２０１７哥第５期 教育与装备研究 技术方法 一氧化氮和二氧化氮气体 发生装置的改进设计 王克兴 李红霞 王倩多 摘 要：利用物理学啄理有效控制化学反应进程，设计有毒有害气体的制取实验装置 关键词：实验设计； 验教学；改进创新 （二）试剂 一、实验目的 质 分数６９％的浓 限、质 分数１０％的Ｉ 稀硝腋、铡片、匝 分数１（）％的ＮａＯＨ溶液 硫卞¨氯氰化物一１，的教学中，教帅 要 制备瓤的铽化物气体， 腱氮的氧化物的 质 教学干ｉ１知 Ｉ的拓展教 ：ｍ…于氮氧化物足 ｒ 毒仃 的 体，反幢的进狂小能有效控制，实 三、实验仪器装置图及仪器的组装 （一）装置图（ 罔Ｉ） 验【｝Ｉ 致有毒气ｆ水５叶、ｊｊＩｌ＝，造成环境污染 ＇ 外．一铽化 遇空气Ｊ互 ， 成二氧化瓤．会导 毁收 的气体小纯净。 针埘上述问趟， 据 气箭 采Ｊ１ｊ荆分圳 浓、稀反心的特 点， ＊受 汁一套安 ＩＩＪ 、绿色环保的实验装 置，Ｉ％能满址教学要求，ｌ义能激活学生的实验没 汁创新总 ｌ，更好地发 ：实验装 的教育敦 ： 功能 二、实验仪器及试剂 （一）实验仪器 ５Ｏｒａ１ 大汴射器钊‘简（ 邴堵ｕ）、２０ｍ１ 小 汪射器针筒（切除憾部）、 ７髟多孔塑料板（｝ ： ｌ刳Ｉ （二）仪器组装说明 小 射器针筒外｛ 小于大沣射器针简ｌＪ、Ｊ 径，小｝ｉ－射 针简像皮术 Ｃ箭安装半衡，ｆ 小注｛＝Ｉ于 自如。 筒能 大汴射；｝：｛引’简中Ｉ 下运动 略大于小汴射器针筒Ｉ Ｊ、Ｊ径）、铁架台、输液 导管、橡皮竹、止水 、 和气．球、 采的注射器、洗气瓶 ②小汴射 针筒内 离僻【Ｉ ３ ｃ ｎ 处放 形多孔 料板．要保 多孔板卡放牢同 王克兴，甘肃省古浪县第一中学，一级教师：李红霞，甘肃省古浪县城关二小，二级教师；王债多，甘肃省古浪县 第一中学学生 本文系甘肃肖教育科学规划２０１６年度课题《基于提高中学生生物科学素齐的实验教学策略研究 系列论文 ６７— 技术方法 教育与装备研究 ２０１７年第５期 ③大注射器针筒内加入酸液的量不能过 多，以小注射器针筒伸入大注射器针筒底部时 酸液不能没及小注射器针筒管口为宜。 注意当止水阀ａ、ｂ关闭，小注射器针筒内 聚集气体时，不能用力下按小注射器针筒，防止 酸液外溢。 ④连接注射器的导气管不宜过长，避免收 集的气体不纯。 四、实验操作 （一）ＮＯ气体的制取 ①检查装置的气密性。取出小注射器针 筒，拉出注射器活塞，打开ａ、ｂ止水阀，将小注 射器针筒下端（切开端）伸入清水中，缓缓推动 注射器活塞。若导管有气泡持续逸出，说明装 置气密性良好。 ②添加药品。大注射器针筒内加入稀硝 酸，小注射器针筒多孔板上放入少许铜片，连接 装置。注射器活塞推到针筒底部，关闭止水阀 ａ，打开止水阀ｂ。将小注射器针筒小心插入大 注射器针筒，当酸液液面接触到铜片产生无色 气体（ＮＯ气体），同时小注射器针筒管口出现 棕红色气体（ＮＯ与管口处Ｏ：反应产生的ＮＯ： 所致），继续按下小注射器针筒排出混合气体。 当酸液液面接近小注射器针筒橡皮塞导管时， 关闭止水阀ｂ，小注射器针筒管口开始产生无 色气体（ＮＯ气体）。随气体体积增加，小注射 器针筒浮力逐渐增大，开始缓慢上浮，当酸液液 面脱离铜片时，反应随即停止，小注射器针筒处 于上浮静置状态。 ③收集气体。打开止水阀ａ，缓慢拉出注 射器活塞，无色气体随即进入针筒，小注射器针 筒内气体体积减小，小注射器针筒因重力下降。 当酸液液面再次接触铜片，反应再次发生，产生 气体。实验过程中，气体体积增大时，小注射器 针筒上浮；气体导出时，小注射器针筒下降。反 复拉动注射器活塞，反应自动控制，即可收集较 多量的气体。气体收集结束后，关闭止水阀ａ、 ｂ，小注射器针筒处于上浮状态。 ④装置拆除。向上提起小注射器针筒，用 一６８一 注射器针筒阀固定小注射器针筒于大注射器针 筒管口，打开止水阀ａ、ｂ，改用另外一支注射器 往小注射器针筒内推人空气（注射器针筒气体 颜色由无色转变为棕红色），红棕色气体被碱 液吸收，反复推入空气直至注射器针筒内红棕 色气体消失（标志有害气体全部处理），取下装 置，处理废气废液，用清水冲洗仪器。 （二）ＮＯ，气体的制取 添加药品时，大注射器针筒内加入浓。 其他操作基本同上。 五、改进的意义 实验巧妙地利用注射器针筒重力和浮力的 物理学原理，实现对化学反应进程的控制，是实 验的一大亮点。学生在实验过程中领会运用交 叉学科知识解决化学问题的方法。通过实验可 以达到多种实验教学的目的，如观察铜与浓、稀 反应现象，观察溶液颜色的变化，观察生成 气体ＮＯ和ＮＯ 的颜色，ＮＯ与空气中的０ 反 应生成ＮＯ，的现象，ＮＯ与ＮａＯＨ溶液的反应 等。结合实验设计、实验操作、现象观察、问题 讨论开展教学活动，是开展探究性实验教学的 很好案例。 实验装置操作简单方便，涉及到一些常规 的基本实验操作，如固体、液体试剂添加，尾气 的吸收，橡皮管与导管的连接，止水阀的使用 等。又涉及实验中检查气密性、制取气体、收集 气体和装置的拆除等操作程序。强化操作过 程，严格规范要求，在提高学生的实验操作技能 方面起到了示范作用。另外，实验装置不仅可 以制取ＮＯ和ＮＯ，两种气体，还可以推广到中 学化学中其他固液不加热制取的气取，具 有实用性和通用性，解决了这一类气体的实验 室制取方法，对于指导中学化学实验教学有一 定的借鉴意义。 实验装置使用了注射器，赋予注射器多种 功能，如检查装置的气密性、反应容器、收集较 纯净的气体、排除残余气体促进尾气吸收等功 能。其中使用破损废弃的注射器针筒，体现了 废物再利用的原则。实验装置的巧妙设计保证 ２０１７年第５期 教育与装备研究 技术方法 了装置的安全性，装置中气体发生和停止实现 和环保的教学理念。 自动控制，操作过程优化，尾气吸收装置合理， 防止气体外泄，降低实验过程中出现意外的燃 参考文献： 烧、爆炸、腐蚀、中毒（如本实验）等危险性，体 ［１］陈振娣，赵晓智，衷明华．铜与浓、稀的反应微 现了化学实验设计的安全性原则，消除学生对 型实验装置的改进［Ｊ］．江西化工，２０１４（０２）． 实验的恐惧感，培养和提高学生实验安全意 ［２］陈昭方．实验与创新能力培养［Ｍ】．武汉：华中科技 识 。实验装置的设计和操作符合绿色、安全 大学出版社，２００９． 正交试验设计法对碘与淀粉显色 反应最佳实验条件的研究 李嘉会 梁永锋 摘 要：在淀粉的种类、浓度，碘和碘化钾浓度、用量等单因素对碘与淀粉显色反应实验探 索的基础上，利用正交试验设计法对该反应的最佳实验条件进行了研究。实验结果表明， 影响碘与淀粉显色反应的主要因素是淀粉的种类和碘的浓度。该反应的最佳实验条件是 选用含直链淀粉高的淀粉，且淀粉的浓度为１％，Ｉ 的浓度为０．１ ｍｏｌ・Ｌ～，ＫＩ的浓度为 ０．００１ ｔｏｏｌ・Ｌ～。 关键词：正交试验；淀粉；碘；显色反应；实验研究 碘与淀粉显色反应既是中学化学教学中的 上影响该实验结果的因素比较多，有淀粉的类 一个典型实验，也是中学生物教学中的一个基 型、淀粉的溶液的浓度、碘溶液的浓度、反应的 础实验，同时在大学分析化学教学中碘量法也 温度、ＫＩ溶液的浓度及溶液的酸碱性等。因 是通过碘与淀粉的显色反应指示滴定终点。无 此，在淀粉种类、碘溶液浓度等单因素实验的基 论是生物教材还是化学教材都表明该实验显示 础上，利用正交试验设计法对该实验的实验条 特征性的蓝色，而在实际教学中很少观察到蓝 件进行了研究。 色，多数情况下观察到该实验的现象不是蓝中 一带褐色就是蓝中带紫色，甚至出现紫红色，使学 、单因素对实验结果的影响 生产生困惑，甚至产生怀疑，影响教学效果。许 （一）淀粉种类对显色反应的影响 多中学化学或生物老师对此实验进行了探 取４支ｌＯｍＬ的比色管，依次加入１ｍＬ １％ 讨¨ ，但都只从一个方面进行了探讨。实际 的小麦、玉米、大米、马铃薯溶液，然后向每支试 李嘉会，宁夏师范学院化学化工学院，研究生；梁永锋，宁夏师范学院化学化工学院，教授。本文为宁夏回族自 治区研究生教育创新项目（编号：ＮＸＹＪＳＣＸ２０１７—６）成果。 一６９—
