几所中学化学演示实验的改进_科普论文

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中学化学演示实验中有几个难点:一是氧化铜的系列还原实验,二是喷泉实验,实验要求高,成功率低。笔者从实验的省时性、直观性和易操作性原则出发,进行了深入研究,对实验装置和方法做了改进。实验证明:改进后,实验易于操作,成功率高,效果明显。现介绍如下:

1 氧化铜系列还原实验

b.操作步骤及现象。

①用砂纸将一块2cm×6cm铜片打磨光亮,并将之固定在橡胶塞上。

②将铜片放在酒精灯火焰上灼烧至红热,迅速插入H[,2](或CO)微型反应器中,并不断旋转橡胶塞使铜片在气流中转动。待铜片冷却后取出,灼烧部分又由黑色变为光亮的红色,同时上面附有少许水珠(或Ca(OH)[,2]溶液变浑浊)

C还原CuO

a.实验装置(图2)

b.操作步骤及现象。

①将烘干后的木炭和氧化铜以一定的质量比混合,置于研钵中研细、混勺。

②取混匀的混合物0.4g装入薄底Y形管a端,然后在其b端滴入几滴饱和的Ca(OH)[,2]溶液,塞上四周刻有凹槽的橡胶塞。

③将装有木炭和氧化铜混合物的Y形管a端置于酒精灯火焰包围中,加热(约1min)至混合物开始出现放热反应,抖动Y形管将反应物团成块,放热反应结束后待冷却。

④实验现象:饱和Ca(OH)[,2]溶液先变浑浊,然后又变澄清。倒出木炭和氧化铜反应的产物,可见团状的具有金属光泽的小铜块,经锤打具有延展性。

2 喷泉实验

a.实验装置。(图3)

b.操作步骤及现象。

①在微型锥形瓶中加入蒸馏水,并滴入几滴石蕊(或酚酞)指示剂,塞上带有长直玻璃管的塞子。

②在微型圆底烧瓶中滴入几滴浓盐酸(或浓氨水),充分振荡,倒出残余液,迅速插入上述装置,几秒钟后可看到美丽的喷泉产生。

3 实验的改进及作用

a.在H[,2](或CO)还原CuO实验中采用铜片作为反应物可以增大反应的接触面积。另外,实验在微型反应器中进行既可以省去单独制取H[,2](或CO)的过程,使操作简单,用药品量少;又可以对还原后的铜起保护作用,实验现象明显。

b.在C还原CuO的实验中采用薄底Y形管作为反应器,既可以增强传热效果,又方便检验产物之一的,克服了以往实验装置检验和获取团状铜块两难的不足。在Y型管上塞上刻有凹槽的橡胶塞,既可以保持反应体系的温度,又可以阻止外界空气进入,使还原出来的Cu存在于的保护气氛中,防止高温下再度被氧化。

c.传统的HCl(或)喷泉实验需要单独制备干燥的HCl(或)气体,且储存装置要绝对干燥,实验要求高,装置复杂,成功率低。采用微型喷泉装置毋需如此,且药品用量省,污染小,操作简单,时间短,效果好。

4 说明

a.我们对C还原CuO实验进行了深入研究,用不同来源的C和CuO分别配成质量比为1∶6~1∶13的混合物进行实验,发现决定实验成败的因素除了反应温度和反应物的干燥程度外,最主要的还是C的品质,实验效果从新制木炭、活性炭、炭黑、石墨粉依次递减。实验还表明,C和CuO的质量比在1∶9~1∶11之间效果最好,放热反应速度快,产物易团成块,色泽亮丽,延展性好。

b.HCl(或)喷泉实验中,滴入微型圆底烧瓶中的应为浓盐酸(或浓氨水),要充分振荡或稍许微热,以使HCl(或)气体充满容器。残余液要尽量甩干。

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