为 2Cl-2e-=Cl2↑
总反应为 CuC2l Cu+Cl2 ↑
实验仪器直流电源、启普发生器 (小型)、石墨棒、橡皮塞、自制底部有小孔的 及药品
试管(用酒精喷灯将试管底部加热至红热后吹成直径约 3mm 的小孔)、导线若干。 0.8mol/L 氯化铜溶液、氢氧化钠溶液、淀粉碘化钾试纸。
实验装置
1. 先将带有石墨棒的橡皮塞塞紧启普发生器的侧面出气口 ,再往启
普发生器内注入氯化铜溶液至液面刚好接触石墨棒时止。
2. 另从试管的底部小孔往试管中加入氯化铜溶液 ,直至赶尽空气 ; 再将该试管置于装有适量氯化铜溶液的启普发生器中。 按图组装仪器 ,
试管的底部轻靠在阴极石墨棒不让其下落 ,同时也缩短了两极的距离。 实验3. 两根石墨电极分别与直流电源相接 ,可以观察到阳极产生气体 ,步骤 试管内液体逐渐被排出试管。阴极浸入溶液部分的石墨棒表面析出紫红色 及现象
的铜。
4. 当阳极试管中的液体下降至液面低于石墨棒时 ,电解自动停止 ,可看到阳极试管中有略带黄绿色的气体。 将小试管从启普发生器中拿出来 , 让学生观察 (由于大气压的作用 ,试管中残留的液体不会滴下来 ,收集的气体也不会逃逸 )。
5. 检验氯气。用手指堵住小孔 ,试管靠近润湿淀粉碘化钾试纸 ,放开手指湿润的淀粉试纸马变深蓝色 ,可证明该气体是氯气。
1. 利用启普发生器的结构特点改装仪器 ,拓宽了仪器的用途。装置稳定
创新 美观,不需要夹持装置 ,操作简单 ,方便学生观察实验现象。
设计 2.因缩短了两电极之间的距离 ,实验可在短时间内完成 ,实验成功率高。 后的3.实验在封闭体系中完成 ,收集有氯气的试管待实验观察完后 ,立即放 优点
入装有氢氧化钠溶液的烧杯中 ,无氯气泄露 ,体现绿色化学的理念。 4.装置可以重复使用 ,便于多个平行教学班的演示使用 ,有利于激发学 生的学习兴趣和培养学生的创新能力。
,
案例 34 盐类水解实验的微型化设计
实验名称 实验目的
盐类水解实验的微型化设计
从微型化和绿色化的角度出发 ,减少实验污染 ,节省实验药品 ,操 作简单等方面 ,高计有利于实验教学的实验方案。
CH3COONa +H2O ≒ CH3COOH +NaOH
NaCO3+H,O ≒ NaHCO3+ NaOH NH4Cl+H20 ≒ NH3· H20+HCI
Al2(SO4)3+6H2O ≒ 2Al(OH)3+3H2SO4
实验仪器盒 (用 2cm 厚有机玻璃制作 ,如图所示 )、医用青霉素瓶 (盛装实验试剂 )、下面镶有微型玻璃棒的橡胶塞 (蘸取试剂液用 )、带有凹槽的有机玻璃板 (用 3cm 厚有机玻璃制作 ,凹槽用作测定试剂 pH 的反应器)镊子、 pH 试纸标准比色卡等。
0.1mol/L 的 CH3 COONa溶液、 0.lmol/L 的 Na2CO3 溶液、0.1mol/L 的 NaCl 溶液、 0.1mol/L 的 NH4Cl 溶液、 0.1mol/L 的 Al2(SO4)3 溶液、0.1mol/L 的 KNO3 溶液。
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
1. 将 pH 试纸剪成小段 ,用镊子夹取 pH 试纸放入带有凹槽的有机玻璃
板的凹槽中 ,用橡胶塞下面的微型玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中部 ,待变色后与标准比色卡对照 ,判断待测液的 pH。 2. 下面镶有微型玻璃棒的橡胶塞不可混用 ;待测液与凹槽一一对应。
1. 本实验装置的设计从微型化和绿色化的角度出发 ,减少实验污染 ,节
创新
设计 后的 优点
省实验药品 ,操作简单 ,有利于实验教学。
2.微型化的反应装置便于携带 ,使学生分组实验简单易行 ,节省时间 ,提 高学习效率。
3.实验中利用医用青霉素瓶盛装实验试剂 ,废物利用 ,有利于培养学生的环保意识
案例 35 铜与浓、稀硝酸反应微型实验改进
实验名称 实验目的
铜与浓、稀硝酸反应微型实验改进
为弥补教材实验的不足 :实验用品复杂、 操作难度较高 ;(缺乏尾气处 理;现象不明显 ;欠缺对产物的检测或产物检测难度大 ;反应速率与反应程度难以控制等 .对该实验进行了改进。 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O 2NO+O2=2NO2
2NO2 +2NaOH= NaNO3 +NaNO2 +H2O
具支试管两支、 U 形管一支、弯曲导管一支、橡胶管若干、 2mL 注射器一支、带孔木塞两个、止水夹两个、浓硝酸、稀硝酸、铜丝 (成股细丝)、NaOH 溶液。
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
创新设计后的优点
,检验装置气密性 ,并在
①②③ 处分别加入适量浓硝酸、 NaOH 溶液、稀硝酸。 2. 将①具支试管管口处铜丝向下推进至铜丝末端浸入浓硝酸溶液并夹 紧④止水夹 ,可以观察到铜与浓硝酸反应迅速生成红棕色气体 ,溶液由无色变为蓝绿色 ,打开④止水夹及时将管口处铜丝先上抽出远离液面 并夹紧④止水夹以达到控制反应进程的目的。 3. 将③具支试管管口处铜丝向下推进至铜丝末端浸入稀硝酸溶液并夹 紧⑤止水夹 ,可以观察到铜与稀硝酸较缓慢反应 ,铜丝表面有微小无色气泡产生 ,溶液由无色缓慢变为浅蓝色 ,等反应进行较完全 ,累积气体较多时,从②U 形管右端管口处注射器向支管口打入空气 ,可以观察到无色气体变为红棕色气体,同时打开⑤止水夹及时将管口处铜丝向上抽 离远离液面并夹紧⑤止水夹以达到控制反应进程的目的。 4. 实验结束后大部分气体都溶于② U 形管中 NaOH溶液,被吸收处理 , 对残留少量气体进行抽拉⑥注射器将气体打入② U 形管被 NaOH 溶液完全吸收。
1. 装置用品普通 ,组装简单 ,实验操作简易 ,适合中学生参与操作。 2. 铜与浓、稀硝酸反应一体同时进行 ,实验现象明显 ,,极易观察。 3. 实验受干扰程度小 ,操作可行性高。
