变“废”为宝改进化学微实验

GXF360 2019-12-04

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2018年1月16日，教育部颁布的《普通高中化学课程标准》（2017年版）中指出：“条件有限的学校，可采取教师演示实验或利用替代品进行实验，鼓励实验的绿色化设计，开展微型实验［1］。”本着绿色环保和为一些条件有限的学校提供更多实验机会的理念，我们课题组成员利用医用注射器、输液器、胶囊的塑料药板、输液瓶的盐水塞、青霉素药瓶（带橡胶塞）、食品保鲜膜、小号矿泉水瓶、铁丝、棉花等生活中常见物品，组装和改进了几例课本微型化实验装置，操作更加便捷和安全、药品用量更少、环境污染更小、实验现象更加直观明显。通过师生的操作和实践，取得了良好的效果，现予以说明。

一、巧用医用注射器，形成密封体系

医用注射器具有廉价易得、透明度高、体积小、气密性好、刻度清晰、可调节容积、使用简便灵活等特点，在化学实验中可以用来量取、转移、作反应容器。利用注射器的这些优点，可以对部分中学化学实验进行改进，使反应在密闭体系中进行，产生的有毒有害气体量少可控，实验药品用量少、液体药品可测量。

1．改进产生有毒有害气体的实验——以“Cu与稀HNO3、NO 与 O2反应”为例

取两支20mL注射器分别标注为1和2，将注射器1拔出活塞，取合适大小的铜片平放在注射器底部，将活塞推至注射器底部，排出注射器内空气；将注射器2吸取约3mL稀硝酸。取静脉输液管截取部分细管，并保留调节夹，用细管将注射器1和2连接起来，如图1所示。

对于肝脏功能障碍较为严重的患者进行肝胆部手术治疗时,主要对肝功能的全面保护,避免肝功能继续受到伤害,避免在术后导致肝脏的并发症与死亡率的提升[2]。

打开调节夹，将注射器2中的稀硝酸注入注射器1中，观察实验现象（产生大量无色气体，注射器活塞向外移动，生成蓝色溶液），化学反应方程式：3Cu+8HNO（3稀硝酸）=3Cu（NO3）2+4H2O+2NO↑。

图1 实验装置

将注射器1的针头向上，气体集中在针头端，液体集中在活塞端。推进活塞，将气体全部注入注射器2，即注射器1为气体发生装置，注射器2为气体收集装置。

当注射器2收集约10mL气体时，关闭调节夹，细管、调节夹和注射器连在一起与注射器1分离。注射器1中的溶液注入烧杯中，铜片与稀HNO3不再接触，反应停止，再吸取少量氢氧化钠溶液，中和残留的酸。另取一支20mL注射器标注为注射器3，往外拉注射器3的活塞，充满约8mL空气。将注射器2和3用细管、调节夹连接起来，观察现象（两支注射器中均为无色气体），打开调节夹，将注射器3的活塞推进，将空气缓慢注入到注射器2中，观察现象（注射器2中气体变为红棕色）。取下注射器2，插上针头，吸取约5mL水，将针头插在橡胶塞上密封，充分振荡注射器，观察现象（气体体积变小，红棕色变为无色），化学反应方程式：2NO+O2=2NO2。

2．利用NO2演示压强、温度对化学平衡的影响

将上述实验中的稀HNO3改为浓HNO3，与Cu反应制NO2，用注射器收集20mL NO2气体，收集完成后将针头扎在橡皮塞上密封。推拉活塞，观察随着注射器中气体体积的变化，气体颜色的变化规律，进而得出压强对其他参加反应的化学平衡的影响规律。

另取两支20mL注射器收集上述实验产生的NO2气体，为了保证两支注射器中的气体是等量的，先用一根透明的管子将两支注射器连接，再关闭调节夹。如图1所示。将一支注射器放入盛有热水的烧杯中，另一支注射器放入盛有冰水的烧杯中，比较两支注射器中气体颜色的不同，同时与常温下的注射器中气体颜色进行比较，得到温度对化学平衡影响的规律。

步骤3：在得出准则层各指标的云模型结果后，结合该层指标的权重，得到目标层的风险综合评价结果。将计算所得的综合云模型与标准云进行比较，以确定城市灾害综合风险等级。

3.改进无氧环境下的实验

必修1课本是用FeSO4与NaOH在试管中制备Fe（OH）2，但是实际操作中很难得到白色沉淀，原因是FeSO4和NaOH溶液中溶解了少量O2，整个体系暴露在氧气环境中，实验环境不够密闭。笔者联想到在大学实验室做过的无水无氧化学实验，利用注射器和带塞子的青霉素瓶对实验进行了改进，如图2所示。

图2 实验装置

Fe2++2HCO3-=Fe（OH）2↓+2CO2↑

传统的教学评价形式非常单一，学校评价学生的重要方式和标准就是考试和分数。一直以来，教育主管部门和社会各界把考试结果作为评价学校教育教学质量和学生学习效果的主要手段，这一现象在初高中学段尤其常见。于是，学校的主攻目标就变成了争取高分、追求排名和提高升学率。这样做的后果是非常严重的，考试成为教育的指挥棒，为升学服务的应试教育给学生的身心健康带来了诸多负面影响。

