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第7章 实验仪器的制作和巧用(7)

实验室常用启普发生器和简易装置,这两个都有一些不足之处,如化学课本上的简易装置制取乙炔,又不能贮存气体,更不便于控制反应的发生和停止。为了弥补这些装置的不足,江西省新干中学周之云老师介绍了一种利用废品制成的新型气体发生装置——多用气体发生器。

液体药品瓶(麦乳精瓶);B为贮气筒(由洗发液瓶削去底制成);C为固体药品瓶(由透明塑料医药瓶钻孔制成,瓶壁上的小孔便于液体药品进出和排除贮气筒中的空气,瓶底的小孔便于微溶于水的付产物(如氢氧化钙)的排除和液体药品的进出,可以防止堵塞);D为单孔两用橡皮塞(由大橡皮塞削制,大端直径等于贮气筒内径,小端直径等于固体药品瓶内径);E为圆珠笔芯做成的弯头;F为医院(输液器)的塑料导管;G为输液器导管上的轮式夹;H为输液器针头。

下面以乙炔的制取和贮存为例,说明多用气体发生器的使用方法和工作原理。

首先在液体药品瓶A中盛3/4体积的水,把导管夹紧(如图2)检查装置是否漏气,若固体药品瓶不能接触到水,说明装置不漏气。然后在固体药品瓶C中装几小块固体碳化钙,再打开导管夹、使碳化钙与水接触(如图1),即可产生和使用(点燃)乙炔气体(可用轮式夹调节气流,控制火焰大小)。不用乙炔时,把导管夹紧,乙炔贮存在贮气筒B中,由于气压增大,贮气筒B带着固体药品瓶C上升,使碳化钙与水脱离接触,反应即自行停止(此时装置起贮气作用)。因此既不要用饱和食盐水,也不要在导管口放置棉花来防止因反应剧烈而使反应混和物冲入导管。

自制塑料槽代替常用的纸槽

制作步骤如下:

(1)取清洁无裂纹的塑料包装带一段(长度可视试管大小而定),将其像折纸槽一样对折。

(2)用电烙铁(或烧热的钢锯片)沿折缝轻轻熨烫,即可定型。

特点:

(1)质地比纸坚韧,可代替角匙直接舀取粉末状固体试剂送入试管底部,使用自如。

(2)耐酸、碱腐蚀,耐水洗,可反复使用。

(3)材料易得,制作简便,便于推广,也可指导学生作为课外兴趣活动自制。

多功能气体发生器

①去底葡萄糖塑料瓶②、③、④输液器⑤、⑥单孔橡胶塞⑦玻璃管⑧尖嘴玻璃管A:水止夹使用范围

(1)可用于制取某些气体。如H2(A1和NaOH溶液反应;Zn和HC1溶液反应;Na和C2H5OH反应)、H2S、CO2、NO2、NO(Cu和HNO3反应)、C2H2等多种气体。

(2)可用于金属钠与水反应的实验。

(3)去掉尖嘴玻璃管连接一个注入器。

此装置还可制取氧气(粒状二氧化锰中加入双氧水);制取一氧化碳(甲酸钠中加入硫酸);制取氯气(次氯酸钠溶液里,滴加盐酸);制氨气(在铵盐中滴加浓氢氧化钠溶液)等气体。

使用方法

(1)以金属钠跟水反应为例说明。

首先,拔开胶塞⑥(装置的气密性已经检验),在塑料瓶中注入一定量的水,待水与玻璃管平齐为止,滴入二滴酚酞试液。用镊子取黄豆粒大小的一小块金属钠,用滤纸吸干煤油,将钠放入玻璃管内,塞紧塞子,关闭水止。看到的现象是:金属钠熔成一个小球,在液面上游动,玻璃管内水位急剧下降,溶液呈红色。玻璃管内水位下降的原因是由于反应产生气体,导气管又都关闭着,使管内压强增大,水被压到塑料瓶中。如果想验证是否氢气,可打开水止夹在尖嘴玻璃管处点燃即可。

