高中化学创新实验

第1页共59页高中化学创新实验目录§1《Fe(OH)2快速转化成Fe(OH)3》的实验§2《气密性检查》的四种方法§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法§4普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》§5《焰色反应》实验的新做法§6水蒸气与铁粉发生置换反应实验§7安全自动的《沉浮式贮气瓶》§8有害气体（Cl2、CO）的安全环保收集法§9用《沉浮式贮气瓶》快速制取大量氮气§10快速做《煅烧石灰石》实验§11《沉浮式气体发生器》简介§12用《沉浮式气体发生器》制氧气§13《过氧化钠与二氧化碳反应》的趣味实验§14安全准确地《检测电解质溶液导电性》§15可做八种实验的《多用实验管》①二氧化碳四个性质系列实验②铜片与浓硝酸反应的环保型实验③木炭与浓硝酸反应的环保型实验④硫化氢和二氧化硫反应的环保型实验⑤硫化氢和氯气反应的环保型实验⑥NH3和HCl气体化合反应实验⑦不加热快速制氨气的环保实验⑧加热快速制HCl气体的环保实验§16制取一氧化碳、氯气等气体时,分液漏斗里的酸液放不下来怎么办？§17长时间观察《钠的金属光泽》§18《氢气在氯气中燃烧》实验.§19《离子的电荷及运动》实验§20《Cu-Zn电池》实验§21《燃料电池》H2-O2电池和H2-Cl2电池§22制取乙酸乙酯能清楚地显现乙酸乙酯§23连续做氨气红色喷泉实验§24甲烷气（CH4）的快速制法§25乙烯气（C2H4）的优化制法§26乙炔气（C2H2）的优化制法§27《醛、葡萄糖、蔗糖水解后产物的银镜反应》实验方法§28如何完成《气体通过串联溶液》实验§29关于化学实验教师的工作若干问题1卤素实验中的若干问题2分装液体试剂3大量气体贮备方法4洗涤试管上铜渍的方法5去除锰渍6怎样快速、高质量地给橡胶塞打孔?7洗涤酚醛树脂的两种方法8氢气吹泡简易实验方法9简易的防爆装置10如何打开粘结的试剂瓶塞？11实验教师如何提高自己的地位？题外话：中学化学实验的误区第2页共59页§1《Fe(OH)2快速转化成Fe(OH)3》的实验高中化学教材中《Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的实验》方法是把新制出的白色Fe(OH)2试管振荡，试管内的物质变成灰绿色，再振荡变成红褐色的Fe(OH)3。可是，直至下课了，除了在试管壁上有少量的红褐色痕迹外，试管内的物质仍为灰绿色。究其原因，是氧气在碱性介质中氧化能力弱，同时Fe(OH)2与氧气不能充分接触。笔者介绍一种在滤纸上完成Fe(OH)2快速转化成Fe(OH)3的实验方法：1实验步骤和现象取一张滤纸，先用水湿润，再滴一些盐酸将滤纸酸化，而后把试管里的灰绿色物质倒在滤纸上，用玻棒将其摊开，片刻间灰绿色物质变成红褐色。向学生展示，红褐色在白色滤纸的衬托下很清晰，可见度很大。2原因分析影响空气里的氧气氧化Fe(OH)2的能力因素有两点：⑴介质的酸碱性根据电极电势可知，介质的酸性越强，氧气的氧化能力越强，介质的酸性越弱，氧气的氧化能力越弱。酸化滤纸的目的是为了降低PH值，增大氧气的氧化能力，从而加快了Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的速度；⑵氧气的浓度（氧气的分压）把Fe(OH)2倒在滤纸上，用玻棒将其摊开，是为了使Fe(OH)2与空气（氧气）充分接触，从而加快了Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的速度。▲探究实验设想提示当今许多化学教学参资料、练习题、甚至2003年高考理科综合试卷第33题，都十分肯定地认为：制取白色的Fe(OH)2成功关键是全过程必须避免试剂与空气（氧气）接触，否则新生成的白色Fe(OH)2将被氧气迅速氧化成绿色。于是设计出多种实验方法：加热法赶出试剂溶液里溶解的少量氧气，用长滴管把氢氧化钠溶液注入硫酸亚铁溶液底部，为阻断与空气接触在试剂溶液上加植物油、加石蜡油、加苯等，甚至用氢气作保护气，但实验结果常常并不理想。