书城科普读物动手做实验丛书--化学实验器材巧用
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第11章 化学实验中材料的巧用(3)

操作时,先打开弹簧夹a和b,缓缓拉动注射器B的针栓,使氯气进入烧瓶1和KBr反应,当溶液变成橙色后停止进入氯气(氯气的量切勿过多),夹住弹簧夹a和b,同时打开弹簧夹c,并用酒精灯加热烧瓶1,随着温度的升高,烧瓶1中充满溴蒸气,而溶液颜色逐渐变浅。当溴蒸气进入烧瓶2和碘化钾反应时,溶液由无色变成棕色。夹住弹簧夹c,并将酒精灯移至烧瓶2进行加热。片刻,在烧瓶3中充满紫色的碘蒸气,同时部分碘蒸气进入盛淀粉液的试管,使淀粉液变兰。

注射器在化学实验中的妙用

在普通化学实验中,有些实验所用的玻璃仪器昂贵、易碎或较复杂,因此在中学化学实验中有些实验常常难以开展,有时为演示实验带来不便。户县一中武艳妮、赵仲华老师介绍了用注射器代替实验中的某些实验仪器,完成由于上述种种原因不便开展的实验,这种方法既简单方便,又有较好的实验效果。

用于代替液体试剂与另一种液体试剂反应产生气体的装置用两个注射器分别吸取两种液体试剂(其中一个注射器入口用橡皮管连接-5cm左右的玻璃管),然后将两个注射器连接起来如图(Ⅱ)。将上面注射器中的液体试剂推入含有另一种液体试剂的注射器中。这样下面注射器中由于两种液体试剂的混合而产生气体。所产生的气体推动上面的注射器使气体进入上面的注射器。从而在上面的注射器中得到所需要的气体。如果再不需要剩余的气体时,可将混合液注入适当的溶液中,使反应中止。如产生CO2气体的混合液体Na2CO3和HC1注入到NaOH溶液中。这种简便方法可用于CO2、SO2等气体的产生实验。

用于代替液体试剂与固体试剂反应产生气体的装置

先将试剂瓶滴管与一注射器连接起来,其中在滴管中下部放入为了支撑固体试剂的玻璃丝或沙子,上部置入反应所需的固体试剂。注射器中吸入反应所需的液体试剂。推动下边的注射器将液体试剂注入滴管中与固体试剂接触,从而产生气体。为了使气体中的空气含量少一些,可尽量使液体试剂浸满小滴管,然后迅速将另一注射器连接在滴管口,可用上边的注射器吸取产生的气体。这种装置可以利用下边的注射器手柄的推拉来使反应进行或中止,以达到控制反应的目的。这种装置可用于C12、H2等气体的产生实验。

用于气体干燥的装置

如果气体需要干燥,用装有干燥剂的干燥管连接两个注射器,可将上面的湿气通过干燥管导入另一个注射器中,从而可达到干燥的目的。如果一次干燥效果不好,可重复上边的操作以求达到更好的干燥效果。

用于气体燃烧试验

在试验气体的可燃性实验中,常常由于反应器中产生气体的压力太小,以致火焰很小,难于观察。用注射器收集气体进行可燃性试验可克服上述缺点。在注射器入口入接一针头,推动注射器从针头排出试验气体,点燃后控制推动速度,就可控制火焰大小,得到理想的实验效果。

用于过滤装置

在中学实验室中常常由于无真空泵、水泵或水压不够等情况下,就难于完成过滤操作,尤其在演示实验中遇到过滤,更感到困难。这里用注射器作为减压装置,可顺利完成过滤操作,如图(Ⅶ)所示。为了达到连续抽滤的目的可在抽滤瓶支口处接一橡皮管,用注射器抽完一次气后,用手捏住橡皮管,去下注射器,排出其中的气体,然后再重复上面的操作即可。

生活废弃物在化学实验中的妙用

随着人们生活水平的日益提高,各种塑料,金属等废弃物也相应增多。把这些废弃物收集起来,用在化学实验中,不但能给实验带来方便,为实验效果增添光彩,而且还可以节约实验开支,这对于经费缺乏、实验条件差的边远地区和广大农村学校更具有意义。黑龙江省密山市一中张援老师总结有:

软包装瓶的利用

(1)洗瓶

取餐具洗涤剂空瓶,在瓶盖上打孔,内放密封胶圈(用酒瓶密封圈加工),插入一根弯头尖嘴玻璃(或塑料)管,即成一个使用方便的洗瓶。

(2)简易洗耳球

取市售“盖乐宝”、“喜力佳”等儿童小包装软饮料塑料瓶,把瓶口稍加修整,就可制成一个简易洗耳球,用于与移液管配合吸液。

(3)安全防护罩

取大瓶“高橙”等饮料瓶,截去下底,即制成一个防护罩,用于一些较剧烈反应实验(如钠与水反应等)的安全防护,而不会影响实验现象的观察。本人用此防护罩成功的演示了“不能向浓硫酸中加水进行稀释”的实验,方法是:在小烧杯中放入少量浓硫酸,烧杯放在一块玻璃板上,用插有长颈漏斗的罩子罩上,然后从漏斗向烧杯中加入水,可看到罩内液体飞溅。

(4)长颈漏斗

把餐具洗涤剂空瓶上部截下,塞上一个插有玻璃导管的橡胶塞,就可制成一个长颈漏斗。

医药废弃物的利用

(1)可投影的点滴板

现在许多药片采用了压凹塑料片金属箔封装工艺,用药后的平底塑料凹片,可以代替点滴板使用。它还有一个点滴板所没有的优点-可作投影容器使用,利用这种投影容器,可同时完成对多个实验现象的投影,不但效率高,而且现象明显。例如,在讲“实验室制备二氧化碳药品的选用原则”这一内容时,让几种碳酸盐分别与不同的酸在塑料点滴板上作用,把塑料点滴板中的反应现象,通过投影仪投射到屏幕上:

碳酸盐Na2CO3粉末CaCO3粉末大理石Na2CO3粉末CaCO3粉末大理石酸稀硫酸稀硫酸稀硫酸稀盐酸稀盐酸稀硫酸投影现象反应速度太快反应速度太快反应速度太慢反应速度太快反应速度太快反应速度适中通过比较,学生就不难理解实验室为什么用大理石(石灰石)与稀盐酸反应制二氧化碳的道理了。

(2)塑料量筒

一次性塑料注射器经消毒后,把针头安装管截掉并烤软后把孔封死。这样一个有1~5ml刻度的小量筒便制成了。

如何开玻璃瓶塞

实验中使用各种磨口玻璃仪器时,往往会碰到瓶塞打不开的情况,如果采用方法不妥,就会使仪器弄坏。南充师院肖汝金老师根据多年的实践经验,对打开磨口(磨塞、真空活塞、干燥器等)作了如下的经验总结。

敲打法

对没使用过的磨口(塞)玻璃仪器,磨件上没涂凡士林或真空脂。

方法:将磨件仪器放在桌面上,磨件处的外壳用木方支垫起,小的一端在上,大的一端在下,中间塞子空着不垫木方,再用小木方轻轻往下敲打塞子,用力逐渐增加,敲落为止。

加热法

用过的磨口玻璃仪器,一般都涂有凡士林或真空脂,可先将表层灰或水用布擦掉,再用电吹风加热,使油脂熔化便可打开。

水煮法

该法适用于磨件玻璃仪器曾经装过酸、碱或盐类,对于这种情况的方法:先把磨件放在水中煮沸十分钟左右,使之受热溶解装过的酸、碱或盐类,不能溶解的因外部受热膨胀,接着用敲打法打开,如果仍然不行,待冷后,再用敲打法。

饮料用吸管在化学实验中的应用

吸食饮料等使用的塑料管(以下简称软管),大多数都是以聚丙烯为材料,经加工成型后制成的透明或半透明、直径4~6mm的细管,市售品的长度,一般为130~210mm,使用温度在-20℃~+100℃,软管对于所有的酸和碱都是极稳定的,也有很好的耐有机溶剂性,但在受热情况下,却能被四氯化碳、三氯乙烯等氯化烃所侵蚀,但受芳香烃的影响则很少。