(2)以制氧气为例说明此装置的使用方法。

去掉尖嘴玻璃管连接一个注入器(如图2)。将双氧水(B)放入注入器内,粒状二氧化锰放入玻璃管内,关闭玻璃管与塑料瓶之间的水止夹。挤压橡皮球(A),双氧水与二氧化锰接触,反应很快发生。制取氨气、氯气一氧化碳等气体时的使用方法与制氧气相似。

说明

(1)此装置取材容易(用废葡萄糖塑料瓶、可乐瓶、喜乐瓶、医用废输液器等),制作简单。

(2)实验操作方便、安全。实验现象明显。节约药品。

(3)不污染环境。

组合式实验架

现有化学实验室最常用的固定、支承器械有铁架台、玻璃器皿升降台等,这些沿用了上百年的器械最大的弊端是单件联用时互相挤占空间十分严重。不仅实验仪器组装费时费工,甚至还妨碍实验操作和现象的观察。对于近年来国内外迅速掘起的微型实验,由于玻璃仪器容量仅为常量的百分之一以下,这种单件使用的固定、支承器械则无法使用。

青海民族学院理化系吴启勋老师设计的本装置克服了上述现有技术的缺点和不足,不仅为常规实验和科研工作提供固定、支承合一的器械,更是为微型化学实验提供了一种实用操作装置。

本装置的特点是,集器械的固定和支承功能为一体,通过组件的不同组合方式以满足不同实验项目和科研的需要。主要组件有支板、托板、支座、移动式夹座、夹头及托架等。支板上有供移动式夹座定位用的滑道,具体结构有多种形式。这种配上移动式夹座、夹头的支板实际上相当数个铁架台的作用。托板通过托架与支板联结,可以自由升降,它实际上相当数个升降台、三角架、漏斗架的作用。主要的组合方式有:

支板可以按纵或横向与支座结合,也可以通过特制的支座与另一支板拼接,组合成多联实验架;通过更换多种用途的夹头与夹座的组合,可实现在任意方位上夹持常量或微型化的玻璃仪器;多种用途的托板,可以按一定位置组合在支板的前后方或卸下抽出支脚置于实验桌上。

本装置的最大优点是,不仅可以满足一般常规教学实验和较复杂的科学研究的需要,而且还特别适用于近年来国内外迅速掘起的微型化学实验。一种做得十分精巧的样机已制出,它废弃了传统化学实验室沿用百余年的铁架台,结构集中紧凑又简单合理,是一种全新制式的实验室操作装置。

自制化学仪器绘图板

为了培养学生的绘图技能,提高效率,节省绘图时间,并使仪器图形规范化,符合科学道理和整洁美观的原则,我们要求学生自己制作化学仪器绘图板。

河北衡水师专毕庆会、张淑娴老师介绍制做方法:

如图所示:在一块长方形透明的塑料薄板上,先画出种类不同、大小不等和整缺不一的化学仪器图形若干个。再用刀子按照图上所划的线条进行雕刻,将所有标记数字的部分挖空去掉。就可制得一块化学仪器绘图板。

使用方法:

根据实验报告仪器装置中所要画的化学仪器,选定绘图板中所要用的图形部位,用铅笔或其他类型的笔,沿着图形部位边沿划线。便能绘出所要画的化学仪器图形。

根据绘图板图形,有的略加改造,可绘几种图形。如1可画锥形瓶,抽滤瓶;2可画圆底烧瓶,蒸馏烧瓶等。

当然,绘图板的仪器图形,还可有其他多种。在此只是举例说明,供在制做和使用绘图板时进行参考。

自制化学演示放大器

四川德阳中学刘立灿、刘兴勇老师设计的这一装置是用放大板将演示实验放大,因此不需要特制或改装实验仪器,它可将原物体放大三至五倍(相当于电视屏幕的特写画面)。适合于中学化学教学中绝大多数演示实验,便于观察,如物质,沉淀、火焰等均能看到真实的颜色和反应过程中产生的现象。演示时只需将仪器置于放大板后,框架上面及左右都有较大空间便于操作、所需光源置于下层,随时都可采用。

这种放大装置克服了投影实验中无法解决的问题,如投影实验有些仪器需要特制是或改制,使用受到限制。不透明的物质不能看到真实状态和颜色,有时影相倒置等等缺点。此装置在视觉夹角50度范围内,影相略有失真,但只需稍左右移动箱体,即可克服不足。

