文档介绍：绿色化设计实验两则
摘要:铜丝在氯气中的燃烧、硫在氧气中的燃烧等实验在半敞开的集气瓶中进行,易造成空气污染,影响师生身体健康,为解决这一问题,对此类实验进行绿色化设计。
关键词:污染空气实验绿色化设计
(一)铜丝在氯气中燃烧的绿色化设计
人民教育出版社全日制高级中学教科书(心修)第一册第四章《卤素》实验4-1,用坩埚钳夹住一束铜丝,灼热后立刻放入充满氯气的集气瓶里。观察发生的现象。然后把少量的水注入集气瓶里,用玻璃片盖住瓶口,振荡。观察溶液的颜色。
实验存在的缺点
1、污染环境,影响教师及学生健康
实验时铜丝会剧烈燃烧,使集气瓶里充满棕黄色的烟,由于此实验在半敞开的集气瓶中进行,此时棕黄色的烟及未反应完的氯气也从集气瓶口冒出,直接操作的教师难以忍受,此时需尽快把坩埚钳及残余铜丝取出,盖上玻璃片暂时离开讲台一会,而后需再一次打开集气瓶口,注入少量水。此时又会]造成第二次污染。此实验的效果很明显,但当实验成功之时,氯气已弥漫在整个教室,造成了环境污染,影响到教师及学生的身体健康。教师对这一实验既喜欢又敬畏。
2、操作繁锁,需三次打开装氯气的集气瓶(包括实验后除去残余的氯气),造成多次污染。
二、实验的绿色化设计
笔者对该实验进行如下设计:
实验的装置和药品;实验装置如图1
图1 铜丝在氯气中
燃烧
实验器材
125毫升集气瓶1个、5毫升的注射器2个、细铜丝长度5厘米多根、粗铜丝长度10厘米1根、7号橡胶塞1个、水、氢氧化钠的浓溶液等。
实验装置的制作方法
仪器的组装:
将粗铜丝一端弯成一个圆环(不封口),另一端穿过7号橡胶塞;将3根5厘米长的细铜丝对折,纽曲三转,一端留一个小圆环挂在粗铜丝的圆环上。要保证细铜丝的位置在集气瓶内的中心,这样才能使细铜丝与集气瓶内的氯气充分反应。
用5毫升的注射器取5毫升水后,插入制好的橡胶塞中。
实验操作步骤
按图准备好装置并制取一瓶干燥的氯气,把组装好的7号橡胶塞用手拿着直接放在酒精灯上对准细铜丝加热至灼热,而后放入氯气瓶中塞紧,观察反应现象。
燃烧结束后,可观察到注射器中的水由于负压的作用已被完全吸入瓶中,振荡集气瓶,可观察到水变成蓝绿色(氯化铜溶液的颜色与注入水量的多少有关),然后给向学生展示。
实验结束后,用另一注射器针筒吸入10%的氢氧化钠溶液,换下吸水的空针筒,并注入到集气瓶中,振荡以除去装置内残余的氯气。
三、装置改进的意义
装置制作简单,操作方便。
装置的密封性强,安全、环保,避免了氯气的多次污染。
该装置可连续使用(下一个平行班只需将燃烧后残余的细铜丝取下,另换一根即可)。
实验前向学生介绍装置,提出问题:该改进装置与原装置有何异同?实验完毕让学生思考回答。在实验教学过程中可激发学生的创新意识,树立绿色化学的理念,培养和增进学生的环境保护意识。
本实验还可用于铁丝在氯气里的燃烧实验。
本实验装置稍加改动还可用于硫磺粉在氧气中燃烧的实验以及磷在氯气中的燃烧实验。有异曲同工的效果。
(二)硫在氧气中燃烧的绿色化设计
原装置的不足
人民教育出版社义务教育课程标准实验教科书,九年级上册[实验2-3],硫在氧气中的燃烧。教材中,本实验要求在通风橱中进行,目前一般的教室没有通风橱,故生成的气体易造成污染。为解决这一问题,笔者对该实验进行了绿色化设计。