Fe2+与HCO3-发生双水解反应产生Fe（OH）2白色沉淀和CO2气体，而产生的CO2气体既可以排出溶液中残留的氧气，又可以保证整个体系在CO2环境中，从而避免空气中的氧气进入，可以保证生成的Fe（OH）2白色沉淀较长时间保存。

二、巧用胶囊塑料药板，减少药品用量

在准备必修一中氯气的课堂实验时，笔者想设计一个实验能同时检验氯气的酸性、氧化性、漂白性。氯气是一种有毒有刺激性气味的气体，课堂实验最好是药品用量少，且能在密闭环境中进行，但实验室现有的器材很难同时完成这几个实验，要么是盛试剂的仪器太大导致药品用量大，要么是无法形成密闭环境。联想到生活中常被我们废弃的胶囊塑料药板，它体积小，排列整齐，是很好的微型对照实验的容器，因此用它设计了一个实验装置，能够同时检验氯气的漂白性、酸性、氧化性、与水反应等性质，如图3所示。

在广佛同城化趋势下，为使出租车回程时不空载，两市交通主管部门协调确定设置出租车回程候客点，即广佛两市的出租车搭客到佛山、广州后，可前往出租车回程候客点配客回程. 但由于出租车回程配客点设置数量少、两市收费标准不统一(如佛山出租车超过12 km后加50%回程费，而广州这个距离为35 km)，难以满足广佛出租车客运需求.

1.重新构建了会计核算模式。政府新会计制度构建了“财务会计和预算会计适度分离并相互衔接”的会计核算模式。分离了财务会计和预算会计功能、财务报告和决算报告功能，让政府会计主体的财务信息和预算执行信息得到更加全面的反馈。主要体现在“双功能、双基础、双报告”上。“双功能”是指按照政府新会计制度改革以后，事业单位会计核算同时具有权责发生制和收付实现制的两大功能；“双基础”是指财务会计按资产、负债、净资产、收入与费用五大会计要素进行核算，而预算会计按预算收入、预算支出与预算结余三大会计要素进行核算；“双报告”是指财务会计编制的财务报告和预算会计编制的决算报告。

图3 实验装置

取一个透明的饼干盒子、一个矿泉水瓶盖和一个胶囊塑料药板作反应容器，往矿泉水瓶盖中加入少量高锰酸钾固体，将胶囊塑料药板编号，依次装入碘化钾溶液、硝酸钾溶液、滴有酚酞的氢氧化钠溶液、干燥有色纸条、湿润有色纸条、红色花瓣。将装好药品的瓶盖和胶囊药板放入透明饼干盒里，用食品保鲜膜密封好。用5mL注射器抽取约4mL浓盐酸，扎过保鲜膜，缓慢滴加进高锰酸钾固体中。观察生成气体的颜色以及胶囊药板中的实验现象。反应结束后，用另一支5mL注射器抽取氢氧化钠溶液注入到矿泉水瓶盖中，吸收多余的氯气。

三、巧用生活小物品，改进实验效果

1.铁树开花

在改进气体性质检验的实验时，可以尝试铁树开花实验。以二氧化硫为例，取一根试管以及和它匹配的橡皮塞，另取一根细铁丝，一端插入橡皮塞，另一端分开成树形，将浸有品红溶液、高锰酸钾溶液、紫色石蕊溶液等的棉花团分别绑在树枝上做成“花树”，还可以在树枝上绑上干燥有色布条和湿润有色布条。往试管中加入亚硫酸钠固体和浓硫酸，插入做好的“花树”，塞上橡皮塞，将试管直立，观察实验现象。为了吸收多余的二氧化硫，最靠近橡皮塞的花树上要绑上蘸有浓氢氧化钠的棉花。该实验装置现象明显，对比强烈，趣味性十足，还可以用于氯气、氨气等的性质实验。

2.小喷瓶的妙用

盛化妆水、驱蚊水等的小喷瓶往往用完就丢弃，但是在化学实验中除了可以用小喷瓶来充当洗瓶，还在焰色反应的改进实验中发挥大大的功效。焰色反应是人教版高中必修一第三章金属及其化合物第二节几种重要的金属化合物的内容，教材是用光洁的铂丝或铁丝蘸取盐溶液，在酒精灯的外焰上灼烧，观察火焰颜色。但是在实际操作中很难得到明显现象，原因有二：一是由于酒精灯火焰本身是黄色，会给实验现象带来干扰；二是蘸取的金属盐溶液量很少，金属火焰出现的时间较短。因此我们对焰色反应进行了改进，由于甲醇在燃烧时火焰接近无色，是较乙醇更理想的焰色反应燃料。因此我们将各种金属盐溶于甲醇，盛装在喷瓶中，当喷向酒精灯火焰时，产生了壮观的彩色火球。这种极具表演性的改进大大增强了实验的趣味性，也强烈吸引了学生的注意，有很好的展示效果。但是需注意的是，喷射时，喷口不要对着有人的方向，以免发生危险。