笔者认为，新生成的白色Fe(OH)2变成绿色并非氧化所致，其理由为：第3页共59页1、Fe(OH)2与氧气的反应属多相间的反应，反应速率必然较慢，不可能在震荡试管的1min左右的时间里迅速氧化；2、试管里的试剂与空气的接触面仅试管内的圆面，如此小的接触面不可能在震荡试管的1min左右的时间里迅速氧化；3、根据氧气在酸性、中性、碱性介质里的电极电位数值可知，氧气在碱性介质里的氧化能力很弱，不可能在震荡试管的1min左右的时间里迅速氧化；4、根据美术里合色原理可知，白色Fe(OH)2因氧化渐变成红褐色的Fe(OH)3，被氧化后的物质其过渡色只能有三种颜色：①粉红②紫色③橙色，不应经过绿色（或灰绿色）。绿色（或灰绿色）物质不是被氧化后所生成的中间产物。5、实验验证：取新制的绿色（或灰绿色）物质加盐酸溶解，向溶液里加硫氰化钾，不变红色，证明没有Fe3+生成，说明Fe(OH)2没有被氧化，即白色Fe(OH)2变成绿色非氧气氧化所致。绿色（或灰绿色）物质可能是氢氧化亚铁的某种络合物，配位体是水分子或者氢氧根离子，笔者尚不能确定。把不含Fe3+的亚铁盐浓溶液与浓热的NaOH溶液混合，就可得到Fe(OH)2白色沉淀，冷的NaOH溶液稀与亚铁盐稀溶液混合可能得到绿色的Fe(OH)2沉淀。可见，沉淀物呈白色、呈绿色都是氢氧化亚铁；Fe(OH)2由白色变绿色与氧气没有关系；没有必要花那么的精力研究如何制白色Fe(OH)2。：§2《气密性检查》的四种方法第4页共59页§2《气密性检查》的四种方法初中化学教材上关于《气密性检查》的方法（如图1所示），是手贴在容器（烧瓶或试管）壁上，容器内的空气受热体积膨胀，观察插在水里的导管末端有无气泡放出，手离开容器壁一会，容器内的空气受冷体积收缩，水能否进入导管末端，形成一段水柱。1教材上的《气密性检查》方法的缺点：1.1由于热量通过玻璃传递，太慢，手贴在容器壁上需要数分钟，插在水里的导管末端才有气泡放出，手离开容器壁，又需要数分钟，水才能进入导管末端，形成一段水柱，太费时间；当气温与手温无较大温差时，这一方法决不会成功。1.2当制取易溶于水的气体时（制氨气、氯化氢气等），导管末端不应被水浸湿。1.3对启普发生器、老式贮气瓶、沉浮式气体发生器、沉浮式贮气瓶等大型仪器气密性检查就很难完成。2现在介绍另外四种气密性检查方法，供您选择：2.1导管末端浸水法（如图2所示）把导管末端插入装满水的试管（或烧杯）里，向上提起试管，使导管插到试管底，观察导管末端。如果水没有大量进入导管，则气密性好；如果水大量进入导管，移去装水的试管，导管里的水就自动流出，则气密性不好。此法简单第5页共59页快速，当容器中装有试剂时也能进行检查。缺点是水会浸湿导管末端。2.2滴定管抽气法（如图3所示）在注满水的滴定管顶部加一只单孔橡胶塞，孔里加玻璃导管，导管上连接一段乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门，如果水流出一部分后就不再流，说明装置的气密性好；如果水外流不止，说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。2.3滴定管压水法（如图4所示）在注满水的滴定管下部尖嘴处连接一段长30cm的乳胶管，乳胶管连接在被检查装置的导管末端。打开滴定管下部的活塞阀门，如果滴定管里的液面下降一部分后就不再下降，说明装置的气密性好；如果液面下降不止，说明装置漏气。此法水不会浸湿导管末端，当容器中装有试剂时也能进行检查，简单快速。2.4检查启普发生器气密性的方法2.4.1没装试剂的启普发生器的检查方法首先关闭启普发生器上的活塞导管，向启普发生器的球形漏斗里注水，当水在容器里把漏斗下端封闭后再注水，容器里的液面不再上升，则气密性好；容器里的液面继续上升，则漏气。2.4.2已装试剂的启普发生器的检查方法打开启普发生器上的活塞导管，球形漏斗里的酸液下降，酸液穿过细腰进入容器，和固体试剂接触发生反应，关闭活塞导管，生成的气体把酸液压回球形漏斗，一分钟内球形漏斗里的酸液不下降，则气密性好，酸液下降，则漏气。▲探究实验设想提示加热容器法。