巧用一次性塑料杯制作固液不加熱裝置

2005級本科生：陳壯強(qiáng)

指導(dǎo)教師：黃俊生 衷明華

一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Γ鱾€(gè)環(huán)節(jié)都很重要，筆者認(rèn)為最為重要的是對實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、取材容易、實(shí)用、科學(xué)、綠色無污染、使用安全、現(xiàn)象直觀明顯，這是我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)的目的。在中學(xué)化學(xué)教材重點(diǎn)介紹的十幾種常見氣體制備方法中，可以利用固液不加熱裝置制備的占了絕大多數(shù)，而中學(xué)中最常見的固液不加熱氣體發(fā)生裝置就是啟普發(fā)生器和教材中介紹的簡易裝置。啟普發(fā)生器取拿不方便，成本較高，偏僻農(nóng)村中學(xué)可能還沒有啟普氣體發(fā)生器，或者部分中學(xué)不能大量配套，往往摔一個(gè)就沒了。此外，啟普發(fā)生器有一個(gè)很大的缺陷，就是固體藥品必須是塊狀藥品，而且教材中介紹的簡易裝置既不便于控制，又不便于將反應(yīng)后的液體和固體殘留物分離開。因此，我們利用日常生活中的一次性塑料杯，設(shè)計(jì)了兩種固液不加熱裝置，一種適合塊狀藥品反應(yīng)，另一種則適合粉末狀藥品反應(yīng)。

一 塊狀藥品發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)

1.所需材料

（1）普通材料：一次性塑料杯、繡花針、剪刀、細(xì)導(dǎo)線（耐腐蝕的細(xì)線均可）。

（2）實(shí)驗(yàn)室器材：長頸漏斗、廣口瓶、雙孔膠塞（與廣口瓶配套）、導(dǎo)管。

2.制作過程

（1）先用剪刀剪去一次性塑料杯的上半部分，用繡花針在一次性塑料杯的底部穿滿小孔，用細(xì)線系好。

（2）把制作好的一次性塑料杯固定在膠塞上，并安裝在廣口瓶內(nèi)（如圖1所示）。

3.操作方法

該裝置的原理及操作方法與啟普發(fā)生器一樣，可以說是啟普發(fā)生器的簡易裝置。將塊狀藥品置于一次性塑料杯內(nèi)，液體由長頸漏斗倒入。當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度時(shí)，液體由一次性塑料杯底部的小孔進(jìn)入杯中并與塊狀藥品接觸，反應(yīng)開始。停止反應(yīng)時(shí)，只要封住導(dǎo)管，產(chǎn)生的氣體留在瓶內(nèi)，瓶內(nèi)產(chǎn)生高壓，液體就會(huì)被壓回長頸漏斗中，并與塊狀藥品分離，反應(yīng)停止。在反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，長頸漏斗必須插入液面以下。

二 粉末狀藥品發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)

1.所需材料

（1）普通材料：一次性塑料杯、繡花針、剪刀、細(xì)導(dǎo)線（耐腐蝕的細(xì)線均可）。

（2）實(shí)驗(yàn)室器材：廣口瓶、單孔膠塞（與廣口瓶配套）、導(dǎo)管。

2.制作過程

（1）先用剪刀剪去一次性塑料杯的上半部分，用繡花針在一次性塑料杯的底部穿滿小孔，用細(xì)線系好。

（2）把制作好的一次性塑料杯固定在膠塞上，并安裝在廣口瓶內(nèi)（如圖2所示）。

3.操作方法

（1）裝樣：將所需的固體藥品（粉末狀）置于一次性塑料杯中，在廣口瓶中加入液體藥品，塞緊膠塞。

（2）反應(yīng)：一次性塑料杯底的孔非常小，在不動(dòng)的情況下，粉末狀藥品不會(huì)從下面漏出，但當(dāng)一次性塑料杯輕輕晃動(dòng)的時(shí)候，藥品會(huì)從底部慢慢落下。所以，在進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候，只要輕輕搖動(dòng)廣口瓶，帶動(dòng)里邊一次性塑料杯晃動(dòng)，粉末狀藥品就會(huì)落到瓶底與液體反應(yīng)。搖動(dòng)廣口瓶的動(dòng)作要輕，底部液體不宜過多，以防濺到上方的藥品。