4. 反应进程可控 ,安全系数高 ,符合中学教学演示及学生近距离观察
1. 将实验装置如图从左至右进行组装后
操作等。
5. 尾气吸收处理简便。
案例 36 铁与水蒸气反应实验的创新设计
实验名称 实验目的
铁与水蒸气反应实验的创新设计
对铁与水蒸气反应实验的创新设计 ，使实验具有操作更简单， 现象更明显，安全性更高 , 创新性更强等特点。
4·5H2O CuSOCuSO4+5H2O
高温 2 3 4 2 3Fe+4HOFe O+4H↑
△
实验原理
实验仪器
及药品
两个酒精灯、大试管、防风灯罩(可以自制 )、带橡皮塞的导气管、铁架台、表面皿、木块、火柴、木条、烧杯、药匙、洗耳球、石棉网。
还原铁粉、研细的五水硫酸铜晶体、 含洗洁精的水 （即在小孩玩的 泡泡水中加入少量洗洁精） 。
实验装置
1. 取 3 药匙研细的五水硫酸铜晶体 (约 3g)平铺于试管底部 ,再将
实验步骤 及现象
3 药匙还原铁粉 (约 3g)平铺于试管中后部 ,按图所示组装好仪器 ,将导气管的尾端浸入含洗洁精的水中。
2. 预热试管 ,然后用酒精灯 1 加热铁粉 (直到导气管中开始出现倒吸现象),立即用酒精灯 2 加热研细的五水硫酸铜晶体 ,观察。几十秒后用带火星的木条靠近气泡 ,可听到爆鸣声。稍后再重复一次,直到声音较小。该过程不仅证明了反应产生了氢气 ,且说明氢气较纯 ,并可为后续操作做准备。
3. 反转导气管 ,继续加热 ,并用洗耳球吹气泡 ,可以观察到气泡飞起来 , 可以重复多次。气泡可以飞升 ,展示了氢气的密度小于空气的性质 ,增加了趣味性。
4. 加热停止后 ,试管尾部为白色和淡蓝色固体 (没有变黑 ,说明硫酸铜没有分解 ),中部为黑色固体。
1,试剂常见 ,操作方便 ,利于学生开展实验探究 ,更好地展示实验现象。 2. 氢气的验纯简单 ,安全性高。
3. 装置的创新性强。①调整加热方式。使用两个酒精灯分别加热 ,其中一个加防风灯罩 (也可用石棉网改造 ),可以防止热量散失 ,满足较高温度(600℃左右)的要求。②改变水蒸气的产生方式。利用五水硫酸铜晶 体受热分解产生水蒸气 ,可以有效控制水蒸气产生 ,并方便从颜色变化观察是否还有结晶水存在 ,适时、适度地控制水蒸气的产生。③改变加 热的顺序。先加热铁粉 ,再加热五水硫酸铜晶体 ,减少无效水蒸气 ,提高水蒸气的利用率 ,可以得到较多的氢气。
创新设计后的优点
案例 37 铝热反应实验的创新设计
实验名称
实验目的
铝热反应实验的创新设计
,培养学生创
利用生活中常见物品进行铝热反应实验的创新设计 新能力, 增强热爱生活 ,善于观察生活的情感。
2Al + Fe 2O3
高温
实验原理
2Fe + Al 2 O 3
实验仪器及药品
六角螺帽 (内直径 2cm 左右)、铁板一块 (5cmx5cm)、药匙、坩埚钳、小铁锤、磁铁、打火机。氧化铁粉末、铝粉、氯酸钾 (研细)、檀香线香一根(可用佛香替代 )。
实验装置
实验步骤 及现象
1.把六角螺帽放在一块方形铁板上 (如图中 a 所示)。如附图中 b 所示, 将氧化铁粉末和铝粉按质量比 3:1 混合均匀后装入六角螺帽的孔内 ;再在铝热剂上方覆盖少量氯酸钾粉末 ,用药匙将氯酸钾与铝热剂略微混 合;在最上面插入一小段檀香线香。 2 用打火机点燃檀香线香 ,用点燃的线香去引发反应。螺帽孔内先是突然冒出白烟 ,然后喷出红色火焰反应剧烈。
3 冷却至室温 ,用坩埚钳取走六角螺帽并观察铁板 ,发现熔球与铁板焊接在一起 ;再用小铁锤敲下熔球 ,用磁铁吸引 ,熔球被磁铁吸引 ,证明有铁生成。
创新 设计 后的 优点
1. 原料易得 ,源于生活。 利用生活中的物品进行实验 ,使学生学以智用 ,
体会化学在生产生活中的应用。
2. 培养学生热爱生活 ,善于观察生活 ,培养创新能力。 3. 操作简便 ,现象明显。
案例 38 以琼脂为载体制取纳米 Al 2O3 的实验设计实验名称
以琼脂为载体制取纳米 Al2O3 的实验设计
纳米材料作为高科技产品在诸多领域有着广泛的应用 ,但它和百姓 生活始终存在着距离 ,可谓“只闻其名 ,不见其形”。资料表明 ,在制取纳米颗粒的过程中存在的最大问题就是硬团聚 ,即颗粒聚集 ,导致超过纳
实验目的
米尺寸。如何解决这一问题就成为实验能否成功的关键。我们选取琼 脂作为实验载体 ,借助琼脂的高分子网络结构阻碍和降低了 Al2O3 的接触机会 ,从而大大减少了团聚现象的产生 ,在中学实验室里获得颗粒尺 寸小、分散均匀的纳米 Al2O3 粉体。
AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl
实验原理
2Al(OH)加热
3 2 O +3H O
3 2 l
A
实验仪器
烧杯、酒精灯、铁架台、石棉网、蒸发皿、玻璃棒、量筒、激光及药品
笔、小刀。 1.0mol·L1AlCl3溶液、 1.0mol,L-氨水、蒸馏水。
实验装置
1. 用量筒量取约 10mL1.0mol/LAlCl3 溶液置于蒸发皿中 ,加入 3g 琼脂,
加热搅拌 ,待琼脂完全熔化 ,冷却形成凝胶。
实验2. 将凝胶取出 ,切成细小碎块 ,加入到盛有约 100mL1.0mol/L 氨水中
步骤 浸泡,让 OH-充分扩散 ,进入凝胶和 Al3+
发生反应。
及现象
3. 重新将所得的反应混合物转移至蒸发皿中 ,蒸干、烧结得到 Al2O3 粉体。
4. 将制得的 Al2O3 粉体放入盛有蒸馏水的烧杯中 ,搅拌后用激光笔照射 , 出现了丁达尔现象 ,证明所得的产品是纳米级。
1. 烧结是一个传统的工艺过程 ,就是把粉末状物料转变为致密体的一种
操作。在本实验中焙烧时 ,氨水可挥发 ,氯化铵可分解 ,Al(OH)3 分解创新 得到
Al2O3 粉体。
设计 2.焙烧时要严格控制温度 ,若温度太高 ,则会引发颗粒快速聚集而长大 , 说明
很难得到 Al2O3 粉体。
3.本实验仅仅是为了引发学生的探究兴趣 ,因此在条件控制和实验操作等方面可能较为粗疏。
案例 39 利用镀银管催化氧化乙醇的实验改进实验名称
利用镀银管催化氧化乙醇的实验改进