上篇：§1《Fe(OH)2快速转化成Fe(OH)3》的实验下篇：§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法第6页共59页§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法把20克蔗糖放入100mL的烧杯里，向蔗糖上滴加14mL水（水是该反应的催化剂），再滴加20mL浓硫酸，立即把一根玻璃棒插在蔗糖中间。片刻间蔗糖变黑，体积膨胀，用玻璃棒拔出一个大黑炭砣子。化学反应方程式是：C12H22O11→12C+11H2O该实验并不难做，但是，由于有强氧化性的浓硫酸参与该反应，常有SO2释放出来，污染实验环境，是该实验的问题。消除方法：培养皿里放进装适量NaOH溶液,把100mL的烧杯放在NaOH溶液里，100mL的烧杯上罩一只250mL的烧杯（NaOH溶液应封闭250ml的烧杯下口），SO2被NaOH溶液吸收。化学反应方程式是：2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O▲探究实验设想提示1、浓硫酸使蔗糖脱水炭化除了有SO2、CO2水蒸气排放外，还有大量的CO排放。2、在大烧杯的内壁上粘贴滤纸条，滴加品红试液，观察浓硫酸和蔗糖发生炭化反应时产生的SO2使红色消退过程。上篇：§2《气密性检查》的四种方法下篇：§4普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》第7页共59页§4普通酒精灯可成为《高温防风酒精灯》《高温防风酒精灯罩》是淮海教学仪器研究所独家享有知识产权的创新仪器，广泛地使用在理、化、生各实验室所有的酒精灯上，适用教师演示实验和学生实验。我国东部城市多数中学已使用。《高温防风酒精灯罩》加放在普通酒精灯上即成高温防风酒精灯（如右图所示）。1高温防风酒精灯有四个特点：1.1高温不用额外增加酒精用量而火焰温度比普通酒精灯有明显提高。可快速完成《木炭还原氧化铜》、《石蜡催化裂化》、《水蒸气和铁粉的置换反应》等高温实验；能完美地进行玻璃导管的弯曲、拉抻加工，在中学实验室里足以取代酒精喷灯。1.2防风火焰保持直立稳定，可以敞开门窗或距离吊扇中心1.5米之外完成各种加热实验，做《焰色反应》有更突出的效果。1.3省时节能与普通酒精灯相比，加热液体物质的实验快1~2倍，加热固体物质的实验快3~5倍。加快了课堂实验速度，为理论教学和学生练习赢得了大量时间，为学生填写实验报告赢得了大量时间。1.4美观耐用主体是用耐高温的玻璃制作的，正常使用不会损坏；与普通酒精灯结合和谐，整体如同工艺品。2高温防风的原理：从灯罩下部进入的冷空气在灯焰周围得到预热，酒精充分燃烧产生高第8页共59页温火焰；在灯罩保护下火焰稳定集中，所以就产生高温防风效果。3使用方法：手持灯罩细腰部位正放在燃着的酒精灯上，让灯焰从灯罩上口正中心穿出，用外焰加热。加热完毕，持灯罩细腰部位从酒精灯上取下（稍有温热，绝不烫手），再熄灭酒精灯。4与国内、外同类产品（或自制教具）比较：▲探究实验设想提示1、用电子数字温度计测定酒精灯火焰各处的温度，你会惊奇地发现酒精灯火焰的最高温度点不在外焰，而在内焰与外焰的交界处。2、对比：①酒精灯不加任何附件，②酒精灯芯里插入细铜丝，③酒精灯上加铁纱网，④加铁皮防风罩，⑤加高温防风罩。它们各自的实验效果（温度、防风、加热速度、方便性、安全性等）。上篇：§3《浓硫酸使蔗糖炭化》的环保实验法下篇：§5《焰色反应》实验的新做法铁皮或铁丝网酒精灯防风罩高温防风酒精灯罩①防风效果尚好。①防风效果好。②金属表面积大，散热快，火焰温度低。②玻璃是热的不良导体，火焰温度高。③被烧热的防风罩必须用镊子取下，还要放在石棉网上，使用不便。③手持灯罩的细腰部位（不烫手）在酒精灯上自由地装上、取下，安全方便。④铁皮或铁丝网在实验室里很容易发生电化学腐蚀，不耐用。④在实验室里不会发生电化学腐蚀，耐用。⑤酒精灯上套着黑铁皮的罩子极不和谐，十分丑陋。⑤实验室用酒精灯罩自身就很美观，与酒精灯结合和谐，如同漂亮的工艺品。第9页共59页§5《焰色反应》实验的新做法高中化学教材关于《焰色反应的实验》我的做法如下：1准备把滤纸切割成1.5×10cm的纸条，把要做焰色反应实验用的各种盐的名称用铅笔分别写在滤纸条上，将滤纸条分别浸泡在各种盐的饱和溶液里，片刻后取出，晾干。2实验点燃高温防风酒精灯