气体演示实验的好帮手

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  • 更新时间2015-09-14
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江苏省南通大学附属中学(226000)徐小健

由于容易准备、操作方便等原因,教师最喜欢做的演示实验就是试管实验,一旦涉及到空气之外的气体实验,由于课堂上要现场制备气体,需要准备比较多的试剂和仪器,教师或多或少都会觉得有些麻烦。塑料瓶因其广泛性,加之气密度高、透明性好、弹性好而成为气体演示实验中的新宠,这样可以事先将气体制备好,课堂上就可以直接探究其性质了。

1NH3的性质实验

1.1NH3的制备

向塑料瓶内注入20 ml浓氨水,盖上盖子后用力振荡,感觉到瓶子变胀时,说明瓶内已产生了大量氨气。将浓氨水倒去后再盖上盖子,可以观察到氨气的颜色为无色。

1.2溶解性实验

拧开集满氨气塑料瓶的瓶盖,注入20 ml水,迅速盖上盖子后用力振荡,可以发现塑料瓶迅速凹瘪下去,并听到塑料瓶凹瘪时“啪”的一声,学生在惊诧声中轻松得出氨气极易溶于水的结论。如果将瓶盖换为橡胶塞,并用注射器向其中注入少量水,效果将更加显著。

1.3与稀硫酸溶液反应

将上述实验中的水换为稀硫酸溶液,用力振荡后,发现塑料瓶更加凹瘪,通过对比可知氨气与稀硫酸发生了反应。

1.4与氯化氢反应

选取两个塑料瓶(最好用口径不同的,一个口径为25 mm,一个口径为28 mm),较大口径的制备收集好氨气,较小口径的制备收集好HCl气体(向塑料瓶内注入浓盐酸,盖上盖子后用力振荡,然后倒去盐酸)。打开瓶盖,将装有氨气的塑料瓶置于下方,迅速将装有HCl气体的塑料瓶口对口对接于氨气的塑料瓶上,可以观察到产生大量白烟。如果用橡皮泥等物品将接口处封闭好,还可观察到塑料瓶凹瘪的现象。

2SO2的性质实验

2.1溶解性实验

向收集满二氧化硫气体的塑料瓶内注入40 ml水,迅速盖上盖子后用力振荡,可以发现塑料瓶迅速凹瘪下去,并听到塑料瓶凹瘪时“啪”的一声,说明二氧化硫易溶于水。

2.2与溶液反应

由于塑料瓶有弹性,可以自如地控制排出气体的量,鉴于此,可以将气体收集在塑料瓶中,在实验时用如图1所示装置进行操作,实验结束后,将止水夹关闭,既可以留作后续实验,又可以防止污染空气,操作方便。

探究SO2的还原性和酸性氧化物的通性,可用图1所示的装置。打开实验装置中的止水夹,轻轻挤压软塑料瓶,将SO2气体缓缓依次通入酸性高锰酸钾溶液、溴水、Ba(OH)2溶液中。可以观察到酸性高锰酸钾溶液与溴水均褪色,Ba(OH)2溶液变浑浊,实验结束后关闭止水夹即可。

3CH4的性质实验

3.1CH4的燃烧

用排水法收集一塑料瓶甲烷气体,盖上盖子备用。做燃烧实验时,先将盖子换为图1中的塞子,打开止水夹,轻轻挤压塑料瓶,在尖嘴处将其点燃,火焰大小可以通过挤压的力度进行控制,欲停止实验,只需用止水夹夹紧乳胶管即可。

3.2与氯气反应

(1)将一塑料瓶体积分为6等份,在瓶外壁做好标记。

(2)用排饱和食盐水法先收集4格氯气,再收集1格甲烷气体(仍用排饱和食盐水法),留下1格饱和食盐水。盖上盖子,外面用黑纸包裹好,避光

存放。

(3)演示甲烷与氯气反应实验时,去掉包装纸,用强光照射。可以观察到塑料瓶内气体的黄绿色逐渐变浅,有油状液滴产生,塑料瓶逐渐凹瘪。

4H2与Cl2的爆炸

4.1气体的制备

图2气体制备装置

如图2所示,在一个小塑料瓶中装满盐酸(可以加入硫酸钠溶液增强溶液的导电性),用石墨作阳极,细铜丝束或细铁丝束作阴极,电解制备收集氢气与氯气的混合气,产生的氢气与氯气将塑料瓶内的溶液逐渐排出。当溶液较少时断开电源,拔去瓶塞,盖上盖子备用。

4.2光照引爆

实验时,用纱纸将一断镁条打磨光亮,拧去盖子,倒置于桌上,在酒精灯上点燃镁条,在强光照射下混合气体发生爆炸。瓶子竖直上升,犹如火箭升空,同时在瓶口产生大量白雾。

废塑料瓶随处可见,将塑料瓶应用于化学实验,既是废物的再利用,同时也能提高课堂效率,增强实验的可观赏性,还能给学生带来亲切感,对培养学生的创新能力有很大的帮助。当然,塑料瓶的应用远不止这些,我们可以在此基础上发散思维,进一步改进实验,一定会带来意想不到的收获。

收稿日期:2014-06-16