实验目的 利用银镜反应的镀银管来做乙醇的催化氧化实验。
2CHAg
实验原理 3CH2OH+O2
2CH CHO +2H2O
△
△
CH CHO +2Cu(OH2+)NaOH Cu2O↓+CH3 COONa+3H2O
实验仪器铁架台(带铁圈 ),酒精灯 ,试管若干 ,小烧杯,胶头滴管 ,导管,橡及药品
胶塞,止水夹,镊子,气唧,火柴,粉笔,试管夹。无水乙醇 ,2%硝酸银溶液 ,2%稀氨水,10%葡萄糖溶液 ,2%硫酸铜溶液 ,5%氢氧化钠溶液。
实验装置
1.镀银管的准备 :向一试管中加入 5ml 银氨溶液 ,并加入 2ml10%葡萄糖 溶液,水浴加热。镀银后 ,倒去试管内溶液 ,用蒸馏水洗净 ,晾干备用。2.按附图组装实验装置 ,并检查气密性。
3. 用镊子夹取两三小段浸润无水乙醇的粉笔送至镀银管底部 ,小试管
中加入新制氢氧化铜溶液。
实验4. 打开止水夹 ,在镀银层下方加热 ,用气唧向装置中鼓入空气。 小试步骤 管内的长导管口有气泡产生 ,并有刺激性气味产生 ,及现象
试管口有少量液体。
5. 用气唧鼓气 3~4min 后,关闭止水夹 ,取出长导管 ,熄灭酒精灯。用试管夹夹持小试管在酒精灯上加热煮沸 ,有砖红色沉淀产生。
6、实验说明 :①酒精灯在给镀银层加热时 ,传导的热量使乙醇气化 ,蒸 气往上走,由于试管口略向下 ,保证了乙醇蒸气与镀层的银充分接触 ,只要通入空气 ,反应就能持续进行。
②.用气唧鼓入空气 ,气流将乙醛带入盛有新制氢氧化铜溶液的小试
管中。
1. 实验通过新制氢氧化铜验证了产物乙醛 ,使实验更具说服力。整个
实验用时 5~7min,现象明显 ,适用于课堂演示实验。
创新2. 装置简单 ,可重复使用 ,只需用胶头滴管向试管底的粉笔滴几滴无设计水乙醇和更换小试管即可。
后的3. 补充用银作催化剂的乙醇催化氧化实验 ,增加了学生对银做催化优点
剂催化氧化乙醇的感性认识 ,使学生切身体会到 ,对于一个反应可以有多种不同的催化剂 ,激发了学生学习化学的兴趣。
4. 乙醛的银镜反应是课堂教学中必不可少的演示实验之一 ,实验完毕后对于试管中镀层银的处理若是直接倒入下水道了事 ,不仅造成了浪费 , 又污染了环境。通过镀银试管的再利用 ,不仅起到了物尽其用的作用 , 也培养了学生的环保意识和创新意识。
案例 40 钠和氯气反应的演示实验改
进实验名称 钠和氯气反应的演示实验改进
实验目的 用注射器巧妙设计钠与氯气反应的演示实验 ,不需要明火加热 ,利用钠和水反应放出的热量就可引发钠和氯气的反应。
2KMn04 +16HCl(浓)=2KCl +2MnC2l+5Cl2↑ +8H2O 实验原理
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑(放热)
2Na+C2l-= 2NaCl
实验仪器分液漏斗、洗气瓶、铁架台、圆底烧瓶、酒精灯、注射器、止水 及药品
夹橡胶塞 ;钠、高锰酸钾、浓盐酸、氯化钠 (以上试剂为分析纯 )、蒸馏水。
实验装置
图 1 图 2
1. 拔掉注射器的活塞 ,用镊子取少量的钠置于注射器内 ,装上并推上
活塞。 2. 按图 1 所示装置 ,用高锰酸钾和浓盐酸在常温下反应制备氯气 ,用干 燥的集气瓶收集氯气 ,5min 后在集气瓶的两端用止水夹夹住橡胶管 ,
氯气收集于集气瓶中。多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收。 3. 用注射器的针头插入橡胶管内 ,移动活塞 ,小心抽取约 19ml 氯
气于注射器内 ,再用止水夹夹住橡胶管 ,防止氯气泄漏。 实验4. 将注射器的针头置于饱和食盐水中 ,迅速移动活塞 ,抽取约 1mL 步骤 左右的溶液至注射器内。倒置注射器 ,针尖朝上 ,观察现象 (见图 2)。 及现象
5、实验说明 :
①选择饱和食盐水的主要原因是氯气在其中溶解度小。在注射器内 , 钠与饱和食盐水反应 ,火焰呈黄色 ,放出热量 ,使得钠熔化。熔化的钠 又会迅速和注射器中的氯气发生反应 ,黄绿色气体变浅 ,生成白烟 ,朝上 的针尖处不断有白烟冒出。
②用内壁沾有紫色石蕊溶液的烧杯倒置于针尖处 ,吸收白烟后 ,轻轻晃动,并未出现红色。说明白烟中不含有氯化氢 ,白烟的主要成分为氯化
钠。(文献报道氢气和氯气在 100℃时反应很慢 ,达到 200℃才能较快反应。)
创新设计1. 用注射器重新设计钠与氯气反应的演示实验 ,不需要明火加热 ,利
后的用钠和水反应放出的热量即可引发钠和氯气的反应。
优点
2. 改进后的实验现象明显、操作简单 ,利于学生观察 ,更适合学生开
展分组实验。
案例 41 SO 2 性质检验的绿色化实验设计
实验名称 实验目的
SO2 性质检验的绿色化实验设计
从环保、安全、易操作的角度出发 ,笔者设计了套二氧化硫性质实
验的绿色微型化实验装置 ,使实验在密闭体系中进行 ,多余的 SO2 处理方便可靠。
Na2SO2SO3+H2SO4（浓） ==Na4+H2O+SO2↑ SO2+H2O==H2SO3 SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O
5SO 2+2KMnO 4 +2H2 O═K2SO 4+2MnSO 4+2H 2SO 4 Na 2S+SO 2==S ↓+Na2SO3
50mL 的注射器 (3 个）、三通阀、硬质试、单孔橡胶塞 (2 个）、小烧杯、脱脂棉若干、铁架台 (2 个）、酒精灯、火柴、导管、肚容式导管、
70%浓硫酸 ,无水亚硫酸钠固体 , 品红溶液 ,KMnO4 溶液 ,紫色石蕊试液,Na2S溶液,NaOH溶液,酚酞试液。
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
1. 按如图所示连接好装置，并检验装置气密性。
