案例21 Na和水反应实验装置的改进 实验名称 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、实验目的 点燃气体为一体的实验装置。 2Na+2H2O=2NaOH十H2↑ 实验原理 铁架台、酒精灯、U形管、小刀、滤纸、带玻璃阀门的尖嘴导管、实验仪器 及药品 酚酞、金属钠、水。 实验 装置 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,同时又将气体全部压出,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高。 (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。 (4)现象明显,便于学生观察分析。在进行该实验时,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。 创新 设计 后的 优点 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 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、实验目的 绿色环保于一体的封闭式装置。 实验原理 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O 塑料杯(2只) 、滤纸、带塞的玻璃管、Ba(OH)2·8H2O晶体、NH4Cl实验仪器 及药品 晶体、酚酞试液、水、红墨水。 实验 装置 实验 步骤 及现象 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(OH)2·8H2O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. 2. 3. 4. 改进后的实验装置操作简单易行 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, 不仅可用于教师演示实验,也可用于学生分组实验、 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 铜和浓硫酸反应的改进与创新 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,提高学加热实验目的 生化学学习兴趣和实验操作能力的装置. 实验原理 Cu+H2S04(浓)CuSO4+ SO2↑+ 2H20 SO2+H20 = H2SO3 SO2+ Br2+2H,0=H2SO4 +2 HBr SO2+ Ca(OH)2= CaSO3+H2O CaSO3+ S02+H20===Ca( HSO3)2 实验仪器 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、及药品 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 (Ⅱ)中品红溶液 (Ⅲ)中溴水 实验 步骤 及现象 1.步骤:.按图1连接好装置。取10mL左右的浓H2SO4,将其加热到约160℃左右(约1.5min左右),然后放入1g左右刚擦亮的薄铜片,连好装置,继续加热。 2.现象及结论 (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,可能是SO2。若是SO2,证明SO2溶于水呈酸性。 (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。 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CuSO4和SO2外,还生成了H2O。 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CaSO3不溶,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,有利于提高学生的分析问题、解决问题的思维能力和实验操作能力。 创新 设计 后的 优点 案例24 钠与水反应实验创新设计 实验名称 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、实验目的 点燃气体为一体的实验装置。 实验原理 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、直形玻璃实验仪器 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、及药品 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。 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后的橡胶塞孔中,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,自动化程度高,且可重复使用。 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。 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。 实验 步骤 及现象 创新 设计 后的 优点
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 设计一套能完成两个实验实验（Na2O2与水反应、Na2O2与CO2反应）22与CO2反应实验的空白。 2Na2O2 + 2CO2===2Na2CO3+O2 2Na2O2 + 2H2O===4NaOH+O2↑ 烧杯铁架台棉花棉线过氧化钠 实验目的 装置，填补教材中NaO实验原理 实验仪器 及药品 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。