綠色化氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)探討范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了綠色化氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)探討參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:

化學(xué)教學(xué)中涉及到氯氣、氨氣、二氧化硫、二氧化氮等性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時，必須進(jìn)行尾氣吸收以防止污染環(huán)境。然而進(jìn)行這些有毒氣體的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)需要加熱操作時，連接尾氣吸收裝置又十分不便。文中巧妙利用具支試管、塑料小燒杯等組裝成簡易裝置，實(shí)現(xiàn)了綠色化氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:

綠色化;探究實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新設(shè)計(jì)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的有毒、有害氣體必須進(jìn)行尾氣吸收以防止污染環(huán)境。然而通過導(dǎo)管吸收尾氣的裝置不利于老師靈活進(jìn)行加熱、鼓氣等操作。教學(xué)中老師們進(jìn)行有關(guān)氯氣、氨氣、二氧化硫、二氧化氮等性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時，經(jīng)常致使少量氣體泄漏到教室內(nèi)危害師生健康。為解決這一難題，筆者巧妙利用具支試管、塑料小燒杯等組裝成簡單裝置，將固定的尾氣吸收裝置變成了可移動的綠色化氣體實(shí)驗(yàn)裝置。

一、綠色化氣體實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法

氣體的溶解度隨溫度的升高而降低，加熱是使氣體逸出的重要方法。為解決尾氣吸收問題，筆者將具支試管與塑料小燒杯進(jìn)行了巧妙組合。首先將塑料小燒杯的尖端用小火燒掉呈圓形，再在小燒杯的底部中央用鐵釘燙出直徑2cm左右的圓孔(以能插入具支試管的支管為宜)，將小燒杯口朝外與具支試管連接，小燒杯內(nèi)放置蘸有4mol/L的NaOH溶液的濕棉花。這樣組合之后，該裝置(如圖1)即成為可以吸收Cl2、Br2、SO2、NO2等氣體的通用儀器。

二、綠色化氣體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用舉隅

(一)作為簡易氣體發(fā)生裝置

化學(xué)教學(xué)中，不以制取氣體為目的，兩種溶液混合時卻產(chǎn)生有毒有害氣體時，用上述簡易裝置非常方便實(shí)用，既可用于教師演示也可進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。例如，84消毒液(主要成分NaClO)和潔廁靈(主要成分HCl)不能混合使用，否則會產(chǎn)生有毒氣體氯氣。反應(yīng)原理:ClO－+Cl－+2H+=Cl2↑+H2O。當(dāng)把兩種氣體混合時，立即產(chǎn)生氣泡，試管上部有黃綠色氣體。

(二)作為鼓氣裝置趕走溶在水中的有害氣體

人教版《化學(xué)•必修2》第四章第1節(jié)開發(fā)利用金屬礦物質(zhì)和海水資源，其中關(guān)于海水提溴的工藝明確寫道:“用氯氣置換出溴離子使之成為單質(zhì)溴，繼而通入空氣和水蒸氣，將溴吹入吸收塔”。用空氣能夠吹出溶解的溴嗎?學(xué)生對此沒有親身體驗(yàn)，很難理解。老師可利用圖2進(jìn)行演示。取2mL橙紅色的溴水置于具支試管中(連有尾氣吸收裝置)，將雙連鼓氣球插入具支試管，持續(xù)鼓入空氣，溴水顏色逐漸變淺，很快褪為無色，效果非常明顯。由于具支試管的小燒杯中塞有蘸取NaOH溶液的棉花，揮發(fā)出的溴直接被吸收。

