金属与酸反应的对比实验创新设计

河北省隆化县第一中学 李名昊

化学教材中有一些需要对比的探究性实验。例如，常见的金属铁、锌、铜等分别与同体积、同质量分数的稀硫酸、稀盐酸反应情况的探究，需要对比金属与酸是否发生反应及反应发生的剧烈程度，从而验证金属的活动性顺序。如果用实验室原有的实验仪器，即用每支独立的试管分别依次完成实验，则既繁琐又很难保证实验发生的同时性，对比效果不强。为解决这一问题，我特利用医学和生活中常见的注射器、输液管等器材，根据“加在密闭容器中液体上的压强处处相等”的原理，研制了一套对比性的实验装置，实验效果明显。

一、实验仪器及试剂

20 mL注射器一个、塑料管三段、输液器一套；铁片、锌片、铜片、稀硫酸等。

二、实验仪器装置图及仪器的组装说明

1.制作反应器：如图所示，取输液器一套，在输液器的输液壶同一侧表面打三个直径相同的孔洞，孔洞的直径大小与塑料管直径一致，孔洞之间的间距适宜且相等。将三段塑料管分别并排安装在三个孔洞中，使塑料管与输液壶相通，制成一组连通器。连接处用三秒胶水密封好，晾干，反应器就制作好了。

2.准备注射器：取一个20 mL的注射器备用。

3.组装注射器和反应器：将注射器和反应器中的输液器左端相连。

三、实验操作、现象和结论

在反应器的三段塑料管中分别放入相同体积的铁片、锌片和铜片，注射器中抽取10 mL稀硫酸，按图连接好装置。关闭反应器的右端，缓慢推动注射器活塞，使注射器中的稀硫酸流入反应器中。实验发现，稀硫酸同时流入三段塑料管中，且体积相同，即三种金属同时和稀硫酸接触。在金属铁、锌的表面有气泡产生，且在金属锌表面产生气泡时比在金属铁表面产生气泡时更为剧烈，发生反应的化学方程式分别为在金属铜表面没有气泡产生。这样，我们很容易就判断出三种金属的活动性由强到弱的顺序为锌、铁、铜。

四、装置改进的意义

1.实验的对比性强。三种金属可与稀硫酸同时接触，不会出现时间上的差异，进入三段塑料管中的稀硫酸体积相同，对比性强。

2.操作简单方便。三个实验同时发生，节省时间，通过推拉注射器可随时控制反应的发生和停止。

3.实验装置所需材料廉价易得。本套装置中代用品多，有利于学生课内外开展实验。

4.节约药品。利用本套装置进行实验药品用量少，实现了化学实验的微型绿色化。