2、装入药品：在硬质试管中依次装入蘸有品红溶液 ,高锰酸钾溶液 ,紫色石蕊试液 ,硫化钠溶液和滴有酚酞的氢氧化钠溶液的脱脂棉。 2. 旋转三通阀 ,使两只注射器与硬质试管实现三通 ,推动注射器 1,将 70% 浓硫酸推入注射器 2 与无水亚硫酸钠固体反应 ,产生气体后旋转三通阀使注射器 2 与硬质试管相通。 3. 二氧化硫气体在硬质试管中依次反应 ,观察到品红溶液褪色 ,高锰酸钾溶液褪色 ,石蕊试液变红 ,硫化钠溶液中有淡黄色硫单质生成 ,滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色 ,最后多余的气体被氢氧化钠溶液吸收。 4. 用酒精灯对褪色之后的品红加热 ,又恢复红色 ,对比石蕊试液只是变红而未褪色 ,得出二氧化硫不能漂白酸碱指示剂。 5. 用酒精灯对褪色后的其他脱脂棉加热 ,没有恢复红色 ,说明它们的褪色原理不同。 6. 实验结束后 ,取下注射器 1,连接上注射器 3,转动三通阀 ,使注射器 3 与硬质试管相通 ,推动注射器 3,将体系中残留的气体排出 ,被氢氧化钠溶液吸收。
创新
1、改进后的装置简单、便携、容易操控、实验现象明显。 设计
2、药品用量少、实验时间短。 后的
3、环保无污染、体现了实验的简约与绿色化的思想。 优点
案例 42 蔗糖溶液水解实验的改进
实验名称
蔗糖溶液水解实验的改进
人教版普通高中课程标准实验教科书必修 2 蔗糖的水解反应 (实验实验目的
3-6)不能很好地证明蔗糖发生了水解反应 ,生成具有还原性的葡萄糖 , 因为此时学生不知道蔗糖没有还原性，因此 ,实验可进行改进。
实验原理
C稀硫酸
12H22O11+H2O
C6H12O6+C6H12O6
实验仪器及药品
3 支试管、酒精灯、铁架台（铁圈、铁夹）、石棉网、 PH计、20% 的蔗糖溶液、新制备的 Cu(OH)2 溶液、稀硫酸、 NaOH溶液。
实验装置
1. 取 3 支试管,分别标记为①②③ ,各加入 1mL20%的蔗糖溶液。
2. 向试管①中直接加入新制备的 Cu(OH)2 溶液,加热 3~5min,溶液变黑 ,
这是 Cu(OH)2 分解为 CuO所致;说明蔗糖没有醛基 ,无还原性。
3. 试管②水浴加热 5min 后,再加入新制备的 Cu(OH)2
溶液,加热 3~5min, 实验没有明显变化 ;说明蔗糖在没有催化剂的条件下很难发生水解反应。 步骤 4. 向试管③中加入 3~5 滴稀硫酸 ,水浴加热 5min 后把溶液分为两份 :及现象
一份直接加入少量新制备的 Cu(OH)2 溶液,加热 3~5min,只看到悬浊液变为蓝色溶液 ,这是稀硫酸与 Cu(OH)2溶液发生中和反应所致 ;另一份先加NaOH 溶液调溶液 pH 至碱性,再加入少量新制备的 Cu(OH)2 溶液,加热3~5min,产生了砖红色的沉淀。 说明蔗糖在稀硫酸催化下可发生水解反应,且水解产物葡萄糖须在碱性环境下方可与新制备的 Cu(OH)2 溶液共热产生砖红色沉淀。
创新 通过改进后的对比实验 ,层层推进 ,环环相扣 ,不但培养了学生思维设计 的严密性 ,而且有助于学生深刻理解蔗糖属于非还原性糖 ,水解产物的后的 鉴定要在碱性环境下进行 ;同时,也让学生体会到有机相反应大都需要
优点
催化剂这一事实。 案例 43 氢氧化亚铁制备实验的创新设计
实验名称
氢氧化亚铁制备实验的创新设计
经查阅资料 ,FeSO(NH4)SO6H2O 在空气中较稳定 ,但是4·4·该试剂在
中学实验中并不常见。因此 ,模拟该溶液环境下的溶液中 Fe2+也较为稳
实验目的
定,可以使 Fe(OH)2 在较长时间内保持白色。所以设计一种更为简便、可操作性强的实验方法 ,引导学生的深入思考和深度探究。
2-2-2SO+O==2SO(据此除去溶液中的溶解氧 242+3
H O==Fe(OH)↓+2NH + Fe+2NH · ,提供还原性环境 )
实验原理
3 2
2 4
实验仪器及药品
以 NH3·H2O 代替 NaOH既可以产生 Fe(OH)白色沉淀 ,又可2 以生 +
成 NH4。
溶液、稀硫酸、还原铁粉、 5%Na2SO氨水、蒸馏3%FeSO4 3 溶液、2%
水、胶头滴管、试管、大烧杯、小烧杯、托盘天平、药匙、滤纸、 玻璃棒。
实验装置
实验步骤 及现象
7H2O,加入少量1. 配制 3%的 FeSO4· 4 溶液。称取 2.5 g FeSO
稀硫酸和还原铁粉 ,再加入 47.5ml 蒸馏水 ,混合配制成
3%的 FeSO4 溶液备用。2.溶液的混合。取 1 支洁净的试管 ,向其中依次加入 2%的氨水和 5%的Na2SO3 溶液各 1-2ml,再用较长的胶头滴管吸取 3%的 FeSO4 溶液后小心地插入混合溶液的底部 ,缓缓挤出 FeSO4 溶液。(注意:不宜挤的过猛 ,也不要振荡试管防止带入空气 ,以免影响实验效果。)可以观察到一团白色絮状沉淀生成 ,由于在上方 Na2SO3 溶液的还原性环境的液封下 ,生成的白色沉淀 Fe(OH2) 可以在较长时间内保持白色。若要使其变为灰绿色 , 只需用胶头滴管鼓入空气或用力振荡试管 ,即可观察到沉淀迅速变灰 绿色,最终变红褐色
1. 本实验设计避开了驱除溶液中的溶解氧、液封等较为复杂的操作
,
创新 设计 后的 优点
使操作更为简便。
2.只需常规仪器和操作方法即可解决本实验操作的难点 ,成功率高 ,重 现性好。既适合教师在课堂上演示实验 ,也可用于学生的分组探究 3.试剂的用量较少 ,但现象非常明显。
4.该实验方案既可以观察到 Fe(OH)2 的本来颜色 ,又可以观察到颜色变化的过程 ,有利于于直观地展示 Fe(OH)2 生成及转化的过程 ,促进学生
对 Fe(OH)2 制备及其性质的自主建构和整合。
案例 44 氯化铵分解实验的改进
实验名称
氯化铵分解实验的改进
鲁科版高中化学《必修 1)课本 78 面【观察·思考】栏日中【实验 1】存在以下两个不足之处 :
(1) 导致试管口处出现 NH4Cl 晶体有两种方式 :①试管底端 NH4Cl 晶体受热升华 ,在试管口处受冷 ,凝结而成。②试管底端 NH4Cl 晶体受热分
实验目的
解,产生 NH3 和 HCl,两种气体在低温情况下 ,反应生成 NH4Cl 附在试管壁上。【实验 1】无法解释试管口处 NH4Cl 晶体如何产生。