结构:

①用铝合金制作一框架(1)。

②前面插入放大板(3)(即电视幕屏放大板。投影幻灯中也有些放大板。)③后面插入铝制背板(2),一面漆白色,一面漆黑色,根据实验需要选择一画插入。

④底板为毛玻璃(6),可插入或取出,下层光源可均匀透过。(4)为固定螺丝。

⑤下层装置两盏八瓦日光灯,用开关5控制,可选择使用一盏或两盏。为使箱体外无电线,故安装插座7使用时再接电源。

两种简易化学仪器的制作

简易气体发生器

(2)原理:

山西柳林县一中马声玉老师设计的这一发生器和启普发生器的原理相同。打开书夹,安瓿内气压减小,瓶中的酸进入安瓿,反应开始;夹上书夹,安瓿内气压增大,把酸压回到瓶中,反应自行停止。

气体发生器

(3)说明:

①安瓿是一种封装注射液的小瓶,抽取注射液后即成废物。在此装置中安瓿直径以20mm左右为宜。口部保留部分应尽可能长些,并将切口在灯上烧圆以利套胶管。安瓿底要去掉。

②安瓿去底时可用铁钉从外部凿穿,然后用钳子将剩余部分夹掉。(底部侧壁如有缺口,更利于酸液的流通)。

③多孔塑料板的制作:将包装用的泡沫塑料剪成比安瓿直径稍大的薄片,用细铁丝烫几个小孔即成。(它是在装锌粒等物后从安瓿底推上去的)。

④瓶盖上开一个孔以固定安瓿。孔不要圆,留有空隙可流通空气。

(2)说明:

①塑料管可用热铁片烧熔后粘封;胶管可用自行车补胎胶粘封。

②如塑料管较细,将其在灯上烤软就易于套上去了。

③安瓿的底要去掉,并将两头的切口烧圆。

④塑料管(或胶管)要塞进瓶口一段以起密封作用。

新型酸碱通用滴定管

滴定管是最常用的一种实验工具,就其现有的一些缺陷与不足广大工作者都人所共知,因此胜利油田河口技工学校张永安老师通过长期的观察与实验,制作出了一种新型酸碱通用滴定管,此滴定管基本克服了现用滴定管的一些缺陷与不足,操作简单、准确,采用的控制原理是减压自动装液及滴定,整个操作在滴定管不离开铁架台都能逐一完成,(如:洗涤,滴定液进入滴定管)整体过程优于前者。

材料

吸耳球,橡皮管,玻璃三通,滴定头损坏的酸式及碱式滴定管,玻璃球,中部完好的25ml移液管,橡皮塞。

操作步骤:

(1)首先将“12”滴定管插入要加入的溶液中。

(2)挤压“5”处橡皮管使其与外界连通同时挤压“1”使其内部气体排出,松开“5”处与外界断通。

(3)挤压“7”处的橡皮塞,使其与滴定管导通,此时液面会自动上升,当上升到零点以上时,松开“7”处液面会停止上升,此时调整滴定管高度利于操作。

(4)液面的调整,在挤压“1”时(若“1”气量过少时,可先挤压“5”处,使其基本恢复原状)滴定管会自动滴定,滴定速度可由挤压“1”处的力度大小决定。

说明:

(1)当滴定管尖嘴有少量的进气及漏液,适当调整吸耳球的气量就可解决。

(2)“6”处的橡皮管内部一定要干燥,反之控制困难。“9”长度最好使“8”处落在台面上有利于操作。

(3)连接管中心大肚是防止溶液进入橡皮管中。

(4)两个进气处都采用尖嘴以防进气量过大。

(5)酸式滴定管在玻璃阀打开状态下也可作通用管使用。

(6)吸耳球与接口处一定要塞紧,整个装置除滴定嘴处敞口,其余各处都不要产生漏气。

初中微型化学实验箱

中学化学实验急待微型化、成型化

我校系全国重点院校,但每年入学的新生中总有若干名(约占6%)学生在中学阶段从未亲自动手做过化学实验。这些学生主要来自教育不发达地区。

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