三 兩種裝置的對比說明

1.一次性塑料杯底部孔的要求

對于塊狀藥品，一次性塑料杯底部的小孔應(yīng)相對大一些，這樣方便液體的進(jìn)入與退出。對于粉末狀藥品，一次性塑料杯底部的小孔應(yīng)根據(jù)粉末顆粒的大小制作，以晃動(dòng)一次性塑料杯時(shí)顆粒能漏出為準(zhǔn)。

2.廣口瓶大小的要求

塊狀藥品發(fā)生裝置，只需讓制作好的一次性塑料杯能放入其中便可。粉末狀藥品發(fā)生裝置，則不僅要使制作好的一次性塑料杯能放入其中，還需有足夠的空間可供搖晃。

3.兩種裝置使用效果的對比

實(shí)驗(yàn)室制備氣體多數(shù)是用塊狀藥品，一方面是因?yàn)橹袑W(xué)中使用的固液不加熱裝置多是啟普發(fā)生器以及根據(jù)啟普發(fā)生器改裝后的各種簡易裝置，另一方面是因?yàn)榉勰钏幤贩磻?yīng)速度過快，不利于反應(yīng)控制和氣體收集。本文的塊狀藥品發(fā)生裝置設(shè)計(jì)也屬于啟普發(fā)生器的一種改裝，所以，它仍適用于當(dāng)前中學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，使用效果與啟普發(fā)生器是一樣的。但是，綜合了多個(gè)氣體制備實(shí)驗(yàn)的對比，粉末狀藥品發(fā)生裝置在使用上，相對于啟普發(fā)生器類的裝置，具有更多的優(yōu)勢。

首先，在制作上，粉末狀藥品發(fā)生裝置所需的材料少，不需要長頸漏斗，膠塞只需單孔，制作方便。

其次，粉末狀藥品發(fā)生裝置使用的藥品更少，分離更好。啟普發(fā)生器類的裝置，往往需要大量的液體，而且使用塊狀藥品，用量大，容易造成浪費(fèi)，分離也不好。而粉末狀藥品發(fā)生裝置，需要的液體足量就可以，越少越有利于操作，而且使用的固體藥品不與液體接觸，分離與回收效果好。

再次，粉末狀藥品發(fā)生裝置的安全性更高。粉末狀藥品發(fā)生裝置比起啟普發(fā)生器類的裝置不必?fù)?dān)心在停止反應(yīng)的時(shí)候，由于液體過多而從上方溢出，密封性更好，更安全。

最后，相對于啟普發(fā)生器類裝置，粉末狀藥品發(fā)生裝置不僅藥品的反應(yīng)速度快，而且不會(huì)使反應(yīng)難控制，氣體難收集。因?yàn)槊看螐囊淮涡运芰媳袚u落的藥品量非常少，反應(yīng)相當(dāng)快，但產(chǎn)生的氣體量并不多，不會(huì)影響收集，操作者只要根據(jù)需要搖動(dòng)廣口瓶，便能很好地控制反應(yīng)。

綜上所述，粉末狀藥品發(fā)生裝置在使用上明顯優(yōu)于塊狀藥品發(fā)生裝置，在兩者條件都具備的情況下，建議使用粉末狀藥品發(fā)生裝置。但在具體情況下，還必須根據(jù)自己所擁有的器材與藥品進(jìn)行選擇。

四 結(jié)論

利用這兩種裝置，筆者將中學(xué)中常見固液不加熱制備氣體的實(shí)驗(yàn)全做了一遍，在具體實(shí)驗(yàn)操作中效果很好。該類裝置不僅取材方便，制作簡單，提高了實(shí)驗(yàn)安全性，在藥品的處理上也更科學(xué)，且用日常生活中常見的物品制作實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的反應(yīng)儀器，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新能力。希望這兩種裝置能夠?yàn)楦嗟闹袑W(xué)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中帶來方便。