一套多用途气体性质实验仪器

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摘要：化学实验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证［1］。教师积极探索课本实验的改进与创新，可为学生提供多种形式的实验

化学实验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证［1］。教师积极探索课本实验的改进与创新，可为学生提供多种形式的实验体验，让学生手脑并用，乐于探究，勤于反思，促进学生核心素养的发展。

一、装置设计的缘起

《义务教育化学课程标准》明确规定，“氧气的制取和性质”实验为学生必须完成的8 个基础实验之一。该实验在初中化学教学中的重要性不言而喻。然而，在长期的教学实践中我们发现：

（1）在平常的教学中，课前教师必须先制取多瓶氧气以备用，而课间仅有10 分钟的准备时间，这给多课连排的教师带来极大的不便；如果提前收集好氧气，在从实验室向教室运输的途中，也容易造成氧气逸散，使氧气浓度下降，导致演示实验失败。

（2）在氧气的性质实验中，学生初步接触到了对比思想。木炭、硫、铁丝在空气中燃烧与在氧气中燃烧的现象是不同的。但是一个是在敞开的空气中，一个是在收集满氧气的集气瓶中，而教材中直接告知现象的不同是因为“空气中氧气含量较少”，这一表达不够严谨。因为从总量来说，空气中氧气的量肯定更多，这里的表述应该强度浓度的大小而非量的少。如何让学生理解氧气浓度这一因素对燃烧的影响，需要进行比较规范的条件控制。

基于以上考虑，我们设计了一套装置，该装置由三个可自行组装的气体收集容器组成。如图1 所示，细玻璃管为氧气通道，连接氧气发生装置或者直接连接氧气气囊。管上连接着三个标准磨口耐高温的石英玻璃管底座，三个标准磨口的玻璃管可与之套接；气体的进入由活塞控制；底座中间有玻璃导管伸出与磨口齐平，便于在底座中盛放液体；为保证仪器在使用过程中安全、稳固，可以将其固定在木架子上。

图1

二、实验步骤及现象

1.氧气性质实验

实验时，将玻璃管套接到底座上，打开底座活塞，氧气进入玻璃管内，验满之后，可以进行氧气的性质实验。

（1）在进行木炭的燃烧实验时，先在底座中加澄清石灰水；然后将玻璃管套接到底座上，打开活塞，验满之后进行木炭在氧气中燃烧的实验。片刻后可见底座中的澄清石灰水明显变浑浊。

（2）在进行硫燃烧的实验时，分别用两个玻璃管套接到底座上，一个不打开活塞，里面是空气，另外一个打开活塞，收集氧气，待验满之后关闭底座活塞。在固定于磨口塞上的燃烧匙内装适量硫粉，在酒精灯上点燃后分别伸入两个玻璃管中，现象对比十分明显。由于两个玻璃管中的气体体积是一样的，学生很容易得出硫在空气中与氧气中燃烧现象不同的原因在于氧气浓度的不同，此实验也较好地减少了二氧化硫的散逸。

（3）在进行铁丝燃烧实验时，先在底座加水，然后将玻璃管套接到底座上，打开活塞，验满。将铁丝绕在火柴梗上引燃之后，缓慢伸入玻璃管中，由于氧气源源不断地进入玻璃管中，铁丝燃烧十分剧烈，火星四射，持续时间长，玻璃管内壁上清晰可见溅出的黑色固体。实验结束后，将玻璃管拆下用酸清洗。

2.二氧化碳性质实验

只要稍加变化，该装置还能进行二氧化碳的性质实验。（如图2）

图2

（1）将导管连接一根弯管至底座中，让二氧化碳气体直接通过底座内的澄清石灰水中，可进行二氧化碳与澄清石灰水反应的实验。

（2）细玻璃导管稍微加长，处在阶梯蜡烛的中间。可以做二氧化碳熄灭阶梯蜡烛的实验，实验时只需控制二氧化碳进入玻璃管的速度不宜过快即可，效果十分明显。

（3）做二氧化碳与水反应的性质实验。教师演示向紫色石蕊试纸喷醋酸，试纸变红，说明酸能使石蕊变色；将干燥的石蕊试纸放入玻璃管中，打开活塞，通入二氧化碳，试纸不变色，说明干燥的二氧化碳不能使石蕊变色；然后将干燥石蕊试纸喷水之后放入玻璃管中，不变色，说明水不能使石蕊变色；打开活塞，二氧化碳进入玻璃管，湿润的紫色石蕊试纸变色。完整地演绎了二氧化碳与水反应生成碳酸的探究过程。

三、装置优点

（1）这套装置可拆卸、易清洗。底座中一般加水，倒掉即可；澄清石灰水变浑浊后，酸洗即可，总体来说方便操作。

（2）由于本装置的三个玻璃管规格相同，在做对比实验时，易于得出科学结论。

（3）本装置易组装，使用时体现出科学、简洁、绿色、高效的特点。

文章来源：《自动化与仪器仪表》 网址: http://www.zdhyyqybzz.cn/qikandaodu/2021/0708/840.html

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