(2) 防止学生产生以上困惑 ,有的教师讲解该知识点时 ,特意给学生“NH4C1 受热不发生升华” 的已知信息 ,引导学生分析 NH4C1 的不稳定性。即使如此 ,【实验 1】也无法让学生清晰地判断出 NH4C1 的分解产物。因此 ,呈现给学生 NH4C1 分解的方程式也很牵强。
实验原理
NH4C1
加热
NH3↑+HC↑l
NH3+HCl NH4C1
实验仪器
铁架台、酒精灯、玻璃管、 Y 形管、止水夹 2 个、橡胶管、 U 及药品
形管、导管、石棉绒、 NH4Cl 晶体、 NaOH固体、 P2O5、pH 试纸。
实验装置
1. 将 NH4Cl 晶体放入 U 形管底部 ,在 U 形管的一侧放入含 NaOH 固
体的石棉绒 ,另一侧放入含 P2O5 的石棉绒 ,塞紧后 ,固定在铁架台上。在 U 形管的两端出口处分别连有由玻璃管和橡胶管
组成的导气管 ,并在两条导气管的玻璃管中放上湿润的
pH 试纸,在橡胶管处夹上止水夹。最后,两条导气管末端连在一个 Y实验形管的两端。因为 NH3 和 HCl都特别易溶于水、有刺激性的气体 步骤 ,为保证实验的安全 ,在 Y 形管出气口处 ,连接防倒吸的尾气处理装及现象
置 ,如上图所示。
2. 实验开始 ,打开止水夹 K1,关闭 K2,先对 U 形管底端进行预热 ,然后,固定酒精灯的位置 ,对 U 形管底部进行加热 ,发现湿润的 PH 试纸 A 变红, 证明产生了 HCl气体。
3. 紧接着 ,用止水夹 K1 夹住导气管 ,并打开止水夹 K2,发现湿润的 pH 试纸 B 变蓝,证明产生了 NH3。
创新4. 最后,同时打开止水夹 K1、K2,一段时间后 ,在 Y形管中央的三又口处 , 有白色晶体产生 ,证明白色晶体是 NH4设计C1，由 NH3 和 HCl 反应产生。通
后的过改进 ,学生不但可以切身感受到 NH4Cl 受热不稳定 ,而且还优点
能
够清晰地认识到 ,NH4Cl 受热分解生成的产物一定是 NH3 和 HCl,NH3 和 HCl气体温度降低后 ,又反应生成 NH4Cl 晶体,从而解决了原实验中遇到的困惑。
案例 45 NO 、NO2 制备与性质实验创新设计
实验名称 实验目的
NO、NO2 制备与性质实验创新设计
利用医用注射器设计了微型化、 防污染的 NO、NO2 的制备与性质
的实验。
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O 2NO +02=2NO2
3NO2+H2 O=2HNO3+ NO
实验原理
实验仪器及药品
5mL 注射器、胶塞、铜片、稀硝酸、氢氧化钠溶液
实验装置
实验步骤 及现象
1. 按上图组装好实验装置：先将一小片铜片放入 5mL 注射器内 ,排净注射器内的空气 ,然后吸入 2mL 稀硝酸,迅速将注射器针头插在胶塞上 , 铜片表面产生大量气泡 ,注射器活塞被后推 ,有无色气体生成 ,溶液由无色变为蓝色。
的性质实验 2. NO、NO2
(1) 反应完毕后 (铜片完全消失 ),将注射器针头向上 ,让气体处于针筒上部,将针头从胶塞上拔出 ,拉动活塞吸入空气 ,可以观察到注射器内无色气体迅速变成红棕色。
(2) 将注射器针头插在胶塞上 ,将注射器针头向下 ,让反应后的溶液处于针筒下部 ,将针头从胶塞上拔出 ,将溶液全部压入氢氧化钠溶液中 ,再向盛有红棕色气体 (NO2)的注射器中吸入蒸馏水 ,将注射器针头插在橡胶 塞|, 振荡注射器 ,会看到注射器中的气体体积减小 ,活塞前推 (大约至原气体体积的 2/3 处),气体由红棕色逐渐变为无色。
创新 设计 后的 优点
1.实验采用微型化设计 ,利用废旧注射器实现了废物利用 ;节约药品 ,现 象明显 ,使于观察和操作 ,适合学生分组实验。
2.实验在封闭体系中进行 ,减少了环境污染 ,有利于培养学 4 的环保意 识。
案例 46 氯气的制备与性质一体化微型实验改进实验名称 实验目的
氯气的制备与性质一体化微型实验改进
将氯气的制备与性质实验结合起来，实现一体化和绿色化。
实验原理
2KMnO4 +16HCl(浓)=2KCl +2MnC2l +5C2l ↑+8H2O
实验仪器
及药品
U 形管、内套小试管、注射器、橡胶管、 V 形侧泡反应管、直角形通气管、小烧杯、蘸了淀粉碘化钾溶液的棉花团、 ;KMnO4 固体、浓盐酸、紫色石蕊试剂、 NaOH溶液、 KI 溶液。
实验装置
实验步骤 及现象
创新设计后的优点
1. 仪器组装：
按图所示组装实验仪器 ,U 形管中装有浓盐酸，内套小试管里装有高锰酸钾固体 ,在 V 形侧泡反应管左侧凹槽中加入紫色石蕊试剂 ,且在中间加一团蘸了淀粉碘化钾溶液的棉花 ,小烧杯中加入 NaOH溶液以吸收尾气。 2. 制备实验：
缓缓按压注射器 ,使 U形管中的浓盐酸与 KM04 固体反应 ,这时可看 到有黄绿色气体 (氯气)产生。3.性质实验：
随着反应的进行 ,V 形侧泡反应管左侧的凹槽处的紫色石蕊试剂先 变红后褪色 ,说明氯气溶于水生成的 HCl 和 HClO具有酸性 ,故石蕊试剂变红,而 HClO具有漂白性 ,故试剂褪色。蘸了淀粉碘化钾溶液的棉花团由无色变成蓝紫色 ,说明有碘生成 ,即 Cl2 置换出 KI 中的 I2。 4.尾气吸收：
最后多余的氯气被 NaOH 溶液吸收 ,避免氯气污染空气。
,实现一体化 ,避免学生操作过
程手忙脚乱 ,降低了实验的危险系数 ,便于学生操作实验。 2. 根据绿色化学的发展理念 ,采用了微型实验仪器 ,节约环保。
1. 将氯气的制备与性质实验结合起来
案例 47 铜与稀硝酸实验的改进
实验名称
铜与稀硝酸实验的改进
铜可以和稀硝酸反应放出无色 NO 气体,但 NO 很容易被空气中的实验目的
O2 氧化为 NO2,我们无法直接观察到无色的 NO,所以在实际教学中对于生成 NO 会给学生造成牵强附会的感觉。为了让学生真正感知到 NO 的产生及 NO 很容易被氧化为 NO2,我们对实验进行了改进。
实验原理
3Cu+8HNO3( 稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 2NO+O2==2NO2