由于软管的上述理化特性,故使它能在许多实验中用于代替细玻璃管和棒,而且由于它的比重小,有弹性,并易在相对低的温度下加工,因而在实验上也有它不可代替的优越性。陕西师范大学化学系吴祺老师总结的经验有:

软管的加工

连结:通常可将两根管的管口对齐后用胶带粘牢即可,如果为了防止漏气,可将一根管的管口,用小剪刀的刀背或用圆珠笔头把它扩大,当插入另一根管头后,可用燃烧蜡烛的滴液加以密封(如图1),最后再用胶带固定。

封口:

(1)将软管的一端折叠1cm左右后用胶带固定(如图2),如果要求密闭性高时,可在折叠次后用胶带固定;(2)将软管的一端放在打火机(或蜡烛)的火焰上旋转加热,当软化变形后,迅速放在木板上,用打火机底部(或其它硬物)压扁密封,并剪成圆形(图3),这一扁头可作为小铲使用,密封的管可作为超小型试管。

(3)在距封管端1cm左右处剪下,按图1所示把口扩大,即制成一个帽盖,可作为一个密封性要求不大情况下的封口。

软管的连结软管的封口(1)

软管的利用

(1)胶头滴管将软管的一端折叠后,用拇指和食指捏住,用中指和无名指与手掌挤压软管,把软管的另一端放入要吸取液体中,松开中指和无名指,液体即被吸入。当再用指和掌轻轻挤压软管时,液体即可一滴一滴地滴下。如果这样操作还不习惯,可以使用一端封口的软管。

(2)药匙将软管的一端剪成60度的斜角,再把尖端剪圆,即成药匙(图6a、b、c、d),适于取少量固体粉末样品。如果把匙头加热,当稍软时立即压弯后将能铲取更多样品。

(3)搅拌棒软管可直接用做搅拌棒,但一端封口的软管不仅可以代替玻璃棒,更由于棒的前端有一个带弹性的小平铲,所以能方便地取出烧杯底部的固体物。

(4)气体扩散实验管如图7所示,用软管制成两个帽盖,盖内塞入一个小棉球。例如观察浓盐酸与浓氨水之间通过气体扩散形成氯化铵的反应时,即可分别向两个帽盖的棉球上,各滴一滴浓盐酸和浓氨水,然后同时把两个帽盖塞在软管的两端。

气体扩散的速度随软管长度和室温而不同,但一般可在1~4分钟内在中间稍偏盐酸侧突然出现白环。如果用几根软管连结成的长管,也可观察这一现象。

(5)其它除上述外,读者还可自行设计出其它应用软管的实验。

用软管和生鸡蛋观察渗透和渗析

观察渗透压和渗析现象的困难,在于(1)不易找到理想的半透膜;(2)准备工作比较费时;(3)要较长时间才能看到结果。本实验的特点是:(1)使用手头易得的材料;(2)在不取出生鸡蛋内容物时观察渗透现象;(3)取出蛋内物质后观察渗析现象。

准备:生鸡蛋、软管、蜡烛、茶杯、小剪刀、水果刀、小试管2个、浓硝酸、浓氨水。

(1)观察渗透现象

①用水果刀柄轻轻磕打生鸡蛋的大头(有气室头),敲出多量的细缝,然后在保持不破坏内膜的情况下,小心剥去蛋壳,使露出1分或2分硬币大小的膜层。

②在蛋的另一端用刀尖小心地、一点一点地凿开一个恰能放进软管大小的小洞。

③向小洞内插入软管,当己达到蛋黄处后,用燃烧的蜡烛滴液、封住软管与蛋壳间的缝隙,如果插软管时有蛋清流出,应在擦净后再进行蜡封。

④用口轻轻吸吮插在蛋壳上的软管,如有漏气感时,应再蜡封一次,以保证不漏气。

⑤如图9所示,把蛋放进大小合适,透明的小茶杯中,杯中注入一定高度的清水,一般5~10分钟内,即可观察到蛋内液体向软管上升。如果茶杯较大,可按图10~11,用软管制成十字形架,把蛋置于其上。

