玩转Y 型管让实验化“零”为“整”

福建省福州则徐中学(350001) 林 丰

Y 型管有2个相同的试管,可作为反应容器,常用于对比实验中,如对比碳酸钠和碳酸氢钠的性质,探究燃烧条件等,既简化实验步骤,又突出对比现象。本文中,笔者通过对Y 型管的改进,使其成为多个反应的一体化实验装置,完成了初中化学一系列实验。

1 探究NaHCO3 热稳定性实验

在传统的实验中,加热固体和检验产物的装置相连接后,整套装置(见图1)的横向距离长、体积大,主要存在以下2个问题：①若装置间连接时气密性不好,容易导致实验失败；②为了实验现象明显,必须取用较多药品。

图1 教材中NaHCO3 热稳定性实验装置

改进方法：调整Y 型管的角度(见图2),使其中一个试管略向下倾斜,作为加热固体的反应装置,另外2个试管中分别加入无水硫酸铜与湿润的石蕊试纸检验产物水和二氧化碳。反应装置和气体检验装置的一体化让实验装置更简约,操作更简单,同时还大大缩短气体流动的距离,可以减少药品用量而不影响实验效果,是一套微型简约的连续多步反应装置。

2 气体的制取及其性质实验

无论是新课还是复习课,氧气和二氧化碳的制取和性质实验都是初中一线教师实验教学的重中之重。有的教师会预先在课前将气体收集,并存放于集气瓶中以节约课堂演示实验时间,但若是连续几节的化学课,不仅气体制备量大,还存在气体流失,导致实验失败。因而许多教师开始研究将反应的发生装置、收集装置、性质验证装置进行连接成一体化实验装置。

图2 改进后NaHCO3 热稳定性实验装置

改进方法：将其中一个试管底部切开,Y 型管就变为只有一个试管和两端开口的容器,将试管作为反应容器,一端可用于连接注射器,随时添加药品,而另一端开口处则可以用来完成气体的性质实验。例如二氧化碳制取及性质实验中(见图3),将大理石放入下方垂直的试管中,通过注射器加入稀盐酸,可观察到试管中产生大量气泡。再于另一端开口处放入干燥与湿润的石蕊试纸,可观察到湿润的蓝色石蕊试纸变红,干燥的石蕊试纸不变色,通过对比实验验证二氧化碳与水反应生成酸的性质。如图4所示,该装置还可用于氧气的制取及其性质实验中,将二氧化锰放入试管中,通过注射器加入过氧化氢溶液,可观察到试管中产生大量气泡。于另一端开口处放入木炭,将酒精灯放置在木炭下方加热,很快便观察到木炭在氧气中燃烧。

与传统的实验相比,改进的Y 型管有以下优点：①气体的制备与性质实验在同一体系中进行,操作简便,且无需连接装置,保证装置气密性良好；②借助注射器控制反应的发生与停止及反应速率的快慢；③减少药品的用量,现象明显,成功率高；④该装置还可用于其他气体的制取和性质验证实验,例如氨气、二氧化硫、氯气等。由于这些气体有毒,因此在导管口添一团蘸有可用于尾气吸收试剂的棉花,还可达到气体的制取—性质实验—尾气处理的“三合一”的效果。

图3 改进型CO2 制取及性质实验装置

图4 改进型O2 制取及性质实验装置

大道至简,贵在化零为整。通过玩转Y 型管,并将这一体化的实验装置运用于教师课堂演示实验及学生分组实验中,让实验到教学实现了从“零”到“整”的转化。首先,让零散的实验仪器整合一体化,使实验操作更加简约；其次,让零碎的课堂实验时间紧凑高效,让教师腾出更多的时间启发学生思维；再次,一管多用的实验将学生原本零乱的碎片化知识进行有机整合,形成系统的知识体系；最后,将实验微型化、趣味化、节能化和创造性融为一体,培养学生的节约意识、环保意识、安全意识和创新意识。