实验仪器
及药品
长颈漏斗、球形分液漏斗、烧杯、铁架台、铜丝、稀硝酸。
实验装置
1. 按图 1 组装实验装置 ,检查装置气密性 ,将配制好的稀硝酸充满球
形分液漏斗。
实验2. 将缠有铜丝的长颈漏斗通过橡胶塞插入球形分液漏斗中 ,由于铜与步骤 稀硝酸反应放出 NO,分液漏斗内压强增大 ,使得硝酸进入长颈漏斗及现象
中 ,此时可观察到无色 NO 气体。
3. 将分液漏斗活塞打开 ,稀硝酸流出 ,空气由长颈漏斗进入分液漏斗与NO 接触,可观察到无色气体变成红棕色。
4. 实验完毕 ,向长颈漏斗中注入氢氧化钠溶液吸收 NO 和 NO2。
创新 NO
设计 1. 可以观察到无色 NO 气体,证明了铜与稀硝酸反应生成的气体是 2. 证明无色 NO 气体很容易被氧化变成红棕色 NO2。
后的 3.将两种污染性气休封闭在分液漏斗中既便于观察又避免对环境污染
,
优点
也有利于用氢氧化钠溶液吸收 NO 和 NO2。
案例 48 钠与水反应的微型改进
实验名称
钠与水反应的微型改进
教材中的实验反应太剧烈 ,安全系数低且实验设计中未涉及产生 气体的检验。采用微型实验仪器进行实验改进 ,装置简单安全 ,适合做演示实验,也适合学生自己动于实验 ,符合新课标的要求 ,可以逐步培养学生的实验操作能力 ,增加课堂的乐趣。
实验目的
实验原理
2Na +2H20=2 NaOH +H2↑
铁架台、小烧杯、针筒、橡胶塞、具支试管、镊子、钠、酚酞试
液、水等。
实验仪器及药品
实验装置
实验步骤 及现象
1. 在小烧杯中加水至中部 ,滴加 1 滴酚酞试液 ,用针筒抽取备用。 2. 将具支试管横放 ,用镊子将米粒大的钠投入具支试管的侧泡中。 3. 用肥皂液抹在具支试管的支管口处 (抹肥皂液时 ,应在管口稍停留
一会,有利于形成肥皂泡 )。
4. 将针头穿透橡胶塞 ,塞住具支试管的管口 ,推动针筒 ,溶液进入试管 ,与钠反应。
5. 当支管口形成肥皂泡时 ,将点燃的火柴移近肥皂泡 ,能听见氢气清晰的爆鸣声。
创新 设计 后的 优点
1.装置简单安全 ,适合做演示实验 ,也适合学生自己动手实验 ,增加课堂 乐趣。
2.生成的氢气容易检验 ,检验时点燃气泡即可 ,可以听到“噗”的一声 , 给学生留下深刻的印象。
案例 49 钠与水反应 的实验改进
实验名称
钠与水反应 的实验改进
利用医用塑料注射器对钠和水的实验装置进行改进
, 弥补传统
实验的不足 , 且实验安全、操作简单、现象明显、反应易控制、产物易
实验目的
检
验, 呈现出钠投入到煤油和水的混合物中的现象 , 使学生对钠和水反应的认识更为深刻。
实验原理
钠与水反应 :2Na+2HH 2O===2NaOH+2↑
50mL注射器 2 个、输液管 2 段、单孔橡胶塞 1 只、表面皿 1 个、钠粒、酚酞、水、煤油、肥皂液。
实验仪器及药品
实验装置
1. 在注射器 1 中吸入 40mL含有酚酞的水 , 用输液管将 2 个注射器连接起来。
2. 向注射器 2 中注入约 20ml 煤油, 取 1 粒钠投入煤油中 , 沉入底部 , 塞上插有输液管的单孔橡皮塞 液的表 面皿中。
实验步
骤 及现象
3. 慢慢推动注射器 1 的活塞, 水通过输液管进入注射器 2 中, 钠粒在煤油与水的交界处与水立即反应。注射器 2 中的溶液分层 , 下层溶液为红色, 上层为无色。 钠粒在煤油中上下浮动 , 没有熔成光亮的小球 , 触摸注射器 2 的外壁, 有放热的感觉。
4. 一段时间后 , 用燃着的火柴戳肥皂泡 , 听到 噗”的声音 , 证明 H2 的生成。
5. 实验完成后 , 轻轻反拉注射器 1 的活塞, 将水抽回 , 剩余的钠依旧沉在煤油下方 , 多余的钠粒可取出放回原瓶。
,
最后将输液管导人装有肥皂
1. 改进后的装置简单易操作 , 而且注射器的使用更能激发学生的
兴创新 设计 后的 还优点
趣, 开阔学生的视野 , 鼓励学生大胆创新。 2. 整套装置是全塑料材质 , 安全放心。
3. 将煤油与水混合与钠反应 , 不仅减缓了化学反应速率 , 现象明显 , 可以解决练习与实践过程中遇到的问题。
4. 可以控制反应的发生和停止 , 而且氢气的检验安全方便 , 现象明显。
案例 50 氯化氢制备与性质实验一体化改 ( 一）
实验名称
氯化氢制备与性质实验一体化
设计一种制备氯化氢和其性质实验的一体化和绿色化实验。
NaC1+H2SO4( 浓 )= NaHSO4+HCl↑ ( 常温或微热 ) 2NaCl+H2SO4( 浓)=Na2SO4+2HCl↑ ( 在 500-600 ℃ ) 铁架台、石棉网、脚架、圆底烧瓶、三
11 烧瓶、分液漏斗、酒精灯、Ⅴ
实验目的
实验原理
实验仪器及药品
形管、橡胶管、橡胶塞、玻璃导管、烧杯、小漏斗、表面皿、胶头滴管、止水夹。 氯化钠固体、 98%浓硫酸、紫色石蕊试剂、燕馏水、硝酸银、棉花团、氢氧化钠 溶液。
实验装置
1. 按图组装实验装置，制备氯化氢气体：
反应开始前 , 止水夹 三口烧瓶瓶身
a、 b、c 均处于关闭状念。
, 用热毛巾捂住, 说明装置的气15 g NaCl 固
c, 点燃酒
首先检查装置的气密性 , 打开止水夹 b, 三口烧瓶处于密闭状态
, 若在 A 处长导管下有均匀的气泡冒出
密性良好。向三口烧瓶中加入 精灯
加热 , 慢慢旋开分液漏斗的玻璃塞 , 缓缓加入浓硫酸。 2. 盐酸的通性 (C1
-
+
体 , 在分液漏斗中加入 15mL浓硫酸。 关闭止水夹 b, 打开止水夹
) 和酸的通性 (H )
, 蘸有紫色石
实验 步骤及现象
随着反应的进行 , 可观察到 V形管中 AgNO3 溶液处产生白色沉淀 产生了
蕊试液的棉花团变红。 因为反应产生的 HCl 气体与 V形管中的 AgNO3 溶液发生反应
AgCl 白色沉淀。 湿润的 HCl 气体能够使紫色的石蕊试液变红 , 因此
HCl 呈酸性。 3. 喷泉实验
关闭止水夹 c, 先打开止水夹 b, 经过一段时间 , 再打开止水夹 a, 同时挤压装蒸馏水的胶头滴管 溶于水
, 烧瓶内产生喷泉现象。因为烧瓶中的 HCl 气体极易