(2)观察渗析现象

①从茶杯中取出上述观察过渗透现象的鸡蛋,剥去蜡封,用软管在壳内轻轻搅动蛋内物质,随即将其倒出(仍可食用)。

②将完好的蛋壳及试管仔细用清水洗净,向壳内注入约2/3体积的清水,再按图11方式立于一个干净的空杯中。这时可观察到有清水逐滴从壳内渗出。

③用两只试管分别取蛋壳内液和杯中的渗析液几滴,进行黄蛋白试验,证实蛋白质不能从膜内渗出。

说明:

①生鸡蛋和煮熟蛋不同,很容易把壳从膜上剥下,尽管如此,仍要小心剥离,以免产生微小漏洞,影响实验结果。

②由于蛋中的蛋清和蛋黄不是简单的单一成分,故在进行渗透现象观察时,无法确定蛋内液的浓度,更由于实验过程中,外部水的渗透,浓度也不断变化,故本实验只能用于定性地观察渗透现象。

(3)检验蛋白质存在的方法有很多种,黄蛋白实验是其中简单且常用的(如尿中蛋白的检验等)。方法是:向蛋白质水溶液中滴加少量浓硝酸后加热时,即染上黄色,冷却后加入氨水使溶液呈碱性时即给出橙黄色。这是由于带芳环的氨基酸发生硝化反应的结果。

(4)用洗净的去掉蛋内容物的上述蛋壳,可以方便地进行现行高中化学教材内,胶体一节中饱和盐水-淀粉溶液的渗析实验。

废灯泡的利用

灯泡的玻璃能经受高温,灯泡的形状与烧杯瓶相似,只要把废灯泡的金属帽去脱,可以代替烧瓶使用。重庆教育学院陈道英老师介绍一种取脱金属帽的简便方法及其利用。

用抹布把灯泡玻璃部分包着(万一玻璃破碎,也不会伤人),左手拿着灯泡把它的金属帽部分支在一块木头或砖等硬物上,右手用木棒或小锤向金属帽四周轻轻敲击,时敲时摇致使粘合物松散,当金属帽松动时,再用力从相反方向扭转金属帽使其与灯泡脱落。金属帽可以做自制酒精灯的灯帽。再用钢丝钳将灯泡中的抽气管夹断,可以听到“嘶”的一声,表明空气已进入灯泡,就可以安全地进行下面的操作。先将灯泡中的两根细铜丝用镊子放入灯泡封口里面,注意不要弄断铜丝,它是电极材料。然后用砂纸在石板上磨灯泡封口。磨时必须小心,一定要轻轻地和慢慢地磨、否则会裂口或封口破碎,裂了口的灯泡不好配塞。

当封口脱落时就得到一个瓶口整齐的园底烧瓶。只要细心,可以在瓶口配上带玻璃管的橡皮塞,应用于做中学化学的喷泉和制取蒸馏水等实验。

小心取出灯泡里面部分,用钢丝钳夹玻璃钉,将断口面用砂纸磨平整,即成一个铜电极,可用于做导电性实验。如做微型电极不需作任何处理,因为此电极刚好放在青霉素之类瓶的瓶口上。只要在玻璃管上套进一硬纸板或塑料瓶盖,就可以放入小烧杯或瓶中。

灯泡的圆柱面相当于一个凸面镜,是一个理想的放大镜,只要在灯泡里面装上水,可以代替放大镜使用,十分有趣。如观察硫磺晶体的形状,在农村还可以用于观察农作物的生长发育及病虫害等。由于灯泡的玻璃很薄,稍不注意就容易破碎,使用时要细心。代替烧杯使用时可放在去底的铁罐头盒(或底部打孔)中加热。本人通过多次脱去灯泡金属帽和灯泡利用试验认为:关于灯泡可以不同部位进行切割(代替烧杯、蒸发皿)和保留所谓金属帽(便于配塞)是不切实际的。关于废灯泡的利用作为中学化学课外活动的内容是很好的,可以培养学生多方面的动手能力,对于仪器设备缺乏的农村中学更是适用的。

塑料瓶在化学实验中的妙用

做洗瓶

选软塑料瓶配上带弯玻璃管的塞子即成使用时,用手捏塑料瓶就可把水挤出。

做焰色反应实验