实验室制取二氧化碳气体发生装置的创新设计

作者：杨景明

来源：《中国现代教育装备·普教》2010年第08期

摘 要:创新实验教学是化学新课程改革的主要内容,本文从教材中实验室制取二氧化碳发生装置的不足之处,对该装置进行了创新设计。详细阐述了该装置的设计原理,制作方法,使用方法及实践效果。

关键词:二氧化碳发生装置创新设计

创新是指创造新的东西,创新是社会进步的不竭之力,是一个国家繁荣昌盛的推动力和根本保障。也是素质教育的主要内容之一。这一目标的实现有赖于在学校的各学科教育教学活动中推行创新性教育,培养学生的创新能力。化学是一门实验科学。特别是在中学教育阶段,创新性和探索性实验在激发学生的创新欲望,培养他们的创新意识和创新能力等方面所具有的作用是其他常规实验无法取代的。

在中学化学的实验中,二氧化碳的制取具有很重要的地位。但在实际应用中,教材中选用的装置有很多不足之处,笔者根据化学实验的要求出发和多年的教学实践,对实验室制取二样化碳的装置进行了创新设计,具体设计方案如下:

一、原装置的不足之处 原装置如图1所示: 图1

这两套装置,反应不能随时发生,也不能随时停止,只要稀盐酸溶液加入到试管或锥形瓶内,反应不能控制,固液不能真正分离;不能自动排泄液体,使用很不方便。

二、发生装置的创新设计

根据实验需要,以及克服图1装置的不足,新设计的制取二氧化碳的发生装置如图2所示: 图2

该装置克服了原装置的缺点,并有两点创新之处。从性能上看,反应能随时发生,能随时停止,固液能彻底分离,排泄液体非常方便。由于在反应瓶B中,玻璃弯管的创新设计,固体颗粒不能进入弯管,当需停止反应时,夹上止水夹B, 能使液体全部自动回流到漏斗A甁中,实现固液真正分离。这是利用了物理学中的连通器和气压原理设计的,这是该装置的点睛之处。另外,在排泄出反应余下的液体设计上,也是应用了物理上的连通器原理和大气压的作用设计的。

三、装置的制作

该装置制作的材料采用250毫升的雪碧瓶为主材料,漏斗甁A是截取饮料瓶的瓶口部分,倒置安装而成,在盖子上打孔,倒插Y型玻璃管。反应瓶B是截取饮料瓶口部和底部,底部先打孔,安装上倒U型玻璃管和隔板。再在瓶盖上打孔,插上玻璃弯管,然后,把上下两部分套接,用胶粘接而成。密封处除利用了原瓶盖密封,其余玻璃管和装置连接处均采用了玻璃管外套一小节乳胶管密封,这样密封效果十分好。反应瓶中的多孔隔板用塑料版制作,中间打上小孔,穿插在弯管上,由弯管固定多孔隔板。然后,把反应瓶A中Y型管一个分支套上乳胶管,加上止水夹,作为泄液管。另一个分支用乳胶管和反应瓶下的玻璃管连接即可。

四、使用说明 1.气密性的检验

将导气管用夹子夹住,排液管也夹住,从漏斗中倒入水,倒些水后,若漏斗中液面高度保持不变,证明装置不漏气,否则,漏气。打开泄液管的夹子,就能自动排泄净装置中的水(反应瓶B的底部要高于Y型管的分支处),再用夹子夹上泄液管。气密性检验完毕。 2.添加药品,制取气体

先在反应瓶B中用镊子加入几块石灰石,拧好盖,再从漏斗中加入稀盐酸,打开导气管上的夹子,液体就进入反应瓶B,反应开始,制取气体。 3.反应随时停止,随时发生的操作

当反应进行时,需要停止反应,就用止水夹B夹住导气管上的乳胶管,这时,液体在气压的作用下,就自动沿弯管回流到漏斗中,固液就能彻底分离。当需要反应时,再打开止水夹B,液体回流,反应继续进行。 4.反应后余液的回收

反应进行完后,调整支架,使反应瓶B的底面高于漏斗底部Y型管分支处,打开两个夹子,液体在气压作用下,自动流净。再取出余下的固体药品。清洗装置。

五、实践效果

经实践,该装置完全达到设计要求,方便实用。添加药品后,几天之内都能正常使用。我凭借这套装置参加许昌市教育局自制教具大赛获得了一等奖,参加河南省自制教具大赛获得二等奖,并获专家好评。

六、设计反思

该装置构思理念新颖,具有一定创新性。制作材料来源广泛、易得。加工容易。使用方便,不易破碎,安全、可靠。可视性强,易于观察反应现象和反应过程,很适合初中生使用。倒U型弯管的设计,创新性强。这对于培养学生的创新精神有启发、指导意义。笔者教的学生,在指导下,每人制作一套该装置。学习兴趣,开发学生的创新意识具有重要的指导意义。 参考文献

[1]李世海,高兆宏,张晓谊.创新教育新探[M].北京:社会科学文献出版社,2005 [2]吴俊明.新课程理念与初中化学课程改革[M].吉林:东北师范大学出版社,2002 [3]刘知新.化学教学系统论[M].广西:广西教育出版社,1996