, 于是烧杯中的蒸馏水进入烧瓶
, 使得烧瓶内的气压比大气压小
, 使得喷泉现象能够持续进行一段时间。
创新 实设计 后的 证优点
1. 不必重新组装装置进行喷泉实验 , 实现了氯化氢制备与性质实验的一体化 , 验只需一个人就可以完成 , 有利于教师在课堂上演示实验 , 保证实验有序进行。2. 整个过程无需更换导管或橡胶管 , 避免了氯化氢气体泄露造成环境污染 了学生的健康。
, 保
案例 51 氯化氢制备与性质实验一体化 ( 二）
实验名称
氯化氢制备与性质实验一体化
设计一种制备氯化氢和其性质实验的一体化和绿色化实验。 NaC1+H2SO4( 浓)= NaHSO4+HCl↑( 常温或微热 ) 2NaCl+H2SO4 ( 浓)=Na2SO4+2HCl↑ ( 在 500-600 ℃)
酒精灯、分液漏斗、集气瓶、导管、小漏斗、烧杯、橡胶塞、铁 架台、胶头滴管、铁圈、台秤、量筒、石棉网、 pH试纸、带支管的圆底烧瓶。氯化钠、 98%浓硫酸、紫色石蕊试液、然馏水、硝酸银溶液。
实验目的
实验原理
实验仪器及药品
实验装置
图 1
图 2
15mL98%的, 慢慢滴
1. 称取氯化钠 15g, 放入烧瓶中 , 用量筒量取 止水夹夹住②橡胶管 加浓硫酸 张
实验步
骤 及现象
浓硫酸 , 将浓硫酸倒入分液漏斗中。 按图 1 组装仪器 , 完成后, 用
, 点燃酒精灯加热
, 收集纯净的氯化氢气体
, 在①的橡胶管口处放一
pH 试纸来验满 , 然后用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近①橡胶
管口观察现象。
2. 打开②止水夹 , ①橡胶管用一个止水夹夹住 , 并在橡胶管口处接上图 2 装置, 待烧杯中的溶液变红后 , 关闭分液漏斗的活寒并移除酒精灯 , 打开①中的的蒸馏水止水夹 , 关闭②中的止水夹 , 然后观察图 2 烧杯中的现象。
3. 将图 1 右侧的烧杯移走 , 换成另一只滴有紫色石蕊试液的蒸馏水的 烧杯。挤压装有水的滴定管的胶头 , 观察喷泉实验的现象。
1. 可以实现氯化氢的制备与性质一体化实验 , 步骤简单 , 有利于学生的
创新 设计 后的 优点
动手操作。
2. 中间的集气瓶起到缓冲的作用 , 使整个实验得到的是比较纯净的氯 化氢气体。
3. 实验的现象比较明显 , 有利于教师在课堂上演示 , 保证实验有序地进行。
案例 52 氯化氢制备与性质实验改进
实验名称 实验目的
氯化氢制备与性质实验改进
传统的实验中氯化氢制取和性质检验是分开的，转移氯化氢的过程中一定程 度上造成了气体的消耗 , 会影响后面喷泉实验的发生 , 对氯化氢的制备和性质检验进行一体化的实验改进 , 可以培养学生实验一体化的思想。
实验原理
实验仪器及药品
NaC1+H2SO4( 浓)= NaHSO4+HCl↑( 常温或微热 ) 2NaCl+H2SO4( 浓)=Na2SO4+2HCl↑( 在 500-600 ℃ ) 酒精灯、分液漏斗、具支烧瓶、圆底烧瓶、集气瓶、烧杯、
V 形侧泡管、多
用滴管 ; 氯化钠固体、 98%浓硫酸、紫色石蕊试剂、蒸馏水、硝酸银溶液、氨水。
实验装置
1. 组装实验仪器并检查气密性。
2. 在具支烧瓶中加入 NaCl 固体 , 分液漏斗中加入浓硫酸 , 第一个集气瓶中加入浓硫酸 , 连接一个直角管将装置分为两条实验路径 条路径做收集和检验氯化氢气体的性质实验。 装针筒
塞入一团滴有紫色石蕊试液的棉 花;V
, 第一条路径做喷泉实验 , 第二
在第二个集气瓶瓶塞处安
V形管处
, 并在针筒里中加入浓氨水 ; 在 V形侧泡管中的
形侧泡管的凹槽中加入硝酸银溶液 ,
最后通过导管连接一个倒扣的漏斗置于装有水的烧杯中。
3. 喷泉实验中 , 在倒置蒸馏烧瓶瓶塞处安装一个已在滴管头部装有氨水的多用滴
实验步
骤 及现象
管, 并将倒置的烧瓶置于装有水的烧杯上方 4. 实验现象
(1). 实验开始 , 点燃酒精灯并打开分液漏斗 , 进行氯化氢气体制备实验 , 切断止水夹 2, 打开止水夹 1, 当氯化氢气体收集满时 , 氯化氢通过 V形侧泡管 , 可以观察到蘸有紫色石蕊试剂的棉花团变为红色 , 凹槽中产生了白色沉淀 , 按压针筒 , 使氨水与氯化氧反应 , 看到集气瓶中有大量的白烟 , 多余的 HCl 用水吸收。
(2). 在进行喷泉实验时 , 切断止水夹 1, 打开止水 2, 氯化氢气体直接充入蒸馏烧
瓶 中, 当蒸馏烧瓶内收集满纯净的氯化氢时
, 多余的氯化氢通过导管进入烧杯中并溶
2, 打开止水
解使水溶液呈酸性 , 于是紫色石蕊试液逐渐变红。这时切断止水夹 气压恒定 , 挤压多用滴管
创新设计后的优点
中的水通过导管被挤压进蒸馏烧瓶 1. 实验一体化 , 操作方便快捷
, 并在水中加入紫色石蕊试液。
夹1, 让多余的氯化氢从收集装置排出并被吸收。 当切断止水夹 2 后, 由于蒸馏瓶中
, 由干氯化氢气体与氨水反应 , 于是烧杯, 形成漂亮的喷泉。
, 节省时间。
2. 实验在封闭的状态下进行 , 避免有刺激性气味的氯化氢气体泄漏造成空气污染。 3. 检验氯化氢气体在集气瓶中进行 , 它与浓氨水反应产生白烟 , 比起教材中用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近氯化氢气体 , 现象更加明显 , 便于教学。
4. 用氨水代替多用滴管中的水 , 使氯化氢气体更快溶于其中 , 更快形成喷泉实验。 5. 喷泉实验装置部分同样适用于其他易溶于某种试剂的气体。
案例 53 氯化氢的制备和性质一体化实验改进（四） 实验名称
氯化氢的制备和性质一体化实验改进
针对教材实验存在的不足：
(1) 由于氯化氢是无色的气体 , 所以集满一瓶氯氢
,
时气体已逸出很多 , 这样浪费了很多药品 , 在更换仪器检验性质时经常要拆导管 操作也比较繁琐。 (2) 氯化氢的性质检验实验比较多 , 需制取多瓶化氢 , 做多个实
实验目的
验, 不仅耗时久 , 还消耗很多药品。 了氯化氢
, 而且在转移时气体容易溢出