(三)作為加熱裝置趕走溶在水中的有害氣體

【2000年全國統(tǒng)一高考化學(xué)試題23題】“某學(xué)生課外活動小組利用圖3所示裝置分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):①在試管中注入某紅色溶液，加熱試管，溶液顏色逐漸變淺，冷卻后恢復(fù)紅色，則原溶液可能是溶液，加熱時溶液由紅色逐漸變淺的原因是。②在試管中注入某無色溶液，加熱試管，溶液逐漸變?yōu)榧t色，冷卻后恢復(fù)無色，則此溶液可能是溶液;加熱時溶液由無色變?yōu)榧t色的原因是。該題構(gòu)思巧妙，將氨氣溶水呈堿性、二氧化硫的漂白原理通過實(shí)驗(yàn)形象地表現(xiàn)出來并加以對照。能幫助學(xué)生很好地理解如下平衡關(guān)系:NH3+H2ONH3•H2ONH4++OH－。從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的角度看，該實(shí)驗(yàn)非常好地體現(xiàn)了綠色化理念，堪稱經(jīng)典。筆者重復(fù)進(jìn)行過這個實(shí)驗(yàn)，效果理想。若加熱除去有害氣體不需重復(fù)可逆反應(yīng)時，用氣球吸收尾氣則不是好的選項(xiàng)。其一，捆扎氣球比較麻煩，加熱時還容易燒破;其二，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后有害氣體依然會釋放到空氣中造成污染。例如筆者在教學(xué)時對比氯氣和二氧化硫使品紅褪色的原理時，將已經(jīng)褪色的溶液用自制的組合裝置加熱，通入二氧化硫的品紅溶液恢復(fù)紅色，而氯氣漂白屬于氧化原理仍為無色。

(四)探究銅與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈綠色的原因

以【2009年高考北京卷27題】為素材，探究銅與濃硝酸反應(yīng)后生成的硝酸銅溶液顏色為綠色的原因。取約0.5g銅片放入帶有尾氣吸收裝置的具支試管中，加入10mL濃硝酸，塞上膠塞。觀察到銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)榱辆G色，試管上部有紅棕色氣體(蘸有4mol/L的NaOH溶液的濕棉花吸收NO2)。在學(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上，提出兩種假設(shè):①溶液呈綠色是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致;②溶液呈綠色是該溶液中溶解了生成的NO2氣體所致。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行科學(xué)探究。方案1，取少量呈綠色的樣品加水稀釋，發(fā)現(xiàn)溶液變?yōu)樗{(lán)色。方案2，用具支試管(帶有尾氣吸收裝置)加熱除去溶解的氣體，發(fā)現(xiàn)試管上部有紅棕色氣體產(chǎn)生，溶液變藍(lán)。方案3，用雙連球趕走溶解的氣體。方案4，向飽和硝酸銅溶液中通入NO2氣體作為對照。實(shí)施后兩個方案時，在老師的啟發(fā)下，學(xué)生巧妙地將雙連球趕出的氣體通入裝有飽和硝酸銅的試管中，將兩個實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起(如圖4)，這種方法省去了重新制取NO2的環(huán)節(jié)，使實(shí)驗(yàn)簡化，避免了再次污染問題。上述4個方案中，加水稀釋，硝酸銅溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小的同時，溶液中溶解的NO2與水發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O=2HNO3+NO，因此不能證明假設(shè)一成立。實(shí)際上飽和硝酸銅溶液呈藍(lán)色已經(jīng)否定了該假設(shè)，再通入NO2溶液由藍(lán)色變?yōu)榫G色(但不如銅與濃硝酸反應(yīng)后的溶液綠)，進(jìn)一步證明假設(shè)二正確。加熱和通入空氣趕走氣體溶液變藍(lán)都是支持假設(shè)二的直接證據(jù)。教師總結(jié)，銅與濃硝酸反應(yīng)后的溶液中，濃硝酸過量，NO2溶于濃硝酸中呈黃色，［Cu(H2O)6］2+呈藍(lán)色，兩者混合色為綠色。

三、反思

一個化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能是多維度的。實(shí)驗(yàn)裝置是完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，體現(xiàn)了化學(xué)原理對反應(yīng)條件的要求和尾氣吸收的綠色化理念。實(shí)驗(yàn)裝備的改進(jìn)是對化學(xué)反應(yīng)原理的深化和提升。針對有毒有害氣體的尾氣吸收方案很常見，其中能夠化繁為簡，變固定為靈活移動不失為創(chuàng)新之舉。其實(shí)，只要肯于動腦、勤于實(shí)踐，小小的改動就能解決大問題。

參考文獻(xiàn):

［1］索金龍，李雪軍．加強(qiáng)危險化學(xué)品管理安全有序開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)．教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2015(9):9－11．

［2］李猛等．二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的一體化設(shè)計(jì)．化學(xué)教學(xué)，2015(12):59－61．

作者:索金龍 李雪軍 單位:北京匯文中學(xué)