(3) 做喷泉实验时 , 要把
集气瓶里的氯化氢转移到圆底烧瓶中 , 转移的过程肉眼不能直观地看出圆底烧瓶已集满
, 不仅污染空气 , 而且危害到
实验者的健康。针对以上实验的 不足 , 我们对此做了改进。
2NaCl+H SO( 浓) 2 4
加热
实验原理
Na S0 +2HCl↑ 2 4
NH
3
+HCl=NHCl( 白烟) 4
实验仪器及药品
AgNO3 + HCl==AgCl ↓ +HNO3 分液漏斗、橡胶塞、橡胶管
( 若干 ) 、烧杯 ( 两只 ) 、小漏斗、带支管的圆
98%浓硫酸、紫色石
底烧 瓶( 两只 ) 胶头滴管、 导管 ( 若干 ) 、止水夹 ( 两个 ) 、20mL的量筒、 天平、 铁架台 ( 带铁夹 ) 、酒精灯、石棉网、氯化钠、 蕊试液、
pH 试纸、浓氨水、蒸馏水、硝酸银溶液。
实验装置
1. 根据图组装仪器 , 并检查装置的气密性。 2. 向带支管圆底烧瓶
1 和分液漏斗中分别加入 15g 的氯化钠固体和 15mL的浓硫
酸溶液 , 烧杯 1 加入蒸馏水 , 烧杯 2 加入滴有紫色石蕊试液的蒸馏水 , 把滴有浓氨水
实验
步骤 及现 象
的 pH 试纸粘在玻璃导管上 , 胶头滴管中吸入蒸馏水。
3. 打开止水夹 1 关闭止水夹 2, 点燃酒精灯并打开分液漏斗的活塞 慢滴落。
4. 当氯化氢进入带支管的圆底烧瓶时
, 遇到从 pH 试纸中挥发出来的氨气会产生大
, 使浓硫酸缓
量的白烟 , 而 pH 试纸变红时 , 则说明气体已集满。
5. 打开止水夹 2 关掉止水夹 1 并移走酒精灯 , 将胶头滴管的水挤进烧瓶 , 出现明显的喷泉 , 烧杯 2 中的液体呈红色。 6. 滴儿滴硝酸银溶液于烧杯
1( 吸收了多余的氯化氢气体 ) 中, 有白色沉淀生成。
, 不需要收集多瓶氯化氢气
1. 整个实验实现一体化 , 实现氯化氢气体即制即用。
创新 设计 后的 优点
2. 氯化氢气体的制备与性质检验均在一个实验中完成 体, 操作简便安全 , 耗时少 , 节省药品。 3. 在 pH 试纸上滴加浓氨水
, 又可在不拆仪器
, 即可检验氯化氢与氨
气的性质反应
装置的情况下根据 pH 试纸的颜色变化确认烧瓶中已装满了氯化氢气体 便又不会因为检验是否集满而使气体逸出污染环境，使实验安全很多。 4. 最后的防倒吸装置相当于尾气处理装置
-
此来检验 Cl 的性质。
, 操作简
, 使未反应的氯化氢溶于蒸馏水中 , 可用
案例 54 苯酚与溴反应实验的改进
实验名称
苯酚与溴反应实验的改进
人教版选修 5《有机化学基础》关于苯酚与 Br 2 反应的实验操作描述是“向盛有少量苯酚稀溶液的试管中逐滴加入饱和的溴水 , 边滴加边振荡, 观察并记录实验现象”。我们在教室演示这个实验时发现有一股
非常刺鼻的气体产生 , 课后教室最后一排的学生也反映了这情况 , 这显然是既不安全又不环保的。 进。
为了
解决这一问题， 我们受实验室制乙烯装置的启发 , 对该实验进行如下改
实验目的
实验原理
实验仪器及药品
铁架台、具支试管、分液漏斗、带橡皮塞的导管、苯酚溶液、饱和
3 溶液、 NaOH溴水、CCl4 、AgNO溶液。
实验装置
实验步
骤 及现象
1. 按上图组装实验装置 , 用微热法检查装置气密性。
3 2. 向 A、B、C、D 四只具支试管中分别加入适量的苯酚溶液、 CCl4、AgNO
溶液、NaOH溶液, 连接好装置 , 关闭分液漏斗下端活塞 , 裝入饱和溴水。 3. 拔出分液漏斗上端活塞 , 打开分液漏斗下端活塞 , 观察并记录实验现象。
4. 反应结束后 , 通过分液漏斗向试管 A中加入足量的 NaOH溶液。 1. 实验装置原理简单 , 易于操作。
2. 该实验避免了 Br2 蒸气和 HBr 在空气中飘散 , 符合环保要求。 3. 同时还验证了反应类型。
4. 实验结束时 , 通过分液漏斗向试管 A中加入足量的 NaOH溶液, 对反应
液中的溴也进行了处理。
创新 设计 后的 优点
案例 55 H 2 和 Cl 2 混合见光爆炸实验的创新设
计实验名称 计
H2 和 Cl 2 混合见光爆炸实验的创新设
化学教材中通常分别制备氢气和氯气 , 用时将氢气和氯气在反应容器中混合 , 然后再进行引爆 , 操作较复杂 , 而且每次制得的氢气和
实验目的 氯气混合比例也不尽相同
针对实验存在的缺陷设计该创新实验。
Zn + 2HCl==ZnCl 2 + H2 ↑
, 容易造成实验失败 , 同
, 会污染环境。我们
时未反应完的氯气和生成的氯化氢散发到空气中
实验原理
( 浓) ＝ 2KMnO4 +16HCl2MnC2l + 5Cl 2↑ + 2KCl + 8H 2O
H2 +C12
强光
2HCl
实验仪器及药品
铁架台、 Y 形管、胶头滴管、大气球、带铁丝的毛毛条、石棉网、坩埚钳、酒精灯、打火机、药匙、高锰酸钾、浓盐酸、锌粒、镁条、砂纸。
实验装置
1 ．分别将锌粒（ 3 粒）和高锰酸钾（约 0.85 克）放入 Y 形管的两侧 , 提前点燃酒精灯 , 先将 1 滴管的浓盐酸加入锌粒的一侧 , 再
实验步
骤 及现象
迅速吸取一滴管的浓盐酸滴入高锰酸钾的一侧 , 套上气球并
用带铁丝的毛毛条缠绕使气球固定在 Y形管口上方 , 防止混合爆炸时气球弹开。2．用坩埚钳将点燃的镁条靠近 Y 形管上端。镁条点燃发出耀眼的白光使氢气和氯气混合发生爆炸 “砰”声。
3. 课后将装置拿到通风橱进行尾气处理。
, 有响亮的
1. 整个实验装置从开始到完成都处于封闭状态 , 避免了有毒、具有刺激
创新 设计 后的
( 锌
性味的氯气和生成的氯化氢气体造成环境污染。
2. 实验装置操作简便 , 过程简单 , 用时少, 可提高教学的时效性。 3. 利用毛毛条、气球等低成本物品 , 原料易得。
4. 提高了课堂演示实验的安全性、 可操作性和成功率 , 选择最佳用量
优点
粒 3 粒和高锰酸钾约 0.85 克) 还可以达到一次实验多次实验现象的效果。
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